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可重构理论的六维力传感器测量算法研究

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可重构理论的六维力传感器测量算法研究

目前,随着科技的飞速发展,机械制造行业越来越向精细加工方向迈进,高精度测量在其中是非常必要的。同时,在航空航天、国防等领域,对设备的要求非常严格,保证测量系统的准确性、稳定性和适应性也是很重要的。
六维力传感器
本文面向测量任务中对传感器高精度测量的要求,基于可重构理论对并联六维力传感器的测量算法进行了研究。从刚度重构算法、维度重构算法、容错重构算法和传感器的静态标定实验等方面展开研究,对并联六维力传感器的测量算法研究提供了一定的参考。
首先,基于小变形假设和变形叠加原理对并联六维力传感器建立刚度建模算法,计算出了并联六维力传感器的静力映射矩阵,在此基础上,通过引入可重构理论,面向重载建立了并联六维力传感器的刚度重构算法,并将重构前后的静力映射误差进行比较,得出重构后的误差小于重构前的误差,验证了刚度重构算法的正确性。
其次,基于分段标定法和最小二乘法对传感器进行虚拟标定,并根据虚拟标定的结果推导出并联六维力传感器的维度重构算法,建立所有可行测量结构方案对应的维度重构测量模型,并进行冗余分支优化配置,计算得出在各种外载情况下传感器的最优测量模型,为研究基于自适应测量任务要求的模型重构算法奠定了研究基础。
再次,在传感器面向复杂工况时可能出现的故障情况进行了简单分析,将传感器可能出现的故障类型加以分类,面向不同的故障类型分别进行模型重构,建立容错重构算法,并分析在传感器发生故障后能否继续正常的工作,进一步验证了并联六维力传感器的容错特性,提高了传感器的测量精度。
最后,对并联六维力传感器进行静力标定实验,基于标定的数据对传感器展开了误差分析,发现传感器的测量误差在允许范围内,并根据实验数据建立所有可行测量结构方案对应的维度重构测量模型和信号故障后容错重构测量模型,发现误差均符合理论结果,从而验证了维度重构算法和信号故障后容错重构算法的正确性