三维测力装置维间耦合效应试验及解耦方法

张益瑞 苏建 徐观

(吉林大学 交通学院，吉林 长春 130022)

刚度和阻尼等是转向架悬挂系统重要的性能参数，决定车辆的动力学性能[1- 4]。但由于悬挂零部件质量和实际装配状态的差异，悬挂参数实际值与设计值有所偏离，而转向架装配状态下的试验测量值更为可靠，如何科学准确地完成悬挂参数的试验获取成为行业研究热点[5- 6]。转向架试验台正是基于这一现实需求而开发的专用台架系统，可以实现转向架悬挂系统参数的精准测定[7- 8]。在参数测定试验过程中，要求进行悬挂系统的变形和载荷测量，变形测量多使用标准化的位移传感器，载荷测量则缺少适用的现成产品，因此，研制多维载荷测量的专用高性能测量设备成为必然。

近年来，多维载荷测量技术不断进步[9- 10]，Dwarakanath等[11- 12]开发了Stewart类型多维力传感器，但其结构复杂、标定难度大；吴强等[13- 14]开发了方柱式、整体四柱式、十字梁式等不同结构的多维力传感器，此类产品多存在抗偏心能力差、抗侧向力能力差及测量结果受载荷加载位置影响大等难以解决的缺点。多维载荷测量技术的另一个难点在于传感器测量的维间解耦，王国泰等[15]提出采用分段线性解耦方法；Mach等[16]针对分布式三维电场测量方式，通过求解输出信号与电场分量的关系矩阵及其逆矩阵实现解耦。随着技术的发展和成熟，基于人工智能的非线性解耦方法得到了广泛应用，姚斌等[17]采用多层前馈神经网络成功实现了对手术机器人多维力传感器的解耦。……