基于复摆运动相平面分析的转动惯量测量新方法

完成了考虑摩擦力矩的复摆运动这一能量耗散过程的相平面分析，并在此分析的基础上提出了一种转动惯量测量新方法，该方法用角位移传感器测量复摆转角与时间的关系并进行适当计算得到转动惯量，无须做小摆角假设和忽略摩擦力矩的假设，对测量误差做了详细的分析，得出了最佳采样频率与角位移传感器误差间的关系，给出了最佳采样频率的选取原则，该方法尤其适合用于测量大型结构的转动惯量，能较好地保证测量工艺性和安全性。     

复摆实验组合仪的设计

本文在新型单摆实验仪的基础上,进行了一系列改进,综合了多种复摆功能设计,自创了部分复摆功能设计,可用于测量重力加速度、测量刚体质心位置和定轴转动刚体的转动惯量、验证刚体力学相关的一些规律,如平行轴定理、机械能守恒定律、转动定律和角动量守恒定律.     

车辆横摆转动惯量及轮胎侧偏刚度识别方法的研究

车辆参数辨识在汽车正逆向开发及控制器设计等方面是必要前提与技术难点.目前参数的获取主要有两种方法:通过仪器测量的方法和系统辨识技术.研究了一种能够识别横摆转动惯量及轮胎侧偏刚度的实验辨识方法.该方法通过汽车转向盘转角脉冲输入获得的实验数据,首先采用时域法辨识车辆横摆角速度对转向盘转角和侧向加速度对转向盘转角的传递函数,再通过非线性最小二乘法拟合传递函数中包含的横摆转动惯量和前后轮胎侧偏刚度,使所得频响特性和辨识所得频响特性误差最小,最后通过仿真验证该方法的理论可行性.所提的实验辨识获得横摆角速度和轮胎侧偏刚度参数的优点是无需特制或购买专用测量设备,尤其在实验条件受限情况下,更具有重要的工程实际意义.     

复杂零件转动惯量CAT系统的研制

回转件的转动惯量直接影响了其动态性能,用于重要场合的零部件的转动惯量值精度要求很高.采用复摆法原理,研制了一套转动惯量计算机辅助测试系统.该系统测试精度高,操作简单,可用于各种复杂盘类零件的转动惯量测试.     

汽车惯性参数测量研究

为总结和分析汽车惯性参数测量技术的研究进展、发展趋势和提高测量精度,分析了惯性参数对汽车动力学特性的影响,进而从汽车惯性参数的辨识和试验台测量2个方面对汽车惯性参数测量技术进行综述;在辨识汽车惯性参数时,应当根据采用的汽车动力学(操纵、平顺或行驶)模型进行相关的试验,考虑输入和输出试验数据测量精度对辨识结果的影响;汽车惯性参数测量试验装置从传统的单参数测量装置发展到了多参数汽车惯性参数测量装置,主要采用复摆原理或力/运动原理进行测量。试验台的摩擦和支撑系统的刚度是影响测量精度的2个主要因素,采用系统动力学的方法建立汽车惯性参数测量试验台的摩擦和弹性补偿模型,对试验台摩擦和弹性的影响进行分析。结果表明:汽车惯性参数测量试验台开发过程中,采用轻量化设计和测量误差分析技术指导试验台的优化设计是十分必要的;提出的汽车惯性参数测量试验台的摩擦和弹性计算方法,提高了测量精度。     

基于粒子群优化的伺服谐振系统的参数辨识

为了有效获取伺服系统机械传动部分的谐振特性,在分析二质量系统模型的基础上,提出了用于参数辨识的粒子群算法.该方法首先利用二质量系统的运动方程对负载侧的摩擦转矩进行了估算,然后设计了特定信号激励系统,获取电机转矩电流和转速,最后采用粒子群算法对二质量系统中的等效电机转动惯量、等效负载转动惯量、系统谐振频率以及阻尼比进行了辨识.实验结果证明辨识得到的系统参数能够准确描述系统的特性,有助于控制器的精确设计.     

天平振动的研究

测量物体质量的常用仪器之一是天平。实际的天平横梁上三个刀口不可能在同一平面上,中间刀口到两侧刀口所在平面有一微小的距离,由此产生了一个附加的力矩。天平在振动时,形成一个复摆,根据力矩平衡关系,讨论了天平的振动规律。通过测量天平的感度和振动周期,考查了天平的转动惯量、重心位置等参数;计算得出了中间刀口到两侧刀口所在平面的距离;分析了天平感度的变化规律。通过研究天平的机械摆动,探索了复摆的运动规律,加深了对天平的认识。     

交流伺服系统的转动惯量辨识及调节器参数自整定

为对交流伺服系统的转动惯量进行在线辨识 ,调整了调节器参数以改善系统的动态性能。研究了基于模型参考自适应算法的一惯性系统及二惯性系统机械参数的辨识方法 ,并研究了自适应增益对辨识结果的影响。基于最小峰值响应方法对一惯性系统参数进行自整定 ,采用优化对称法设计了二惯性系统的速度调节器。比较了对一惯性系统和二惯性系统进行参数辨识及自整定的差异及相容性。仿真和实验证实了其有效性。该方法也可以用于永磁同步和异步电机。     

基于数控编程的转动惯量辨识方法

以西门子840D数控系统为实验平台,提出了交流伺服系统转动惯量辨识的新方法,该方法利用840D数控系统的同步动作功能,实现了M序列形式的速度激励信号的给定以及驱动力矩设定值和轴速度输出值数据的采集;基于最小二乘辨识算法,利用Matlab系统辨识工具箱对采集的输入输出数据进行辨识,实现了交流伺服系统转动惯量的辨识.实验结果表明:所提出的辨识方法能准确地辨识出伺服系统的转动惯量,该方法简单、有效,适合数控伺服系统模型的辨识.     

用复摆法测量刚体的转动惯量

利用复摆原理,设计了一种新型的转动惯量测定仪。经过实验,其测量数据与理论计算值相吻合,相对误差小于4%.该实验装置操作简单,结构灵活,与理论教学内容紧密相结合。该仪器还可验证平行轴定理,使学生通过实验能够深刻掌握刚体力学所要求的内容。     

气浮平台转动惯量测量精度影响因素分析

单轴气浮平台用于测量航天器在微重力情况下的转动惯量、角速度等物理参数,转动惯量的高精度测量对于航天器的研发具有重要意义。介绍了单轴气浮平台的机械结构,以及对应的转动惯量测量方法,通过机械系统动力学自动分析(automatic dynamic analysis of mechanical systems,ADAMS)仿真和实验验证,完成了单轴气浮平台调平精度、弹簧刚度、系统阻尼大小等因素对转动惯量测量影响的分析,测量方法具有较高的测量精度,结论对高精度转动惯量的实验测量具有参考意义。     

永磁同步电机转动惯量的自适应辨识方法研究

针对永磁同步电机伺服系统对转动惯量辨识的高精度、收敛的快速性以及系统对扰动影响的鲁棒性要求,提出一种永磁同步电机转动惯量的自适应辨识方法.采用梯度校正参数辨识算法在线辨识惯量值,并设计卡尔曼滤波器实时观测负载转矩状态,将辨识到的惯量值对卡尔曼滤波器的系数矩阵进行实时更新,观测到的转矩值反馈到转矩电流端形成负载扰动的前馈补偿.仿真和实验结果表明,转动惯量在线辨识结果具有较快的收敛速度和较高的辨识精度,同时系统对惯量和负载转矩的变化有较强的抗扰性.     

用复摆法测量刚体的转动惯量

利用复摆原理，设计了一种新型的转动惯量测定仪。经过实验，其测量数据与理论计算值相吻合，相对误差小于4％该实验装置操作简单，结构灵活，与理论教学内容肾密相结合。该仪器还可验证平行轴定理，使学生通过实验能够深刻掌握刚体力学所要求的内容。     

基于虚拟仪器平台的工件质量特性测试系统

提出了一种基于LabWindows/CVI的工件质量特性测量系统，能测量工件的质量、转动惯量、不平衡量、轴线直线度误差等质量特性参数。介绍了该系统的整体构成，详细地讨论了质量测量子系统和转动惯量测量子系统的设计。系统具有功能完备、高精度、高效率、人机友好等优点，已在生产现场使用，尤其适用于导弹弹头等航天类旋特工件的质量特性测量。     

分布参数系统参数辨识的最佳测量位置

许多有关集中参数系统参数辨识的方法经改造后可推广到分布参数系统中,但其涉及的问题复杂,其中传感器的测量位置则是分布参数系统参数辨识过程的特有问题,它对分布参数系统的参数辨识精度有着很大的影响.从受噪声干扰的不同位置传感器检测值出发,构造了分布参数系统的信息矩阵,提出了一种基于信息矩阵行列式的优化算法,并采用D-最优试验设计准则优化传感器的位置配置,得到了分布参数系统检测传感器的最佳测量位置,同时保证了系统的参数辨识精度.仿真结果表明,该方法对于分布参数系统的输出和状态检测传感器位置的选择具有参考价值.     

飞行器质量特性参数测量

质量特性参数(质量、质心、转动惯量、惯性矩)是飞行器重要飞行技术参数,传统的质量质心和转动惯量分别采用质心台和扭摆台测量,一次只能获取安装方向上的质心和转动惯量。由于飞行器结构上的原因,要求物体在一次装夹下高精度获取所有物理参数。为解决这一问题,将质心台和扭摆台合并为一质量特性参数综合试验台,并在台面上安装了可旋转和水平倾斜的斜台,将试件在斜台一次装夹下,测量试件在不同状态下的转动惯量,利用坐标转换法计算出物体三轴转动惯量和惯性矩等质量特性参数方法。阐述了一次装夹下物体质量质心及转动惯量测量原理,讨论了产生测量误差主要原因,分析了斜台倾角误差对测量精度的影响。     

磁悬浮储能飞轮系统中的磁轴承参数辨识

精确的参数辨识是设计磁轴承控制器的基础.针对磁悬浮储能飞轮系统分别采用了电磁力测量法和自由振荡法对磁轴承的电流系数和位移系数进行了参数辨识,同时使用辨识到的参数进行了系统仿真.通过辨识结果和理论值,以及仿真和实际测量到的系统的时域冲击响应的比较,表明辨识结果有比较高的准确度.这两种方法均可有效地对磁轴承系统参数进行辨识,使用辨识参数所设计的控制器实现了飞轮系统稳定运行至20 000 r/min, 并实现了对外发电输出能量.     

参数化复摆颚式破碎机CAD系统的研制

研究了一个参数化复摆颚式破碎机CAD系统的整体设计方案、原始整体设计参数输入模块的功能、整体机构参数优化模块的设计计算的依据、过程、优化结果以及参数化绘图模块的开发方法 .实验结果表明 ,整个系统将复摆颚式破碎机的传统设计计算、参数的优化设计与计算机参数化自动绘图有机地集成在一起 ,具有良好的应用效果     

辨识一类抛物型系统时的传感器定位

该文研究了辨识一类抛物型系统ｕｔ＝ａｕｘｘ＋ｂｕｘ＋ｃｕ所用点测量传感器的定位问题。利用广义正交多项式将该系统近似成一有限维系统；根据集中参数系统理论讨论了近似系统的可辨识性，导出了传感器的区域定位策略，并给邮屯在局部优性条件下基于单点测量数据同时估计未知参数ａ，ｂ，ｃ的最小二乘算法，且用仿真实例说明了系统似误差对辨识结果的影响。     

扭摆法测量飞行体转动惯量

根据扭摆法测量转动惯量原理,研制了基于气浮转台的大型转动惯量测量系统,提出了一种可展开式测量臂结构,利用任意轴定理,实现了一次工装就可以测量出飞行体对三个轴的转动惯量和惯性积,从而有效降低了多次安装带来的定位误差,系统采用了气浮转台,消除了扭摆过程中机械摩擦力对扭摆周期的影响.试验结果表明:转动惯量测量的相对误差不大于0.07%.由于采用了展开式测量臂结构,测量效率提高了3倍.