車輛質(zhì)心測量系統(tǒng)及其誤差分析與標定研究.pdf

1、隨著社會的進步，汽車在人類活動中扮演著越來越重要的角色，與此同時，汽車的安全性能也越來越為人們所關(guān)心。其中，質(zhì)量與質(zhì)心位置是對汽車操控性和安全性影響最大的指標之一，因此，所有的汽車底盤生產(chǎn)廠和整車裝配廠在新產(chǎn)品定型之前，都要進行質(zhì)量與質(zhì)心位置的試驗測量。
　　作為大型的計量設(shè)備，測量精度是質(zhì)心測量系統(tǒng)的核心指標。本文從機械結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計、控制策略、誤差分析和系統(tǒng)標定等幾個方面對質(zhì)心測量系統(tǒng)進行了深入研究，這些研究對于建立高精度的質(zhì)心

2、測量系統(tǒng)具有重要意義。
　　質(zhì)心測量系統(tǒng)構(gòu)成比較復(fù)雜，影響測量精度的因素非常多，本文首先對質(zhì)心測量系統(tǒng)的組成進行了介紹，利用螺旋理論對運動機構(gòu)進行了自由度分析，在建立了平臺坐標系和車體坐標系的基礎(chǔ)上推導(dǎo)了質(zhì)量測量和質(zhì)心測量公式，并分析了平臺變形對質(zhì)心測量的影響。為了減小平臺變形對質(zhì)心測量精度的影響，采用有限元分析與參數(shù)化設(shè)計結(jié)合的方法對平臺結(jié)構(gòu)進行了優(yōu)化設(shè)計，減小平臺變形誤差對質(zhì)心測量精度產(chǎn)生的影響。
　　質(zhì)心測量系統(tǒng)的另一

3、個重要問題是控制策略研究，控制策略將直接影響系統(tǒng)的質(zhì)心測量精度。本文建立了質(zhì)心臺液壓伺服驅(qū)動系統(tǒng)非對稱閥控制非對稱缸的動力機構(gòu)模型，在該模型的基礎(chǔ)上，利用動壓反饋校正的方法改善了單通道驅(qū)動系統(tǒng)的穩(wěn)定性。隨后提出了基于自由度的控制方法，保證了質(zhì)心測量系統(tǒng)運動過程中兩套驅(qū)動系統(tǒng)協(xié)調(diào)運動，有效減少了側(cè)傾自由度的耦合輸出，從而使平臺側(cè)傾自由度的耦合輸出產(chǎn)生的質(zhì)心測量誤差可以忽略。
　　在質(zhì)心測量系統(tǒng)機械部件的加工制造和裝配過程中，不可避免

4、地產(chǎn)生結(jié)構(gòu)參數(shù)誤差，直接影響到質(zhì)心測量精度。本文利用誤差來源因果圖介紹了質(zhì)心測量系統(tǒng)的誤差來源，又分別從稱重傳感器自身參數(shù)、多傳感器并聯(lián)方式、數(shù)據(jù)采集及A/D轉(zhuǎn)換、長度測量、臺體變形、摩擦力影響等幾個方面入手，根據(jù)現(xiàn)代誤差理論對測量環(huán)節(jié)的不確定度進行了詳細分析與計算，分別計算出質(zhì)量與質(zhì)心測量的標準不確定度和擴展不確定度，為系統(tǒng)檢定與標定提供了依據(jù)。
　　稱重系統(tǒng)誤差和運動系統(tǒng)誤差是質(zhì)心測量誤差的主要來源，為了進一步提高質(zhì)心測量精度

5、，采用先進行稱重系統(tǒng)標定，再進行運動學(xué)標定，最后進行質(zhì)心測量全系統(tǒng)標定的分步標定方法。其中，稱重系統(tǒng)采用了分段標定方法，把全量程分為4段，通過砝碼測量標定出每段的質(zhì)量修正系數(shù)，補償了摩擦等因素的影響，提高了質(zhì)量測量精度。為了減小運動學(xué)參數(shù)誤差對質(zhì)心測量精度的影響，利用2組伺服作動器的實際長度及上平臺實際前傾和側(cè)傾角度來估計質(zhì)心測量系統(tǒng)的運動學(xué)參數(shù)。采用徑向基函數(shù)網(wǎng)絡(luò)預(yù)報方法實現(xiàn)質(zhì)心測量的全系統(tǒng)標定，首先利用50組測量數(shù)據(jù)作為樣本對網(wǎng)絡(luò)進