[发明专利]一种风洞机械天平单矢量加载方法

权利要求书

1.一种风洞机械天平单矢量加载方法，建立天平与单矢量的计算模型，其特征在于包括以下过程：

S1:以天平的校准中心为坐标原点A，建立坐标系XYZ；

S2:所述坐标系XYZ中的平面坐标系XAY、XAZ、YAZ中的任一个平面坐标系中，在其中一个象限内设置一个施力点O；

S3:对施力点施加一个矢量力F，该矢量力的方向与坐标系XYZ的三个轴分别具有夹角β、α、γ，以施力点O为原点，平行于X轴的力记为Fx，平行于Y轴的力记为Fy，平行于Z轴的力记为Fz，绕X轴、Y轴、Z轴的力矩分别记为Mx、My、Mz；

S31：选择当前加载量为六个分量的某一个分量或者全部分量，设置加载点数、正程重复次数、负程重复次数；

S32: 初始载荷为加载点的第一个载荷，后面的加载点在此基础上依次加增量形成加载序列；

S33:由控制系统控制加载矢量力到指定的载荷，待载荷稳定后，开始采集数据获取天平六个分量传感器数据；

S34:在完成A3的情况下，控制加载矢量力到下一个指定载荷，待载荷稳定后，开始采集数据，重复上述过程，直到加载序列运行完毕，加载过程结束；

S4:根据上述坐标系定义，测量天平上的力，计算出在施力点O处矢量力的三个分量：

，Fy=F×cosα，Fx=F×cosβ，Fz=F×cosγ；

S5:根据所述施力点O相对于A点在Y轴负方向上的偏移Δy，在Z方向的偏移Δz，可以计算出天平所受力的力矩为：

My=-Fx ×Δz，Mx=Fz ×Δy-Fy×Δz，Mz=-Fx×Δy；

S6：将S4,S5中计算出的力和力矩与天平实际测量得到的六个分量进行对应的比较，通过调整其差值实现对于天平的校准。

2.根据权利要求1所述的一种风洞机械天平单矢量加载方法，其特征在于所述矢量力由加载装置提供，所述加载装置包括：

底座，设置在底座上的支架和设置支架上部的滑轮，绳索绕在滑轮上一端与天平连接，绳索的另一端与设置在底座上的电机连接，

在所述天平与绳索之间设置有拉力传感器，拉力传感器的一端与天平连接，拉力传感器的另一端连接绳索。

3.根据权利要求2所述的一种风洞机械天平单矢量加载方法，其特征在于所述电机与绳索之间设置有弹簧，弹簧一端与电机连接，一端与绳索连接。

4.根据权利要求2所述的一种风洞机械天平单矢量加载方法，其特征在于所述滑轮为偏心滑轮，所述天平的受力点采用万向球绞连接，所述天平受力点与滑轮受力点处于一条直线上。

5.根据权利要求2所述的一种风洞机械天平单矢量加载方法，其特征在于所述加载矢量力的过程采用双闭环控制算法，控制天平自动按照加载序列进行加载，控制电机并采集天平输出，直到加载序列运行完毕。

6.根据权利要求5所述的一种风洞机械天平单矢量加载方法，其特征在于双闭环控制算法的内环为位置环，用于将加载力转换为电机位置，外环为力反馈构成力闭环控制。

7.根据权利要求6所述的一种风洞机械天平单矢量加载方法，其特征在于双闭环控制过程为：

B1：控制系统获取一个施加作用力的定值，与通过拉力传感器采集到的当前拉力值进行比较；

B2:根据B1中的比较差值计算控制量，将控制量根据电机的功率输出获取电机的移动位移；

B3:控制电机移动到指定位移后，控制系统获取电机的当其位置信息，并再次获取当前拉力传感器上的拉力值；

B4:将B3中获取到的拉力值再与控制系统中的定值进行比较，重复B1-B4的过程，直到给定的力值与获取的当前力值之差小于误差要求。