Sensitivity optimization of a monolithic high-shock three-axis piezoresistive accelerometer with single sensing element

There exist several difficulties in the design of monolithic high-shock three-axis accelerometer, such as high g overload, transverse overload and the cross coupling in three dimensions, etc. It is necessary to optimize the sensitivity to improve the performance of the accelerometer. For the monolithic high-shock three-axis accelerometer, the complexity of the sensitivity optimization is that it should consider not only the sensitivity difference between different axes but also the elimination of cross-coupling outputs, together with the natural frequency, structural integrity and high g overload. In this paper, the optimization process for decreasing the difference of the sensitivities between different axes of a monolithic high-shock three-axis piezoresistive accelerometer with single sensing element is established. The optimization is conducted in the condition of 100000 g acceleration by two methods-the method based on the optimization module of ANSYS and the ACO （ant colony optimization） method. The comparison between un-optimized and optimized models proves the efficiency of the optimization methods. In addition, the optimization results show that the ACO method combined with the FEA （finite element analysis） is much more efficient than the method based on the optimization module of ANSYS for the structural optimization problem. And the ACO method can be widely used in the optimization problem of the sensing elements with complicated structure.     

三轴仿真转台的建模与仿真

在分析三轴仿真转台机械装置动能的基础上,利用力学拉格朗日方程推导出较准确的运动方程。利用电机和阀控液压马达的方程式,给出三轴转台系统的微分方程,利用MATLAB进行数学仿真。此数学模型可作为设计和调试三轴仿真转台控制器的基础。     

基于手机传感器的用户行为识别

基于手机传感器实现用户行为识别在健康监控、时间管理和个人喜好分析、资讯筛选和推送等方面的重要作用,研究一种基于手机三轴加速度传感器、方向传感器获取用户数据,采用SVM多分类方法中的决策树分类方法,在决策树各节点训练SVM分类器,用于识别静止、步行、奔跑、上楼梯和下楼梯等5种日常行为,进而实现对用户行为的识别。通过对不同实验者的交叉对比实验,识别准确率平均为91.65%,证明了这一方法的有效性。     

五自由度对接缓冲试验台三维转动实现的研究

针对对接飞行器的特性和技术要求，研究了五自由度地面对接缓冲试验台的三维转动实现方法。确定了以三轴转台的形式来实现三维转动。应用模糊有限元理论．设计了质量轻、强度刚度大、适于大撞击的转台框架结构，使整个框架的质量减少8．7％。根据对接初始姿态的设定要求，提出一调整简便、解锁迅速、质量轻、安全可靠的三维姿态调整及锁定装置，并给出相应的计算模型和结果。     

基于地磁场的高精度自主导航方法

地磁场矢量可描述成卫星的位置函数,利用三轴磁强计观测地磁场矢量或模,可实现近地卫星在任何运行状态下的自主导航,但是由于地球磁场模型存在不确定性和长期变化性,三轴磁强计存在安装误差和未知比例因子等误差因素,所以目前单一使用三轴磁强计进行自主导航精度有限。提出一种利用地磁场信息在轨修正地磁场模型高斯系数和标定三轴磁强计模型误差的新方法,通过将三轴磁强计与地磁场模型参考值的矢量和模分别作差,推导两种差值与地磁场模型高斯系数和三轴磁强计模型误差参数的数学关系,设计先进滤波算法得到高斯系数及误差参数的最优估计,实时修正地磁场模型和三轴磁强计模型。以某低轨卫星利用地磁场进行自主导航为例,利用数值仿真验证在轨修正后地磁场模型和标定后三轴磁强计模型,并对3种自主导航方法进行仿真结果的分析和比较,论证所设计方法既提高系统导航精度、收敛性和稳定性,又有利于工程实际应用。     

多任务微小卫星姿态仿真研究

为了实现在整星制约条件下,以经济而可靠的手段满足三轴稳定多任务微小卫星(MTMS)姿态控制系统的功能和性能要求,分析了MTMS的运行任务,提出了基于多任务要求的工作模式划分,并对多任务过程的姿态确定和姿态控制系统进行综合分析和设计,建立数学模型。通过仿真验证,可实现多任务微小卫星的复杂任务设计要求。     

空间曲面三轴联动加工的宏程序编程算法

以半球面的数控铣削加工为例,研究了采用手工编程的方法实现空间曲面的三轴联动加工的宏程序编程算法.同时针对所采用的宏程序编程算法,以FANUC 0i MD系统编程为例,编制了半球面三轴联动的数控加工程序,并在斯沃数控加工仿真软件上进行了仿真加工,证明了编程算法的有效性.