一种重心位置测量方法及系统.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN109738119A(43)申请公布日2019.05.10(21)申请号201910068383.9(22)申请日2019.01.24(71)申请人华中科技大学地址430074湖北省武汉市洪山区珞喻路1037号(72)发明人李小清陈鹏陈学东(74)专利代理机构华中科技大学专利中心42201代理人曹葆青李智(51)Int.Cl.G01M1/12(2006.01)权利要求书2页说明书8页附图3页(54)发明名称一种重心位置测量方法及系统(57)摘要本发明属于超精密主动减振相关技术领域，其公开了一种重心位置的测量方法。所述方法采用重心测量系统实现，该重心测量系统包括控制器和两个以上的主动减振器，每个所述主动减振器配合有执行器及传感器，所述主动减振器用于支撑负载，并在各主动减振器处形成支撑点，该测量方法包括：S1启动重心测量系统，控制器调整各执行器的出力幅值，使得负载只存在重力方向的响应；S2根据各执行器出力幅值及相邻支撑点间的距离计算获得所述负载的重心位置。本发明还公开了一种对应的测量系统。本发明的测量方法，实现了精密主动减振器负载重心的快速识别，并且不借助额外传感器，过程对设备影响小，测量精度高。CN109738119ACN109738119A权利要求书1/2页1.一种重心位置的测量方法，其特征在于，采用重心测量系统实现，该重心测量系统包括控制器和两个以上的主动减振器，每个所述主动减振器配合有执行器及传感器，所述主动减振器用于支撑负载，并在各主动减振器处形成支撑点，包括如下步骤：S1启动重心测量系统，控制器调整各执行器的出力幅值，使得负载只存在重力方向的响应；S2根据各执行器出力幅值及相邻支撑点间的距离计算获得所述负载的重心位置。2.根据权利要求1所述的一种重心位置的测量方法，其特征在于，所述S1包括以下步骤：S11所述控制器控制其中一个执行器的激励幅值正弦出力不变，其他各执行器与所述其中一个执行器以同相位、同频率ω、不同激励幅值正弦出力，以对所述负载进行持续激励；S12所述传感器持续采集所述主动减振器的响应信号；S13对所述响应信号进行处理，提取各所述主动减振器在频率ω处的响应幅值；S14计算不同所述主动减振器响应幅值的差值，若所述差值大于阈值，则反馈至步骤S11，重新调整其他各执行器的激励幅值，并对所述负载持续激励；若否，则停止迭代。3.根据权利要求1或2所述的一种重心位置的测量方法，其特征在于，步骤S2包括如下步骤：S21确定各所述主动减振器的响应幅值比；S22根据所述响应幅值比及相邻支撑点间的距离，确定重心位置；其中，对于两个所述主动减振器形成的两点支撑系统，通过所述响应幅值比确定重心距离两个支撑点的位置，从而确定重心坐标；或者，对于三个或多个所述主动减振器形成的三点或多点支撑系统，通过所述响应幅值比先确定每相邻两支撑点之间质心所在的直线，不重合的三点确定两条相交直线，所述相交直线的交点即为重心位置。4.根据权利要求2或3所述的一种重心位置的测量方法，其特征在于，步骤S14中，所述其他各执行器的激励幅值根据所述主动减振器到负载的振动速度响应传递函数调整。5.根据权利要求4所述的一种重心位置的测量方法，其特征在于，所述振动速度响应传递函数为：式中：X1为主动减振器I1位移的拉式变换；F1为主动减振器I1电机力的拉式变换；m1为主动减振器承载的等效质量；k、s、c分别为弹性模量、应变、系统阻尼。6.根据权利要求1-5任一项所述的一种重心位置的测量方法，其特征在于，所述重心测量系统中，频率其中，k为系统刚度，M为负载重量。7.根据权利要求3所述的一种重心位置的测量方法，其特征在于，对于所述三个所述主2CN109738119A权利要求书2/2页动减振器形成的三点支撑系统，其重心位置的确定包括如下步骤：S221采集所述各主动减振器的响应幅值f1、f2、f3，获得其等效质量比；式中：fx为|Fx|，F1、F2、F3分别为主动减振器I1、I2、I3电机力的拉式变换；m1、m2、m3分别为主动减振器承载的等效质量；S222根据各所述主动减振器的等效质量比确定相邻两支撑点质心所在直线，不重合的三点确定两条相交直线，获取两条相交直线的交点，测量交点到各所述主动减振器的距离，从而获得负载的质心位置；S223在水平面上，负载的重心与质心重合，从而根据所述质心位置，获得负载的重心位置。8.一种重心位置的测量系统，其用于实现如权利要求1-7中任一项所述的重心位置的测量方法，其特征在于，包括：至少两套主动减振器，所述主动减振器包括执行器，用于支撑待测负载并抑制地基对其的扰动；传感器，其与所述主动减振器的数量和位置相匹配，用于采集各主动减振器的数据，经过信号处理获得各主动减振器