[发明专利]时变温度场中快插机构热变形误差补偿法

说明书

一种时变温度场快插机构热变形误差补偿方法，其包括步骤：计算与该快插机构相关的一个理论六分量矩阵；获得与该快插机构相关的一个真实六分量矩阵；比较该真实六分量矩阵和该理论六分量矩阵，以得到一个误差修正量；以及根据该误差修正量，对该快插机构因热变形引起的误差进行补偿，以能够提高该快插机构在参与飞行器模型的风洞试验时的试验的可靠性和试验精度。另外，该时变温度场快插机构热变形误差补偿方法的算法易于实现，可靠性强，应用范围广，能够被广泛地应用于诸如并联机床、飞行器模型、风洞试验模型、空间对接设备等国防重点领域中。

技术领域

本发明涉及一种时变温度场快插机构热变形的误差补偿方法，属于高超声速风洞试验领域，特别涉及一种时变温度场快插机构热变形误差补偿方法，其中该快插机构热变形误差补偿方法能够保证飞行器模型在高超声速风洞试验中的试验精确度。

背景技术

高超声速飞行器具有三维空间机动能力强、再入后续航能力强等显著优势，能适应各种复杂多变的飞行弹道，执行各种快速打击任务，具有较高的突防成功率，能够有效制约反导系统功能的发挥。高超声速飞行器的飞行性能卓越，但其气动布局设计却面临着极大的挑战：高超声速飞行器进入大气层或高超声速巡航导弹飞行时，飞行器在极速气流中会产生静态/动态气动载荷作用以及热反应，不利于飞行器的实际飞行。开展高超声速飞行器气动热试验，对飞行器设计有着十分重大的实践意义。为了能够解决这些问题，就需要对风洞实验中快速送进机构的热变形误差进行补偿。

目前，介绍动态风洞试验(或风洞虚拟飞行试验)基于热变形的误差补偿方法文献较多，包含多元线性回归法等方法，主要应用于数控机床和低速风洞试验。

例如有人提到，热变形误差是影响机床加工精度的重要因素之一,通过实时热变形误差补偿可以提高数控机床加工精度。在分析产生机床热误差的原理的基础上,探讨了热误差的测量方法,利用多元线性回归方法建立了机床热变形与温升之间的数学模型。应用数控系统的PLC补偿功能,对XH178加工中心加工过程中的热误差进行了实时补偿。实验结果表明误差补偿量达到80％以上。例如有人提到，对数控机床的主要部件进行实时多点温度采集，采集硬件电路主要包括：温度传感器，放大滤波，A/D转换，下位机控制，串口通信等功能；采集通道数＝4，采集温度精度：0.5度，温度范围：0～40度。上位机对采集的温度数据进行受热分析，并显示温度随时间的变化趋势，并对加工的热变形误差进行计算和补偿。例如有人提到，通过实时补偿热误差提高数控机床加工精度的方法。采用一维球列加快和简化了热误差的测量，利用多元线性回归方法建立了热误差与温度的数学模型，在外部微机的帮助下，可在加工过程中实时补偿热误差，切削实验表明补偿效果良好。目前，国内尚未在高超声速风洞开展动态风洞试验，国外也未见相关文献报道。

在高超声速风洞流场中，不同于数控机床上的环境，试验时试验段内部是随时间空间急剧变化的高动态温度场。从而，在数控机床上的热变形误差补偿方法不能满足高超声速飞行器动态风洞试验的要求。因此，本发明提供一种时变温度场快插机构热变形误差补偿方法，以解决上述问题。

发明内容

本发明的目的是提供一种时变温度场快插机构热变形误差补偿方法，其中该时变温度场快插机构热变形误差补偿方法能够保证飞行器模型在高超声速风洞试验中的试验精确度。

为了达到上述目的，本发明提供一种时变温度场快插机构热变形误差补偿方法，其中该时变温度场快插机构误差补偿方法包括如下步骤：

步骤一：计算与该快插机构相关的一个理论六分量矩阵；

步骤二：获得与该快插机构相关的一个真实六分量矩阵；

步骤三：比较该真实六分量矩阵和该理论六分量矩阵，以得到一个误差修正量；以及

步骤四：根据该误差修正量，对该快插机构因热变形引起的误差进行补偿。