JPH07253370A - Measuring system of six component forces - Google Patents
Measuring system of six component forcesInfo
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- JPH07253370A JPH07253370A JP4265894A JP4265894A JPH07253370A JP H07253370 A JPH07253370 A JP H07253370A JP 4265894 A JP4265894 A JP 4265894A JP 4265894 A JP4265894 A JP 4265894A JP H07253370 A JPH07253370 A JP H07253370A
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Abstract
Description
【０００１】[0001]
【産業上の利用分野】本発明は、ロケットエンジンの推
力計測試験及び飛翔体等に加わる分力の計測試験におい
て、分力計測を行う際に利用される逆行列演算誤差判定
機能付分力計測システムに関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a component force measurement with an inverse matrix calculation error determination function used when component force measurement is performed in a thrust force measurement test of a rocket engine and a component force measurement test applied to a flying body or the like. Regarding the system.
【０００２】[0002]
【従来の技術】従来技術の一例を図６に示す。供試体
（ロケットエンジン）７及び架台８間に取り付けられた
分力検出器１〜６により検出された分力は、シグナルコ
ンディショナ１０を通して所要の電気信号に変換され、
処理用計算機１１に取り込まれる。ここで取得された分
力のデータは、供試体ロケットエンジン７のねじれ等の
影響による干渉力が含まれており図２の座標系の独立し
た分力成分を計測するには、得られたデータから行列演
算を用いて、これらの力成分（Ｆｘ，Ｆｙ，Ｆｚ，Ｍ
ｘ，Ｍｙ，Ｍｚ）を計算する必要が有る。2. Description of the Related Art FIG. 6 shows an example of prior art. The component forces detected by the component force detectors 1 to 6 mounted between the specimen (rocket engine) 7 and the gantry 8 are converted into required electric signals through the signal conditioner 10,
It is taken into the processing computer 11. The component force data acquired here includes the interference force due to the influence of twisting of the rocket engine 7 of the specimen, and the obtained data is required to measure the independent component components of the coordinate system of FIG. From the matrix components using these force components (Fx, Fy, Fz, M
x, My, Mz) needs to be calculated.
【０００３】図７は従来システムのフローチャートを示
す。オペレータは処理用計算機１１０を用いてブロック
２１で試験に必要な各種設定値を入力する。次にブロッ
ク２２で校正行列すなわち校正マトリックス［Ａ］、及
びその逆行列として計算される［Ａｍ-1］を求める為
に、校正試験を行なう。この試験により求められる校正
マトリックス［Ａ］から、その逆行列を求める際に、有
限桁数の演算による演算誤差が生じる。FIG. 7 shows a flowchart of a conventional system. The operator uses the processing computer 110 to input various setting values required for the test in block 21. Next, in block 22, a calibration test is performed in order to obtain the calibration matrix, that is, the calibration matrix [A] and [Am −1 ] calculated as the inverse matrix thereof. When the inverse matrix is obtained from the calibration matrix [A] obtained by this test, a calculation error occurs due to the calculation of a finite number of digits.
【０００４】この演算誤差が以降のブロック２５及びブ
ロック２６の分力計算試験及びデータ処理に悪影響をお
よぼす。ここでブロック２５の分力計算試験とは、エン
ジンの燃焼試験及び飛翔体への通風試験であり、６分力
を算出する為の元データの取得を目的とする。ブロック
２６のデータ処理とは、分力試験により得られたデータ
から６分力（Ｆｘ，Ｆｙ，Ｆｚ，Ｍｘ，Ｍｙ，Ｍｚ）を
求める演算処理をいう。This calculation error adversely affects the component force calculation test and data processing of blocks 25 and 26 thereafter. Here, the component force calculation test of the block 25 is a combustion test of the engine and a ventilation test to the flying object, and the purpose is to obtain original data for calculating the 6 component force. The data processing of the block 26 is an arithmetic processing for obtaining 6 component forces (Fx, Fy, Fz, Mx, My, Mz) from the data obtained by the component force test.
【０００５】[0005]
【発明が解決しようとする課題】従来の技術では、校正
試験により求められる校正マトリックス［Ａ］から、そ
の逆行列［Ａ-1］を求める際に、有限桁数の演算による
演算誤差が生じる。逆行列として求められる誤差を含ん
だ逆行列［Ａｍ-1］を用いて校正試験以降の分力計測試
験及びデータ処理が行なわれる為、計測結果の精度にこ
の演算誤差が悪影響をおよぼすという問題がある。本発
明はこれらの問題を解決することができる６分力の計測
システムを提供することを目的とする。In the prior art, when calculating the inverse matrix [A -1 ] of the calibration matrix [A] obtained by the calibration test, a calculation error occurs due to the calculation of a finite number of digits. Since the component force measurement test and the data processing after the calibration test are performed using the inverse matrix [Am -1 ] including the error obtained as the inverse matrix, there is a problem that this calculation error adversely affects the accuracy of the measurement result. is there. An object of the present invention is to provide a 6-component force measuring system that can solve these problems.
【０００６】[0006]
【課題を解決するための手段】本発明に係る６分力の計
測システムは（イ）分力検出器１〜６と、（ロ）較正ボ
ックス９と、（ハ）シグナルコンディショナ１０と
（ニ）処理用計算機１１とを有し、前記処理用計算機１
１は、 ［Ｆｍ］＝［Ｂ］［ｄＥ］［Ｘmax ］ （ａ） なる計算式で較正試験結果に対する演算誤差の影響を判
定する逆行列演算誤差判定プログラムを有し、計算上求
められる最大の誤差［Ｆm ］の各成分の絶対値を最大に
する各検出器の計測範囲［Ｘmax ］と、許容誤差の規定
値［Ｃ］と、検出器の位置を表わすデータ［Ｂ］を入力
するとともに、分力検出器１〜６からの検出信号を較正
ボックス９とシグナルコンディショナー１０を介して入
力し、校正マトリックス［Ａ］から逆行列を求める際の
演算誤差［ｄＥ］を、校正試験により求めた校正マトリ
ックス［Ａ］と校正マトリックス［Ａ］の計算誤差を有
する逆行列［Ａｍ-1］と単位マトリックス［Ｅ］に基づ
き ［ｄＥ］＝［Ａｍ-1］［Ａ］−［Ｅ］ （ｂ） なる計算式により算出し、計算上求められる最大誤差
［Ｆｍ］の各成分を（ａ）式から求めることを特徴とす
る。A six-component force measuring system according to the present invention includes (a) component force detectors 1 to 6, (b) calibration box 9, (c) signal conditioner 10 and (d). ) Processing computer 11 and the processing computer 1
1 has an inverse matrix calculation error judgment program for judging the influence of the calculation error on the calibration test result by the calculation formula [Fm] = [B] [dE] [Xmax] (a), and has the maximum calculated value. While inputting the measurement range [Xmax] of each detector that maximizes the absolute value of each component of the error [Fm], the specified value [C] of the allowable error, and the data [B] representing the position of the detector, Calibration obtained by the calibration test by inputting the detection signals from the component force detectors 1 to 6 through the calibration box 9 and the signal conditioner 10 and calculating the calculation error [dE] when the inverse matrix is obtained from the calibration matrix [A]. [DE] = [Am -1 ] [A]-[E] (b) based on the inverse matrix [Am -1 ] having a calculation error between the matrix [A] and the calibration matrix [A] and the unit matrix [E]. Calculated according to the formula, And obtaining the respective components of the maximum error [Fm] obtained above from (a) expression.
【０００７】[0007]
【作用】分力検出器１〜６と、較正ボックス９と、シグ
ナルコンディショナ１０と処理用計算機１１とを有し、
前記処理用計算機１１は、 ［Ｆｍ］＝［Ｂ］［ｄＥ］［Ｘmax ］ （ａ） なる計算式で較正試験結果に対する演算誤差の影響を判
定する逆行列演算誤差判定プログラムを有し、計算上求
められる最大の誤差［Ｆｍ］の各成分の絶対値を最大に
する各検出器の計測範囲［Ｘmax ］と、許容誤差の規定
値［Ｃ］と、検出器の位置を表わすデータ［Ｂ］を入力
するとともに、分力検出器１〜６からの検出信号を較正
ボックス９とシグナルコンディショナー１０を介して入
力し、校正マトリックス［Ａ］から逆行列を求める際の
演算誤差［ｄＥ］を ［ｄＥ］＝［Ａｍ-1］［Ａ］−［Ｅ］ （ｂ） なる計算式により算出し、式（ａ）により、計算上求め
られる最大の誤差［Ｆｍ］の各成分を算出する。従って
逆行列演算誤差を定量的に判断することが可能になる。
そのため計測結果の正確な評価に寄与することができ
る。The component force detectors 1 to 6, the calibration box 9, the signal conditioner 10 and the processing computer 11 are provided,
The processing computer 11 has an inverse matrix operation error determination program for determining the influence of the operation error on the calibration test result by the formula [Fm] = [B] [dE] [Xmax] (a) The measurement range [Xmax] of each detector that maximizes the absolute value of each component of the maximum error [Fm] that is obtained, the specified value [C] of the allowable error, and the data [B] that represents the position of the detector In addition to the input, the detection signals from the component force detectors 1 to 6 are input via the calibration box 9 and the signal conditioner 10, and the calculation error [dE] when obtaining the inverse matrix from the calibration matrix [A] is [dE]. = [Am −1 ] [A] − [E] (b) The calculation is performed, and each component of the maximum error [Fm] calculated is calculated by the equation (a). Therefore, it becomes possible to quantitatively determine the inverse matrix calculation error.
Therefore, it can contribute to the accurate evaluation of the measurement result.
【０００８】[0008]
【実施例】本発明の第１実施例を図１〜図３に基づいて
説明する。図１は本発明をロケットエンジンの推力計測
試験システムへ適用した際のシステム構成図である。DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS A first embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. FIG. 1 is a system configuration diagram when the present invention is applied to a thrust measurement test system for a rocket engine.
【０００９】図２はロケットの６分力の座標系を示す図
である。図３は第１実施例に係る計測システムのフロー
チャートである。ロケットエンジン７及び架台８間に取
付けられた分力検出器１〜６により検出された６分力
は、シグナルコンディショナ１０を通して所要の電気信
号に変換され、処理用計算機１１に取り込まれる。ここ
で取得された６分力のデータは、ロケットエンジン７の
ねじれ等の影響による干渉力が含まれている。そのた
め、図２に示す座標系についての独立した６分力成分を
計測するには得られたデータから、行列演算を用いてこ
れらの６分力成分（Ｆｘ，Ｆｙ，Ｆｚ，Ｍｘ，Ｍｙ，Ｍ
ｚ）を計算する必要が有る。FIG. 2 is a view showing a coordinate system of the six-component force of the rocket. FIG. 3 is a flowchart of the measurement system according to the first embodiment. The six component forces detected by the component force detectors 1 to 6 mounted between the rocket engine 7 and the gantry 8 are converted into a required electric signal through the signal conditioner 10 and taken into the processing computer 11. The data of the 6-component force acquired here includes the interference force due to the influence of the rocking of the rocket engine 7. Therefore, in order to measure the independent 6-component force components for the coordinate system shown in FIG. 2, the 6-component force components (Fx, Fy, Fz, Mx, My, M
z) needs to be calculated.
【００１０】図３は第１実施例のフローチャートを示
す。図３において二重線部で描かれたブロックは逆行列
演算誤差を処理するブロックを示す。オペレータは処理
用計算機１１を用いてブロック２１で許容誤差の規定値
［Ｃ］（６コの成分を持つベクトル）を入力する。規定
値［Ｃ］は［Ｆｍ］（計算上求められる最大の誤差）が
許容出来るか否かの判定に使われる値であり、許容誤差
がＰ％である場合には、 ［Ｃ］＝ｐ／１００×（Ｘ１max ，Ｘ２max ，…Ｘ６ma
x ） により求められる。FIG. 3 shows a flow chart of the first embodiment. In FIG. 3, a block drawn with a double line indicates a block that processes an inverse matrix calculation error. The operator inputs the specified value [C] of the allowable error (a vector having 6 components) in block 21 using the processing computer 11. The specified value [C] is a value used to determine whether [Fm] (the maximum error calculated) is permissible, and when the permissible error is P%, [C] = p / 100 × (X1max, X2max, ... X6ma
x).
【００１１】判定は、［Ｆｍ］の各成分が、［Ｃ］の対
応した各成分の値以下であれば、精度上の問題は無いと
いうことになる。規定値［Ｃ］としては通常、計測範囲
の０．０２％の値が使用される。この他にブロック２１
では検出器の位置を表す行列［Ｂ］の他、試験に必要な
以下に述べるその他の設定値の入力が行なわれる。その
他の設定値の入力とは校正試験を実施する上で必要とな
るデータであり、例えば、試験開始・終了時刻、試験計
測時間、模擬荷重パターン（時系列データ）、検出器
（ロードセル等）の固有データ（補正曲線の係数）、気
温、等をいう。The judgment is that there is no problem in accuracy if each component of [Fm] is less than or equal to the value of each corresponding component of [C]. A value of 0.02% of the measurement range is usually used as the specified value [C]. Besides this, block 21
In addition to the matrix [B] representing the position of the detector, other setting values described below necessary for the test are input. The input of other set values is the data necessary for carrying out the calibration test. For example, test start / end time, test measurement time, simulated load pattern (time series data), detector (load cell, etc.) Unique data (correction curve coefficient), temperature, etc.
【００１２】ブロック２２では、校正マトリックス
［Ａ］を求める為の校正試験が行なわれ、又、その結果
である校正マトリックス［Ａ］に対する逆行列として
［Ａｍ-1］（演算誤差含む逆行列。）が処理用計算機１
１により求められる。ここで校正試験とは６分力計算試
験（飛翔体，ロケットエンジン等の噴射試験）を行なう
前に実施される試験であり、通常、油圧機器等で模擬的
に力を供試体に加えることにより、各軸（６軸）の相互
干渉を計測し、校正マトリックス及びその逆行列を求め
ることを主旨とする試験をいう。In block 22, a calibration test for obtaining the calibration matrix [A] is performed, and [Am -1 ] (inverse matrix including calculation error) as an inverse matrix for the resulting calibration matrix [A]. Is a processing computer 1
It is calculated by 1. Here, the calibration test is a test that is performed before the 6-component force calculation test (injection test of a flying vehicle, rocket engine, etc.), and is usually performed by applying a force to the test sample in a simulated manner with hydraulic equipment. , A test whose main purpose is to measure the mutual interference of each axis (6 axes) and obtain the calibration matrix and its inverse matrix.
【００１３】次に、ブロック２３では図５に記載したＳ
−１詳細の式（１）〜（３）の計算処理を実施し、以下
に述べる式により、計算上求められる最大誤差［Ｆｍ］
を求める。Next, in block 23, S shown in FIG.
-1 The maximum calculation error [Fm] obtained by carrying out the calculation process of the detailed formulas (1) to (3) and using the formula described below.
Ask for.
【００１４】[0014]
【数１】 [Equation 1]
【００１５】[0015]
【数２】 [Equation 2]
【００１６】[0016]
【数３】 [Equation 3]
【００１７】そしてブロック２３で求めた［Ｆｍ］とブ
ロック２１で入力した許容誤差［Ｃ］を定量的に比較す
る事により、逆行列演算時の誤差の悪影響を回避する事
が可能になる。By quantitatively comparing the [Fm] obtained in the block 23 with the allowable error [C] input in the block 21, it is possible to avoid the adverse effect of the error in the inverse matrix calculation.
【００１８】ブロック２５では、供試体であるロケット
エンジン７を燃焼させ、データの取得を行なう。ブロッ
ク２６では、ブロック２５で得られたデータから６分力
を算出する演算処理を実施する。In block 25, the rocket engine 7, which is the test piece, is burned to acquire data. In block 26, arithmetic processing for calculating the 6-component force from the data obtained in block 25 is performed.
【００１９】前述のように本発明システムでは、処理用
計算機上で動作するプログラムに逆行列演算誤差判定プ
ログラムを追加することにより、オペレータが校正試験
結果に対する演算誤差の影響を定量的に判断する事を可
能とした。そのための演算誤差の判定プログラムの計算
式は、式（８）に示す通りである。すなわち、 ［Ｆｍ］＝［Ｂ］［ｄＥ］［Ｘmax ］ ただし、 ［Ｆｍ］；各軸（Ｆｘ，Ｆｙ，Ｆｚ，Ｍｘ，Ｍｙ，Ｍ
ｚ）に憂慮される演算誤差の最大値で、６つの成分を持
つベクトル。As described above, in the system of the present invention, the operator can quantitatively judge the influence of the calculation error on the calibration test result by adding the inverse matrix calculation error judgment program to the program operating on the processing computer. Made possible. The calculation formula of the calculation program of the calculation error for that is as shown in Formula (8). That is, [Fm] = [B] [dE] [Xmax] where [Fm]; each axis (Fx, Fy, Fz, Mx, My, M
z) A vector with 6 components, which is the maximum value of calculation error.
【００２０】［Ｂ］；検出器の位置を表わした６行６列
の行列式。 ［ｄＥ］；校正マトリックスを［Ａ］，［Ａ］の逆行列
として処理用コンピュータ内にて演算された結果の行列
を［Ａｍ-1］とした場合、その積［Ａｍ-1］［Ａ］の値
は、［Ａｍ-1］［Ａ］＝［Ｅ］＋［ｄＥ］で表わされ
る。（［Ｅ］は単位行列）これは、計算機による演算で
は有限桁数で計算される為、この［Ａｍ-1］は、［Ａ］
の真の逆行列［Ａ-1］とは異なるため、誤差を生じてし
まうからである。つまり、［ｄＥ］は６行６列の行列で
あり単位行列［Ｅ］からの誤差を表した行列である。[B]: A determinant of 6 rows and 6 columns representing the position of the detector. [DE]; When the matrix obtained as a result of calculation in the processing computer by using the calibration matrix as an inverse matrix of [A] and [A] is [Am -1 ], its product [Am -1 ] [A] The value of is represented by [Am −1 ] [A] = [E] + [dE]. ([E] is an identity matrix) This is calculated by a computer with a finite number of digits, so this [Am -1 ] is [A]
This is because an error occurs because it is different from the true inverse matrix [A -1 ] of. That is, [dE] is a matrix of 6 rows and 6 columns, and is a matrix showing an error from the unit matrix [E].
【００２１】［Ｘmax ］；各検出器の計測範囲の最大値
で６コの成分を持つベクトル。 この様に［Ｆｍ］を算出し、処理用計算機上に表示させ
る事により、オペレータは定量的に逆行列演算時の誤差
を評価することが出来る。[Xmax]: Vector having 6 components at the maximum value of the measurement range of each detector. By thus calculating [Fm] and displaying it on the processing computer, the operator can quantitatively evaluate the error in the inverse matrix calculation.
【００２２】[0022]
【発明の効果】本発明は前述のように構成されているの
で、以下に記載するような効果を奏する。 （１）逆行列演算誤差判定機能を有するため、６分力計
測試験以前に、逆行列演算誤差を定量的に判断すること
ができる。 （２）そのため多額の費用がかかる分力計測試験の再行
を回避することができ、試験費用の低減をはかることが
できる。 （３）計測結果の正確な評価の向上に寄与することがで
きる。Since the present invention is constructed as described above, it has the following effects. (1) Since it has the inverse matrix operation error determination function, it is possible to quantitatively determine the inverse matrix operation error before the 6-component force measurement test. (2) Therefore, it is possible to avoid re-execution of the component force measurement test, which requires a large amount of cost, and it is possible to reduce the test cost. (3) It can contribute to the improvement of accurate evaluation of measurement results.
【図１】本発明の第１実施例に係る計測システムの構成
図。FIG. 1 is a configuration diagram of a measurement system according to a first embodiment of the present invention.
【図２】ロケットの６分力の座標系を示す図。FIG. 2 is a diagram showing a 6-component force coordinate system of the rocket.
【図３】第１実施例に係る計測システムのフローチャー
ト。FIG. 3 is a flowchart of the measurement system according to the first embodiment.
【図４】図３のブロック２１における入力の説明図。4 is an explanatory diagram of inputs in block 21 in FIG. 3. FIG.
【図５】図３のブロック２３における計算を示す図。5 is a diagram showing the calculation in block 23 of FIG. 3;
【図６】従来の計測システムを示す図。FIG. 6 is a diagram showing a conventional measurement system.
【図７】従来の計測システムのフローチャート。FIG. 7 is a flowchart of a conventional measurement system.
【符号の説明】 １〜６；分力検出器 ７ ；供試体 ８ ；架台 ９ ；分力検出用較正ボックス １０ ；シグナルコンディショナー １１，１１０；処理用計算機 ２１〜２６；プログラムフローチャートにおける各種処
理ブロック[Explanation of reference signs] 1 to 6; component force detector 7; specimen 8; pedestal 9; component force detection calibration box 10; signal conditioner 11, 110; processing calculators 21 to 26; various processing blocks in program flow chart
Claims (1)
分力検出器（１〜６）と、（ロ）較正ボックス（９）
と、（ハ）シグナルコンディショナ（１０）と（ニ）処
理用計算機（１１）とを有し、 前記処理用計算機（１１）は、 ［Ｆｍ］＝［Ｂ］［ｄＥ］［Ｘmax ］ （ａ） なる計算式で較正試験結果に対する演算誤差の影響を判
定する逆行列演算誤差判定プログラムを有し、計算上求
められる最大の誤差［Ｆｍ］の各成分の絶対値を最大に
する各検出器の計測範囲［Ｘmax ］と、許容誤差の規定
値［Ｃ］と、検出器の位置を表わすデータ［Ｂ］を入力
するとともに、分力検出器（１〜６）からの検出信号を
較正ボックス（９）とシグナルコンディショナー（１
０）を介して入力し、校正マトリックス［Ａ］から逆行
列を求める際の演算誤差［ｄＥ］を、校正試験により求
めた校正マトリックス［Ａ］と校正マトリックス［Ａ］
の計算誤差を有する逆行列［Ａｍ-1］と単位マトリック
ス［Ｅ］に基づき ［ｄＥ］＝［Ａｍ-1］［Ａ］−［Ｅ］ （ｂ） なる計算式により算出し、計算上求められる最大誤差
［Ｆｍ］の各成分を（ａ）式から求めることを特徴とす
る６分力の計測システム。1. A six-component force measuring system comprising:
Component force detectors (1-6) and (b) Calibration box (9)
And (c) a signal conditioner (10) and (d) a processing computer (11), wherein the processing computer (11) is [Fm] = [B] [dE] [Xmax] (a ) An inverse matrix calculation error judgment program for judging the influence of a calculation error on the calibration test result with the following formula, and for each detector that maximizes the absolute value of each component of the maximum error [Fm] calculated The measurement range [Xmax], the specified value [C] of the allowable error, and the data [B] representing the position of the detector are input, and the detection signals from the component force detectors (1 to 6) are input to the calibration box (9). ) And signal conditioner (1
0), the calculation error [dE] when the inverse matrix is calculated from the calibration matrix [A] is calculated by the calibration matrix [A] and the calibration matrix [A].
Based on the inverse matrix [Am -1 ] having the calculation error of and the unit matrix [E], [dE] = [Am -1 ] [A]-[E] (b) A 6-component force measuring system characterized in that each component of the maximum error [Fm] is obtained from the equation (a).
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4265894A JPH07253370A (en) | 1994-03-14 | 1994-03-14 | Measuring system of six component forces |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4265894A JPH07253370A (en) | 1994-03-14 | 1994-03-14 | Measuring system of six component forces |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH07253370A true JPH07253370A (en) | 1995-10-03 |
Family
ID=12642118
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP4265894A Withdrawn JPH07253370A (en) | 1994-03-14 | 1994-03-14 | Measuring system of six component forces |
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1994
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