CN115452251A - 基于回转轴和惯性主轴基准统一的大型高速回转装备转动惯量测量方法 - Google Patents

基于回转轴和惯性主轴基准统一的大型高速回转装备转动惯量测量方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种基于回转轴和惯性主轴基准统一的大型高速回转装备转动惯量测量方法及系统，属于惯量测量技术领域，其中，该方法包括：在测量坐标系下测量大型高速回转装备的质心坐标；根据质心坐标评定惯性主轴与回转轴的夹角；利用惯量测量台测量大型高速回转装备的自身转动惯量；根据质心坐标求解测量坐标系下的第一质心偏移回转轴距离；根据夹角和第一质心偏移回转轴距离，求解质心坐标系下的第二质心偏移回转轴距离；根据自身转动惯量和第二质心偏移回转轴距离求解大型高速回转装备在质心坐标系下的实际转动惯量。该方法可以消除因转台倾斜误差和大型高速回转装备自身加工误差造成的惯性主轴偏移和倾斜，能够提高转动惯量测量精度。

Description

基于回转轴和惯性主轴基准统一的大型高速回转装备转动惯 量测量方法
技术领域
本发明涉及惯量测量技术领域，特别涉及一种基于回转轴和惯性主轴基准统一的大型高速回转装备转动惯量测量方法。
背景技术
大型高速回转装备相对扭转轴线的转动惯量会影响发动机的启停特性。同时对于急剧加速和减速旋转过程也有较大影响，这关系到战机的急速攀升、俯冲等飞行性能，影响其运行设备的动态性能。作为一种高速旋转设备，其转动惯量将影响飞机的动态性能，如姿态控制、启停特性、加减速性能等。作为的核心部件，大型高速回转装备转动惯量的测量将直接影响的性能。为了确保能够实现转动惯量精确调控，必须对测量环节进行严格控制。
大型高速回转装备质心坐标系下转动惯量的测量是进行整体动力学控制的前提，目前转动惯量都是在测量坐标系下进行，并没有转换到大型高速回转装备自身坐标系下，这在进行整机调控时会出现惯量测量误差逐级累积，造成整机惯量辨识出现偏差，影响发动机动力学特性。因此，亟需提出一种基于回转轴和惯性主轴基准统一的大型高速回转装备转动惯量测量方法。
发明内容
本发明旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。
为此，本发明的第一个目的在于提出一种基于回转轴和惯性主轴基准统一的大型高速回转装备转动惯量测量方法，该方法能够提高大型高速回转装备转动惯量测量精度。
本发明的第二个目的在于提出一种基于回转轴和惯性主轴基准统一的大型高速回转装备转动惯量测量系统。
本发明的第三个目的在于提出一种计算机设备。
本发明的第四个目的在于提出一种非临时性计算机可读存储介质。
为达到上述目的，本发明第一方面实施例提出了基于回转轴和惯性主轴基准统一的大型高速回转装备转动惯量测量方法，包括以下步骤：步骤S1，在测量坐标系下测量大型高速回转装备的质心坐标；步骤S2，根据所述质心坐标评定惯性主轴与回转轴的夹角；步骤S3，利用惯量测量台测量大型高速回转装备的自身转动惯量；步骤S4，根据所述质心坐标求解测量坐标系下的第一质心偏移回转轴距离；步骤S5，根据所述夹角和所述第一质心偏移回转轴距离，求解质心坐标系下的第二质心偏移回转轴距离；步骤S6，根据所述自身转动惯量和所述第二质心偏移回转轴距离求解大型高速回转装备在质心坐标系下的实际转动惯量。
本发明实施例的基于回转轴和惯性主轴基准统一的大型高速回转装备转动惯量测量方法，可以消除因转台倾斜误差和大型高速回转装备自身加工误差造成的惯性主轴偏移和倾斜，能够提高大型高速回转装备转动惯量测量精度。
另外，根据本发明上述实施例的基于回转轴和惯性主轴基准统一的大型高速回转装备转动惯量测量方法还可以具有以下附加的技术特征：
进一步地，在本发明的一个实施例中，所述步骤S1中利用多点称重法在测量坐标系下测量大型高速回转装备的质心坐标C(xc,yc,zc)。
进一步地，在本发明的一个实施例中，所述步骤S3中的惯量测量台采用扭摆法测量所述大型高速回转装备的自身转动惯量。
可选地，在本发明的一个实施例中，所述步骤S6根据平行轴定理求解所述大型高速回转装备在质心坐标系下的实际转动惯量。
为达到上述目的，本发明第二方面实施例提出了基于回转轴和惯性主轴基准统一的大型高速回转装备转动惯量测量系统，包括：第一测量模块，用于在测量坐标系下测量大型高速回转装备的质心坐标；评定模块，用于根据所述质心坐标评定惯性主轴与回转轴的夹角；第二测量模块，用于利用惯量测量台测量大型高速回转装备的自身转动惯量；第一求解模块，用于根据所述质心坐标求解测量坐标系下的第一质心偏移回转轴距离；第二求解模块，用于根据所述夹角和所述第一质心偏移回转轴距离，求解质心坐标系下的第二质心偏移回转轴距离；第三求解模块，用于根据所述自身转动惯量和所述第二质心偏移回转轴距离求解大型高速回转装备在质心坐标系下的实际转动惯量。
本发明实施例的基于回转轴和惯性主轴基准统一的大型高速回转装备转动惯量测量系统，可以消除因转台倾斜误差和大型高速回转装备自身加工误差造成的惯性主轴偏移和倾斜，能够提高大型高速回转装备转动惯量测量精度。
另外，根据本发明上述实施例的基于回转轴和惯性主轴基准统一的大型高速回转装备转动惯量测量系统还可以具有以下附加的技术特征：
进一步地，在本发明的一个实施例中，所述第一测量模块用于利用多点称重法在测量坐标系下测量大型高速回转装备的质心坐标C(xc,yc,zc)。
进一步地，在本发明的一个实施例中，所述第二测量模块中的惯量测量台采用扭摆法测量所述大型高速回转装备的自身转动惯量。
进一步地，在本发明的一个实施例中，所述第三求解模块根据平行轴定理求解所述大型高速回转装备在质心坐标系下的实际转动惯量。
本发明第三方面实施例提供一种计算机设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时，实现如上述实施例所述的基于回转轴和惯性主轴基准统一的大型高速回转装备转动惯量测量方法。
本发明第四方面实施例提供一种非临时性计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现如上述实施例所述的基于回转轴和惯性主轴基准统一的大型高速回转装备转动惯量测量方法。
本发明附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。
附图说明
本发明上述的和/或附加的方面和优点从下面结合附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：
图1是本发明一个实施例的基于回转轴和惯性主轴基准统一的大型高速回转装备转动惯量测量方法的流程图；
图2是本发明一个实施例的转动惯量测试示意图；
图3是本发明一个实施例的基于回转轴和惯性主轴基准统一的大型高速回转装备转动惯量测量系统的结构示意图。
具体实施方式
下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。
下面参照附图描述根据本发明实施例提出的基于回转轴和惯性主轴基准统一的大型高速回转装备转动惯量测量方法及系统，首先将参照附图描述根据本发明实施例提出的基于回转轴和惯性主轴基准统一的大型高速回转装备转动惯量测量方法。
图1是本发明一个实施例的基于回转轴和惯性主轴基准统一的大型高速回转装备转动惯量测量方法的流程图。
如图1所示，该基于回转轴和惯性主轴基准统一的大型高速回转装备转动惯量测量方法包括以下步骤：
在步骤S1中，在测量坐标系下测量大型高速回转装备的质心坐标。
具体地，如图2所示，测量坐标系表示为XOYZ，其中利用多点称重法在测量坐标系XOYZ下测量大型高速回转装备的质心坐标，用C(xc,yc,zc)表示。质心坐标系表示为XcOcYcZc，以大型高速回转装备质心为原点，且XcOcYc平面平行于大型高速回转装备下底面，以质心与大型高速回转装备0°方向连线，z轴为惯性主轴。惯性主轴与回转轴的夹角用θ表示，测量坐标系下质心偏移回转轴距离用d表示，质心坐标系下质心偏移回转轴距离用dc表示。
在步骤S2中，根据质心坐标评定惯性主轴与回转轴的夹角。
具体地，根据测量坐标系下质心坐标，惯性主轴与回转轴的夹角θ可表示为：
Figure BDA0003842037570000041
在步骤S3中，利用惯量测量台测量大型高速回转装备的自身转动惯量。
需要说明的是，本发明实施例中的惯量测量台采用扭摆法测量测量大型高速回转装备绕回转轴旋转转动惯量，即自身转动惯量。
在步骤S4中，根据质心坐标求解测量坐标系下的第一质心偏移回转轴距离。
具体地，根据质心坐标测量坐标系下质心偏移回转轴距离表示如下：
Figure BDA0003842037570000042
在步骤S5中，根据夹角和第一质心偏移回转轴距离，求解质心坐标系下的第二质心偏移回转轴距离。
具体地，质心坐标系下质心偏移回转轴距离表示如下：
Figure BDA0003842037570000043
在步骤S6中，根据自身转动惯量和第二质心偏移回转轴距离求解大型高速回转装备在质心坐标系下的实际转动惯量。
进一步地，在本发明的一个实施例中，步骤S6根据平行轴定理求解大型高速回转装备在质心坐标系下的实际转动惯量。
具体地，假设大型高速回转装备质量为m，根据平行轴定理，则大型高速回转装备质心坐标系下转动惯量可以表示为：
Figure BDA0003842037570000051
式中，I为大型高速回转装备绕回转轴旋转转动惯量。
下面通过一个具体实施例对本发明实施例提出的基于回转轴和惯性主轴基准统一的大型高速回转装备转动惯量测量方法进一步说明。
第一步，在测量坐标系下测量大型高速回转装备质心坐标。
利用多点称重法在测量坐标系XOYZ下测量大型高速回转装备质心坐标，用C(xc,yc,zc)表示，假设测量得到大型高速回转装备质心坐标为C(0.5,1.5,20)。
第二步，评定惯性主轴与回转轴的夹角。
Figure BDA0003842037570000052
第三步，利用惯量测量台测量大型高速回转装备转动惯量。
利用扭摆法，测量大型高速回转装备绕回转轴旋转转动惯量I。假设测量得I＝10kg·mm2。
第四步，求解测量坐标系下质心偏移回转轴距离。
根据式(2)得：
Figure BDA0003842037570000053
第五步，求解质心坐标系下质心偏移回转轴距离。
根据式(3)得：
Figure BDA0003842037570000054
第六步，求解质心坐标系下求解大型高速回转装备转动惯量。
大型高速回转装备质量为0.5kg，根据平行轴定理，大型高速回转装备质心坐标系下转动惯量可以表示为：
Figure BDA0003842037570000055
根据本发明实施例提出的基于回转轴和惯性主轴基准统一的大型高速回转装备转动惯量测量方法，可以消除因转台倾斜误差和大型高速回转装备自身加工误差造成的惯性主轴偏移和倾斜，能够提高大型高速回转装备转动惯量测量精度。
其次参照附图描述根据本发明实施例提出的基于回转轴和惯性主轴基准统一的大型高速回转装备转动惯量测量系统。
图3是本发明一个实施例的基于回转轴和惯性主轴基准统一的大型高速回转装备转动惯量测量系统的结构示意图。
如图3所示，该系统10包括：第一测量模块100、评定模块200、第二测量模块300、第一求解模块400、第二求解模块500和第三求解模块600。
其中，第一测量模块100用于在测量坐标系下测量大型高速回转装备的质心坐标。评定模块200用于根据质心坐标评定惯性主轴与回转轴的夹角。第二测量模块300用于利用惯量测量台测量大型高速回转装备的自身转动惯量。第一求解模块400用于根据质心坐标求解测量坐标系下的第一质心偏移回转轴距离。第二求解模块500用于根据夹角和第一质心偏移回转轴距离，求解质心坐标系下的第二质心偏移回转轴距离。第三求解模块600用于根据自身转动惯量和第二质心偏移回转轴距离求解大型高速回转装备在质心坐标系下的实际转动惯量。
进一步地，在本发明的一个实施例中，第一测量模块中利用多点称重法在测量坐标系下测量大型高速回转装备的质心坐标C(xc,yc,zc)。
进一步地，在本发明的一个实施例中，第二测量模块中的惯量测量台采用扭摆法测量大型高速回转装备的自身转动惯量。
进一步地，在本发明的一个实施例中，第三求解模块根据平行轴定理求解大型高速回转装备在质心坐标系下的实际转动惯量。
需要说明的是，前述对基于回转轴和惯性主轴基准统一的大型高速回转装备转动惯量测量方法实施例的解释说明也适用于该实施例的系统，此处不再赘述。
根据本发明实施例提出的基于回转轴和惯性主轴基准统一的大型高速回转装备转动惯量测量系统，可以消除因转台倾斜误差和大型高速回转装备自身加工误差造成的惯性主轴偏移和倾斜，能够提高大型高速回转装备转动惯量测量精度。
为了实现上述实施例，本发明还提出了一种计算机设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时，实现如前述实施例所述的基于回转轴和惯性主轴基准统一的大型高速回转装备转动惯量测量方法。
为了实现上述实施例，本发明还提出了一种非临时性计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现如前述实施例所述的基于回转轴和惯性主轴基准统一的大型高速回转装备转动惯量测量方法。
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或N个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。
此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本发明的描述中，“N个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。
流程图中或在此以其他方式描述的任何过程或方法描述可以被理解为，表示包括一个或更N个用于实现定制逻辑功能或过程的步骤的可执行指令的代码的模块、片段或部分，并且本发明的优选实施方式的范围包括另外的实现，其中可以不按所示出或讨论的顺序，包括根据所涉及的功能按基本同时的方式或按相反的顺序，来执行功能，这应被本发明的实施例所属技术领域的技术人员所理解。
在流程图中表示或在此以其他方式描述的逻辑和/或步骤，例如，可以被认为是用于实现逻辑功能的可执行指令的定序列表，可以具体实现在任何计算机可读介质中，以供指令执行系统、装置或设备(如基于计算机的系统、包括处理器的系统或其他可以从指令执行系统、装置或设备取指令并执行指令的系统)使用，或结合这些指令执行系统、装置或设备而使用。就本说明书而言，"计算机可读介质"可以是任何可以包含、存储、通信、传播或传输程序以供指令执行系统、装置或设备或结合这些指令执行系统、装置或设备而使用的装置。计算机可读介质的更具体的示例(非穷尽性列表)包括以下：具有一个或N个布线的电连接部(电子装置)，便携式计算机盘盒(磁装置)，随机存取存储器(RAM)，只读存储器(ROM)，可擦除可编辑只读存储器(EPROM或闪速存储器)，光纤装置，以及便携式光盘只读存储器(CDROM)。另外，计算机可读介质甚至可以是可在其上打印所述程序的纸或其他合适的介质，因为可以例如通过对纸或其他介质进行光学扫描，接着进行编辑、解译或必要时以其他合适方式进行处理来以电子方式获得所述程序，然后将其存储在计算机存储器中。
应当理解，本发明的各部分可以用硬件、软件、固件或它们的组合来实现。在上述实施方式中，N个步骤或方法可以用存储在存储器中且由合适的指令执行系统执行的软件或固件来实现。如，如果用硬件来实现和在另一实施方式中一样，可用本领域公知的下列技术中的任一项或他们的组合来实现：具有用于对数据信号实现逻辑功能的逻辑门电路的离散逻辑电路，具有合适的组合逻辑门电路的专用集成电路，可编程门阵列(PGA)，现场可编程门阵列(FPGA)等。
本技术领域的普通技术人员可以理解实现上述实施例方法携带的全部或部分步骤是可以通过程序来指令相关的硬件完成，所述的程序可以存储于一种计算机可读存储介质中，该程序在执行时，包括方法实施例的步骤之一或其组合。
此外，在本发明各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理模块中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个模块中。上述集成的模块既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能模块的形式实现。所述集成的模块如果以软件功能模块的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，也可以存储在一个计算机可读取存储介质中。
上述提到的存储介质可以是只读存储器，磁盘或光盘等。尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。

Claims (10)

1.一种基于回转轴和惯性主轴基准统一的大型高速回转装备转动惯量测量方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤S1，在测量坐标系下测量大型高速回转装备的质心坐标；
步骤S2，根据所述质心坐标评定惯性主轴与回转轴的夹角；
步骤S3，利用惯量测量台测量大型高速回转装备的自身转动惯量；
步骤S4，根据所述质心坐标求解测量坐标系下的第一质心偏移回转轴距离；
步骤S5，根据所述夹角和所述第一质心偏移回转轴距离，求解质心坐标系下的第二质心偏移回转轴距离；
步骤S6，根据所述自身转动惯量和所述第二质心偏移回转轴距离求解大型高速回转装备在质心坐标系下的实际转动惯量。
2.根据权利要求1所述的基于回转轴和惯性主轴基准统一的大型高速回转装备转动惯量测量方法，其特征在于，所述步骤S1中利用多点称重法在测量坐标系下测量大型高速回转装备的质心坐标C(xc,yc,zc)。
3.根据权利要求1所述的基于回转轴和惯性主轴基准统一的大型高速回转装备转动惯量测量方法，其特征在于，所述步骤S3中的惯量测量台采用扭摆法测量所述大型高速回转装备的自身转动惯量。
4.根据权利要求1所述的基于回转轴和惯性主轴基准统一的大型高速回转装备转动惯量测量方法，其特征在于，所述步骤S6根据平行轴定理求解所述大型高速回转装备在质心坐标系下的实际转动惯量。
5.一种基于回转轴和惯性主轴基准统一的大型高速回转装备转动惯量测量系统，其特征在于，包括：
第一测量模块，用于在测量坐标系下测量大型高速回转装备的质心坐标；
评定模块，用于根据所述质心坐标评定惯性主轴与回转轴的夹角；
第二测量模块，用于利用惯量测量台测量大型高速回转装备的自身转动惯量；
第一求解模块，用于根据所述质心坐标求解测量坐标系下的第一质心偏移回转轴距离；
第二求解模块，用于根据所述夹角和所述第一质心偏移回转轴距离，求解质心坐标系下的第二质心偏移回转轴距离；
第三求解模块，用于根据所述自身转动惯量和所述第二质心偏移回转轴距离求解大型高速回转装备在质心坐标系下的实际转动惯量。
6.根据权利要求5所述的基于回转轴和惯性主轴基准统一的大型高速回转装备转动惯量测量系统，其特征在于，所述第一测量模块用于利用多点称重法在测量坐标系下测量大型高速回转装备的质心坐标C(xc,yc,zc)。
7.根据权利要求5所述的基于回转轴和惯性主轴基准统一的大型高速回转装备转动惯量测量系统，其特征在于，所述第二测量模块中的惯量测量台采用扭摆法测量所述大型高速回转装备的自身转动惯量。
8.根据权利要求5所述的基于回转轴和惯性主轴基准统一的大型高速回转装备转动惯量测量系统，其特征在于，所述第三求解模块根据平行轴定理求解所述大型高速回转装备在质心坐标系下的实际转动惯量。
9.一种计算机设备，其特征在于，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时，实现如权利要求1-4中任一所述的基于回转轴和惯性主轴基准统一的大型高速回转装备转动惯量测量方法。
10.一种非临时性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如权利要求1-4中任一所述的基于回转轴和惯性主轴基准统一的大型高速回转装备转动惯量测量方法。
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