鉴幅型测角系统动态误差建模研究

首先简要介绍采用感应同步器进行角位置测量技术,并给出分段绕组激磁、连续绕组输出的鉴幅型测角原理,在对此方案产生的静态误差分析的基础上,从两相电压存在幅值误差和函数关系不准、两相电压不同相、波形失真等三方面对此方案产生的动态误差进行建模,分析了该系统的动态误差产生的原因;通过详细计算,定量地分析动态误差对系统产生的影响,为实际工程应用提供了理论基础,同时提出工程应用中减小误差的方法,并在实际调试中得到应用。     

ANN model of subdivision error based on genetic algorithm

According to the test data of subdivision errors in the measuring cycle of angular measuring system, the characteristics of subdivision errors generated by this system are analyzed. It is found that the subdivision errors are mainly due to the rotary-type inductosyn itself. For the characteristic of cyclical change, the subdivision errors in other measuring cycles can be compensated by the subdivision error model in one measuring cycle. Using the measured error data as training samples, combining GA and BP algorithm, an ANN model of subdivision error is designed. Simulation results indicate that GA reduces the uncertainty in the training process of the ANN model, and enhances the generalization of the model. Compared with the error model based on the least-mean-squared method, the designed ANN model of subdivision errors can achieve higher compensating precision     

Orthogonality of inductosyn angle-measuring system error and error-separating technology

0　INTRODUCTIONRoundinductosynhasadvantagesofhighprecision ,goodreliabilityandassemblingconveniently[1,2 ] .Itsangle measuringerrorsincludemainlythefirst orderlong period(36 0°)harmonicerror ,thesecond orderlong periodhar monicerror,thefirst ordershort periodharmonicerrorandthesecond ordershort periodharmonicerror .Aimingata36 0 poleroundinductosyn[4 ] ,Ref.[5 ]putsforwardamethodofhardwarecompensationforthefirst ordershort periodharmonicerrorandthesecond ordershort periodharmonicerror.T…     

感应同步器测角系统误差建模

为了提高测角系统的精度,建立了基于离线数据辨识的误差补偿模型.根据实际测量得到的测角系统在一个机械周期内(0°~360°)的全零位误差数据和多个检测周期内的细分误差数据,提出了一种基于FFT分析结果与误差机理模型相结合的建模方法,利用测角系统的误差与感应同步器自身误差之间具有强相关性的特点,用离线数据辨识的误差模型对在线数据进行实时补偿.仿真结果表明,建立的零位误差和细分误差补偿模型将测角系统的全误差从±15″减小至±2.″与传统的误差模型比较,该模型适用性广,有较高的补偿精度.     

激光陀螺捷联惯导系统中惯性器件误差的系统级标定

为评估激光陀螺SINS的性能,需对系统中的惯性器件误差,包括随机漂移误差、刻度系数误差与安装误差角等,进行系统级标定。提出了卡尔曼滤波校准法,此方法利用激光陀螺SINS六位置静基座测试数据来标定系统中的惯性器件误差。其实现过程包括两步：首先,基于降阶处理思想,利用SINS的静基座测试数据,通过卡尔曼滤波来估计SINS系统中激光陀螺随机漂移误差及其他误差参数的耦合参量;第二步,比较两组不同位置的静基座测试数据的滤波辨识结果,对不同形式的耦合参量估值进行标量运算,即可获得SINS系统中其它惯性器件误差参数的校准值。卡尔曼滤波校准法的方法比较简单,测试易于实现,只需要一台精度比较高的手动三轴定位转台即可。另外,卡尔曼滤波法具有对测量噪声及环境干扰的影响不敏感、校准精度高的优点。卡尔曼滤波校准法的有效性与可行性已通过仿真测试得到了验证。     

虚拟陀螺技术在MEMS惯性导航系统中的应用

针对MEMS惯性导航系统中陀螺测量精度低的问题,采用虚拟陀螺技术提高陀螺的角速度测量精度.系统中每个测量轴放置了3个普通精度的陀螺,组成一个阵列,对同一角速度信号进行冗余检测,然后通过同类传感器信息融合技术得到输入角速率的高精度估计值.试验结果表明,虚拟陀螺的精度最大提高了2.7倍,最小1.9倍,证明了虚拟陀螺技术的有效性.     

函数变压器的设计及误差分析

系统论述了采用感应同步器进行角位置测量鉴幅方案中的关键部分－函数变压器的设计和实现,对这个方案的工作原理进行介绍,通过详细计算,对此方案产生的误差进行了分析,并给出减小误差的方法。     

Research on identifying the dynamic error model of strapdown gyro on 3-axis turntable

Gyro calibration technology is the key technologyin enhancing navigation system accuracy[1~4].The in-ertial unit in the strapdown inertial navigation system ismounted on the space vehicle directly;its dynamic er-rors are the main error sources of the strapdown inertialnavigation system.Gyros are the angular velocity sen-sors and key unit in the strapdown inertial system.Therefore establishing the dynamic error model of gyroand identifying the error model coefficients are of greatimportance for…     

无陀螺微惯性测量组合的优化算法研究

无陀螺微惯性测量组合是利用线加速度计空间的组合解算法载体的角速度，同时测量载体的轴向加速度，构成惯性测量组合，应用该方法可以设计出适用的中等精度惯性导航系统，在国外学者研究的基础上改进了9加速度计的模型，提出一种新疆的解算算法，抑制了迭代误差，该算法利用传感器的冗余信息直接求得所测量的角度速度的绝对值，及时修正微分方程的解，减少了解微分方程组所带来的累积误差，降低了惯性测量组合的漂移，经过仿真计算验证了该方案的可行性。     

旋转式捷联惯导系统误差分析

为了提高惯导系统长时间运行时的精度,采用旋转自动补偿技术来抑制系统误差的发散.分析旋转自动补偿的基本原理,得出旋转式捷联惯导系统下的误差传播方程,对光学陀螺的刻度因子误差、安装误差、常值漂移和随机漂移误差在旋转方式下的误差传播情况进行了分析研究.比较分析了单轴旋转和双轴旋转方式下对系统误差的不同影响.仿真结果表明:旋转自动补偿技术,能明显改善纯惯导系统误差随时间发散的特点,有效抑制误差的增长.研究结果可以作为旋转式光学陀螺捷联惯性导航系统进一步优化和工程设计的理论参考.     

感应同步器相位直读测角系统动态误差补偿

高精确度的惯导测试设备常用感应同步器作角位置测量元件,采用分段绕组激磁工作方式构成相位直读编码测角系统,相位直读编码测角系统原理上存在动态误差,针对感应同步器相位直读测角系统存在动态误差的问题,提出一种易于计算机处理的插补算法,实现了高精度动态角度读出,该算法可广泛应用在需要动态测量的基于相位直读编码方式的测角系统中。     

高精度光纤陀螺组件标定方法

为了提高光纤陀螺组件的标定精度,从三轴惯导测试转台技术指标入手,根据惯导测试转台定位精度高的特点,设计了六位置静态分立式标定方案.通过设计一定的标定路径,利用地球转速和当地地理纬度,激励出陀螺的标度因数、安装误差和零位等12个参数,新的标定方案避免了标度因数和安装误差对零位的影响.对自研光纤陀螺捷联惯导系统在三轴惯导测试转台进行传统标定和六位置静态分立式标定,并将标定结果用于静态导航实验,多次实验结果表明,与采用传统标定结果的导航定位误差相比,采用六位置静态分立式标定结果的导航定位误差显著降低.     

回转轴线角运动误差的测试

本文讨论了回转轴线角运动误差的测量原理及方法,并分别对精密圆转台及顶尖支承回转轴线的角运动误差进行了测试,估算了测量精度,共测得数据均用微处理机计算处理。本文还分析了顶尖支承回转轴线的角运动精度与顶尖及顶尖孔圆度误差的关系,并得出相应的结论。     

双滤波器捷联惯导外阻尼导航算法

针对捷联惯导系统导航精度受系统振荡误差严重影响的问题,提出一种基于双滤波器的捷联惯导外阻尼导航算法.该算法设计了两个串行滤波器,第一个滤波器以外速度为参考输入对外部速度作平滑处理并得到捷联惯导系统误差状态估计值,第二个滤波器利用平滑后的高精度外部参考速度,以速度变化量作为外部参考输入进行状态估计,屏蔽速度常值误差对系统的影响,最后,设计信息融合算法,将两个滤波器得到的估计状态进行融合,使得导航结果兼顾双滤波器的优点.仿真验证表明:存在外速常值误差时,相较于滤波器2而言,经过信息融合后的导航误差的地球振荡误差收敛速度明显加快,其短期精度得到显著提高;相较于滤波器1而言,经过信息融合后,其稳态导航精度得到显著提高;该方法具有较高的稳态精度,可缩短外阻尼系统误差收敛时间,有效提高捷联惯导系统导航精度.     

Tests and error analysis of a self-positioning shearer operating at a manless working face

Self-positioning of a shearer is the key technology for mining with a man-less working face. In an underground coal mine all radio navigation; satellite positioning or celestial navigation methods have their limitations. We analyzed an inertial navigation system intended to guide the movement a shearer and designed a self-positioning device for the shearer. Simulation tests were also performed on the system. We analyzed the errors observed in these tests to show that the main reason for the low precision of the self-positioning system is accumulated error in the inertial sensor. A Kalman filtering algorithm used in combination with the shearer motion model effectively reduces the measurement errors of the self-positioning system by compensating for gyroscopic drift. Finally, we built an error compensation model to reduce accumulated errors using continuous correction to provide self-positioning of the shearer within a certain range of accuracy.     

虚拟齿轮测量中心的几何运动误差建模及其对测量效应的分析

为了研究误差对测量结果的影响,在虚拟齿轮测量中心建立误差模块,根据测量渐开线样板的结果进行评定.研究结果表明:将振幅为4μm、圆频率为0.9rad/mm的运动误差值叠加到虚拟齿轮测量中心运动模块中,渐开线样板齿形误差和形状偏差的增量小于1μm,斜率偏差不变,不影响测量精度;将同样大小的几何误差叠加到虚拟齿轮测量中心会直接影响测量结果,且测量结果与给定的正弦函数规律一致.     

捷联姿态算法非互易误差的分析与修正

在捷联惯性导性导航系统中,陀螺仪的输出是迭代时间内载体的角增量的量化值;由其解算出的载体姿态存不可交换性误差,该误差的大小与捷联姿态算法密切相关,研究的目的在于选择适当的捷联算汉,减小姿态算法中的不可交换误差,提高捷联算法的精度,以鱼雷捷联惯性姿态基准为例,对四元数法的捷联姿态算法误差和基于等效旋转矢量的优化的三子样捷联姿态算法误差进行了分析比较,数字仿真结果表明,三子样法比四元数法的捷联姿态算精度高7至8个数量级,而前者的采样周期却低一个数量级,显著地提高了捷联姿态算法的制度。     

汽车主销后倾测量模型误差分析及标定方法

针对四轮定位仪采用线性模型测量主销后倾的误差问题,建立了精确的测量模型。根据该模型得出影响主销后倾测量精度的因素为主销内倾、车轮外倾及转角盘转角。分析了由主销内倾产生的测量误差,得出当主销内倾大于10°时线性模型不能进行准确测量的结论。为解决无法检定校准四轮定位仪测量主销倾角结果的现状,提出了在汽车纵横两平面内主销倾角独立生成的检定原则,研发了四轮定位仪检定装置。试验表明:受检四轮定位仪当主销两倾角均大于15°时,其测量误差大于10′,存在零点和线性度系统误差,且系统误差随主销倾角的增大而增大,从而解决了测量主销倾角量值检定的问题。     

精密测试转台测角系统研究

针对精密测试转台在转动状态下,鉴相式测角系统准确获取角度的关键技术问题,研究了定时测角和定角计时两种工作方式,提出了基于相敏解调原理的间接测角方法,解决了转台在高速状态下速率精度和平稳性的精密测试问题,经长期使用验证该方法稳定可靠,满足精密测试转台的需求.     

Method of Improving the Navigation Accuracy of SINS by Continuous Rotation

A method of improving the navigation accuracy of strapdown inertial navigation system (SINS) is studied. The particular technique discussed involves the continuous rotation of gyros and accelerometers cluster about the vertical axis of the vehicle. Then the errors of these sensors will have periodic variation corresponding to components along the body frame. Under this condition, the modulated sensor errors produce reduced system errors.Theoretical analysis based on a new coordinate system defined as sensing frame and test results are presented, and they indicate the method attenuates the navigation errors brought by the gyros‘ random constant drift and the accelerometer‘s bias and their white noise compared to the conventional method.