一种测量无人机重心和转动惯量的方法

为了提高小型无人机飞行控制系统的开发效率和控制精度,介绍了一种无人机重心和转动惯量的实验测量方法。这种测量方法基于投影法测量无人机的重心位置,并使用复摆装置测量无人机的转动惯量。对使用这种测量方法获得的测量数据进行对比分析,结果表明,该方法简单可靠,成本低,且精度能够满足小型无人机飞行控制系统的设计需求。

复摆实验修正阻力影响的研究

为了研究复摆实验中空气阻力和刀口处的摩擦力对实验结果的影响,设两者构成的总阻力与速度成正比,比例系数称为阻力系数。依据转动定律,得到在该阻力作用下复摆运动的微分方程。首先对角振幅小于5°时的小角振动情况精确求解,得出有阻力时小角振动周期随阻力系数变化的定量关系,然后采用KBM平均法给出大角振动的近似解析解,得到周期随初始角振幅和阻力系数变化的规律。求解中发现,无论是小角还是大角振动,角振幅随阻力系数的衰减规律完全相同,据此提出通过角振幅衰减的测量,计算出复摆理想(无阻力)振动的周期,修正了阻力对实验结果的影响。

基于复摆测量法阻尼对转动惯量的影响分析

本文研究目的是应用复摆法测量弹体的转动惯量。测量过程中会受到摩擦阻力,如空气阻力和转轴处或刀口支撑处。不仅与被测物体自身特性有关,如物体大小、形状等,其截面面积和摆轴的长度也会影响空气阻力的大小。转轴支撑处的摩擦阻力与摩擦阻力的大小、光洁程度和被测物体的质量等因素有关。本文研究与分析了复摆法测量转动惯量的理论,讨论了影响复摆法测量弹体转动惯量精度的空气阻尼、摩擦阻尼及其耦合情况,从而为提高复摆法测量转动惯量的精度奠定了理论基础。

线性回归法和Matlab在复摆测重力加速度实验中的应用

利用复摆测量重力加速度,验证复摆周期存在极小值.通过最小二乘法分别处理复摆质量对称分布和非对称分布情况下的实验数据,并用Matlab数学软件辅助公式证明和计算过程.

复合阻力作用下复摆振动的研究

提出在空气中运动的复摆,受到与速度和速度平方相关的复合阻力作用,得出在复合阻力影响下复摆运动的微分方程,利用平均法求出小角振动条件下该方程的近似解析解,并与数值解结果进行了比较.

抛物线法在搜寻复摆极值点中的应用

钟摆式复摆的质心可以变化,因此具有极小周期点位置,在实验室条件下,这个极值点可以采用黄金分割法和Fibonacci法来搜索。但是采用抛物线法并适当结合黄金分割点确定搜索的初始值,然后逐步构造抛物线搜寻复摆的极值点,可以大大地提高搜寻速度和精度。文章通过实验采集数据并加以分析,证明了抛物线法搜寻复摆极值点比黄金分割法和Fibonacci法有更好的搜寻效果,并且该方法对于搜寻物理学中其它极值点问题具有参考价值。

圆锥摆模型

由圆锥摆模型,引入同频率、同振幅、振动方向互相垂直的简谐振动的合成和简谐振动的旋转矢量表示法,化抽象的理论为形象的内容,这是学生易于接受、符合教学规律的教学方法。

“0.618”法、Fibonacci法、抛物线法搜寻复摆周期极值点

在实验室条件下,用"0.618"法、Fibonacci法和抛物线法来搜寻钟摆复摆周期极值点位置.通过实验发现,Fibonacci法在搜索精度上比"0.618"法高,但在搜寻速度上不占优势,而抛物线法在搜寻速度和精度上比"0.618"法和Fibonacci法都好.

Fibonacci方法搜寻复摆的极值点

可变质心复摆存在极值点,这个极值点可以用黄金分割法来搜寻,但是用Fibonacci方法来搜寻将更具一般性,在一定条件下,用Fibonacci方法搜寻时,搜寻范围缩小更快,效果也较好。

基于复摆法的弹药质偏测量及精度分析

弹药是武器装备系统中的重要的组成部分,弹药的质心位置会对弹药飞行稳定性和飞行速度产生重要影响;弹药的偏心位置对弹药的飞行轨道有着决定性的作用,偏心将直接影响弹药的目标命中概率,这些静态参数对弹药的性能具有重要意义。基于已有的复摆理论和结构基础对质偏的复摆测量法进行研究,使得质偏的计算更加简便,便于测试和计量,为质偏的测量提供了理论依据。

基于图像分析的质心和转动惯量测量方法

提出了一种基于图像分析的质心和转动惯量测量方法,该方法将图像分析和悬挂法以及复摆法结合起来,通过图像分析提取试件的悬挂线以及试件做复摆运动的周期,从而实现对试件的质心和转动惯量的测量。本方法为实验教学提供了一种方便的手段,能够有效促进理论力学课程的教学。

重力加速度测量方法的比较研究

重力加速度是物理学中的一个重要的物理量。在地面不同的地区,重力加速度g值有所不同。准确地确定重力加速度的量值,无论从理论上、科研上、还是生产及军事上都有极其重大的意义。本文在现有的实验室条件下,用平衡法、单摆法、复摆法及倾斜气垫导轨法对其进行对比测量研究。平衡法、单摆法、复摆法、倾斜气垫导轨法所得重力加速度分别为(9.623±0.013)m/s2、(9.609±0.500)m/s2、(9.704±0.010)m/s2、(9.712±0.030)m/s2。结果显示,复摆法的合成不确定度最小,倾斜气垫导轨法的结果与当地的重力加速度(9.78995m/s2)最为接近,数据最为准确。就实验原理、操作难易程度、实验测试结果而言,倾斜气垫导轨法是测量重力加速度的最佳方法。

猴子玩具空翻360°站稳的实验测量

对一种能空翻360°站稳的猴子玩具进行了实验测量。在实验测量中,用悬挂法测量了质心位置,复摆法测量了转动惯量,拉伸法测量了弹簧刚度。此外,还用数字图像相关法对猴子玩具的运动过程进行了测量。结果表明,通过实验测量结果与理论分析的相互印证,能更好地阐述猴子玩具运动的力学机理。该实验项目的开展有助于培养学生的实验和科研兴趣。

三轴转动惯量的振复摆与扭摆法协同测量比例法

空间飞行体在进行三轴转动惯量测量时需要分别沿3个正交方位做圆周摆动,为减少方位调整次数,提出基于振复摆与扭摆法的协同测量比例法。描述了该方法的测量机构,推导了比例法全因计算公式和近似计算公式;对该方法进行了误差分析,并与扭摆法进行了对比;采用模拟件作为测量对象,对提出的测量方法进行了实验研究。实验结果表明:J_(z)/J_(y)小于1.02时,协同比例法的全因计算和近似计算精度基本相同且与扭摆法基本相当;J_(z)/J_(y)大于1.02时,只能采用协同比例法全因计算公式,同时该方法解决了带翼飞行体三轴转动惯量测量的难题;协同比例法与前期提出的协同差值法组成了完整的测量体系,可以满足一定类型的回转体和带翼异形体三轴转动惯量测量需求。

FB210C型复摆实验误差分析及改进方法研究

测量重力加速度的方法有很多,教学实践过程中发现,用FB210C型复摆实验仪测得的重力加速度值与理论值偏差较大,究其原因发现:(1) FB210C型复摆实验的周期公式存在二次近似处理,一是小角摆动视为简谐振动,二是近似将砝码所在位置视为摆动系统的质心位置;(2)仪器和操作步骤上产生的误差也不容忽视。针对误差的来源不同,提出减少误差的改进方法。