CN112985685A - 发动机试车台推力现场校准系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种发动机试车台推力现场校准系统，该发动机试车台推力现场校准系统包括第一、第二方向动态力测量组件，第一、第二信号调理单元，试车台推力测量单元、数据处理组件、同步触发单元和驱动控制单元，第一方向动态力测量组件能够产生第一方向的动态力并获得第一和第二测量值，第二方向动态力测量组件能够产生第二方向的动态力并获得第三和第四测量值，试车台推力测量单元用于接收调理后的信号值获取第一和第三力值曲线，数据处理组件包括数据采集单元和处理单元，数据采集单元用于接收第二和第四信号值获取第二力值曲线和第四力值曲线，处理单元通过对比第一、第二、第三、第四力值曲线实现对试车台矢量推力测量曲线的现场校准。

Description

发动机试车台推力现场校准系统

技术领域

本发明涉及测量技术领域，尤其涉及一种发动机试车台推力现场校准系统。

背景技术

现有技术中，发动机试车台推力的校准工作主要在实验室开展，即将传感器拆卸到实验室进行校准。但在实际使用的过程中，反复拆装传感器会增加人力成本和时间成本，而且拆装传感器所带来的安装误差会引入额外的测量不确定度，实验室校准条件与实际现场工作条件不一致也会带来附加的测量误差，影响测量的准确性。此外，对于动态力测试系统往往采用静态校准方法来获取其灵敏度等指标，这种“静标动用”的作法会导致静态校准中精度很高的测试装置，在进行动态测试时出现很大的误差。目前超燃冲压发动机试车台矢量推力静态校准的准确度可以达到1.0％，而动态校准由于没有相应的校准手段暂未开展。现有技术难以实现超燃冲压发动机试车台矢量推力的动态校准。超燃冲压发动机试车台矢量推力测量系统中往往存在多个推力传感器，其中主推力传感器和部分侧向力传感器的安装方向为水平于地面安装，而其他升力侧向力传感器的安装方向则为垂直于地面安装，这也给测量系统的动态力现场校准带来了一定的难度，对于发动机试车台，目前现有技术难以满足对于发动机矢量推力试车台测量精度的要求。

发明内容

本发明提供了一种发动机试车台推力现场校准系统，能够解决现有技术中发动机试车台推力测量系统通常采用实验室校准所带来的发动机试车台矢量推力测量精度低，并且难以进行动态力校准的技术问题。

根据本发明提供的发动机试车台推力现场校准系统，发动机试车台推力现场校准系统包括第一方向动态力测量组件和第二方向动态力测量组件，第一方向动态力测量组件能够产生第一方向的动态力并测量所产生动态力获得第一测量值和第二测量值，第二方向动态力测量组件能够产生第二方向的动态力并测量所产生动态力获得第三测量值和第四测量值，第二测量值的精度高于第一测量值，第四测量值的精度高于第三测量值；第一信号调理单元和第二信号调理单元，第一信号调理单元用于将第一测量值和第三测量值转化为第一信号值和第三信号值，第二信号调理单元用于将第二测量值和第四测量值转化为第二信号值和第四信号值；试车台推力测量单元，试车台推力测量单元用于接收第一信号值和第三信号值获取第一力值曲线和第三力值曲线，试车台推力测量单元通过第一力值曲线和第二力值曲线获取试车台矢量推力测量曲线；数据处理组件，数据处理组件包括数据采集单元和处理单元，数据采集单元用于接收第二信号值和第四信号值获取第二力值曲线和第四力值曲线，处理单元通过对比第一力值曲线和第二力值曲线实现第一方向动态力的校准，处理单元通过对比第二力值曲线和第四力值曲线实现在第二方向动态力的校准进而实现对试车台矢量推力测量曲线的现场校准。

进一步地，任一动态力测量组件包括：质量单元；动态力产生单元，质量单元撞击动态力产生单元产生动态力，通过调整动态力产生单元的材质可以控制所产生的动态力信号；标准传感器，标准传感器设置在质量单元和动态力产生单元之间，标准传感器用于测量当质量单元撞击动态力产生单元时所产生的动态力从而获取第一或第三测量值；传力单元和被校传感器，传力单元设置在动态力产生单元和被校传感器之间，传力单元用于将质量单元撞击动态力产生单元所产生的动态力传递给被校传感器，被校传感器设置在试车台上，被校传感器用于测量当质量单元撞击动态力产生单元时所产生的动态力从而获取第二或第四测量值。

进一步地，数据处理组件还包括信号补偿单元，信号补偿单元可通过第一力值曲线、第二力值曲线、第三力值曲线和第四力值曲线实现对试车台矢量推力测量曲线的补偿。

进一步地，补偿单元可通过神经网络方法获取全幅值和全频段的被校传感器频率响应函数，并根据响应函数对发动机试车台矢量推力进行幅频特性动态补偿和相频特性动态补偿。

进一步地，补偿单元可通过神经网络方法获取全幅值和全频段的被校传感器频率响应函数，并根据响应函数对发动机试车台矢量推力进行幅频特性动态补偿和相频特性动态补偿。

进一步地，补偿单元可通过构造补偿滤波器进行幅频特性动态补偿，补偿滤波器可通过公式

获取，其中，G_T(z)为动态补偿滤波器，n为系统零点个数，b₀为幅值，z为函数Z变换，λ_i为系统零点，p_i为系统极点。

进一步地，补偿单元可通过构造全通滤波器进行相频特性动态补偿，全通滤波器可通过公式

获取，其中，H(z)为系统函数，N(z)为幅频特性的Z变换，D(z)为相频特性的Z变换，N为Z变换的阶数，a_n为最小相位序列。

进一步地，发动机试车台推力现场校准系统还包括同步触发单元，同步触发单元用于控制第一方向动态力测量组件和第二动态力测量组件同时启动。

进一步地，发动机试车台推力现场校准系统还包括驱动控制单元，任一动态力测量组件包括驱动组件，驱动控制单元可通过控制驱动组件驱动质量单元到达指定提升位置以获取预定的动态力。

进一步地，第二信号调理单元包括动态应变仪。

进一步地，人工智能算法包括RBF神经网络。

应用本发明的技术方案，通过设置第一方向动态力测量组件和第二方向动态力测量组件，实现对发动机试车台矢量力的测量，通过信号调理单元进行信号转化，通过试车台推力测量单元获取推力测量曲线，数据处理组件对测量信号进行处理实现发动机试车台矢量推力的现场校准。该种方式能够实现发动机试车台在多个方向上动态力的校准，从而完成对于发动机试车台矢量力的校准，运用此种方式，能够实现试车台矢量动态力校准，与传统发动机试车台的静态校准方法相比，采用动态力校准能够提高发动机试车台校准的准确度，此外，该种方式能够实现对发动机试车台矢量推力进行现场校准，降低反复拆装的复杂操作，提高校准准确度，从而满足发动机试车台矢量推力测量的精度要求。

附图说明

所包括的附图用来提供对本发明实施例的进一步的理解，其构成了说明书的一部分，用于例示本发明的实施例，并与文字描述一起来阐释本发明的原理。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1示出了根据本发明的具体实施例提供的发动机试车台推力现场校准系统；

图2示出了根据本发明的具体实施例提供的发动机试车台第一方向动态力测量组件和第二方向动态力测量组件；

图3示出了根据本发明的具体实施例提供的动态力产生单元装配图；

图4示出了根据本发明的具体实施例提供的补偿前后幅频特性图；

图5示出了根据本发明的具体实施例提供的补偿前的推力信号图；

图6示出了根据本发明的具体实施例提供的补偿后的推力信号图。

其中，上述附图包括以下附图标记：

10、第一方向动态力测量组件；11、质量单元；12、动态力产生单元；13、标准传感器；14、传力单元；15、被校传感器；20、第二方向动态力测量组件；30、第一信号调理单元；40、第二信号调理单元；50、试车台推力测量单元；60、数据处理组件；70、同步触发单元；80、驱动控制单元。

具体实施方式

需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。以下对至少一个示例性实施例的描述实际上仅仅是说明性的，决不作为对本发明及其应用或使用的任何限制。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本申请的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。

除非另外具体说明，否则在这些实施例中阐述的部件和步骤的相对布置、数字表达式和数值不限制本发明的范围。同时，应当明白，为了便于描述，附图中所示出的各个部分的尺寸并不是按照实际的比例关系绘制的。对于相关领域普通技术人员已知的技术、方法和设备可能不作详细讨论，但在适当情况下，所述技术、方法和设备应当被视为授权说明书的一部分。在这里示出和讨论的所有示例中，任何具体值应被解释为仅仅是示例性的，而不是作为限制。因此，示例性实施例的其它示例可以具有不同的值。应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步讨论。

如图1至图6所示，根据本发明的具体实施例提供了一种发动机试车台推力现场校准系统，发动机试车台推力现场校准系统包括第一方向动态力测量组件10、第二方向动态力测量组件20、第一信号调理单元30、第二信号调理单元40、试车台推力测量单元50和数据处理组件60，第一方向动态力测量组件10能够产生第一方向的动态力并测量所产生动态力获得第一测量值和第二测量值，第二方向动态力测量组件20能够产生第二方向的动态力并测量所产生动态力获得第三测量值和第四测量值，第二测量值的精度高于第一测量值，第四测量值的精度高于第三测量值，第一信号调理单元30用于将第一测量值和第三测量值转化为第一信号值和第三信号值，第二信号调理单元40用于将第二测量值和第四测量值转化为第二信号值和第四信号值，试车台推力测量单元50用于接收第一信号值和第三信号值获取第一力值曲线和第三力值曲线，试车台推力测量单元50通过第一力值曲线和第二力值曲线获取试车台矢量推力测量曲线，数据处理组件60包括数据采集单元和处理单元，数据采集单元用于接收第二信号值和第四信号值获取第二力值曲线和第四力值曲线，处理单元通过对比第一力值曲线和第二力值曲线实现第一方向动态力的校准，处理单元通过对比第二力值曲线和第四力值曲线实现在第二方向动态力的校准进而实现对试车台矢量推力测量曲线的现场校准。

应用本发明的技术方案，通过设置第一方向动态力测量组件10和第二方向动态力测量组件20，实现对发动机试车台矢量力的测量，通过信号调理单元进行信号转化，通过试车台推力测量单元获取推力测量曲线，数据处理组件对测量信号进行处理实现发动机试车台矢量推力的现场校准。该种方式能够实现发动机试车台在多个方向上动态力的校准，从而完成对于发动机试车台矢量力的校准，运用此种方式，能够实现试车台矢量动态力校准，与传统发动机试车台的静态校准方法相比，采用动态力校准能够提高发动机试车台校准的准确度，此外，该种方式能够实现对发动机试车台矢量推力进行现场校准，降低反复拆装的复杂操作，提高校准准确度，从而满足发动机试车台矢量推力测量的精度要求。

进一步地，为了模拟发动机试车台的动态力并对动态力进行测量，任一动态力测量组件包括质量单元11、动态力产生单元12、标准传感器13、传力单元14和被校传感器15，其中，质量单元11撞击动态力产生单元12产生动态力，通过调整动态力产生单元12的材质可以控制所产生的动态力信号，标准传感器13设置在质量单元11和动态力产生单元12之间，标准传感器13用于测量当质量单元11撞击动态力产生单元12时所产生的动态力从而获取第一或第三测量值，传力单元14设置在动态力产生单元12和被校传感器15之间，传力单元14用于将质量单元11撞击动态力产生单元12所产生的动态力传递给被校传感器15，被校传感器15设置在试车台上，被校传感器15用于测量当质量单元11撞击动态力产生单元12时所产生的动态力从而获取第二或第四测量值。

应用此种配置方式，动态力测量组件可提供合适的动态力源，质量单元11撞击动态力产生单元12所产生的力转化为动态力，能够提供便于测量和分析的半正弦力信号，从而模拟发动机试车台在试验过程中所受到的动态力，实现对大幅值动态力的校准，从而提高发动机试车台动态力的测量精度，标准传感器13和被校传感器15分别对所产生的动态力进行测量，通过对标准传感器13和被校传感器15的对比进行校准。

作为本发明的一个具体实施例，如图3所示，将动态力产生单元12设置为圆柱体或长方体型等规则形状，动态力产生单元12受力面积和厚度之比

为0.1，当动态力产生单元12采用长方体构型，且长度和宽度均为0.05m，厚度为0.025m，则系数k近似等于

通过数值仿真模拟，动态力产生单元12初始弹性模量应控制在0.49GPa至17GPa范围内，具体的，可采用聚乙烯(0.49GPa至2.50GPa)、尼龙(1.07GPa至2.83GPa)、酚醛塑料(3.92GPa至8.83GPa)和铅(17GPa)等不同初始弹性模量材料作为动态力产生单元12使用。

进一步地，为了对发动机试车台矢量推力测量曲线进行补偿，数据处理组件60还包括信号补偿单元，信号补偿单元可通过第一力值曲线、第二力值曲线、第三力值曲线和第四力值曲线实现对试车台矢量推力测量曲线的补偿。应用此种配置方式，根据校准结果对测量系统传感器曲线进行补偿，保证试车台矢量推力的测量精度。

进一步地，为了获取全幅值和全频段的被校传感器频率响应函数，补偿单元可通过神经网络方法获取全幅值和全频段的被校传感器频率响应函数，并根据响应函数对发动机试车台矢量推力进行幅频特性动态补偿和相频特性动态补偿。

应用此种配置方式，通过多次重复性试验，可获得多条频谱特性曲线，即得到同一个频率点对应多个动态灵敏度值。由于不同力幅值和频率点下测量系统动态灵敏度存在一定差异，采用常规方法难以直接获取全幅值和全频段动态灵敏度，采用神经网络可实现超燃冲压发动机试车台矢量推力校准系统全幅值和全频段动态特性研究。

进一步地，为了实现对发动机试车台矢量推力的幅频特性动态补偿，补偿单元可通过构造补偿滤波器进行幅频特性动态补偿，补偿滤波器可通过公式

获取，其中，G_T(z)为动态补偿滤波器，n为系统零点个数，b₀为幅值，z为函数Z变换，λ_i为系统零点，p_i为系统极点。

应用此种配置方式，通过构造补偿滤波器能够实现对幅频特性的动态补偿，该滤波器能够有效衰减和抑制其他频率成分，可以将校准系统中引入的噪声信号及杂波信号给滤除掉，使校准系统减少干扰，保证校准结果的准确性与可靠性。采用此种滤波器能够方便快捷的实现发动机试车台矢量推力信号的动态补偿。

进一步地，为了实现对发动机试车台矢量推力的相频特性动态补偿，补偿单元可通过构造全通滤波器进行相频特性动态补偿，全通滤波器可通过公式

获取，其中，H(z)为系统函数，N(z)为幅频特性的Z变换，D(z)为相频特性的Z变换，a_n为最小相位序列，N为Z变换的阶数。

应用此种配置方式，通过全通滤波器能够避免因为多个传感器之间的相位偏差引入计算误差，使得最终得到的结果与实际值不符。采用全通滤波器能够针对发动机试车台推力传感器的特点进行相频特性补偿，使得各传感器之间的相位差相同。全通滤波器又称移相器，其具有平坦频率响应，全通滤波器并不衰减任何频率的信号，可作为频谱特性补偿后续处理步骤。对于全通滤波器，其表征为幅度、相位和群延迟。群延迟是相频特性曲线斜率，反映的是一个器件对带内每个频点信号相位影响，用以描述相位变化随着频率变化快慢程度。可采用群延迟变化作为评价相位非线性和波形失真指标，适用于发动机试车台对于矢量推力相频特性补偿方法的需要。

作为本发明的一个具体实施例，将每个传感器与相应全通滤波器级联，利用后者相位响应来校正前者，使每个传感器测量达到零相移或使相频特性群时延达到一致。

进一步地，为了控制不同方向的测量同步进行，发动机试车台推力现场校准系统还包括同步触发单元70，同步触发单元70用于控制第一方向动态力测量组件10和第二方向动态力测量组件20同时启动。

应用此种配置方式，能够保证第一方向和第二方向的动态力能够同时产生，保证所模拟的发动机试车台矢量推力满足预期要求，同时也能满足同一方向上所布置的各个动态力测量组件同时启动，满足动态力生成需求。

进一步地，发动机试车台推力现场校准系统还包括驱动控制单元80，任一动态力测量组件包括驱动组件，驱动控制单元80可通过控制驱动组件驱动质量单元11到达指定提升位置以获取预定的动态力。

应用此种配置方式，通过驱动控制单元80实现质量单元的提升，一方面节省了时间和人力，提高了系统的自动化程度，同时采用机电控制方式能够精确控制质量单元11的提升高度，进而精确控制所产生的动态力，提高发动机试车台推力现场校准系统对推力测量的校准及补偿精度。

进一步地，第二信号调理单元40包括动态应变仪。应用此种配置方式，动态应变仪能将标准传感器输出的信号转化为数据处理组件60所能接收的输入信号。动态应变仪能够快速地进行采样，满足发动机试车台动态力的测量需求，并把采集来的信号通过以太网等通讯方式送到上位机电脑采集控制软件中进行显示和分析，得到各个时间段的信号频率变化情况，适用于需要大量数据处理的场合，此外，动态应变仪还具有测量精度高、噪声低、稳定可靠和抗干扰能力强等优点。

进一步地，人工智能算法包括RBF神经网络。应用此种配置方式，采用RBF神经网络开展发动机试车台矢量推力校准系统全频段动态传递特性研究。径向基函数(RBF)神经网络是局部逼近网络，与全局逼近BP神经网络不同，RBF神经网络局部逼近特性，使其在逼近能力和学习速度等方面均优于BP网络，能够解决传统的BP神经网络收敛速度慢、局部极小值等问题。

为了对本发明有进一步地了解，下面结合图1至图6对本发明的发动机试车台推力现场校准系统进行详细说明。

如图1至图6所示，发动机试车台推力现场校准系统包括第一方向动态力测量组件10、第二方向动态力测量组件20、第一信号调理单元30、第二信号调理单元40、试车台推力测量单元50、数据处理组件60、同步触发单元70和驱动控制单元80，第一方向动态力测量组件10能够产生第一方向的动态力并测量所产生动态力获得第一测量值和第二测量值，第二方向动态力测量组件20能够产生第二方向的动态力并测量所产生动态力获得第三测量值和第四测量值，第二测量值的精度高于第一测量值，第四测量值的精度高于第三测量值，第一信号调理单元30用于将第一测量值和第三测量值转化为第一信号值和第三信号值，第二信号调理单元40用于将第二测量值和第四测量值转化为第二信号值和第四信号值，试车台推力测量单元50(发动机试车台矢量推力测量系统)用于接收第一信号值和第三信号值获取第一力值曲线和第三力值曲线，试车台推力测量单元50通过第一力值曲线和第二力值曲线获取试车台矢量推力测量曲线，数据处理组件60包括数据采集单元和处理单元，数据采集单元用于接收第二信号值和第四信号值获取第二力值曲线和第四力值曲线，处理单元通过对比第一力值曲线和第二力值曲线实现第一方向动态力的校准，处理单元通过对比第二力值曲线和第四力值曲线实现在第二方向动态力的校准进而实现对试车台矢量推力测量曲线的现场校准。

在本发明中，如图2所示，主推力方向设置了1个动态力测量组件，在侧推力方向设置了7各动态力测量组件，任一动态力测量组件包括质量单元11、动态力产生单元12、标准传感器13、传力单元14和被校传感器(工作传感器)15，可采用传力块为传力单元14，其中，质量单元11撞击动态力产生单元12产生动态力，通过调整动态力产生单元12的材质可以控制所产生的动态力信号，标准传感器13设置在质量单元11和动态力产生单元12之间，标准传感器13用于测量当质量单元11撞击动态力产生单元12时所产生的动态力从而获取第一或第三测量值，传力单元14设置在动态力产生单元12和被校传感器15之间，传力单元14用于将质量单元11撞击动态力产生单元12所产生的动态力传递给被校传感器15，被校传感器15设置在试车台上，被校传感器15用于测量当质量单元11撞击动态力产生单元12时所产生的动态力从而获取第二或第四测量值。

数据处理组件60还包括信号补偿单元，信号补偿单元可通过第一力值曲线、第二力值曲线、第三力值曲线和第四力值曲线实现对试车台矢量推力测量曲线的补偿。补偿单元可通过神经网络方法获取全幅值和全频段的被校传感器频率响应函数，具体而言，为了得到发动机矢量推力测量系统中被校传感器15频率特性，需将标准传感器13测得信号作为激励信号X(t)，被校传感器15测得信号作为响应信号y(t)，对X(t)及y(t)作归一化处理得激励及响应为X₁(t)，y₁(t)，并分别求取X₁(t)，y₁(t)的频谱密度函数X₁(jw)、Y₁(jw)，可得到被校传感器15的频率响应函数

其中，t为时间响应信号，jw为拉氏变换后函数。实际的发动机矢量推力测量中，标准传感器13获取的输入信号X(t)是脉冲信号x(t)和噪声信号m(t)叠加的结果，被校传感器15输出信号Y(t)是响应信号y(t)和噪声信号n(t)叠加结果。在本实施例中，分别对X(t)和Y(t)进行去除趋势项、低通滤波后，为得到两者频谱，利用Chirp-z变化法对两者作频谱细化分析，以避免噪声干扰引起响应频谱图中峰值杂乱，而无法确定有价值峰值点。

假设在500N～100kN量值范围内，给定N个校准量值点，在第j个动态力校准量值F_j(F_j∈{F₁,F₂,...,F_j,...,F_N}且F₁＜F₂＜...＜F_j＜...＜F_N)下进行发动机试车台矢量推力校准系统动态传递特性研究，基于单频点动态灵敏度求取方法可获得全频段各指定校准频率点(f₁,f₂,...,f_k,...f_n)灵敏度值。可获得所有指定动态力校准量值点(F₁,F₂,...,F_j,...,F_N)对应各指定校准频率点动态传递特性。由RBF神经网络原理选取指定动态力校准量值点序列F和指定校准频率点序列f作为发动机测量系统动态传递特性RBF神经网络预测模型的输入参数，输出参数为基于灰色理论计算获得的动态传递特性序列，建立的超燃冲压发动机试车台矢量推力校准系统全幅值和全频段动态传递特性的RBF神经网络预测模型，获取被校传感器频率响应。

在获取矢量推力测量系统工作传感器频率响应后，可以根据校准结果对测量系统的传感器曲线进行补偿，补偿单元可通过构造补偿滤波器进行幅频特性动态补偿，为方便动态补偿，可用时域建模的方法求取传感器Z域离散传递函数

其中b₁,b₂......b_n-1,b_n为输出各离散点幅值序列，c₁,c₂......c_n-1,c_n为输入各离散点幅值序列。由双线性变化可求得描述传感器的连续传递函数，

其中s为传递函数的拉氏变换,d‘₁,d’₂......d‘_n-1,d’_n为传感器施加幅值序列。用若干低阶子系统组成形式有

当p_i为实数时，子系统为一阶系统；当p_i为虚数并成对出现时，子系统为二阶系统。对于稳定系统，p_i位于Z平面的单位圆内，|p_i|反映系统达到稳定值的快慢程度，|p_i|接近1，系统达到稳定值的时间越长。具体的，当p_i为正实数时，补偿滤波器为

当p_i为虚数时，补偿滤波器为

其中，p_ic为单位圆实数极点，

为单位圆虚数极点，

为虚数极点的集合，。补偿后，对于二阶系统，考核指标为阻尼比ξ，一般来说ξ应有0.6≤ξ≤0.8。

补偿单元可通过构造补偿滤波器进行幅频特性动态补偿，在本发明中，采用以复倒谱为基础，利用最小二乘法实现等波纹逼近数字全通滤波器，N阶全通数字滤波器的系统函数为

其中a₀＝1，系统可完全由其分母多项式确定。对于一个平稳的滤波器，它的分母多项式一定具有最小相位；而一个最小相位序列的群延迟函数及其复倒谱系数之间满足关系：

其中τ(ω)为群延迟函数，ω为频率的相位，c(k)为复倒谱序列，利用傅里叶变换的对称性，对上式反傅里叶变换后得

其中，M反傅里叶变换后复倒谱系数，W为离散傅里叶变换，in为序列个数，，最小相位序列与其复倒谱系数之间满足

其中，n＞0，由此可得分母多项式的系数，具体步骤如下：首先，根据指定的全通滤波器群延迟函数，得到分母的群延迟函数；其次，由分母群延迟函数得到分母多项式的倒谱系数；最后，由倒谱系数求得分母多项式的系数，进而确定出滤波器的传递函数。

补偿单元完成后的系统幅频特性曲线和推力信号曲线如图4至图6所示，由图可知，经过补偿后的系统工作频带得到了有效地扩展。

综上，本发明的发动机试车台推力现场校准系统相对于现有技术而言，通过设置第一方向动态力测量组件和第二方向动态力测量组件，实现对发动机试车台矢量力的测量，试车台推力测量单元获取推力测量曲线，数据处理组件对测量信号进行处理实现发动机试车台矢量推力的现场校准并能够根据校准结果进行补偿。该种方式能够实现对发动机试车台矢量推力的现场校准，通过人工智能算法实现全幅值和全频段的响应函数，能够大幅度减少重复实验所消耗的时间成本和人力成本，并采用能够适用于发动机试车台的幅频滤波器和相频滤波器，从而实现对发动机试车台推力测量曲线的补偿，降低实验过程中噪音等干扰对测量结果的影响，提高试车台测量的准确度，此外，该系统自动化程度高，安装方便且效率高。

在本发明的描述中，需要理解的是，方位词如“前、后、上、下、左、右”、“横向、竖向、垂直、水平”和“顶、底”等所指示的方位或位置关系通常是基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，在未作相反说明的情况下，这些方位词并不指示和暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位或者以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明保护范围的限制；方位词“内、外”是指相对于各部件本身的轮廓的内外。

为了便于描述，在这里可以使用空间相对术语，如“在……之上”、“在……上方”、“在……上表面”、“上面的”等，用来描述如在图中所示的一个器件或特征与其他器件或特征的空间位置关系。应当理解的是，空间相对术语旨在包含除了器件在图中所描述的方位之外的在使用或操作中的不同方位。例如，如果附图中的器件被倒置，则描述为“在其他器件或构造上方”或“在其他器件或构造之上”的器件之后将被定位为“在其他器件或构造下方”或“在其他器件或构造之下”。因而，示例性术语“在……上方”可以包括“在……上方”和“在……下方”两种方位。该器件也可以其他不同方式定位旋转90度或处于其他方位)，并且对这里所使用的空间相对描述作出相应解释。

此外，需要说明的是，使用“第一”、“第二”等词语来限定零部件，仅仅是为了便于对相应零部件进行区别，如没有另行声明，上述词语并没有特殊含义，因此不能理解为对本发明保护范围的限制。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。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 (10)

1.一种发动机试车台推力现场校准系统，其特征在于，所述发动机试车台推力现场校准系统包括：

第一方向动态力测量组件(10)和第二方向动态力测量组件(20)，所述第一方向动态力测量组件(10)能够产生第一方向的动态力并测量所产生动态力获得第一测量值和第二测量值，所述第二方向动态力测量组件(20)能够产生第二方向的动态力并测量所产生动态力获得第三测量值和第四测量值，所述第二测量值的精度高于所述第一测量值，所述第四测量值的精度高于第三测量值；

第一信号调理单元(30)和第二信号调理单元(40)，所述第一信号调理单元(30)用于将所述第一测量值和第三测量值转化为第一信号值和第三信号值，所述第二信号调理单元(40)用于将第二测量值和第四测量值转化为第二信号值和第四信号值；

试车台推力测量单元(50)，所述试车台推力测量单元(50)用于接收所述第一信号值和所述第三信号值获取第一力值曲线和第三力值曲线，所述试车台推力测量单元(50)通过第一力值曲线和第二力值曲线获取试车台矢量推力测量曲线；

数据处理组件(60)，所述数据处理组件(60)包括数据采集单元和处理单元，所述数据采集单元用于接收所述第二信号值和第四信号值获取第二力值曲线和第四力值曲线，所述处理单元通过对比所述第一力值曲线和所述第二力值曲线实现第一方向动态力的校准，所述处理单元通过对比所述第二力值曲线和第四力值曲线实现在第二方向动态力的校准进而实现对试车台矢量推力测量曲线的现场校准。

2.根据权利要求1所述的发动机试车台推力现场校准系统，其特征在于，所述任一动态力测量组件包括：

质量单元(11)；

动态力产生单元(12)，所述质量单元(11)撞击所述动态力产生单元(12)产生动态力，通过调整所述动态力产生单元(12)的材质可以控制所产生的动态力信号；

标准传感器(13)，所述标准传感器(13)设置在所述质量单元(11)和所述动态力产生单元(12)之间，所述标准传感器(13)用于测量当所述质量单元(11)撞击所述动态力产生单元(12)时所产生的动态力从而获取第一或第三测量值；

传力单元(14)和被校传感器(15)，所述传力单元(14)设置在所述动态力产生单元(12)和所述被校传感器(15)之间，所述传力单元(14)用于将所述质量单元(11)撞击所述动态力产生单元(12)所产生的动态力传递给所述被校传感器(15)，所述被校传感器(15)设置在试车台上，所述被校传感器(15)用于测量当所述质量单元(11)撞击所述动态力产生单元(12)时所产生的动态力从而获取第二或第四测量值。

3.根据权利要求2所述的发动机试车台推力现场校准系统，其特征在于，所述数据处理组件(60)还包括信号补偿单元，所述信号补偿单元可通过所述第一力值曲线、所述第二力值曲线、所述第三力值曲线和所述第四力值曲线实现对所述试车台矢量推力测量曲线的补偿。

4.根据权利要求3所述的发动机试车台推力现场校准系统，其特征在于，所述补偿单元可通过神经网络方法获取全幅值和全频段的被校传感器频率响应函数，并根据所述响应函数对所述发动机试车台矢量推力进行幅频特性动态补偿和相频特性动态补偿。

5.根据权利要求4所述的发动机试车台推力现场校准系统，其特征在于，所述补偿单元可通过构造补偿滤波器进行幅频特性动态补偿，补偿滤波器可通过公式

获取，其中，G_T(z)为动态补偿滤波器，n为系统零点个数，b₀为幅值，z为函数Z变换，λ_i为系统零点，p_i为系统极点。

6.根据权利要求5所述的发动机试车台推力现场校准系统，其特征在于，所述补偿单元可通过构造全通滤波器进行相频特性动态补偿，全通滤波器可通过公式

获取，其中，H(z)为系统函数，N(z)为幅频特性的Z变换，D(z)为相频特性的Z变换，a_n为最小相位序列，N为Z变换的阶数。

7.根据权利要求6所述的发动机试车台推力现场校准系统，其特征在于，所述发动机试车台推力现场校准系统还包括同步触发单元(70)，所述同步触发单元(70)用于控制所述第一方向动态力测量组件(10)和第二方向动态力测量组件(20)同时启动。

8.根据权利要求7所述的发动机试车台推力现场校准系统，其特征在于，所述发动机试车台推力现场校准系统还包括驱动控制单元(80)，所述任一动态力测量组件包括驱动组件，所述驱动控制单元(80)可通过控制所述驱动组件驱动所述质量单元(11)到达指定提升位置以获取预定的动态力。

9.根据权利要求8所述的发动机试车台推力现场校准系统，其特征在于，所述第二信号调理单元(40)包括动态应变仪。

10.根据权利要求9所述的发动机试车台推力现场校准系统，其特征在于，所述人工智能算法包括RBF神经网络。

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