一種超大型柔性結(jié)構(gòu)全信息測(cè)量系統(tǒng)及其方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種超大型柔性結(jié)構(gòu)全信息測(cè)量系統(tǒng)，包含：控制器及分別與控制器連接的接觸式測(cè)量子系統(tǒng)和非接觸式測(cè)量子系統(tǒng)；接觸式測(cè)量子系統(tǒng)包含一應(yīng)變信息處理單元及分別與應(yīng)變信息處理單元連接的若干個(gè)應(yīng)變傳感器，若干個(gè)應(yīng)變傳感器分布在超大型柔性結(jié)構(gòu)上；非接觸式測(cè)量子系統(tǒng)包含一振動(dòng)信息處理單元及分別與振動(dòng)信息處理單元連接的遠(yuǎn)場(chǎng)振動(dòng)信息測(cè)量單元及中近場(chǎng)振動(dòng)信息測(cè)量單元；應(yīng)變信息處理單元及振動(dòng)信息處理單元分別與控制器連接。本發(fā)明還公開了一種超大型柔性結(jié)構(gòu)全信息測(cè)量方法。本發(fā)明通過非接觸式和接觸式全信息測(cè)量信息融合手段，實(shí)時(shí)修正理論模態(tài)函數(shù)，可以極大提高模態(tài)坐標(biāo)的測(cè)量準(zhǔn)確度，保證航天器的姿態(tài)軌道控制效果。
【專利說明】
-種超大型柔性結(jié)構(gòu)全信息測(cè)量系統(tǒng)及其方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001] 本發(fā)明設(shè)及柔性結(jié)構(gòu)曉性振動(dòng)信息測(cè)量技術(shù)，具體設(shè)及一種超大型柔性結(jié)構(gòu)全信 息測(cè)量系統(tǒng)及其方法，屬于航天器姿態(tài)確定相關(guān)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002] 隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)發(fā)展步入新常態(tài)，實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)、社會(huì)和環(huán)境的和諧、可持續(xù)發(fā)展，地理 信息產(chǎn)業(yè)已經(jīng)成為發(fā)展綠色經(jīng)濟(jì)、循環(huán)經(jīng)濟(jì)、低碳經(jīng)濟(jì)的重要支撐。高分辨率空間遙感信息 對(duì)資源、環(huán)境和農(nóng)業(yè)部口制定科學(xué)發(fā)展策略，提高監(jiān)管與服務(wù)職能，成為重要的參考依據(jù)。 通過利用空間遙感數(shù)據(jù)可W用于地球資源普查、植被分類、±地利用規(guī)劃、農(nóng)作物病蟲害和 作物產(chǎn)量調(diào)查、環(huán)境污染檢測(cè)、海洋開發(fā)、地震監(jiān)測(cè)等方面；同時(shí)可W用于獲取基礎(chǔ)地理空 間信息，測(cè)繪地形，監(jiān)測(cè)災(zāi)害，預(yù)測(cè)預(yù)警、防災(zāi)、減災(zāi)等方面。
[0003] 為了滿足我國(guó)對(duì)大幅寬高分辨率空間遙感觀測(cè)需求，發(fā)展超大尺寸的觀測(cè)載荷成 為一種有效的解決途徑，從而形成全天候、全天時(shí)、全球覆蓋的對(duì)地觀測(cè)能力。但超大尺寸 的觀測(cè)載荷也帶來了航天器柔性結(jié)構(gòu)占比過大，曉性附件尺寸、質(zhì)量遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過中屯、剛體的 問題。超大型柔性結(jié)構(gòu)模態(tài)振動(dòng)會(huì)嚴(yán)重干擾整星姿態(tài)穩(wěn)定，給整星姿態(tài)軌道控制帶來了極 大挑戰(zhàn)。必須能夠準(zhǔn)確實(shí)時(shí)地得到曉性附件的模態(tài)振動(dòng)信息，并反饋運(yùn)些信息給控制器，從 而實(shí)現(xiàn)精確魯棒的控制。
[0004] 柔性結(jié)構(gòu)模態(tài)振動(dòng)的測(cè)量方式一般有接觸式和非接觸式兩種。接觸式測(cè)量通過在 柔性結(jié)構(gòu)的關(guān)鍵點(diǎn)布置應(yīng)變傳感器，測(cè)量多點(diǎn)的局部應(yīng)變信息，獲得模態(tài)振動(dòng)信息。而非接 觸式測(cè)量則通過在關(guān)鍵點(diǎn)布置祀標(biāo)，通過激光掃描雷達(dá)或可見光相機(jī)獲得祀標(biāo)的振動(dòng)位移 信息，從而獲得模態(tài)振動(dòng)信息。兩者都必須通過模態(tài)函數(shù)參與，才能獲得模態(tài)分離的模態(tài)坐 標(biāo)信息，供給控制器使用。而模態(tài)函數(shù)是地面理論計(jì)算得到的，必然存在誤差，而天上光熱 環(huán)境復(fù)雜多變，模態(tài)函數(shù)還會(huì)發(fā)生一定的變化。所W模態(tài)函數(shù)含有誤差，導(dǎo)致模態(tài)坐標(biāo)估計(jì) 不準(zhǔn)確，會(huì)嚴(yán)重影響控制效果。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 本發(fā)明的目的在于提供一種超大型柔性結(jié)構(gòu)全信息測(cè)量系統(tǒng)及其方法，通過非接 觸式和接觸式全信息測(cè)量信息融合手段，實(shí)時(shí)修正理論模態(tài)函數(shù)，可W極大提高模態(tài)坐標(biāo) 的測(cè)量準(zhǔn)確度，保證航天器的姿態(tài)軌道控制效果。
[0006] 為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明通過W下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn):一種超大型柔性結(jié)構(gòu)全信息 測(cè)量系統(tǒng)，其特點(diǎn)是，包含：
[0007] 控制器及分別與控制器連接的接觸式測(cè)量子系統(tǒng)和非接觸式測(cè)量子系統(tǒng)；
[000引所述的接觸式測(cè)量子系統(tǒng)包含一應(yīng)變信息處理單元及分別與所述應(yīng)變信息處理 單元連接的若干個(gè)應(yīng)變傳感器，所述的若干個(gè)應(yīng)變傳感器分布在超大型柔性結(jié)構(gòu)上；
[0009]所述的非接觸式測(cè)量子系統(tǒng)包含一振動(dòng)信息處理單元及分別與所述振動(dòng)信息處 理單元連接的遠(yuǎn)場(chǎng)振動(dòng)信息測(cè)量單元及中近場(chǎng)振動(dòng)信息測(cè)量單元；
[0010] 所述的應(yīng)變信息處理單元及振動(dòng)信息處理單元分別與控制器連接。
[0011] 所述的遠(yuǎn)場(chǎng)振動(dòng)信息測(cè)量單元包含一激光掃描雷達(dá)及若干個(gè)反射鏡祀標(biāo)，所述的 激光掃描雷達(dá)與所述振動(dòng)信息處理單元連接，所述的若干個(gè)反射鏡祀標(biāo)分布在超大型柔性 結(jié)構(gòu)上，用于獲得該位置處的振動(dòng)位移信息。
[0012] 所述的中近場(chǎng)振動(dòng)信息測(cè)量單元包含若干臺(tái)可見光相機(jī)及若干個(gè)Lm)燈祀標(biāo)，所 述的若干臺(tái)可見光相機(jī)分別與所述的振動(dòng)信息處理單元連接，所述的若干個(gè)Lm)燈祀標(biāo)分 布在超大型柔性結(jié)構(gòu)上，用于獲得該位置處的振動(dòng)位移信息。
[0013] -種超大型柔性結(jié)構(gòu)全信息測(cè)量方法，用于超大型柔性結(jié)構(gòu)全信息測(cè)量系統(tǒng)中， 所述的超大型柔性結(jié)構(gòu)全信息測(cè)量系統(tǒng)包含控制器及分別與控制器連接的接觸式測(cè)量子 系統(tǒng)和非接觸式測(cè)量子系統(tǒng)，所述的接觸式測(cè)量子系統(tǒng)用于測(cè)量區(qū)部應(yīng)變信息，所述的非 接觸式測(cè)量子系統(tǒng)用于測(cè)量振動(dòng)位移信息，其特點(diǎn)是，該方法包含W下步驟：
[0014] S1、根據(jù)超大型柔性結(jié)構(gòu)的若干個(gè)區(qū)部應(yīng)變信息和理論模態(tài)函數(shù)得到估計(jì)模態(tài)坐 標(biāo)；
[0015] S2、根據(jù)估計(jì)模態(tài)坐標(biāo)及超大型柔性結(jié)構(gòu)的若干個(gè)位置的振動(dòng)位移信息得到估計(jì) 模態(tài)函數(shù)；
[0016] S3、根據(jù)估計(jì)模態(tài)函數(shù)，對(duì)理論模態(tài)函數(shù)進(jìn)行修正；
[0017] S4、根據(jù)修正后的理論模態(tài)函數(shù)，再次執(zhí)行步驟SI,迭代循環(huán)，逼近得到準(zhǔn)確的模 態(tài)f胃息。
[0018] 所述的步驟Sl包含：
[0019] SI. 1、接觸式測(cè)量子系統(tǒng)的若干個(gè)應(yīng)變傳感器，分別采集對(duì)應(yīng)位置的區(qū)部應(yīng)變信 息，得到對(duì)應(yīng)位置的角應(yīng)變信息；
[0020] SI.2、應(yīng)變信息處理單元根據(jù)角應(yīng)變信息計(jì)算得到每一個(gè)應(yīng)變傳感器所對(duì)應(yīng)的位 移差f目息；
[0021] SI. 3、控制器根據(jù)位移差信息與模態(tài)坐標(biāo)及模態(tài)函數(shù)的關(guān)系式，得到對(duì)應(yīng)的矛盾 方程組；
[0022] SI.4、求解該矛盾方程組的最小二乘解，得到模態(tài)坐標(biāo)的估計(jì)值。
[0023] 所述的步驟SI. 2中計(jì)算位移差信息的公式為：
[0024] Adi=Isensor 丫 i i = l，2，...，N
[0025] 其中，Adi表示應(yīng)變傳感器在應(yīng)變方向兩端的位移差，角應(yīng)變信息是整個(gè)應(yīng)變傳 感器尺度下的應(yīng)變量，1 sensor表示應(yīng)變傳感器在應(yīng)變方向上的尺度，丫 i表示角應(yīng)變，N為接 觸式測(cè)量子系統(tǒng)中應(yīng)變傳感器的數(shù)量取值。
[00%] 所述的步驟S2包含：
[0027] S2.1、采用多項(xiàng)式擬合的形式，建立超大型柔性結(jié)構(gòu)的模態(tài)函數(shù)；
[0028] S2.2、非接觸式測(cè)量子系統(tǒng)測(cè)量得到若干個(gè)位置的振動(dòng)位移信息；
[0029] S2.3、控制器根據(jù)位移差信息與模態(tài)坐標(biāo)及模態(tài)函數(shù)的關(guān)系式，得到對(duì)應(yīng)的矛盾 方程組；
[0030] S2.4、求解該矛盾方程組，得到模態(tài)函數(shù)的估計(jì)值。
[0031] 所述的位移差信息與模態(tài)坐標(biāo)及模態(tài)函數(shù)的關(guān)系式為：
[0032] d=巫 TlnXl
[00削其中，d表示對(duì)應(yīng)位置點(diǎn)的位移值，rinx讀示前n階模態(tài)坐標(biāo)，巫表示該位置點(diǎn)的模 態(tài)函數(shù)，模態(tài)函數(shù)為空間位置的函數(shù)。
[0034] 所述的步驟S3中對(duì)理論模態(tài)函數(shù)進(jìn)行修正的公式為：
[0035] 巫=KoO 巫 +KnO 巫 new
[0036] 其中，O表示理論模態(tài)函數(shù)，Onew表示模態(tài)函數(shù)的估計(jì)值，O符號(hào)表示元素對(duì)應(yīng)相 乘，K。表示過去加權(quán)系數(shù)矩陣，Kn為未來加權(quán)系數(shù)矩陣。
[0037] 本發(fā)明一種超大型柔性結(jié)構(gòu)全信息測(cè)量系統(tǒng)及其方法與現(xiàn)有技術(shù)相比具有W下 優(yōu)點(diǎn)：能夠準(zhǔn)確實(shí)時(shí)地得到曉性附件的模態(tài)振動(dòng)信息，反饋運(yùn)些信息給控制器，使帶大型曉 性附件航天器的姿態(tài)軌道得到更好的控制;通過接觸式和非接觸式兩種測(cè)量信息融合的方 法，在線實(shí)時(shí)修正模態(tài)函數(shù)誤差，減少該誤差對(duì)模態(tài)坐標(biāo)的影響，提高模態(tài)振動(dòng)信息的測(cè)量 精度。
【附圖說明】
[0038] 圖1為本發(fā)明一種超大型柔性結(jié)構(gòu)全信息測(cè)量系統(tǒng)的整體結(jié)構(gòu)框圖；
[0039] 圖2為遠(yuǎn)場(chǎng)振動(dòng)信息測(cè)量單元和中近場(chǎng)振動(dòng)信息測(cè)量單元空間分布示意圖；
[0040] 圖3為本發(fā)明一種超大型柔性結(jié)構(gòu)全信息測(cè)量方法的流程圖。
【具體實(shí)施方式】
[0041] W下結(jié)合附圖，通過詳細(xì)說明一個(gè)較佳的具體實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步闡述。
[0042] 如圖1及圖2所示，一種超大型柔性結(jié)構(gòu)全信息測(cè)量系統(tǒng)，包含:控制器100及分別 與控制器100連接的接觸式測(cè)量子系統(tǒng)200和非接觸式測(cè)量子系統(tǒng)300;所述的接觸式測(cè)量 子系統(tǒng)200包含一應(yīng)變信息處理單元201及分別與所述應(yīng)變信息處理單元201連接的若干個(gè) 應(yīng)變傳感器202,所述的若干個(gè)應(yīng)變傳感器202分布在超大型柔性結(jié)構(gòu)400上，應(yīng)變傳感器 202布局優(yōu)化形成應(yīng)變傳感器群，應(yīng)變信息處理單元201保證應(yīng)變信息的同步性，即接觸式 測(cè)量子系統(tǒng)200測(cè)量應(yīng)變傳感器202處的區(qū)部應(yīng)變信息;所述的非接觸式測(cè)量子系統(tǒng)300包 含一振動(dòng)信息處理單元301及分別與所述振動(dòng)信息處理單元301連接的遠(yuǎn)場(chǎng)振動(dòng)信息測(cè)量 單元302及中近場(chǎng)振動(dòng)信息測(cè)量單元303,振動(dòng)信息處理單元301實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)中近場(chǎng)振動(dòng)信息的 同步性;所述的應(yīng)變信息處理單元201及振動(dòng)信息處理單元301分別與控制器100連接。
[0043] 在本實(shí)施例中，如圖2所示，所述的遠(yuǎn)場(chǎng)振動(dòng)信息測(cè)量單元302包含一激光掃描雷 達(dá)3021及若干個(gè)反射鏡祀標(biāo)3022,所述的激光掃描雷達(dá)3021與所述振動(dòng)信息處理單元301 連接，所述的若干個(gè)反射鏡祀標(biāo)3022分布在超大型柔性結(jié)構(gòu)400上，用于獲得該位置處的振 動(dòng)位移信息，所述的激光掃描雷達(dá)3021設(shè)置在服務(wù)艙500上，激光掃描雷達(dá)3021和反射鏡祀 標(biāo)3022配合實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)場(chǎng)振動(dòng)信息的測(cè)量。
[0044] 在本實(shí)施例中，如圖2所示，所述的中近場(chǎng)振動(dòng)信息測(cè)量單元303包含若干臺(tái)可見 光相機(jī)3031及若干個(gè)Lm)燈祀標(biāo)3032,所述的若干臺(tái)可見光相機(jī)3032分別與所述的振動(dòng)信 息處理單元301連接，所述的若干個(gè)Lm)燈祀標(biāo)3032分布在超大型柔性結(jié)構(gòu)400上，用于獲得 該位置處的振動(dòng)位移信息，若干臺(tái)可見光相機(jī)3031設(shè)置在服務(wù)艙500上，可見光相機(jī)3031和 L邸燈祀標(biāo)3032的配合實(shí)現(xiàn)中近場(chǎng)振動(dòng)信息的測(cè)量，較佳地，可見光相機(jī)3031分為近場(chǎng)相機(jī) 和中場(chǎng)相機(jī)，W分別獲得中近場(chǎng)振動(dòng)信息的測(cè)量。
[0045] 結(jié)合上述的超大型柔性結(jié)構(gòu)全信息測(cè)量系統(tǒng)，本發(fā)明還公開了一種超大型柔性結(jié) 構(gòu)全信息測(cè)量方法，該方法包含W下步驟：
[0046] S1、根據(jù)超大型柔性結(jié)構(gòu)的若干個(gè)區(qū)部應(yīng)變信息和理論模態(tài)函數(shù)得到估計(jì)模態(tài)坐 標(biāo)。
[0047] SI. 1、接觸式測(cè)量子系統(tǒng)的若干個(gè)應(yīng)變傳感器，分別采集對(duì)應(yīng)位置的區(qū)部應(yīng)變信 息，得到對(duì)應(yīng)位置的角應(yīng)變信息；
[004引SI.2、應(yīng)變信息處理單元根據(jù)角應(yīng)變信息計(jì)算得到每一個(gè)應(yīng)變傳感器所對(duì)應(yīng)的位 移差f目息；
[0049] SI. 3、控制器根據(jù)位移差信息與模態(tài)坐標(biāo)及模態(tài)函數(shù)的關(guān)系式，得到對(duì)應(yīng)的矛盾 方程組；
[0050] Sl .4、求解該矛盾方程組的最小二乘解，得到模態(tài)坐標(biāo)的估計(jì)值。
[0051 ]其中，步驟Sl. 2中計(jì)算位移差信息的公式為：
[0052] Adi=Isensor 丫 i i = l，2，...，N
[0053] 其中，Adi表示應(yīng)變傳感器在應(yīng)變方向兩端的位移差，角應(yīng)變信息是整個(gè)應(yīng)變傳 感器尺度下的應(yīng)變量，1 sensor表示應(yīng)變傳感器在應(yīng)變方向上的尺度，丫 i表示角應(yīng)變，N為接 觸式測(cè)量子系統(tǒng)中應(yīng)變傳感器的數(shù)量取值。
[0054] 步驟SI. 3中位移差信息與模態(tài)坐標(biāo)及模態(tài)函數(shù)的關(guān)系式為：
[0化5] d=巫 HnXi
[0056]其中，d表示對(duì)應(yīng)位置點(diǎn)的位移值，Ilnx讀示前n階模態(tài)坐標(biāo)，巫表示該位置點(diǎn)的模 態(tài)函數(shù)，模態(tài)函數(shù)為空間位置的函數(shù)。
[0化7] 步驟Sl.3中得到的矛盾方程組為包含N個(gè)方程、n個(gè)未知量的矛盾方程組(N>n) [0化引
[0059] 經(jīng)過N個(gè)應(yīng)變傳感器的信息融合，W減少O誤差對(duì)模態(tài)坐標(biāo)Ilnxi的影響。
[0060] S2、根據(jù)估計(jì)模態(tài)坐標(biāo)及超大型柔性結(jié)構(gòu)的若干個(gè)位置的振動(dòng)位移信息得到估計(jì) 模態(tài)函數(shù)。
[0061] S2.1、采用多項(xiàng)式擬合的形式，建立超大型柔性結(jié)構(gòu)的模態(tài)函數(shù)；
[0062] S2.2、非接觸式測(cè)量子系統(tǒng)測(cè)量得到若干個(gè)位置的振動(dòng)位移信息；
[0063] S2.3、控制器根據(jù)位移差信息與模態(tài)坐標(biāo)及模態(tài)函數(shù)的關(guān)系式，得到對(duì)應(yīng)的矛盾 方程組；
[0064] S2.4、求解該矛盾方程組，得到模態(tài)函數(shù)的估計(jì)值。
[0065] 其中，步驟S2.1中，模態(tài)函數(shù)巫可表示為如下形式：
[0066] 巫二巫(p，ai，a2，...，am)
[0067] 其中，P表示空間位置，模態(tài)函數(shù)為空間位置的函數(shù)，曰1，曰2,…，am為擬合多項(xiàng)式的 系數(shù)。
[0068] 步驟S2.3中位移差信息與模態(tài)坐標(biāo)及模態(tài)函數(shù)的關(guān)系式為：
[0069] d=巫 TlnXl
[0070] 其中，d表示對(duì)應(yīng)位置點(diǎn)的位移值，Ilnx讀示前n階模態(tài)坐標(biāo)，巫表示該位置點(diǎn)的模 態(tài)函數(shù)，模態(tài)函數(shù)為空間位置的函數(shù)。
[0071] 步驟S2.2中非接觸式測(cè)量子系統(tǒng)測(cè)量得到M個(gè)位置(標(biāo)記點(diǎn)）的振動(dòng)位移信息，貝U 可列如下矛盾方程組
[0072]
[0073] 通過求解W上矛盾方程組，可得系數(shù)日1，日2,…，am的值，從而得到模態(tài)函數(shù)O的估 計(jì)值。
[0074] S3、根據(jù)估計(jì)模態(tài)函數(shù)，對(duì)理論模態(tài)函數(shù)進(jìn)行修正。
[0075] 對(duì)理論模態(tài)函數(shù)進(jìn)行修正的公式為：
[0076] 巫=KoO 巫+Kno 巫 new
[0077] 其中，O表示理論模態(tài)函數(shù)，Onew表示模態(tài)函數(shù)的估計(jì)值，O符號(hào)表示元素對(duì)應(yīng)相 乘，K。表示過去加權(quán)系數(shù)矩陣，Kn為未來加權(quán)系數(shù)矩陣。
[0078] S4、根據(jù)修正后的理論模態(tài)函數(shù)，再次執(zhí)行步驟SI,迭代循環(huán)，逼近得到準(zhǔn)確的模 態(tài)fs息。
[0079] 盡管本發(fā)明的內(nèi)容已經(jīng)通過上述優(yōu)選實(shí)施例作了詳細(xì)介紹，但應(yīng)當(dāng)認(rèn)識(shí)到上述的 描述不應(yīng)被認(rèn)為是對(duì)本發(fā)明的限制。在本領(lǐng)域技術(shù)人員閱讀了上述內(nèi)容后，對(duì)于本發(fā)明的 多種修改和替代都將是顯而易見的。因此，本發(fā)明的保護(hù)范圍應(yīng)由所附的權(quán)利要求來限定。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種超大型柔性結(jié)構(gòu)全信息測(cè)量系統(tǒng)，其特征在于，包含： 控制器及分別與控制器連接的接觸式測(cè)量子系統(tǒng)和非接觸式測(cè)量子系統(tǒng)； 所述的接觸式測(cè)量子系統(tǒng)包含一應(yīng)變信息處理單元及分別與所述應(yīng)變信息處理單元 連接的若干個(gè)應(yīng)變傳感器，所述的若干個(gè)應(yīng)變傳感器分布在超大型柔性結(jié)構(gòu)上； 所述的非接觸式測(cè)量子系統(tǒng)包含一振動(dòng)信息處理單元及分別與所述振動(dòng)信息處理單 元連接的遠(yuǎn)場(chǎng)振動(dòng)信息測(cè)量單元及中近場(chǎng)振動(dòng)信息測(cè)量單元； 所述的應(yīng)變信息處理單元及振動(dòng)信息處理單元分別與控制器連接。2. 如權(quán)利要求1所述的超大型柔性結(jié)構(gòu)全信息測(cè)量系統(tǒng)，其特征在于，所述的遠(yuǎn)場(chǎng)振動(dòng) 信息測(cè)量單元包含一激光掃描雷達(dá)及若干個(gè)反射鏡靶標(biāo)，所述的激光掃描雷達(dá)與所述振動(dòng) 信息處理單元連接，所述的若干個(gè)反射鏡靶標(biāo)分布在超大型柔性結(jié)構(gòu)上，用于獲得該位置 處的振動(dòng)位移信息。3. 如權(quán)利要求1所述的超大型柔性結(jié)構(gòu)全信息測(cè)量系統(tǒng)，其特征在于，所述的中近場(chǎng)振 動(dòng)信息測(cè)量單元包含若干臺(tái)可見光相機(jī)及若干個(gè)LED燈靶標(biāo)，所述的若干臺(tái)可見光相機(jī)分 別與所述的振動(dòng)信息處理單元連接，所述的若干個(gè)LED燈靶標(biāo)分布在超大型柔性結(jié)構(gòu)上，用 于獲得該位置處的振動(dòng)位移信息。4. 一種超大型柔性結(jié)構(gòu)全信息測(cè)量方法，用于超大型柔性結(jié)構(gòu)全信息測(cè)量系統(tǒng)中，所 述的超大型柔性結(jié)構(gòu)全信息測(cè)量系統(tǒng)包含控制器及分別與控制器連接的接觸式測(cè)量子系 統(tǒng)和非接觸式測(cè)量子系統(tǒng)，所述的接觸式測(cè)量子系統(tǒng)用于測(cè)量區(qū)部應(yīng)變信息，所述的非接 觸式測(cè)量子系統(tǒng)用于測(cè)量振動(dòng)位移信息，其特征在于，該方法包含以下步驟： 51、 根據(jù)超大型柔性結(jié)構(gòu)的若干個(gè)區(qū)部應(yīng)變信息和理論模態(tài)函數(shù)得到估計(jì)模態(tài)坐標(biāo)； 52、 根據(jù)估計(jì)模態(tài)坐標(biāo)及超大型柔性結(jié)構(gòu)的若干個(gè)位置的振動(dòng)位移信息得到估計(jì)模態(tài) 函數(shù)； 53、 根據(jù)估計(jì)模態(tài)函數(shù)，對(duì)理論模態(tài)函數(shù)進(jìn)行修正； 54、 根據(jù)修正后的理論模態(tài)函數(shù)，再次執(zhí)行步驟Sl，迭代循環(huán)，逼近得到準(zhǔn)確的模態(tài)信 息。5. 如權(quán)利要求4所述的超大型柔性結(jié)構(gòu)全信息測(cè)量方法，其特征在于，所述的步驟Sl包 含： SI. 1、接觸式測(cè)量子系統(tǒng)的若干個(gè)應(yīng)變傳感器，分別采集對(duì)應(yīng)位置的區(qū)部應(yīng)變信息，得 到對(duì)應(yīng)位置的角應(yīng)變信息； Sl. 2、應(yīng)變信息處理單元根據(jù)角應(yīng)變信息計(jì)算得到每一個(gè)應(yīng)變傳感器所對(duì)應(yīng)的位移差 信息； SI. 3、控制器根據(jù)位移差信息與模態(tài)坐標(biāo)及模態(tài)函數(shù)的關(guān)系式，得到對(duì)應(yīng)的矛盾方程 組； SI.4、求解該矛盾方程組的最小二乘解，得到模態(tài)坐標(biāo)的估計(jì)值。6. 如權(quán)利要求5所述的超大型柔性結(jié)構(gòu)全信息測(cè)量方法，其特征在于，所述的步驟Sl. 2 中計(jì)算位移差信息的公式為： A di - Ise nsor γ i i = l,2,···,N 其中，Ad1表示應(yīng)變傳感器在應(yīng)變方向兩端的位移差，角應(yīng)變信息是整個(gè)應(yīng)變傳感器尺 度下的應(yīng)變量，Isenscir表示應(yīng)變傳感器在應(yīng)變方向上的尺度，γι表示角應(yīng)變，N為接觸式測(cè) 量子系統(tǒng)中應(yīng)變傳感器的數(shù)量取值。7. 如權(quán)利要求4所述的超大型柔性結(jié)構(gòu)全信息測(cè)量方法，其特征在于，所述的步驟S2包 含： 52.1、 采用多項(xiàng)式擬合的形式，建立超大型柔性結(jié)構(gòu)的模態(tài)函數(shù)； 52.2、 非接觸式測(cè)量子系統(tǒng)測(cè)量得到若干個(gè)位置的振動(dòng)位移信息； 52.3、 控制器根據(jù)位移差信息與模態(tài)坐標(biāo)及模態(tài)函數(shù)的關(guān)系式，得到對(duì)應(yīng)的矛盾方程 組； 52.4、 求解該矛盾方程組，得到模態(tài)函數(shù)的估計(jì)值。8. 如權(quán)利要求5或7所述的超大型柔性結(jié)構(gòu)全信息測(cè)量方法，其特征在于，所述的位移 差信息與模態(tài)坐標(biāo)及模態(tài)函數(shù)的關(guān)系式為： d 一 Φ HnXl 其中，d表示對(duì)應(yīng)位置點(diǎn)的位移值，ηηχι表示前η階模態(tài)坐標(biāo)，Φ表示該位置點(diǎn)的模態(tài)函 數(shù)，模態(tài)函數(shù)為空間位置的函數(shù)。9. 如權(quán)利要求4所述的超大型柔性結(jié)構(gòu)全信息測(cè)量方法，其特征在于，所述的步驟S3中 對(duì)理論模態(tài)函數(shù)進(jìn)行修正的公式為： Φ = K0O Φ +Κν〇 Φ new 其中，Φ表示理論模態(tài)函數(shù)，Φη?表示模態(tài)函數(shù)的估計(jì)值，〇符號(hào)表示元素對(duì)應(yīng)相乘，κ。 表;^過去加權(quán)系數(shù)矩陣，Kn為未來加權(quán)系數(shù)矩陣。
【文檔編號(hào)】G01H9/00GK105953906SQ201610261074
【公開日】2016年9月21日
【申請(qǐng)日】2016年4月25日
【發(fā)明人】劉付成, 朱東方, 張志偉, 孫俊, 宋婷, 黃靜
【申請(qǐng)人】上海航天控制技術(shù)研究所