惯性测量单元全自动简易标定台设计

针对传统惯性器件标定台价格昂贵且体积庞大的问题,该文提出了一种全自动简易标定平台.以传统“三轴嵌套”模式为基础,设计了标定台的机械结构;考虑惯性传感器中的误差因素,建立了相应的线性误差模型,通过拟合载体坐标系下的输出和IMU传感器的输出获取误差参数,得到IMU在载体坐标系下的输出;以MPU9250芯片为基础,根据六位置标定法,得出芯片中陀螺仪与加速度计的标定结果.将标定后的MPU9250与高精度的MTI-300进行了对比分析,并结合人体行走定位实验,检验了标定效果.结果表明：该文设计的简易标定台能够有效提高IMU的测量精度,与商用系统相比整个系统欧拉角测量误差均方根降低至3.5以下.     

半球谐振陀螺平台惯导系统自标定方法研究

半球谐振陀螺作为一种新型固态陀螺,已开始应用于平台惯导系统。本文从HRG完整误差模型出发推导其应用于平台惯导系统时的简化误差模型。在此基础上,设计了一种7位置HRG平台惯导系统自标定方法,能够在没有方位基准条件下标定出HRG平台惯导系统包括初始方位角和陀螺安装误差在内的19项误差系数。仿真结果表明,该自标定方法标定时间短,具有较好的精度。     

光纤捷联惯性测量组件在无安装基准时标定方法

为了提高光纤捷联惯性测量组件(IMU)在没有安装基准时的标定精度,推导IMU在存在安装误差时的精确测量模型,采用粗、精两级结合标定的方法进行标定. 粗标定采用传统的6位置标定编排,精标定按回归D最优原理设计了试验编排方案,并对测量模型参数进行带约束条件寻优,以粗标定的结果为寻优时的初值. 实验结果表明,该方法能准确估计出IMU在转台上的安装误差角及测量模型中的各参数项,达到了IMU安装时不需要调平和对准也能实现精确标定的目的. 经多次重复实验发现,"30位置"标定编排拟合误差最小,复相关系数最大,可作为系统的最佳标定方案.     

惯性测量单元误差标定

针对低成本惯性测量单元标定中的速度和精度问题,建立了惯性测量单元的误差模型,提出了一种针对惯性测量单元零偏、标度因数和安装误差角的标定方法。利用6状态法标定出加速度计参数,利用4状态法标定出了陀螺参数。对标定后的惯性测量单元进行试验测试,结果表明,标定后惯性测量单元的测量精度满足预期要求,标定方法正确、有效。     

惯性平台测漂方案的研究

陀螺仪的漂移是空间稳定惯性导航系统的主要误差源,对漂移模型系数的准确辨识是保证系统实现长时间、高精度自主导航的关键.给出了一种利用三轴高精度伺服转台提供多个测试位置,使惯性平台工作在相应位置下,并处于惯性稳定状态的静态6位置测漂方案.三轴转台的使用提高了多位置测量时,平台测漂位置的精确度.建立了包含陀螺仪漂移、地球自转、安装误差角等因素在内的平台漂移数学模型.对平台漂移误差参数的辨识方法进行了阶段性分析,取加速度计和欧拉角的输出作为观测量,建立了平台漂移误差模型的状态方程和输出方程.从理论上分析了影响陀螺安装误差角辨识精度的主要因素,提出了转台相对地面存在角速率条件下的辨识方案改进的思路.     

基于四位置转位法实现激光捷联惯性测量组合标定

分析了激光陀螺仪和加速度计的误差补偿模型以及激光捷联惯性测量组合的误差补偿方法,基于四位置转位法实现了激光捷联惯性测量组合在双轴位置转台上的误差参数标定,标定结果表明,该方法能够保证激光捷联惯性测量组合的误差参数标定精度,并且具有对标定设备要求低、转动位置少、操作简单等优点,具有一定的工程应用价值。     

基于模型的工业机器人误差参数标定技术研究进展

 为提高机器人末端控制精度,围绕基于模型的工业机器人误差参数标定技术,总结了其应用在高精度机械加工制造领域时存在的误差参数不完整、标定成本高和标定精度不满足工业需求等关键问题;综述了误差参数标定模型建模方法、机器人末端位姿测量技术、误差参数辨识技术和误差补偿技术4个方面的进展,分析了处理复杂标定任务时基于模型的误差参数模型标定技术的主要难点进行总结,针对传统建模方法不再满足标定需求、现有自标定技术测量精度不够、传统线性辨识算法在辨识矩阵奇异或存在冗余参数时无法得到准确的辨识结果、如何高效获得和处理测量得到的误差数据等难题,提出了可行性解决方案及发展方向。     

基于蒙特卡洛方法的惯性元件误差模型分析

为了减小惯性元件误差对捷联惯导系统的影响,将蒙特卡洛方法应用于惯性元件误差模型的分析,并编制了一套在RTLinux下运行的软件.利用轨迹发生器和导航程序,通过对各误差系数的选择、采用拉丁超立方和对偶变数相结合的抽样方法抽样,分析各误差项对导航精度的影响.在此基础上,提取出简化的误差模型,并对简化模型进行评定,选择符合要求的作为适用模型,从而可以利用该模型进行惯性元件的误差补偿以提高捷联惯导系统精度.惯性元件误差模型分析作为导航系统测试平台的一部分,已经应用于工程实践.     

捷联惯性测量组件陀螺系统标定研究

对捷联惯性测量组件陀螺仪系统标定方案进行了研究.根据光纤陀螺系统静态误差参数模型,提出了一种在线组合标定方案和系统辨识算法,在线组合标定方法采用递推最小二乘算法对测试数据进行了在线处理,并通过该试验方案的仿真进行了验证,仿真结果表明这种方法是有效可行的.试验步骤简单,提高了标定的自动化水平.     

惯性测量组件离心机标定及误差分析方法

针对传统惯性测量组件(IMU)标定方法不能根据加速度计测量量程提供足够大的信号激励,并且现有离心机标定方法未考虑IMU在离心机上的安装位置偏差的问题,提出了一种基于离心机的IMU标定及误差分析方法. 将IMU按照6个基准位置安装于离心机上,通过离心机在水平面内旋转,为IMU提供角速度激励和加速度激励. 通过对IMU的输出进行旋转积分,可以消除地球自转以及离心机不水平带来的谐波影响,获得IMU的输出方程. 在不考虑IMU在离心机上安装的位置偏差角的情况下,采用线性最小二乘法求解;在考虑IMU偏差角的情况下,采用牛顿法求解,可以标定出IMU的标度因数、安装误差、零偏、IMU偏差角等共计27个误差系数. 建立了标定方案中的离心机控制模型和误差传播模型,并对模型进行了仿真验证. 仿真试验表明,该标定方法步骤简单,输入激励可调,标定结果误差可控.      

滑模变结构控制在惯性平台稳定回路中的应用

为了与新型高精度惯性平台相匹配,解决传统PID控制的稳定回路抗干扰性能不高的问题,设计了滑模变结构控制器.滑模变结构控制器的主要特点是:当系统状态穿越状态空间的不同区域时,反馈控制器的结构按照一定的规律发生变化,使得控制器对系统的内在参数变化和外在扰动等因素具有较强的鲁棒性,从而保证系统能够达到期望的性能指标要求.MATLAB仿真结果表明,滑模变结构控制器在很多指标上均优于传统PID控制器,特别表现在超调量,动态性能以及对干扰的抑制能力方面,是平台系统的理想控制器.     

惯性平台稳定回路的双闭环控制

对惯性平台稳定回路进行了理论分析和校正.通过设计和仿真,验证了传统PID控制的可行性;并通过引入速度反馈的双闭环控制,克服了单闭环系统在抗干扰性能方面的欠缺.MATLAB仿真结果表明,双闭环控制在很多指标上均优于传统PID控制器,特别是其动态性能以及对干扰的抑制能力,是一种应用在实际平台系统中理想的控制器.     

模糊控制在平台稳定回路系统中的研究

平台式惯性导航系统依靠由陀螺稳定的机械平台,为导航系统和姿态稳定系统提供测量基准,平台稳定回路是其中事关导航精度的关键部分。对平台稳定回路进行了建模,将模糊控制和带多个修正因子的模糊控制方案引入平台稳定回路的双闭环回路系统,并对此控制方案进行了仿真分析,理论上证明了模糊控制方案在平台稳定回路控制中的可行性。     

基于惯性导航系统的轨道不平顺方法

针对目前轨道存在的不平顺现象,设计出了一种轨道不平顺检测系统。传统的惯性导航系统直接装在运载体上的底盘上,且为单惯性导航系统。振动信号传递不直接,采集数据不全面。通过在轨检车两侧的专用惯导平台进行双惯性导航系统的固装,信号采集更为直接和全面。内部导航采用四元数法进行姿态矩阵的实时更新。双惯性导航系统可以实现左右钢轨x、y以及z轴三轴数据的实时采集,对采集的数据进行拟合和积分,即可得到轨道的相关不平顺信息。且轨检车上搭配轴角编码器可以实现数据的同步采集,采样时间和采样里程的实时输出。通过系统动态测试和人为静态测试,验证了设计的合理性。左右轨垂向高低不平顺误差分别在(-0. 66 mm,0. 52 mm)和(-0. 43 mm,0. 56 mm);左右轨横向不平顺误差分别在(-0. 51 mm,0. 64 mm)和(-0. 42 mm,0. 43 mm)之间,轨距偏差在(-0. 55 mm,0. 83 mm)之间。     

精密温控对惯性导航平台系统性能的影响

分析惯性平台温度控制与惯性导航系统精度的关系.提出一种实用的惯性平台温度控制方法,即根据大环境温度和被控对象温度合理选择温度控制点、控制方式和控制算法.研究系统有温控、无温控、长时温控和短时温控对平台综合性能的影响.试验结果表明,系统在陀螺级具有速度快、精度高等优点,为解决惯导系统启动后缩短惯性器件热平衡过程,迅速进入稳定工作状态问题提供了一种实用方法,也为类似的惯导温度控制系统提供了有益的参考.     

惯导平台稳定系统MATLAB仿真研究

讨论惯导平台稳定系统的工作及测试过程，建立了数学物理模型并完成仿真，设计实现了惯导平台稳定系统动态性能测试的软测试。     

速率方位惯性平台系统及其仿真研究

为了降低重力无源导航系统的成本,提出在速率方位平台上放置一个高精度的重力敏感器,构成一个具有导航与重力测量功能的导航重力测量系统,该系统再加上重力数字图就组成了一个重力无源导航系统.为此,论文对速率方位平台惯性导航系统进行了研究,建立了速率方位地平坐标系,给出了它的系统计算方程和误差方程,进行了误差分析,并且运用计算机仿真了无阻尼和有阻尼时的RAPINS的误差特性.仿真结果表明由中等精度惯性元件构成的无阻尼RAPINS误差积累很快,阻尼后其平台角误差和方位角误差都不大,能够满足重力测量和基本导航要求.     

惯性定位系统的一种数据接口的设计

惯性定位系统在区域测量、海洋和航空测量等方面均有广阔的应用前景。惯性测量精度通常要求比惯性导航精度高几个数量级。为此,从惯性平台到数据处理计算机的接口是很重要的。该文介绍了对一种惯导系统数据接口的分析,以及惯导系统与数据处理计算机的接口电路的设计。实际使用结果表明,分析结果是正确的,接口电路工作可靠,功能较为完善。     

惯性平台不平衡力矩测试方法及补偿控制

为了消除惯性平台在导弹飞行过程中受到的不平衡力矩对其稳定性和跟踪精度的影响,提出了惯性平台不平衡力矩的测试和补偿方法.在得出平台内外框架静平衡条件的基础上,采用多个称重传感器对内外框架进行测试,得到每个框架不平衡力矩值,从而推导出在弹体运动的动态环境下内外框不平衡力矩的算式.根据不平衡力矩测试结果和算式,建立了基于不平衡力矩补偿的惯性平台内框控制模型.通过MATLAB/Adams对该模型进行联合仿真,结果表明了该补偿方法的有效性.