CN115391744B - 负荷传感器动力学模型参数辨识方法和装置 - Google Patents

负荷传感器动力学模型参数辨识方法和装置 Download PDF

Info

Publication number
CN115391744B
CN115391744B CN202211322152.4A CN202211322152A CN115391744B CN 115391744 B CN115391744 B CN 115391744B CN 202211322152 A CN202211322152 A CN 202211322152A CN 115391744 B CN115391744 B CN 115391744B
Authority
CN
China
Prior art keywords
damping
coefficient
inertia
natural frequency
load sensor
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN202211322152.4A
Other languages
English (en)
Other versions
CN115391744A (zh
Inventor
杨军
张力
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Beijing Changcheng Institute of Metrology and Measurement AVIC
Original Assignee
Beijing Changcheng Institute of Metrology and Measurement AVIC
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Beijing Changcheng Institute of Metrology and Measurement AVIC filed Critical Beijing Changcheng Institute of Metrology and Measurement AVIC
Priority to CN202211322152.4A priority Critical patent/CN115391744B/zh
Publication of CN115391744A publication Critical patent/CN115391744A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN115391744B publication Critical patent/CN115391744B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06F—ELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
    • G06F17/00—Digital computing or data processing equipment or methods, specially adapted for specific functions
    • G06F17/10—Complex mathematical operations
    • G06F17/18—Complex mathematical operations for evaluating statistical data, e.g. average values, frequency distributions, probability functions, regression analysis
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01L—MEASURING FORCE, STRESS, TORQUE, WORK, MECHANICAL POWER, MECHANICAL EFFICIENCY, OR FLUID PRESSURE
    • G01L25/00—Testing or calibrating of apparatus for measuring force, torque, work, mechanical power, or mechanical efficiency
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01L—MEASURING FORCE, STRESS, TORQUE, WORK, MECHANICAL POWER, MECHANICAL EFFICIENCY, OR FLUID PRESSURE
    • G01L25/00—Testing or calibrating of apparatus for measuring force, torque, work, mechanical power, or mechanical efficiency
    • G01L25/003—Testing or calibrating of apparatus for measuring force, torque, work, mechanical power, or mechanical efficiency for measuring torque
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01M—TESTING STATIC OR DYNAMIC BALANCE OF MACHINES OR STRUCTURES; TESTING OF STRUCTURES OR APPARATUS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G01M1/00—Testing static or dynamic balance of machines or structures
    • G01M1/10—Determining the moment of inertia
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01M—TESTING STATIC OR DYNAMIC BALANCE OF MACHINES OR STRUCTURES; TESTING OF STRUCTURES OR APPARATUS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G01M5/00—Investigating the elasticity of structures, e.g. deflection of bridges or air-craft wings
    • G01M5/0075—Investigating the elasticity of structures, e.g. deflection of bridges or air-craft wings by means of external apparatus, e.g. test benches or portable test systems

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Data Mining & Analysis (AREA)
  • Mathematical Physics (AREA)
  • Pure & Applied Mathematics (AREA)
  • Computational Mathematics (AREA)
  • Theoretical Computer Science (AREA)
  • Mathematical Optimization (AREA)
  • Mathematical Analysis (AREA)
  • Evolutionary Biology (AREA)
  • Operations Research (AREA)
  • Probability & Statistics with Applications (AREA)
  • Bioinformatics & Computational Biology (AREA)
  • Algebra (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Databases & Information Systems (AREA)
  • Software Systems (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Bioinformatics & Cheminformatics (AREA)
  • Aviation & Aerospace Engineering (AREA)
  • Force Measurement Appropriate To Specific Purposes (AREA)

Abstract

本发明公开了一种负荷传感器动力学模型参数辨识方法和装置、计算机设备和计算机可读存储介质，所述负荷传感器动力学模型参数辨识方法包括幅频响应曲线获取步骤、固有频率与阻尼比系数获取步骤、固有频率序列与阻尼比系数序列获取步骤、等效惯量与刚度获取步骤、结构阻尼获取步骤，基于所获取的多个校准状态下的固有频率与阻尼比系数，通过线性拟合得到负荷传感器自身的等效惯性质量或转动惯量以及传感器自身的等效刚度或扭矩刚度，基于多个校准状态下通过换算得到的阻尼，通过二次拟合得到传感器自身的结构阻尼。本发明能够获取负荷传感器的本征的动力学模型参数。

Description

负荷传感器动力学模型参数辨识方法和装置
技术领域
本发明属于计量测试领域，涉及一种负荷传感器动力学模型参数辨识方法和装置、计算机设备、计算机可读存储介质。
背景技术
航空、航天、船舶、装甲车辆、海洋工程、建筑土木、智能制造等领域大量使用力传感器、扭矩传感器等负荷传感器进行力与扭矩参数的动态测量，为了确保这些负荷传感器量值的准确可靠,需要对这些传感器进行动态校准。作为传感器动态校准的现有技术，CN114485760A公开了一种传感器校准方法，CN108759875A公开了一种基于系统辨识与频响校正的传感器动态补偿方法。但是，现有的动态校准获得的有限性能指标已经不能满足工程现场力与扭矩高精度动态测量的需求，为了满足现场力与扭矩动态测量评价与修正的要求，需要获取负荷传感器的本征的动力学模型参数。
发明内容
本发明的目的是提供一种负荷传感器动力学模型参数辨识方法和装置、计算机设备、计算机可读存储介质，能够获取负荷传感器的本征的动力学模型参数。
本发明的一个方面提供一种负荷传感器动力学模型参数辨识方法，包括：
幅频响应曲线获取步骤：在绝对法正弦力标准装置上使用惯性质量
Figure 463909DEST_PATH_IMAGE001
的惯性块或在绝对法正弦扭矩标准装置上使用转动惯量
Figure 961143DEST_PATH_IMAGE002
的惯性块，对负荷传感器进行校准，获取负荷传感器的幅频响应曲线
Figure 68776DEST_PATH_IMAGE003
，其中，i=1、2、3…；
固有频率与阻尼比系数获取步骤：对所获取的幅频响应曲线
Figure 932827DEST_PATH_IMAGE003
进行加权最小二乘法二次拟合，得到校准状态下的负荷传感器的固有频率
Figure 91407DEST_PATH_IMAGE004
与阻尼比系数
Figure 382711DEST_PATH_IMAGE005
；
固有频率序列与阻尼比系数序列获取步骤：改变校准时所使用的惯性块的惯性质量
Figure 243220DEST_PATH_IMAGE001
或转动惯量
Figure 910962DEST_PATH_IMAGE002
，重复执行幅频响应曲线获取步骤和固有频率与阻尼比系数获取步骤的操作，直到i≥3，从而获取由3组以上的惯性质量
Figure 422583DEST_PATH_IMAGE001
或转动惯量
Figure 150368DEST_PATH_IMAGE002
、固有频率
Figure 498173DEST_PATH_IMAGE004
与阻尼比系数
Figure 704026DEST_PATH_IMAGE005
构成的固有频率序列与阻尼比系数序列；
等效惯量与刚度获取步骤：对所述固有频率序列进行最小二乘法线性拟合，得到负荷传感器自身的等效刚度或扭矩刚度k以及负荷传感器自身的等效惯性质量
Figure 571619DEST_PATH_IMAGE006
或转动惯量
Figure 470305DEST_PATH_IMAGE007
；
结构阻尼获取步骤：根据所述固有频率序列、所述阻尼比系数序列以及等效刚度或扭矩刚度k计算得到由惯性质量
Figure 305406DEST_PATH_IMAGE008
或转动惯量
Figure 49371DEST_PATH_IMAGE009
与阻尼
Figure 538514DEST_PATH_IMAGE010
构成的阻尼序列，对所述阻尼序列进行最小二乘法二次拟合，得到负荷传感器自身的结构阻尼
Figure 342522DEST_PATH_IMAGE011
。
优选地，所述固有频率与阻尼比系数获取步骤包括：
对
Figure 664919DEST_PATH_IMAGE003
进行差分计算得到
Figure 212575DEST_PATH_IMAGE012
;
对
Figure 54760DEST_PATH_IMAGE003
进行第一运算转换：
Figure 560828DEST_PATH_IMAGE013
,
Figure 980308DEST_PATH_IMAGE014
；
以
Figure 456289DEST_PATH_IMAGE012
为加权系数，进行第一拟合方程
Figure 277614DEST_PATH_IMAGE015
的加权最小二乘法拟合，得到第一系数
Figure 62905DEST_PATH_IMAGE016
、第二系数
Figure 297578DEST_PATH_IMAGE017
、第三系数
Figure 62402DEST_PATH_IMAGE018
；
计算该校准状态下的负荷传感器的固有频率
Figure 738234DEST_PATH_IMAGE004
与阻尼比系数
Figure 445159DEST_PATH_IMAGE005
：
Figure 104811DEST_PATH_IMAGE019
。
优选地，所述等效惯量与刚度获取步骤包括：
对所述固有频率序列进行第二运算转换：
Figure 909212DEST_PATH_IMAGE020
或
Figure 439551DEST_PATH_IMAGE009
,
Figure 317377DEST_PATH_IMAGE021
；
进行第二拟合方程
Figure 464324DEST_PATH_IMAGE022
的最小二乘法线性拟合，得到斜率
Figure 570952DEST_PATH_IMAGE023
与截距
Figure 221376DEST_PATH_IMAGE024
；
由第二拟合方程的斜率得到负荷传感器自身的等效刚度或扭矩刚度k，由第二拟合方程的截距得到负荷传感器自身的等效惯性质量
Figure 4524DEST_PATH_IMAGE006
或转动惯量
Figure 373189DEST_PATH_IMAGE007
；
Figure 47621DEST_PATH_IMAGE025
Figure 552552DEST_PATH_IMAGE026
或
Figure 241022DEST_PATH_IMAGE027
。
优选地，所述结构阻尼获取步骤包括：
根据固有频率
Figure 972349DEST_PATH_IMAGE004
、阻尼比系数
Figure 810992DEST_PATH_IMAGE005
、等效刚度或扭矩刚度k，如下计算阻尼
Figure 436008DEST_PATH_IMAGE010
，得到由惯性质量
Figure 826538DEST_PATH_IMAGE008
或转动惯量
Figure 169795DEST_PATH_IMAGE009
与阻尼
Figure 200679DEST_PATH_IMAGE010
构成的阻尼序列：
Figure 680202DEST_PATH_IMAGE028
；
对所述阻尼序列进行第三运算转换：
Figure 976054DEST_PATH_IMAGE029
或
Figure 541027DEST_PATH_IMAGE009
，
Figure 862418DEST_PATH_IMAGE030
；
进行第三拟合方程
Figure 930869DEST_PATH_IMAGE031
的最小二乘法二次拟合，得到第四系数
Figure 397622DEST_PATH_IMAGE032
、第五系数
Figure 558214DEST_PATH_IMAGE033
、第六系数
Figure 542350DEST_PATH_IMAGE034
,由第四系数
Figure 855520DEST_PATH_IMAGE032
得到负荷传感器自身的结构阻尼
Figure 634120DEST_PATH_IMAGE035
。
本发明的另一个方面提供一种负荷传感器动力学模型参数辨识装置，包括：
幅频响应曲线获取模块：构成为在绝对法正弦力标准装置上使用惯性质量
Figure 783473DEST_PATH_IMAGE008
的惯性块或在绝对法正弦扭矩标准装置上使用转动惯量
Figure 571300DEST_PATH_IMAGE009
的惯性块，对负荷传感器进行校准，获取负荷传感器的幅频响应曲线
Figure 4556DEST_PATH_IMAGE003
，其中，i=1、2、3…；
固有频率与阻尼比系数获取模块：构成为对所获取的幅频响应曲线
Figure 954057DEST_PATH_IMAGE003
进行加权最小二乘法二次拟合，得到校准状态下的负荷传感器的固有频率
Figure 92171DEST_PATH_IMAGE004
与阻尼比系数
Figure 683689DEST_PATH_IMAGE005
；
固有频率序列与阻尼比系数序列获取模块：构成为改变校准时所使用的惯性块的惯性质量
Figure 971451DEST_PATH_IMAGE008
或转动惯量
Figure 357433DEST_PATH_IMAGE009
，重复执行幅频响应曲线获取模块和固有频率与阻尼比系数获取模块的操作，直到i≥3，从而获取由3组以上的惯性质量
Figure 871591DEST_PATH_IMAGE008
或转动惯量
Figure 611008DEST_PATH_IMAGE009
、固有频率
Figure 894222DEST_PATH_IMAGE004
与阻尼比系数
Figure 310160DEST_PATH_IMAGE005
构成的固有频率序列与阻尼比系数序列；
等效惯量与刚度获取模块：构成为对所述固有频率序列进行最小二乘法线性拟合，得到负荷传感器自身的等效刚度或扭矩刚度k以及负荷传感器自身的等效惯性质量
Figure 311614DEST_PATH_IMAGE006
或转动惯量
Figure 353257DEST_PATH_IMAGE007
；
结构阻尼获取模块：构成为根据所述固有频率序列、所述阻尼比系数序列以及等效刚度或扭矩刚度k计算得到由惯性质量
Figure 490977DEST_PATH_IMAGE008
或转动惯量
Figure 218762DEST_PATH_IMAGE009
与阻尼
Figure 566566DEST_PATH_IMAGE010
构成的阻尼序列，对所述阻尼序列进行最小二乘法二次拟合，得到负荷传感器自身的结构阻尼
Figure 37999DEST_PATH_IMAGE011
。
优选地，所述固有频率与阻尼比系数获取模块进一步构成为：
对
Figure 905592DEST_PATH_IMAGE003
进行差分计算得到
Figure 804278DEST_PATH_IMAGE012
;
对
Figure 514745DEST_PATH_IMAGE003
进行第一运算转换：
Figure 648923DEST_PATH_IMAGE013
,
Figure 26815DEST_PATH_IMAGE014
；
以
Figure 942074DEST_PATH_IMAGE012
为加权系数，进行第一拟合方程
Figure 405417DEST_PATH_IMAGE015
的加权最小二乘法拟合，得到第一系数
Figure 77707DEST_PATH_IMAGE016
、第二系数
Figure 310105DEST_PATH_IMAGE017
、第三系数
Figure 285014DEST_PATH_IMAGE018
；
计算该校准状态下的负荷传感器的固有频率
Figure 111019DEST_PATH_IMAGE004
与阻尼比系数
Figure 462366DEST_PATH_IMAGE005
：
Figure 408325DEST_PATH_IMAGE019
。
优选地，所述等效惯量与刚度获取模块进一步构成为：
对所述固有频率序列进行第二运算转换：
Figure 85294DEST_PATH_IMAGE020
或
Figure 992070DEST_PATH_IMAGE009
,
Figure 255430DEST_PATH_IMAGE021
；
进行第二拟合方程
Figure 462420DEST_PATH_IMAGE022
的最小二乘法线性拟合，得到斜率
Figure 903766DEST_PATH_IMAGE023
与截距
Figure 297838DEST_PATH_IMAGE024
；
由第二拟合方程的斜率得到负荷传感器自身的等效刚度或扭矩刚度k，由第二拟合方程的截距得到负荷传感器自身的等效惯性质量
Figure 256567DEST_PATH_IMAGE006
或转动惯量
Figure 927851DEST_PATH_IMAGE007
；
Figure 946622DEST_PATH_IMAGE025
Figure 952625DEST_PATH_IMAGE036
或
Figure 183886DEST_PATH_IMAGE037
。
优选地，所述结构阻尼获取模块进一步构成为：
根据固有频率
Figure 679983DEST_PATH_IMAGE004
、阻尼比系数
Figure 869655DEST_PATH_IMAGE005
、等效刚度或扭矩刚度k，如下计算阻尼
Figure 362954DEST_PATH_IMAGE010
，得到由惯性质量
Figure 663485DEST_PATH_IMAGE008
或转动惯量
Figure 43782DEST_PATH_IMAGE009
与阻尼
Figure 404356DEST_PATH_IMAGE010
构成的阻尼序列：
Figure 260317DEST_PATH_IMAGE028
；
对所述阻尼序列进行第三运算转换：
Figure 958014DEST_PATH_IMAGE029
或
Figure 848610DEST_PATH_IMAGE009
，
Figure 488407DEST_PATH_IMAGE030
；
进行第三拟合方程
Figure 566085DEST_PATH_IMAGE031
的最小二乘法二次拟合，得到第四系数
Figure 473998DEST_PATH_IMAGE032
、第五系数
Figure 78155DEST_PATH_IMAGE033
、第六系数
Figure 514952DEST_PATH_IMAGE034
,由第四系数
Figure 220871DEST_PATH_IMAGE032
得到负荷传感器自身的结构阻尼
Figure 135738DEST_PATH_IMAGE035
。
本发明的又一个方面提供一种计算机设备，包括存储器和处理器，所述存储器存储有计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现上述的方法的步骤。
本发明的又一个方面一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，所述计算机程序被处理器执行时实现上述的方法的步骤。
本发明以上方面的负荷传感器动力学模型参数辨识方法和装置、计算机设备和计算机可读存储介质，能够获取刚度、等效惯性质量或转动惯量、结构阻尼等负荷传感器本征的动力学模型参数，且只需要绝对法标准装置一种校准设备。
附图说明
为了更清楚地说明本发明的技术方案，下面将对本发明实施例的描述中所使用的附图作简单的介绍，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是本发明一种实施方式的负荷传感器动力学模型参数辨识方法的流程图。
图2是本发明一种实施方式的多次校准的负荷传感器的幅频响应曲线。
图3是本发明一种实施方式的对幅频响应曲线进行加权最小二乘法二次拟合得到的曲线。
图4是本发明一种实施方式的对固有频率序列进行最小二乘法线性拟合得到的直线。
图5是本发明一种实施方式的对阻尼序列进行最小二乘法二次拟合得到的曲线。
图6是本发明一种实施方式的负荷传感器动力学模型参数辨识装置的构成图。
图7是本发明一种实施方式的计算机设备的结构图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图，对本发明的技术方案进行清楚、完整的描述，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。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做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。
本发明的实施方式提供一种负荷传感器动力学模型参数辨识方法，这里所说的负荷传感器包括力传感器、扭矩传感器等，负荷传感器为力传感器的情况下，动力学模型参数包括等效刚度、惯性质量、结构阻尼等，负荷传感器为扭矩传感器的情况下，动力学模型参数包括扭矩刚度、转动惯量、结构阻尼等。
图1是本发明一种实施方式的负荷传感器动力学模型参数辨识方法的流程图，如图1所示，本发明实施方式的负荷传感器动力学模型参数辨识方法包括步骤S1-S5。
步骤S1为幅频响应曲线获取步骤，在该步骤中，在绝对法正弦力标准装置上使用惯性质量
Figure 925DEST_PATH_IMAGE008
的惯性块或在绝对法正弦扭矩标准装置上使用转动惯量
Figure 733258DEST_PATH_IMAGE009
的惯性块，对负荷传感器进行校准，获取负荷传感器的幅频响应曲线
Figure 51107DEST_PATH_IMAGE003
，其中，i=1、2、3…。
其中，绝对法正弦力标准装置是指采用基于激光干涉测量的惯性力溯源方法的正弦力标准装置，在负荷传感器为力传感器的情况下，在绝对法正弦力标准装置上使用惯性质量
Figure 134777DEST_PATH_IMAGE008
的惯性块对力传感器进行校准，获取力传感器的幅频响应曲线。
绝对法正弦扭矩标准装置是指采用基于激光干涉测量的惯性力矩溯源方法的正弦扭矩标准装置，在负荷传感器为扭矩传感器的情况下，在绝对法正弦扭矩标准装置上使用转动惯量
Figure 588892DEST_PATH_IMAGE009
的惯性块对扭矩传感器进行校准，获取扭矩传感器的幅频响应曲线。
这里采用绝对法标准装置而不采用比较法标准装置的原因是，比较法标准装置采用的参考传感器、连接工装、固定支架等与被校传感器动力学耦合，从校准结果中辨识出被校力/扭矩传感器自身的模型参数将更为困难。
一般的力传感器与扭矩传感器等负荷传感器的动力学模型可简化为单自由度质量弹簧系统，其本征的动力学模型参数包括等效刚度（力传感器）/扭矩刚度（扭矩传感器）k、等效惯性质量
Figure 492126DEST_PATH_IMAGE006
/转动惯量
Figure 297271DEST_PATH_IMAGE007
与结构阻尼
Figure 819519DEST_PATH_IMAGE011
。实际工况下（包括动态校准状态下）的负荷传感器系统会附加额外的质量
Figure 269086DEST_PATH_IMAGE008
/转动惯量
Figure 218587DEST_PATH_IMAGE009
，校准状态下会使该附加的额外的质量
Figure 104504DEST_PATH_IMAGE008
/转动惯量
Figure 696022DEST_PATH_IMAGE009
与负荷传感器本征的等效质量
Figure 859150DEST_PATH_IMAGE006
/转动惯量
Figure 353454DEST_PATH_IMAGE007
成刚性连接，同时实际阻尼
Figure 133191DEST_PATH_IMAGE010
与本征的结构阻尼
Figure 121876DEST_PATH_IMAGE011
相比也有变化，此时传感器系统对应的传递函数主要参数包括固有频率
Figure 139511DEST_PATH_IMAGE004
与阻尼比系数
Figure 961973DEST_PATH_IMAGE005
，两种参数之间的关系为下式（1）、（2）：
Figure 573214DEST_PATH_IMAGE038
或
Figure 975377DEST_PATH_IMAGE039
（1）
Figure 503310DEST_PATH_IMAGE040
或
Figure 965515DEST_PATH_IMAGE041
（2）
则：
Figure 299938DEST_PATH_IMAGE042
，
Figure 630425DEST_PATH_IMAGE043
由传递函数得到其幅频响应函数如下式（3），其中K为传递函数的比例系数：
Figure 888231DEST_PATH_IMAGE044
（3）
在一个实施例中，通过绝对法正弦力标准装置上首先使用质量
Figure 131125DEST_PATH_IMAGE045
=2kg的惯性块，对某应变式力传感器进行校准得到其幅频响应曲线。图2是本发明一种实施方式的多次校准的负荷传感器的幅频响应曲线。使用质量
Figure 107171DEST_PATH_IMAGE045
=2kg的惯性块进行校准得到的幅频响应曲线是图2中的最右侧的曲线，频率从500Hz到1000Hz,频率分辨率5Hz,共计101个数据点。从图2的幅频响应曲线上可以比较明显地看出，该力传感器在校准工况下的幅频响应曲线比较符合理想的单自由度二阶系统响应，谐振频率约750Hz。
步骤S2为固有频率与阻尼比系数获取步骤，在该步骤中，对所获取的幅频响应曲线
Figure 116715DEST_PATH_IMAGE003
进行加权最小二乘法二次拟合，得到校准状态下的负荷传感器的固有频率
Figure 88082DEST_PATH_IMAGE004
与阻尼比系数
Figure 423249DEST_PATH_IMAGE005
。
优选地，所述固有频率与阻尼比系数获取步骤可以包括以下步骤S11～S14。
步骤S11：对
Figure 729334DEST_PATH_IMAGE003
进行差分计算得到
Figure 542569DEST_PATH_IMAGE012
，作为具体的计算方式，例如使
Figure 774968DEST_PATH_IMAGE046
，其中
Figure 874511DEST_PATH_IMAGE047
为幅频响应曲线
Figure 169357DEST_PATH_IMAGE003
上第j个数据点对应的频率。
步骤S12：对
Figure 786283DEST_PATH_IMAGE003
进行第一运算转换：
Figure 607608DEST_PATH_IMAGE013
,
Figure 878053DEST_PATH_IMAGE014
。
步骤S13：以
Figure 50408DEST_PATH_IMAGE012
为加权系数，进行第一拟合方程
Figure 582277DEST_PATH_IMAGE015
的加权最小二乘法拟合，得到第一系数
Figure 258109DEST_PATH_IMAGE016
、第二系数
Figure 105979DEST_PATH_IMAGE017
、第三系数
Figure 624685DEST_PATH_IMAGE018
。
步骤S14：计算该校准状态下的负荷传感器的固有频率
Figure 583414DEST_PATH_IMAGE004
与阻尼比系数
Figure 254698DEST_PATH_IMAGE005
：
Figure 273470DEST_PATH_IMAGE019
。
步骤S14的计算推导过程如下：
以
Figure 889259DEST_PATH_IMAGE013
为自变量,
Figure 510733DEST_PATH_IMAGE014
为因变量，代入前面的幅频响应函数式（3），得到：
Figure 161157DEST_PATH_IMAGE048
其中
Figure 459152DEST_PATH_IMAGE049
。
则得到：
Figure 686871DEST_PATH_IMAGE019
在上面的步骤S13中，加权系数的选取，主要考虑拟合的目的是为了获取固有频率与阻尼比，幅频响应曲线上谐振峰位置与谐振峰的陡峭程度是影响结果的主要因素，把
Figure 721823DEST_PATH_IMAGE012
设为加权系数将增加谐振峰上数据的权重尤其是谐振峰上升段与下降段的权重。
在上述实施例中，对图2所示的最左侧幅频响应曲线进行加权最小二乘法二次拟合的结果如图3所示，其横坐标为
Figure 492333DEST_PATH_IMAGE050
，纵坐标为
Figure 197115DEST_PATH_IMAGE014
。可见由于加权系数的作用，拟合曲线与原始数据在中间数据段（对应图2的幅频响应曲线中的谐振峰上数据段）吻合比较好。拟合得到的方程参数为
Figure 912130DEST_PATH_IMAGE018
=2.36675E-13，
Figure 16352DEST_PATH_IMAGE017
=-2.69423E-07，
Figure 641369DEST_PATH_IMAGE016
=7.68012E-02。通过拟合参数计算后的固有频率为
Figure 284096DEST_PATH_IMAGE051
,阻尼比
Figure 627353DEST_PATH_IMAGE052
。
步骤S3为固有频率序列与阻尼比系数序列获取步骤，在该步骤中，改变校准时所使用的惯性块的惯性质量
Figure 863162DEST_PATH_IMAGE008
或转动惯量
Figure 608264DEST_PATH_IMAGE009
，重复执行幅频响应曲线获取步骤和固有频率与阻尼比系数获取步骤的操作，直到i≥3，从而获取由3组以上的惯性质量
Figure 920428DEST_PATH_IMAGE008
或转动惯量
Figure 485401DEST_PATH_IMAGE009
、固有频率
Figure 790481DEST_PATH_IMAGE004
与阻尼比系数
Figure 655669DEST_PATH_IMAGE005
构成的固有频率序列与阻尼比系数序列。
在上述实施例中，把
Figure 263368DEST_PATH_IMAGE045
=2kg依次改为
Figure 689539DEST_PATH_IMAGE053
，重复步骤S1与S2，得到5条不同工况下的幅频响应曲线如图2所示，5条幅频响应曲线分别所对应的固有频率序列与阻尼比系数序列如表1所示。
表1 不同工况下正弦校准得到的固有频率序列与阻尼比序列
序号 1 2 3 4 5
惯性质量
Figure 673675DEST_PATH_IMAGE008
/kg		 2 3 4 5 6
固有频率
Figure 252424DEST_PATH_IMAGE004
/Hz		 754.751 623.527 543.257 487.664 446.257
阻尼比
Figure 296603DEST_PATH_IMAGE005
 0.0202147 0.0168344 0.0147709 0.0133058 0.012217
步骤S4为等效惯量与刚度获取步骤，在该步骤中，对所述固有频率序列进行最小二乘法线性拟合，得到负荷传感器自身的等效刚度或扭矩刚度k以及负荷传感器自身的等效惯性质量
Figure 570590DEST_PATH_IMAGE006
或转动惯量
Figure 968204DEST_PATH_IMAGE007
。
优选地，所述等效惯量与刚度获取步骤包括以下步骤S21～S23。
步骤S21：对所述固有频率序列进行第二运算转换：
Figure 542405DEST_PATH_IMAGE020
或
Figure 616540DEST_PATH_IMAGE009
,
Figure 908981DEST_PATH_IMAGE021
。
步骤S22：进行第二拟合方程
Figure 969341DEST_PATH_IMAGE022
的最小二乘法线性拟合，得到斜率
Figure 786598DEST_PATH_IMAGE023
与截距
Figure 172580DEST_PATH_IMAGE024
。
步骤S23：由第二拟合方程的斜率
Figure 545793DEST_PATH_IMAGE023
得到负荷传感器自身的等效刚度或扭矩刚度k，由第二拟合方程的截距
Figure 675423DEST_PATH_IMAGE024
得到负荷传感器自身的等效惯性质量
Figure 958637DEST_PATH_IMAGE006
或转动惯量
Figure 125307DEST_PATH_IMAGE007
；
Figure 126761DEST_PATH_IMAGE025
Figure 919137DEST_PATH_IMAGE036
或
Figure 322436DEST_PATH_IMAGE037
。
步骤S23的计算推导过程如下：
以
Figure 784641DEST_PATH_IMAGE020
或
Figure 381714DEST_PATH_IMAGE009
为自变量,
Figure 118726DEST_PATH_IMAGE021
为因变量，代入前面的关系式（1），得到：
Figure 235586DEST_PATH_IMAGE054
或
Figure 868693DEST_PATH_IMAGE055
则得到：
Figure 844739DEST_PATH_IMAGE056
Figure 729650DEST_PATH_IMAGE036
或
Figure 576383DEST_PATH_IMAGE037
。
在上述实施例中，对在固有频率序列与阻尼比系数序列获取步骤S3中多次校准得到的固有频率序列进行最小二乘法线性拟合得到的直线如图4所示。由此计算得到此力传感器的自身等效刚度k=4.835E+7、等效惯性质量
Figure 36183DEST_PATH_IMAGE006
=0.1501kg。由
Figure 968367DEST_PATH_IMAGE057
得到没有附加质量的情况下传感器自身的固有频率
Figure 892854DEST_PATH_IMAGE058
=2856.6Hz，可见附加质量将显著降低传感器的固有频率。
步骤S5为结构阻尼获取步骤，在该步骤中，根据所述固有频率序列、所述阻尼比系数序列以及等效刚度或扭矩刚度k计算得到由惯性质量
Figure 453148DEST_PATH_IMAGE008
或转动惯量
Figure 693637DEST_PATH_IMAGE009
与阻尼
Figure 378696DEST_PATH_IMAGE010
构成的阻尼序列，对所述阻尼序列进行最小二乘法二次拟合，得到负荷传感器自身的结构阻尼
Figure 605409DEST_PATH_IMAGE011
。
优选地，所述结构阻尼获取步骤包括以下步骤S31～S33。
步骤S31：根据固有频率
Figure 692314DEST_PATH_IMAGE004
、阻尼比系数
Figure 228337DEST_PATH_IMAGE005
、等效刚度或扭矩刚度k，如下计算阻尼
Figure 135114DEST_PATH_IMAGE010
，得到由惯性质量
Figure 664053DEST_PATH_IMAGE008
或转动惯量
Figure 605464DEST_PATH_IMAGE009
与阻尼
Figure 187755DEST_PATH_IMAGE010
构成的阻尼序列：
Figure 972040DEST_PATH_IMAGE059
。
步骤S32：对所述阻尼序列进行第三运算转换：
Figure 665190DEST_PATH_IMAGE029
或
Figure 336474DEST_PATH_IMAGE009
，
Figure 89666DEST_PATH_IMAGE030
；
步骤S33：进行第三拟合方程
Figure 971034DEST_PATH_IMAGE031
的最小二乘法二次拟合，得到第四系数
Figure 592509DEST_PATH_IMAGE032
、第五系数
Figure 508512DEST_PATH_IMAGE033
、第六系数
Figure 809437DEST_PATH_IMAGE034
,由第四系数
Figure 912522DEST_PATH_IMAGE032
得到负荷传感器自身的结构阻尼
Figure 213053DEST_PATH_IMAGE035
。
在上述实施例中，在步骤S31中，5次不同工况下校准对应计算的阻尼分别为412.22 、415.535 、418.473 、419.937、421.35 。
在步骤S33中，以
Figure 108197DEST_PATH_IMAGE029
或
Figure 468771DEST_PATH_IMAGE009
为自变量，
Figure 934519DEST_PATH_IMAGE030
为应变量，在比较了线性方程、指数方程等不同方程的拟合度后，构建了第三拟合方程
Figure 773162DEST_PATH_IMAGE031
，此时本构阻尼
Figure 522812DEST_PATH_IMAGE035
。
在上述实施例中，对阻尼序列进行最小二乘法二次拟合得到的曲线如图5所示，拟合结果得到的力传感器本征阻尼为
Figure 54287DEST_PATH_IMAGE060
。
综上所述，本发明实施方式的负荷传感器动力学模型参数辨识方法是一种基于正弦校准的负荷传感器动力学模型参数辨识方法，所述方法通过绝对法正弦力或正弦扭矩标准装置对负荷传感器进行动态校准，获取负荷传感器的幅频响应曲线；对所获取的幅频响应曲线进行加权最小二乘法二次拟合，得到校准状态下的负荷传感器系统的固有频率与阻尼比系数；改变校准时使用的惯性块质量或转动惯量，多次获取校准状态下的负荷传感器系统的固有频率与阻尼比系数；基于所获取的多个校准状态下的固有频率与阻尼比系数，通过线性拟合得到负荷传感器自身的等效惯性质量或转动惯量以及传感器自身的等效刚度或扭矩刚度；基于多个校准状态下通过换算得到的阻尼，通过二次拟合得到传感器自身的结构阻尼。
由此，本发明实施方式提供的基于正弦校准的负荷传感器动力学模型参数辨识方法具有如下有益效果：
1、本发明实施方式通过对负荷传感器（力传感器或扭矩传感器）在不同工况下的多次绝对法正弦校准，不仅能获取到当时工况下传感器系统的动态测量参数化数学模型（传递函数）的相关参数，还能获取到负荷传感器本征的动态测量物理模型参数（动力学模型参数，包括刚度、等效惯量、结构阻尼等），从而能够反映负荷传感器更加真实与基础的特性信息，有助于负荷传感器在工程动态测量中的误差评价与修正。
2、本发明实施方式所采用的校准设备只需要绝对法正弦力或正弦扭矩标准装置一种校准设备，避免使用多套设备对各主要参数分别进行测量，简化了试验系统与程序，提高了实用能力。
本发明的实施方式还提供一种负荷传感器动力学模型参数辨识装置。图6是本发明一种实施方式的负荷传感器动力学模型参数辨识装置的构成图。如图6所示，本实施方式的负荷传感器动力学模型参数辨识装置包括：
幅频响应曲线获取模块101：构成为在绝对法正弦力标准装置上使用惯性质量
Figure 131965DEST_PATH_IMAGE008
的惯性块或在绝对法正弦扭矩标准装置上使用转动惯量
Figure 148200DEST_PATH_IMAGE009
的惯性块，对负荷传感器进行校准，获取负荷传感器的幅频响应曲线
Figure 627723DEST_PATH_IMAGE003
，其中，i=1、2、3…；
固有频率与阻尼比系数获取模块102：构成为对所获取的幅频响应曲线
Figure 330100DEST_PATH_IMAGE003
进行加权最小二乘法二次拟合，得到校准状态下的负荷传感器的固有频率
Figure 19707DEST_PATH_IMAGE004
与阻尼比系数
Figure 200153DEST_PATH_IMAGE005
；
固有频率序列与阻尼比系数序列获取模块103：构成为改变校准时所使用的惯性块的惯性质量
Figure 675127DEST_PATH_IMAGE008
或转动惯量
Figure 282826DEST_PATH_IMAGE009
，重复执行幅频响应曲线获取模块101和固有频率与阻尼比系数获取模块102的操作，直到i≥3，从而获取由3组以上的惯性质量
Figure 459730DEST_PATH_IMAGE008
或转动惯量
Figure 709445DEST_PATH_IMAGE009
、固有频率
Figure 897981DEST_PATH_IMAGE004
与阻尼比系数
Figure 53413DEST_PATH_IMAGE005
构成的固有频率序列与阻尼比系数序列；
等效惯量与刚度获取模块104：构成为对所述固有频率序列进行最小二乘法线性拟合，得到负荷传感器自身的等效刚度或扭矩刚度k以及负荷传感器自身的等效惯性质量
Figure 858558DEST_PATH_IMAGE006
或转动惯量
Figure 505440DEST_PATH_IMAGE007
；
结构阻尼获取模块105：构成为根据所述固有频率序列、所述阻尼比系数序列以及等效刚度或扭矩刚度k计算得到由惯性质量
Figure 79640DEST_PATH_IMAGE008
或转动惯量
Figure 29142DEST_PATH_IMAGE009
与阻尼
Figure 931370DEST_PATH_IMAGE010
构成的阻尼序列，对所述阻尼序列进行最小二乘法二次拟合，得到负荷传感器自身的结构阻尼
Figure 257309DEST_PATH_IMAGE011
。
优选地，所述固有频率与阻尼比系数获取模块102进一步构成为：
对
Figure 545071DEST_PATH_IMAGE003
进行差分计算得到
Figure 196632DEST_PATH_IMAGE012
;
对
Figure 445211DEST_PATH_IMAGE003
进行第一运算转换：
Figure 683163DEST_PATH_IMAGE013
,
Figure 231956DEST_PATH_IMAGE014
；
以
Figure 647894DEST_PATH_IMAGE012
为加权系数，进行第一拟合方程
Figure 383769DEST_PATH_IMAGE015
的加权最小二乘法拟合，得到第一系数
Figure 317090DEST_PATH_IMAGE016
、第二系数
Figure 330176DEST_PATH_IMAGE017
、第三系数
Figure 57961DEST_PATH_IMAGE018
；
计算该校准状态下的负荷传感器的固有频率
Figure 405765DEST_PATH_IMAGE004
与阻尼比系数
Figure 611619DEST_PATH_IMAGE005
：
Figure 869425DEST_PATH_IMAGE019
。
优选地，所述等效惯量与刚度获取模块104进一步构成为：
对所述固有频率序列进行第二运算转换：
Figure 133223DEST_PATH_IMAGE020
或
Figure 109269DEST_PATH_IMAGE009
,
Figure 977868DEST_PATH_IMAGE021
；
进行第二拟合方程
Figure 355760DEST_PATH_IMAGE022
的最小二乘法线性拟合，得到斜率
Figure 159768DEST_PATH_IMAGE023
与截距
Figure 232897DEST_PATH_IMAGE024
；
由第二拟合方程的斜率得到负荷传感器自身的等效刚度或扭矩刚度k，由第二拟合方程的截距得到负荷传感器自身的等效惯性质量
Figure 46132DEST_PATH_IMAGE006
或转动惯量
Figure 137585DEST_PATH_IMAGE007
；
Figure 643653DEST_PATH_IMAGE025
Figure 63133DEST_PATH_IMAGE036
或
Figure 788381DEST_PATH_IMAGE037
。
优选地，所述结构阻尼获取模块105进一步构成为：
根据固有频率
Figure 875286DEST_PATH_IMAGE004
、阻尼比系数
Figure 411309DEST_PATH_IMAGE005
、等效刚度或扭矩刚度k，如下计算阻尼
Figure 318085DEST_PATH_IMAGE010
，得到由惯性质量
Figure 473123DEST_PATH_IMAGE008
或转动惯量
Figure 289901DEST_PATH_IMAGE009
与阻尼
Figure 872192DEST_PATH_IMAGE010
构成的阻尼序列：
Figure 656477DEST_PATH_IMAGE061
；
对所述阻尼序列进行第三运算转换：
Figure 349627DEST_PATH_IMAGE029
或
Figure 145544DEST_PATH_IMAGE009
，
Figure 275568DEST_PATH_IMAGE030
；
进行第三拟合方程
Figure 156936DEST_PATH_IMAGE031
的最小二乘法二次拟合，得到第四系数
Figure 43989DEST_PATH_IMAGE032
、第五系数
Figure 694414DEST_PATH_IMAGE033
、第六系数
Figure 228294DEST_PATH_IMAGE034
,由第四系数
Figure 862538DEST_PATH_IMAGE032
得到负荷传感器自身的结构阻尼
Figure 897490DEST_PATH_IMAGE035
。
本实施方式的负荷传感器动力学模型参数辨识装置的具体实施例可以参见上文中对于负荷传感器动力学模型参数辨识方法的限定，在此不再赘述。上述负荷传感器动力学模型参数辨识装置中的各个模块可全部或部分通过软件、硬件及其组合来实现。上述各模块可以硬件形式内嵌于或独立于计算机设备中的处理器中，也可以以软件形式存储于计算机设备中的存储器中，以便于处理器调用执行以上各个模块对应的操作。
本发明的实施方式还提供一种计算机设备，该计算机设备可以是服务器，其内部结构图可以如图7所示。该计算机设备包括通过系统总线连接的处理器、存储器和网络接口。其中，该计算机设备的处理器用于提供计算和控制能力。该计算机设备的存储器包括非易失性存储介质、内存储器。该非易失性存储介质存储有操作系统、计算机程序和数据库。该内存储器为非易失性存储介质中的操作系统和计算机程序的运行提供环境。该计算机设备的数据库用于存储各个框架的运行参数数据。该计算机设备的网络接口用于与外部的终端通过网络连接通信。该计算机程序被处理器执行时以实现本实施方式的负荷传感器动力学模型参数辨识方法的步骤。
本领域技术人员可以理解，图7中示出的结构，仅仅是与本申请方案相关的部分结构的框图，并不构成对本申请方案所应用于其上的计算机设备的限定，具体的计算机设备可以包括比图中所示更多或更少的部件，或者组合某些部件，或者具有不同的部件布置。
本发明的实施方式还提供一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，所述计算机程序被处理器执行时实现本发明实施方式的负荷传感器动力学模型参数辨识方法的步骤。
以上只通过说明的方式描述了本发明的某些示范性实施例，毋庸置疑，对于本领域的普通技术人员，在不偏离本发明的精神和范围的情况下，可以用各种不同的方式对所描述的实施例进行修正。因此，上述附图和描述在本质上是说明性的，不应理解为对本发明权利要求保护范围的限制。

Claims (10)

1.一种负荷传感器动力学模型参数辨识方法，其特征在于，包括：
幅频响应曲线获取步骤：在绝对法正弦力标准装置上使用惯性质量
Figure 906113DEST_PATH_IMAGE001
的惯性块或在绝对法正弦扭矩标准装置上使用转动惯量
Figure 303904DEST_PATH_IMAGE002
的惯性块，对负荷传感器进行校准，获取负荷传感器的幅频响应曲线
Figure 425443DEST_PATH_IMAGE003
，其中，i=1、2、3…；
固有频率与阻尼比系数获取步骤：对所获取的幅频响应曲线
Figure 123141DEST_PATH_IMAGE003
进行加权最小二乘法二次拟合，得到校准状态下的负荷传感器的固有频率
Figure 748157DEST_PATH_IMAGE004
与阻尼比系数
Figure 889420DEST_PATH_IMAGE005
；
固有频率序列与阻尼比系数序列获取步骤：改变校准时所使用的惯性块的惯性质量
Figure 967097DEST_PATH_IMAGE001
或转动惯量
Figure 734065DEST_PATH_IMAGE002
，重复执行幅频响应曲线获取步骤和固有频率与阻尼比系数获取步骤的操作，直到i≥3，从而获取由3组以上的惯性质量
Figure 213588DEST_PATH_IMAGE001
或转动惯量
Figure 24287DEST_PATH_IMAGE002
、固有频率
Figure 854840DEST_PATH_IMAGE004
与阻尼比系数
Figure 35285DEST_PATH_IMAGE005
构成的固有频率序列与阻尼比系数序列；
等效惯量与刚度获取步骤：对所述固有频率序列进行最小二乘法线性拟合，得到负荷传感器自身的等效刚度或扭矩刚度k以及负荷传感器自身的等效惯性质量
Figure 759528DEST_PATH_IMAGE006
或转动惯量
Figure 367226DEST_PATH_IMAGE007
；
结构阻尼获取步骤：根据所述固有频率序列、所述阻尼比系数序列以及等效刚度或扭矩刚度k计算得到由惯性质量
Figure 294862DEST_PATH_IMAGE001
或转动惯量
Figure 13420DEST_PATH_IMAGE002
与阻尼
Figure 733114DEST_PATH_IMAGE008
构成的阻尼序列，对所述阻尼序列进行最小二乘法二次拟合，得到负荷传感器自身的结构阻尼
Figure 636348DEST_PATH_IMAGE009
。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述固有频率与阻尼比系数获取步骤包括：
对
Figure 175914DEST_PATH_IMAGE003
进行差分计算得到
Figure 340572DEST_PATH_IMAGE010
;
对
Figure 649194DEST_PATH_IMAGE003
进行第一运算转换：
Figure 723329DEST_PATH_IMAGE011
,
Figure 484612DEST_PATH_IMAGE012
；
以
Figure 76130DEST_PATH_IMAGE010
为加权系数，进行第一拟合方程
Figure 114624DEST_PATH_IMAGE013
的加权最小二乘法拟合，得到第一系数
Figure 94082DEST_PATH_IMAGE014
、第二系数
Figure 608239DEST_PATH_IMAGE015
、第三系数
Figure 737870DEST_PATH_IMAGE016
；
计算该校准状态下的负荷传感器的固有频率
Figure 863826DEST_PATH_IMAGE004
与阻尼比系数
Figure 686289DEST_PATH_IMAGE005
：
Figure 546797DEST_PATH_IMAGE017
。
3.如权利要求2所述的方法，其特征在于，所述等效惯量与刚度获取步骤包括：
对所述固有频率序列进行第二运算转换：
Figure 214539DEST_PATH_IMAGE018
或
Figure 962046DEST_PATH_IMAGE002
,
Figure 955410DEST_PATH_IMAGE019
；
进行第二拟合方程
Figure 303215DEST_PATH_IMAGE020
的最小二乘法线性拟合，得到斜率
Figure 509068DEST_PATH_IMAGE021
与截距
Figure 766874DEST_PATH_IMAGE022
；
由第二拟合方程的斜率得到负荷传感器自身的等效刚度或扭矩刚度k，由第二拟合方程的截距得到负荷传感器自身的等效惯性质量
Figure 776812DEST_PATH_IMAGE006
或转动惯量
Figure 487279DEST_PATH_IMAGE007
；
Figure 621457DEST_PATH_IMAGE023
Figure 999349DEST_PATH_IMAGE024
或
Figure 678723DEST_PATH_IMAGE025
。
4.如权利要求1-3中任一项所述的方法，其特征在于，所述结构阻尼获取步骤包括：
根据固有频率
Figure 876486DEST_PATH_IMAGE004
、阻尼比系数
Figure 548776DEST_PATH_IMAGE005
、等效刚度或扭矩刚度k，如下计算阻尼
Figure 781174DEST_PATH_IMAGE008
，得到由惯性质量
Figure 756083DEST_PATH_IMAGE001
或转动惯量
Figure 80623DEST_PATH_IMAGE002
与阻尼
Figure 494287DEST_PATH_IMAGE008
构成的阻尼序列：
Figure 581192DEST_PATH_IMAGE026
；
对所述阻尼序列进行第三运算转换：
Figure 867948DEST_PATH_IMAGE027
或
Figure 774724DEST_PATH_IMAGE002
，
Figure 788816DEST_PATH_IMAGE028
；
进行第三拟合方程
Figure 730227DEST_PATH_IMAGE029
的最小二乘法二次拟合，得到第四系数
Figure 423770DEST_PATH_IMAGE030
、第五系数
Figure 817843DEST_PATH_IMAGE031
、第六系数
Figure 635626DEST_PATH_IMAGE032
,由第四系数
Figure 431544DEST_PATH_IMAGE030
得到负荷传感器自身的结构阻尼
Figure 60102DEST_PATH_IMAGE033
。
5.一种负荷传感器动力学模型参数辨识装置，其特征在于，包括：
幅频响应曲线获取模块：构成为在绝对法正弦力标准装置上使用惯性质量
Figure 207050DEST_PATH_IMAGE001
的惯性块或在绝对法正弦扭矩标准装置上使用转动惯量
Figure 562945DEST_PATH_IMAGE002
的惯性块，对负荷传感器进行校准，获取负荷传感器的幅频响应曲线
Figure 213369DEST_PATH_IMAGE003
，其中，i=1、2、3…；
固有频率与阻尼比系数获取模块：构成为对所获取的幅频响应曲线
Figure 403042DEST_PATH_IMAGE003
进行加权最小二乘法二次拟合，得到校准状态下的负荷传感器的固有频率
Figure 145608DEST_PATH_IMAGE004
与阻尼比系数
Figure 180560DEST_PATH_IMAGE005
；
固有频率序列与阻尼比系数序列获取模块：构成为改变校准时所使用的惯性块的惯性质量
Figure 75703DEST_PATH_IMAGE001
或转动惯量
Figure 170698DEST_PATH_IMAGE002
，重复执行幅频响应曲线获取模块和固有频率与阻尼比系数获取模块的操作，直到i≥3，从而获取由3组以上的惯性质量
Figure 902025DEST_PATH_IMAGE001
或转动惯量
Figure 740668DEST_PATH_IMAGE002
、固有频率
Figure 365684DEST_PATH_IMAGE004
与阻尼比系数
Figure 21794DEST_PATH_IMAGE005
构成的固有频率序列与阻尼比系数序列；
等效惯量与刚度获取模块：构成为对所述固有频率序列进行最小二乘法线性拟合，得到负荷传感器自身的等效刚度或扭矩刚度k以及负荷传感器自身的等效惯性质量
Figure 99471DEST_PATH_IMAGE006
或转动惯量
Figure 130355DEST_PATH_IMAGE007
；
结构阻尼获取模块：构成为根据所述固有频率序列、所述阻尼比系数序列以及等效刚度或扭矩刚度k计算得到由惯性质量
Figure 875457DEST_PATH_IMAGE001
或转动惯量
Figure 312255DEST_PATH_IMAGE002
与阻尼
Figure 1862DEST_PATH_IMAGE008
构成的阻尼序列，对所述阻尼序列进行最小二乘法二次拟合，得到负荷传感器自身的结构阻尼
Figure 916728DEST_PATH_IMAGE009
。
6.如权利要求5所述的装置，其特征在于，所述固有频率与阻尼比系数获取模块进一步构成为：
对
Figure 657282DEST_PATH_IMAGE003
进行差分计算得到
Figure 264981DEST_PATH_IMAGE010
;
对
Figure 582830DEST_PATH_IMAGE003
进行第一运算转换：
Figure 426021DEST_PATH_IMAGE011
,
Figure 880136DEST_PATH_IMAGE012
；
以
Figure 298217DEST_PATH_IMAGE010
为加权系数，进行第一拟合方程
Figure 837783DEST_PATH_IMAGE013
的加权最小二乘法拟合，得到第一系数
Figure 625610DEST_PATH_IMAGE014
、第二系数
Figure 58865DEST_PATH_IMAGE015
、第三系数
Figure 8367DEST_PATH_IMAGE016
；
计算该校准状态下的负荷传感器的固有频率
Figure 910595DEST_PATH_IMAGE004
与阻尼比系数
Figure 236534DEST_PATH_IMAGE005
：
Figure 524296DEST_PATH_IMAGE017
。
7.如权利要求6所述的装置，其特征在于，所述等效惯量与刚度获取模块进一步构成为：
对所述固有频率序列进行第二运算转换：
Figure 910278DEST_PATH_IMAGE018
或
Figure 424436DEST_PATH_IMAGE002
,
Figure 665318DEST_PATH_IMAGE019
；
进行第二拟合方程
Figure 682952DEST_PATH_IMAGE020
的最小二乘法线性拟合，得到斜率
Figure 630049DEST_PATH_IMAGE021
与截距
Figure 365923DEST_PATH_IMAGE022
；
由第二拟合方程的斜率得到负荷传感器自身的等效刚度或扭矩刚度k，由第二拟合方程的截距得到负荷传感器自身的等效惯性质量
Figure 33665DEST_PATH_IMAGE006
或转动惯量
Figure 46752DEST_PATH_IMAGE007
；
Figure 774536DEST_PATH_IMAGE023
Figure 122341DEST_PATH_IMAGE024
或
Figure 593774DEST_PATH_IMAGE025
。
8.如权利要求5-7中任一项所述的装置，其特征在于，所述结构阻尼获取模块进一步构成为：
根据固有频率
Figure 959902DEST_PATH_IMAGE004
、阻尼比系数
Figure 858588DEST_PATH_IMAGE005
、等效刚度或扭矩刚度k，如下计算阻尼
Figure 569055DEST_PATH_IMAGE008
，得到由惯性质量
Figure 968812DEST_PATH_IMAGE001
或转动惯量
Figure 815545DEST_PATH_IMAGE002
与阻尼
Figure 760499DEST_PATH_IMAGE008
构成的阻尼序列：
Figure 958262DEST_PATH_IMAGE034
；
对所述阻尼序列进行第三运算转换：
Figure 771497DEST_PATH_IMAGE027
或
Figure 862950DEST_PATH_IMAGE002
，
Figure 103438DEST_PATH_IMAGE028
；
进行第三拟合方程
Figure 165329DEST_PATH_IMAGE029
的最小二乘法二次拟合，得到第四系数
Figure 516675DEST_PATH_IMAGE030
、第五系数
Figure 603580DEST_PATH_IMAGE031
、第六系数
Figure 139604DEST_PATH_IMAGE032
,由第四系数
Figure 46380DEST_PATH_IMAGE030
得到负荷传感器自身的结构阻尼
Figure 76784DEST_PATH_IMAGE033
。
9.一种计算机设备，包括存储器和处理器，所述存储器存储有计算机程序，其特征在于，所述处理器执行所述计算机程序时实现权利要求1-4中任一项所述的方法的步骤。
10.一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，所述计算机程序被处理器执行时实现权利要求1-4中任一项所述的方法的步骤。
CN202211322152.4A 2022-10-27 2022-10-27 负荷传感器动力学模型参数辨识方法和装置 Active CN115391744B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202211322152.4A CN115391744B (zh) 2022-10-27 2022-10-27 负荷传感器动力学模型参数辨识方法和装置

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202211322152.4A CN115391744B (zh) 2022-10-27 2022-10-27 负荷传感器动力学模型参数辨识方法和装置

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN115391744A CN115391744A (zh) 2022-11-25
CN115391744B true CN115391744B (zh) 2022-12-27

Family

ID=84128076

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202211322152.4A Active CN115391744B (zh) 2022-10-27 2022-10-27 负荷传感器动力学模型参数辨识方法和装置

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN115391744B (zh)

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN105426644A (zh) * 2016-01-05 2016-03-23 中国航空动力机械研究所 模态阻尼识别方法、装置和系统
CN106918438A (zh) * 2017-03-31 2017-07-04 中国空气动力研究与发展中心高速空气动力研究所 一种多分量力及力矩的测量方法及系统
CN108759875A (zh) * 2018-06-04 2018-11-06 合肥工业大学 一种基于系统辨识与频响校正的传感器动态补偿方法
CN113188716A (zh) * 2021-04-06 2021-07-30 中国计量大学 力传感器的动态校准方法、稳定性验证方法及装置
RU2758152C1 (ru) * 2020-08-20 2021-10-26 Федеральное государственное унитарное предприятие "Центральный аэрогидродинамический институт имени профессора Н.Е. Жуковского" (ФГУП "ЦАГИ") Способ определения обобщенных параметров колебаний конструкций по частотным характеристикам
CN114485760A (zh) * 2022-01-26 2022-05-13 震坤行工业超市(上海)有限公司 传感器校准方法、电子设备、介质及系统
CN114964620A (zh) * 2022-08-03 2022-08-30 中国航空工业集团公司北京长城计量测试技术研究所 机械传感器动态校准分析方法、装置、计算机设备和存储介质

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN105426644A (zh) * 2016-01-05 2016-03-23 中国航空动力机械研究所 模态阻尼识别方法、装置和系统
CN106918438A (zh) * 2017-03-31 2017-07-04 中国空气动力研究与发展中心高速空气动力研究所 一种多分量力及力矩的测量方法及系统
CN108759875A (zh) * 2018-06-04 2018-11-06 合肥工业大学 一种基于系统辨识与频响校正的传感器动态补偿方法
RU2758152C1 (ru) * 2020-08-20 2021-10-26 Федеральное государственное унитарное предприятие "Центральный аэрогидродинамический институт имени профессора Н.Е. Жуковского" (ФГУП "ЦАГИ") Способ определения обобщенных параметров колебаний конструкций по частотным характеристикам
CN113188716A (zh) * 2021-04-06 2021-07-30 中国计量大学 力传感器的动态校准方法、稳定性验证方法及装置
CN114485760A (zh) * 2022-01-26 2022-05-13 震坤行工业超市(上海)有限公司 传感器校准方法、电子设备、介质及系统
CN114964620A (zh) * 2022-08-03 2022-08-30 中国航空工业集团公司北京长城计量测试技术研究所 机械传感器动态校准分析方法、装置、计算机设备和存储介质

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
Design, Development and Calibration of a Lightweight, Compliant Six-Axis Optical Force/Torque Sensor;Osama Al-Mai etc.;《IEEE SENSORS JOURNAL》;20180901;全文 *
基于功能试验的加速度传感器性能评价;周正华等;《地震地磁观测与研究》;20131225;全文 *

Also Published As

Publication number Publication date
CN115391744A (zh) 2022-11-25

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Ahmadizadeh et al. Compensation of actuator delay and dynamics for real‐time hybrid structural simulation
US20040199350A1 (en) System and method for determining measurement errors of a testing device
CN108846149B (zh) 一种基于多源不确定性的结构分布式动态载荷识别的方法
CN104102836B (zh) 一种电力系统快速抗差状态估计方法
CN107991060B (zh) 基于自适应和迭代算法的载荷分布式光纤辨识方法
CN111368466B (zh) 一种基于频响函数参数修正的机械振动预测方法
CN113111547A (zh) 基于缩减基的频域有限元模型修正方法
CN111220346B (zh) 一种压电天平校准与使用不确定度的评估方法
CN105043433B (zh) 一种基于神经网络的光电编码器快速补偿方法
JP5915342B2 (ja) 電力系統の状態推定方法
CN108759875B (zh) 一种基于系统辨识与频响校正的传感器动态补偿方法
CN114580246B (zh) 一种基于非迭代有限元模型修正的桥梁损伤识别方法
CN110018501A (zh) 一种基于系统间随机模型在线估计调整的多模精密单点定位方法
CN112329349A (zh) 一种边坡可靠度评估方法
CN110096779B (zh) 一种伺服机构动特性分析方法
CN112182697A (zh) 一种有阻尼吊杆系统张力的高精度动测法
CN115391744B (zh) 负荷传感器动力学模型参数辨识方法和装置
CN114201903A (zh) 局部非线性系统振动响应的快速预测方法
CN113945262B (zh) 偏载误差修正方法和系统
Rizzi et al. Comparison of nonlinear random response using equivalent linearization and numerical simulation
CN115758057A (zh) 一种针对多自由度系统的动载荷识别方法及系统
CN107292045B (zh) 一种含阻尼结构有限元模型的复模态评估方法
CN114136525A (zh) 六维力传感器的温漂补偿方法、装置、电子设备和介质
Mahmoudabadi et al. Identification of modal parameters of non‐classically damped linear structures under multi‐component earthquake loading
CN115070731A (zh) 一种面向并联机构的几何误差标定方法、系统和电子设备

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant