CN105136364A - 一种稳定平台运动环偏心力矩测量方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种稳定平台运动环偏心力矩测量方法，在运动环转轴一侧，用测力计沿竖直向上方向施加拉力并缓慢增加，记录运动环转轴转动时测力计的示数；在运动环转轴另一侧，用测力计竖直向上方向施加拉力并缓慢增加，记录运动环转轴转动时测力计的示数；依据力矩平衡原理分别列出两次运动环转轴转动瞬间的力学平衡方程式，解方程式组得出偏心力矩；本发明的方法使用力矩平衡原理，无需应变片和处理电路，操作方便，计算过程简单。

Description

一种稳定平台运动环偏心力矩测量方法

技术领域

本发明涉及稳定平台测试技术领域，尤其涉及一种稳定平台运动环偏心力矩测量方法。

背景技术

目前，典型的稳定平台由平台框架、力矩电机、角度感应器、速率陀螺、伺服控制系统电路和负载等组成，为满足伺服系统控制要求，结构上需要对运动环偏心进行配重。运动环偏心力矩的大小将直接影响力矩电机选型和伺服控制系统设计，特别是在大负载情况下，运动环配重后重量和静摩擦力矩进一步加大，在力矩电机输出力矩一定的前提下，运动环的偏心力矩越小，伺服控制系统设计越容易，要减小运动环的偏心力矩首先要定量测量出偏心力矩。

现有力矩测量方法大多利用应变片的压电效应原理，在被测件上粘贴应变片，通过应变片单片全桥或组桥方式处理电路测量力矩。测量方法原理复杂，操作繁琐，需在被测件上粘贴应变片，而应变片的粘贴要求很高，不合适的粘贴将引起零飘和蠕变等问题，应变片粘贴后还需检查有无气泡、翘曲和脱胶，测量有无短路、断路和阻值突变现象。

发明内容

有鉴于此，本发明提供了一种稳定平台运动环偏心力矩测量方法，通过采用测量装置，运用力矩平衡原理测量运动换偏心力矩，无需应变片和处理电路，操作和观察方便，计算过程简单。

一种稳定平台运动环偏心力矩测量方法，包括如下步骤：

步骤0、搭建测量装置：所述测量装置包括固定基座、调装平台、运动环转轴以及轴承，其中，调装平台固定在水平面上，装调平台的平面与竖直方向垂直；固定基座放置在装调平台上，固定基座与运动环转轴通过轴承连接，运动环转轴的中心轴与水平面平行；运动环转轴上设置有运动环基准线，固定基座上设置有基座基准线，两条基准线的延长线均通过运动环转轴的转轴中心；

步骤1、将基座基准线与运动环基准线对齐，使两条基准线处于同一直线上；

步骤2、在运动环转轴一侧边缘上确定一个切点，使过该切点的直线垂直于水平面，则该切点即为施力点1；

步骤3、用测力计在所述施力点1上沿竖直向上方向施加拉力；拉力从零开始缓慢增加；

步骤4、施加拉力过程中观察基座基准线与运动环基准线，直到运动环基准线相对基座基准线转动，记录运动环转轴转动时测力计的示数，记为F1；

步骤5、依据力矩平衡原理列运动环转轴转动瞬间的力学平衡方程式如下：

(F1×A)-(G×B)-M＝0······(1)

其中，A为拉力F1力臂；G为运动环重力；B为运动环重力力臂；M为运动环最大静摩擦力矩；

步骤6、重新调整运动环基准线与基座基准线对齐，在运动环转轴另一侧边缘上确定一个切点作施力点2，采用步骤3至4的方法，得到运动环转轴转动时测力计的示数，记为F2，依据力矩平衡原理列运动环转轴转动瞬间的力学平衡方程式如下：

(F2×A)+(G×B)-M＝0·····(2)

其中，A为拉力F2力臂，等于拉力F1力臂；

步骤7、解方程式(1)和(2)组合，得运动环偏心力矩：(G×B)＝0.5·(F1-F2)·A。

较佳的，每次施加拉力增加值为测力计最小单位示数值。

本发明具有如下有益效果：

(1)本发明采用测量装置运用力矩平衡原理，无需应变片和处理电路，操作方便，计算过程简单；

(2)在基座和运动环转轴上使用基准线对齐，便于观察运动环转轴转动瞬间，可提高测量的精度；将施加拉力增加值为测力计9最小单位示数值，避免因用力过大而导致测量的拉力不准确的结果，因此可进一步提高精度。

附图说明

图1为本发明中第一次测量时偏心力矩测量示意图。

图2为本发明中第二次测量时偏心力矩测量示意图。

其中，1-固定基座，2-轴承，3-运动环转轴，4-转轴中心，5-运动环重心，6-运动环基准线，7-基座基准线，8-装调平台，9-测力计。

具体实施方式

下面结合附图并举实施例，对本发明进行详细描述。

如图1和2所示，测量装置包括固定基座1、调装平台8、运动环转轴3以及轴承2，其中，调装平台8固定在水平面上，装调平台8的平面与竖直方向垂直。固定基座1放置在装调平台8上，固定基座1与运动环转轴3通过轴承2连接，运动环转轴3的中心轴与水平面平行，且运动环转轴3能相对于固定基座1转动。运动环转轴3上设置有运动环基准线6，固定基座1上设置有基座基准线7，两条基准线的延长线均通过运动环转轴3的转轴中心4。

本发明的偏心力矩测量方法具体如下：

1、将基座基准线7与运动环基准线6对齐，使两条基准线处于同一直线上；

2、在运动环转轴3一侧边缘上确定一个切点，使过该切点的直线垂直于水平面，则该切点即为施力点1；

3、用测力计9在所述施力点上沿竖直向上方向施加拉力；拉力从零开始缓慢增加，每次施加拉力增加值为测力计9最小单位示数值；

4、施加拉力过程中观察基座基准线7与运动环基准线6，直到运动环基准线6相对基座基准线7转动，记录运动环转轴3转动时测力计9的示数，记为F1；

5、依据力矩平衡原理列运动环转轴3转动瞬间的力学平衡方程式如下：

(F1×A)-(G×B)-M＝0······(1)

A：拉力F1力臂；

G：运动环重力；

B：运动环重力力臂；

M：运动环最大静摩擦力矩；

6、如图2所示，重新调整运动环基准线6与基座基准线7对齐，在运动环转轴3另一侧边缘上确定一个切点，使过该切点的直线垂直于水平面，则该切点即为施力点2，用测力计9在施力点2上沿竖直向上方向从零开始施加拉力并缓慢增加，每次施加拉力增加值为测力计9最小单位示数值。施加拉力过程中观察基座基准线7与运动环基准线6，直到运动环基准线6相对基座基准线7转动，记录运动环转轴3转动时测力计9的示数，记为F2，依据力矩平衡原理列运动环转轴3转动瞬间的力学平衡方程式如下：

(F2×A)+(G×B)-M＝0·····(2)

A：拉力F2力臂，与拉力F1力臂相等；

G：运动环重力；

B：运动环重力力臂；

M：运动环最大静摩擦力矩；

步骤7、解方程式(1)和(2)，得运动环偏心力矩：(G×B)＝0.5·(F1-F2)·A。

综上所述，以上仅为本发明的较佳实施例而已，并非用于限定本发明的保护范围。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (2)

1.一种稳定平台运动环偏心力矩测量方法，其特征在于，包括如下步骤：

步骤0、搭建测量装置：所述测量装置包括固定基座(1)、调装平台(8)、运动环转轴(3)以及轴承(2)，其中，调装平台(8)固定在水平面上，装调平台(8)的平面与竖直方向垂直；固定基座(1)放置在装调平台(8)上，固定基座(1)与运动环转轴(3)通过轴承(2)连接，运动环转轴(3)的中心轴与水平面平行；运动环转轴(3)上设置有运动环基准线(6)，固定基座(1)上设置有基座基准线(7)，两条基准线的延长线均通过运动环转轴(3)的转轴中心(4)；

步骤1、将基座基准线(7)与运动环基准线(6)对齐，使两条基准线处于同一直线上；

步骤2、在运动环转轴(3)一侧边缘上确定一个切点，使过该切点的直线垂直于水平面，则该切点即为施力点1；

步骤3、用测力计(9)在所述施力点1上沿竖直向上方向施加拉力；拉力从零开始缓慢增加；

步骤4、施加拉力过程中观察基座基准线(7)与运动环基准线(6)，直到运动环基准线(6)相对基座基准线(7)转动，记录运动环转轴(3)转动时测力计(9)的示数，记为F1；

步骤5、依据力矩平衡原理列运动环转轴(3)转动瞬间的力学平衡方程式如下：

(F1×A)-(G×B)-M＝0……(1)

其中，A为拉力F1力臂；G为运动环重力；B为运动环重力力臂；M为运动环最大静摩擦力矩；

步骤6、重新调整运动环基准线(6)与基座基准线(7)对齐，在运动环转轴(3)另一侧边缘上确定一个切点作施力点2，采用步骤3至4的方法，得到运动环转轴(3)转动时测力计(9)的示数，记为F2，依据力矩平衡原理列运动环转轴(3)转动瞬间的力学平衡方程式如下：

(F2×A)+(G×B)-M＝0·····(2)

其中，A为拉力F2力臂，等于拉力F1力臂；

步骤7、解方程式(1)和(2)组合，得运动环偏心力矩：(G×B)＝0.5·(F1-F2)·A。

2.如权利要求1所述的一种稳定平台运动环偏心力矩测量方法，其特征在于，每次施加拉力增加值为测力计(9)最小单位示数值。