CN105512491A - 攻角与其对应的输出电压的拟合曲线的标定方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种攻角与其对应的输出电压的拟合曲线的标定方法，其特征在于：包括如下步骤：步骤一、以2°为一个间隔来选取攻角运行范围内的特征点；步骤二、将攻角机构运行至所选取的各个特征点处，使用象限仪量取实际攻角角度值并记录与之相对应的拉绳传感器的输出电压；步骤三、建立二维坐标系，以拉绳传感器的输出电压为坐标，以攻角实际角度为坐标，轴和轴的交点为原点0，将各特征点处所记录的数据绘制在坐标系中；步骤四、使用8阶最小二乘拟合算法拟合出一条攻角运行全范围的曲线；步骤五、将各特征点处的所记录的电压值代入上步中拟合出的曲线进行检验。本发明简化了校正攻角机构角度的过程，提高了风洞试验效。

Description

攻角与其对应的输出电压的拟合曲线的标定方法
技术领域
本发明涉及一种攻角与其对应的输出电压的拟合曲线的标定方法，特别是涉及利用8阶最小二乘法来实现拉绳传感器在风洞攻角机构控制中的应用。
背景技术
在风洞试验中，改变风洞试验模型的攻角是通过攻角机构实现的，对攻角机构控制的精度直接影响试验的准确度。拉绳位移传感器是直线位移传感器在结构上的精巧构成，其灵活的安装方式在测控***中的到了广泛的应用。风洞中的攻角机构是由电机经过减速机、蜗轮和蜗杆等机械机构的传动带动滑块来驱动的，因此，利用拉绳传感器来测量控制终端——攻角机构的位置来形成控制闭环比利用电机码盘反馈来闭环具有更高的精度。
使用拉绳传感器来获取模型的角度信息需要建立拉绳传感器输出电压与模型角度的关系，安装后根据测量数据发现使用线性公式满足不了攻角机构所要求的控制精度。采用分段拟合的方式，在线性度较好范围使用线性公式，其他范围使用二阶拟合方式可以使攻角机构的精度满足要求。在风洞试验中，由于不同试验所使用的接头、支杆及模型不同，这就会造成将模型攻角调到0°后，拉绳传感器的输出电压(将此时的输出电压称之为零点电压)发生了变化，此时若使用上次试验所拟合的公式就会出现分段公式错位现象，即处于原拟合公式分界点附近的电压可能会套入其他分段的公式造成计算攻角与实际攻角不同。为避免这一情况的发生，目前常用的解决方案有两种，一种是根据此次试验重新拟合公式，另一种方式就是手动调节零点电压与上次试验相同，无论哪一种方式其过程都是相当繁琐的。
发明内容
为了克服上述现有技术的不足，本发明提供了8阶最小二乘拟合算法在拉绳传感器控制AT-1风洞攻角机构中的应用方法，解决了由于机械结构所带来的攻角机构角度与拉绳传感器输出电压在一定的攻角运行范围呈现出的非线性关系所带来的问题，同时因为全运行范围内使用同一拟合公式，这样也避免了使用分段拟合公式方法中由于零点变化引起的公式错位问题。
本发明的攻角与其对应的输出电压的拟合曲线的标定方法包括如下步骤：步骤一、以2°为一个间隔来选取攻角运行范围内的特征点；步骤二、将攻角机构运行至所选取的各个特征点处，使用象限仪量取实际攻角角度值并记录与之相对应的拉绳传感器的输出电压；步骤三、建立二维坐标系，以拉绳传感器的输出电压为纵坐标，以攻角实际角度为横坐标，轴和轴的交点为原点0，将各特征点处所记录的数据绘制在坐标系中；步骤四、使用8阶最小二乘拟合算法拟合出一条攻角运行全范围的曲线；步骤五、将各特征点处的所记录的电压值代入上步中拟合出的曲线得到计算攻角角度，计算出与实际角度的误差，若误差在允许范围内，则所拟合出的曲线作为最终拟合曲线，若所述误差不在允许范围，则减小步骤一的选取特征点间隔，重新选择特征点，重复步骤二至步骤五，直至所述误差落入允许范围为止。
优选所述步骤在攻角运行全范围内，尽量多选取特征点。
优选所述误差的允许范围在正负3分之内。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：在整个攻角机构运行范围内实现用一条曲线来拟合攻角和传感器电压的关系，并保证攻角机构在所要求的精度范围内。与分段拟合相比，避免了由于不同试验的零点电压不同可能会造成的分段公式发生错位的现象。本发明只需要对攻角机构标定一次，得到一条攻角角度与电压的拟合曲线，而避免了分段拟合针对不同试验需要重新拟合公式或者手动调节零点电压这一繁琐的过程，提高了工作效率。
附图说明
图1为本发明的流程图。
具体实施方式
本发明通过使用8阶最小二乘法来建立攻角角度和拉绳传感器的输出电压之间的关系，在攻角机构运行全范围内得到一条拟合曲线，使得攻角机构的控制精度能够满足试验要求。
8阶最小二乘拟合算法在拉绳传感器控制AT-1风洞攻角机构中的应用，包括如下步骤：
(1)将攻角机构调节到攻角0°的位置，记录此时电压为零点电压，一旦拉线传感器固定好，零点电压不会改变；
(2)选取攻角运行范围内的特征点，特征点选取的越多，拟合的曲线精度更高，根据经验以2°为一个跨度选取特征点即可使攻角机构在要求的精度范围内；
(3)使攻角机构运行到各个特征点角度，使用象限仪量取攻角机构实际的角度并记录此时拉绳传感器的输出电压；
(4)建立二维坐标系，以拉绳传感器的输出电压为坐标，以攻角实际角度为坐标，轴和轴的交点为原点0，将各特征点处所记录的数据绘制在坐标系中，使用8阶最小二乘拟合算法拟合出一条攻角运行全范围的曲线。
(5)将各特征点处的所记录的电压值代入上步中拟合出的曲线得到计算攻角角度，计算出与实际角度的误差。
(6)分析计算攻角角度与实际攻角角度误差，若误差在允许范围内，即，计算出的攻角与实际角度的差值在正负三分以内，则所拟合出的曲线作为最终拟合曲线，应用于后续试验时，利用拉绳传感器的输出电压代入曲线的公式即可得到该输出电压所对应攻角机构的角度值；若不满足，减小选取特征点间隔，重新选择特征点，重复(3)～(6)步骤。直至所述误差落入允许范围为止。

Claims (3)

1.一种攻角与其对应的输出电压的拟合曲线的标定方法，其特征在于：包括如下步骤：
步骤一、以2°为一个间隔来选取攻角运行范围内的特征点；
步骤二、将攻角机构运行至所选取的各个特征点处，使用象限仪量取实际攻角角度值并记录与之相对应的拉绳传感器的输出电压；
步骤三、建立二维坐标系，以拉绳传感器的输出电压为纵坐标，以攻角实际角度为横坐标，轴和轴的交点为原点0，将各特征点处所记录的数据绘制在坐标系中；
步骤四、使用8阶最小二乘拟合算法拟合出一条攻角运行全范围的曲线；
步骤五、将各特征点处的所记录的电压值代入上步中拟合出的曲线得到计算攻角角度，计算出与实际角度的误差，若误差在允许范围内，则所拟合出的曲线作为最终拟合曲线，若所述误差不在允许范围，则减小步骤一的选取特征点间隔，重新选择特征点，重复步骤二至步骤五，直至所述误差落入允许范围为止。
2.根据权利要求1所述的攻角与其对应的输出电压的拟合曲线的标定方法，其特征在于：所述步骤在攻角运行全范围内，尽量多选取特征点。
3.根据权利要求1所述的攻角与其对应的输出电压的拟合曲线的标定方法，其特征在于：所述误差的允许范围在正负3分之内。
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