变负载情况下风洞应变天平动态特性研究

摘要

风洞应变天平是一种多维力传感器，广泛应用于各种风洞实验中测量气动模型上所承受的空气动力和力矩。天平动态特性研究包括动态实验、模型建立、动态解耦和动态补偿。在天平动态标定实验中，天平装配了能提供准确加载点且质量固定的加载头，所以，研究的是天平在负载不变情况下的动态特性。在风洞实验中，天平一般安装在飞行器模型内，飞行器模型相当于天平的负载。由于需要天平对不同飞行器模型进行测量，所以，当飞行器模型不同时，天平的负载就不同，其动态特性就会发生变化。原本按某一固定负载设计的动态解耦器和补偿器，就无法起到有效的解耦和补偿作用。因此，要研究在不同负载时天平动态特性变化规律，校正不同负载时天平的动态特性，从而使天平能够准确测量不同飞行器模型所受的空气动力和力矩。
　　本文通过改变天平上的配重砝码质量，进行不同负载下的天平动态标定实验。采用OE模型建立不同负载下天平各通道的动态模型。根据天平变负载模型，分析其动态特征参数。通过曲线拟合，用数学公式描述天平特征参数与负载质量之间的变化关系。为了保证在不同负载下，天平均具有较好的动态响应性能，提出依据负载变化的分段动态补偿的思路，利用系统辨识法设计的动态补偿器，实现对不同负载实验数据的动态补偿，取得较好效果。同时，探究如何利用零极点配置方法实现天平变负载自适应动态补偿。

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第一章 绪论

1.1 研究意义

1.2 国内外研究现状

1.3 研究内容

第二章 天平变负载动态实验

2.1 实验方案

2.2 实验装置

2.3 实验步骤

2.4 实验结果

2.5 本章小结

第三章 天平变负载动态建模

3.1 基于OE模型预报误差法的天平变负载动态建模

3.1.1 预报误差法

3.1.2 模型参数辨识

3.2 天平变负载建模结果

3.3 天平动态参数分析

3.4 本章小结

第四章 天平变负载动态补偿研究

4.1 天平动态补偿概述

4.2 动态补偿器设计原理

4.2.1 零极点配置法

4.2.2 系统辨识法

4.2.3 动态补偿仿真效果

4.3 天平变负载分段动态补偿

4.3.1 分段动态补偿

4.3.2 动态补偿器效果

4.4 天平自适应动态补偿

4.4.1 自适应动态补偿思路

4.4.2 自适应动态补偿难点

4.5 本章小结

第五章 总结与展望

5.1 总结

5.2 展望

参考文献

攻读硕士学位期间发表的论文

附录