质量特性参数是众多工程领域紧密关注的重要参数。试验测量方法是获取质量特性参数不可或缺的重要方法。利用质量特性测量试验设备测出物体的质量、质心、转动惯量等质量特性参数,在工程领域具有重要的意义。在实际测量中,试验测量往往存在以下问题:多次装卸无法保证统一的测量基准;运动副摩擦力矩对测量产生较大干扰;载物平台和支撑系统产生较大的弹性变形;多个传感器之间相互耦合影响测量精度等。这些问题都将导致较大的测量误差。在研制测量设备过程中,消除或者控制这些因素影响,对于提高测量精度具有重要的理论意义和工程价值。本文根据大型装备被测对象的结构特点和测量需求,综合运用多学科理论知识,分别研究了适合被测对象的测量方法,测量系统误差建模和误差分析,测量系统公差建模及优化以及变形预测和误差补偿四个关键技术问题,并研发完成一套质量特性参数测量系统。本文的主要工作如下:(1)提出了改进四点法。本文在详细推导三点法和四点法基础上,从多称重传感器布局和受力角度,提出了改进四点法。改进四点法具有两个优点:第一,直接接触测量,能够避免间接测量支撑V型块的影响;第二,四枚称重传感器实现独立测量,避免传感器之间的相互耦合,影响测量准确度。(2)利用现代设计方法完成了基于改进四点法的测量系统三维建模。本文把质量特性测量系统分成三个子系统——机械结构子系统、控制子系统和计量子系统,并基于改进四点法原理,采用虚拟设计和三维建模等现代设计方法完成了测量系统模型,并优化计算了被测对象的支撑距离。建立了测量系统误差模型。本文根据多体系统动力学建模理论,建立了机械结构子系统的误差模型。模型显示,系统误差包含两部分,第一部分是在运动副位置产生,与运动变量相关的误差,第二部分是构件加工制造对应的误差。(3)完成了测量系统主要零部件的公差建模,采用基于不动点理论的改进遗传算法对零部件公差进行了优化设计。本文按照误差防止法,在零部件设计阶段对误差进行控制,对系统运动链上的尺寸公差、形位公差和组件误差进行了建模。将不动点理论和遗传算法相融合,限制遗传算法的随机性,保证算法种群的多样性,设计客观的收敛判断准则,对零部件的公差进行了优化设计。(4)根据有限元理论,对称重传感器组件模型进行有限元分析,获得不同作用点在不同作用力下的变形大小。通过有限元理论分析,获得作用载荷和对应的变形量值,为研究软补偿方法提供分析对象和基础数据。提出了自适应确定隐层结点的改进人工神经网络。本文从自适应产生隐层结点个数角度对人工神经网络进行改进,并用该改进网络对称重传感器组件变形量进行预测,用于确定称重传感器组件形变误差的补偿量,提高系统测量精度。(5)研制了一套质量特性参数测量系统。根据误差分析和优化设计结果,设计零部件的详细结构,采用合适的加工方法和制造工艺,制造完成了机械结构子系统。通过PLC控制系统,实现对机械结构子系统的两路运动链的伺服控制。由称重传感器,光栅尺位移传感器和上位机构成的计量子系统功能设计、信号采集和串口通信等,并在Visual studio环境下,设计完成了测量软件系统。针对质量特性测量系统设计了现场标定方法,设计和加工了用于标定系统的标准样柱,并以样柱为被测对象进行质量特性参数测量。