CN107044913A - 一种发动机惯性参数识别装置及方法 - Google Patents

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CN107044913A CN201710452166.0A CN201710452166A CN107044913A CN 107044913 A CN107044913 A CN 107044913A CN 201710452166 A CN201710452166 A CN 201710452166A CN 107044913 A CN107044913 A CN 107044913A
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王攀
罗渊
于锋
梁柱
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    • G01M15/02—Details or accessories of testing apparatus
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    • G01M1/12—Static balancing; Determining position of centre of gravity

Abstract

本发明涉及一种发动机惯性参数识别装置及方法，属于刚体惯性参数识别技术领域。装置包括支撑台架(1)、悬吊平台(2)、拉伸弹簧(3)、数据采集系统(4)、力锤(5)、三向加速度传感器(6)；当识别发动机惯性参数时，将待识别发动机装夹于悬吊平台上，力锤敲击悬吊平台，数据采集系统通过三向加速度传感器采集悬吊平台振动信号，提取频响函数质量线，采用最小二乘法识别出发动机惯性参数。该装置具有结构简单、体积小、可拆卸、易操作、惯性参数识别迅速、精度高等优点。

Description

一种发动机惯性参数识别装置及方法
技术领域
本发明属于刚体惯性参数识别技术领域，涉及一种发动机惯性参数识别装置及方法。
背景技术
发动机惯性参数包括质量、质心、转动惯量和惯性积，是设计发动机悬置系统参数的重要依据，发动机惯性参数的准确与否对悬置系统的减振隔振设计得效果有着重要影响。目前发动机惯性参数识别方法主要有三线扭摆法，实验模态分析法等，所涉及的惯性参数识别装置结构都很复杂，且操作过程繁琐，惯性参数识别效率低，误差较大。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的在于提供一种发动机惯性参数识别装置及方法。将待识别发动机装夹于悬吊平台上，力锤敲击悬吊平台，数据采集系统通过三向加速度传感器采集悬吊平台振动信号，提取频响函数质量线，采用最小二乘法识别出发动机的惯性参数。弥补现有发动机惯性参数识别方法与识别装置存在的技术缺陷，提供一种结构简单、识别快速、识别精度高、只需一次装夹的发动机惯性参数识别装置及其方法。
为达到上述目的，本发明提供如下技术方案：
一种发动机惯性参数识别装置，包括支撑台架(1)、悬吊平台(2)、拉伸弹簧(3)、数据采集系统(4)、力锤(5)、三向加速度传感器(6)；支撑台架(1)通过拉伸弹簧(3)与悬吊平台(2)相连，三向加速度传感器(6)与悬吊平台(2)接触，并通过数据采集系统(4)采集数据；当识别发动机惯性参数时，将待识别发动机装夹于悬吊平台(2)上，力锤(5)敲击悬吊平台(2)，数据采集系统(4)通过三向加速度传感器(6)采集悬吊平台(2)振动信号，提取频响函数质量线，采用最小二乘法识别出发动机惯性参数。
进一步，该装置还包括发动机(7)；用轻质低弹性绳将发动机固定于悬吊平台(2)上，使发动机与悬吊平台(2)在微幅振动的情况下无相对滑动。
进一步，所述支撑台架(1)放置在水平地面上。
进一步，所述悬吊平台(2)通过6根拉伸弹簧(3)悬吊在支撑台架(1)上。
进一步，所述悬吊平台(2)的激励点数量大于等于6，激励点的位置反映悬吊平台(2)的几何形状。
进一步，所述悬吊平台(2)的激励方向包含悬吊平台(2)坐标系x、y、z三个方向。
进一步，所述悬吊平台(2)的响应点数量大于等于3，响应点的几何连线反映悬吊平台(2)的基本形状。
一种发动机惯性参数识别方法，包括以下步骤：
S1：将待识别发动机装夹于悬吊平台(2)上，通过调节螺栓调节平台位姿，使悬吊平台(2)处于水平位置；
S2：确定激励点与响应点的坐标，确定激励方向；
S3：用力锤(5)敲击所有激励点，数据采集系统(4)采集振动信号，提取发动机与悬吊平台(2)系统刚体模态与弹性体模态之间一段平滑的质量线；
S4：挑选数据，得到频率响应函数实部矩阵，采用最小二乘法计算悬吊平台(2)与发动机惯性参数；
S5：利用步骤S4所求得的惯性参数减去已知悬吊平台(2)惯性参数得到发动机惯性参数；
S6：利用坐标变换，计算出发动机质心坐标系下的发动机惯性参数。
本发明的有益效果在于：与扭摆法相比，该法无需将被测发动机吊起摆动，而是将发动机安装在悬吊平台上，这样既可以识别尺寸较小的物体也可以识别尺寸较大的物体的惯性参数，同时此装置整体尺寸较小，结构简单，便于加工制造，平台位姿易于调整；扭摆法需要被测物体六个及以上的多种姿态，识别过程复杂、识别效率低，而该装置只需一次装夹，识别过程中不需要改变被测物体位置。一般实验模态分析法需要对发动机进行激励与响应测试，发动机复杂的外形影响激励点与响应点的选取，导致发动机惯性参数识别误差增大，而该装置在识别时只需对支撑平台上固定的点进行激励与响应，最大限度减小激励点、响应点坐标误差，提高整体识别精度与识别效率。
附图说明
为了使本发明的目的、技术方案和有益效果更加清楚，本发明提供如下附图进行说明：
图1为本发明的实施例中的发动机惯性参数识别装置的结构示意图。
附图标记如下：支撑台架(1)、悬吊平台(2)、拉伸弹簧(3)、数据采集系统(4)、力锤(5)、三向加速度传感器(6)、发动机(7)。
具体实施方式
下面将结合附图，对本发明的优选实施例进行详细的描述。
如图1所示，一种发动机惯性参数识别装置，装置包括发动机支撑台架、悬吊平台、拉伸弹簧、数据采集系统、力锤、三向加速度传感器。
用轻质低弹性绳将发动机固定于悬吊平台上，使发动机与悬吊平台在微幅振动的情况下无相对滑动。
支撑台架放置在水平地面上。
悬吊平台由6根拉伸弹簧与支撑台架相连。
激励点数量大于等于6，激励点的位置反映悬吊平台的几何形状。
激励方向应包含悬吊平台坐标系x、y、z三个方向。
响应点数量大于等于3，响应点的几何连线反映悬吊平台的基本形状。
本发明发动机惯性参数识别方法包括以下步骤：
第一步：用轻质低弹性绳将发动机固定于悬吊平台上，使发动机与悬吊平台在微幅振动的情况下无相对滑动。通过调节螺栓调节平台位姿，使悬吊平台处于水平位置。
第二步：确定激励点与响应点的坐标，确定激励方向。
第三步：用力锤敲击所有激励点，数据采集系统通过贴于激励点的三向加速度传感器采集振动信号，提取发动机与悬吊平台系统刚体模态与弹性体模态之间一段平滑的质量线。
第四步：挑选数据，得到频率响应函数实部矩阵，采用最小二乘法计算悬吊平台与发动机惯性参数。
第五步：利用第四步所求得的惯性参数减去已知悬吊平台惯性参数得到发动机惯性参数。
第六步：利用坐标变换，计算出发动机质心坐标系下的发动机惯性参数。
最后说明的是，以上优选实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管通过上述优选实施例已经对本发明进行了详细的描述，但本领域技术人员应当理解，可以在形式上和细节上对其作出各种各样的改变，而不偏离本发明权利要求书所限定的范围。

Claims (8)

1.一种发动机惯性参数识别装置，其特征在于：该装置包括支撑台架(1)、悬吊平台(2)、拉伸弹簧(3)、数据采集系统(4)、力锤(5)、三向加速度传感器(6)；支撑台架(1)通过拉伸弹簧(3)与悬吊平台(2)相连，三向加速度传感器(6)与悬吊平台(2)接触，并通过数据采集系统(4)采集数据；当识别发动机惯性参数时，将待识别发动机装夹于悬吊平台(2)上，力锤(5)敲击悬吊平台(2)，数据采集系统(4)通过三向加速度传感器(6)采集悬吊平台(2)振动信号，提取频响函数质量线，采用最小二乘法识别出发动机惯性参数。
2.根据权利要求1所述的一种发动机惯性参数识别装置，其特征在于：该装置还包括发动机(7)；用轻质低弹性绳将发动机固定于悬吊平台(2)上，使发动机与悬吊平台(2)在微幅振动的情况下无相对滑动。
3.根据权利要求1所述的一种发动机惯性参数识别装置，其特征在于：所述支撑台架(1)放置在水平地面上。
4.根据权利要求3所述的一种发动机惯性参数识别装置，其特征在于：所述悬吊平台(2)通过6根拉伸弹簧(3)悬吊在支撑台架(1)上。
5.根据权利要求4所述的一种发动机惯性参数识别装置，其特征在于：所述悬吊平台(2)的激励点数量大于等于6，激励点的位置反映悬吊平台(2)的几何形状。
6.根据权利要求5所述的一种发动机惯性参数识别装置，其特征在于：所述悬吊平台(2)的激励方向包含悬吊平台(2)坐标系x、y、z三个方向。
7.根据权利要求5所述的一种发动机惯性参数识别装置，其特征在于：所述悬吊平台(2)的响应点数量大于等于3，响应点的几何连线反映悬吊平台(2)的基本形状。
8.一种发动机惯性参数识别方法，其特征在于：该方法包括以下步骤：
S1：将待识别发动机装夹于悬吊平台(2)上，通过调节螺栓调节平台位姿，使悬吊平台(2)处于水平位置；
S2：确定激励点与响应点的坐标，确定激励方向；
S3：用力锤(5)敲击所有激励点，数据采集系统(4)采集振动信号，提取发动机与悬吊平台(2)系统刚体模态与弹性体模态之间一段平滑的质量线；
S4：挑选数据，得到频率响应函数实部矩阵，采用最小二乘法计算悬吊平台(2)与发动机惯性参数；
S5：利用步骤S4所求得的惯性参数减去已知悬吊平台(2)惯性参数得到发动机惯性参数；
S6：利用坐标变换，计算出发动机质心坐标系下的发动机惯性参数。
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