車輛質心測量系統(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心。其中，質量與質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廠和整車裝配廠在新產品定型之前，都要進行質量與質心位置的試驗測量。
　　作為大型的計量設備，測量精度是質心測量系統(tǒng)的核心指標。本文從機械結構優(yōu)化設計、控制策略、誤差分析和系統(tǒng)標定等幾個方面對質心測量系統(tǒng)進行了深入研究，這些研究對于建立高精度的質心

2、測量系統(tǒng)具有重要意義。
　　質心測量系統(tǒng)構成比較復雜，影響測量精度的因素非常多，本文首先對質心測量系統(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上推導了質量測量和質心測量公式，并分析了平臺變形對質心測量的影響。為了減小平臺變形對質心測量精度的影響，采用有限元分析與參數(shù)化設計結合的方法對平臺結構進行了優(yōu)化設計，減小平臺變形誤差對質心測量精度產生的影響。
　　質心測量系統(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)的質心測量精度。本文建立了質心臺液壓伺服驅動系統(tǒng)非對稱閥控制非對稱缸的動力機構模型，在該模型的基礎上，利用動壓反饋校正的方法改善了單通道驅動系統(tǒng)的穩(wěn)定性。隨后提出了基于自由度的控制方法，保證了質心測量系統(tǒng)運動過程中兩套驅動系統(tǒng)協(xié)調運動，有效減少了側傾自由度的耦合輸出，從而使平臺側傾自由度的耦合輸出產生的質心測量誤差可以忽略。
　　在質心測量系統(tǒng)機械部件的加工制造和裝配過程中，不可避免

4、地產生結構參數(shù)誤差，直接影響到質心測量精度。本文利用誤差來源因果圖介紹了質心測量系統(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，分別計算出質量與質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)誤差是質心測量誤差的主要來源，為了進一步提高質心測量精度

5、，采用先進行稱重系統(tǒng)標定，再進行運動學標定，最后進行質心測量全系統(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量修正系數(shù)，補償了摩擦等因素的影響，提高了質量測量精度。為了減小運動學參數(shù)誤差對質心測量精度的影響，利用2組伺服作動器的實際長度及上平臺實際前傾和側傾角度來估計質心測量系統(tǒng)的運動學參數(shù)。采用徑向基函數(shù)網絡預報方法實現(xiàn)質心測量的全系統(tǒng)標定，首先利用50組測量數(shù)據(jù)作為樣本對網絡進