应用Kalman滤波器提高机抖激光陀螺姿态测量系统瞬时精度的方法

机械抖动激光陀螺输出的原始数据不仅包含了外界的惯性输入的角速率信息,还包含了抖动信号的角速率信息,通常使用线性相位FIR滤波器去除机械抖动信号,信号经滤波后其所有频率成分都将产生一定时间的延迟,这将对由机抖陀螺组成的高精度实时姿态测量系统造成影响.本文提出了一种基于姿态角运动跟踪预测模型和Kalman预测的姿态测量滤波延迟补偿方法.实验结果表明,本方法能有效估计并预测运动载体的姿态运动,补偿由于FIR滤波器时间延迟带来的不利影响,提高姿态测量系统的实时性和瞬时精度.     

超小型无人驾驶直升机研究现状

超小型无人驾驶直升机是近期研究的热点。它具有体积较小、灵活性好等特点,使其能应用于各类军事或准军事用途。世界各国均开展了此类型飞行器的研究工作。本文详细介绍了超小型无人驾驶直升机的研究现状,为进一步研究超小型无人直升机提供了参考。     

航空火控系统软件速率陀螺分析

主要研究了航空火控系统软件速率陀螺的组成和工作原理.航空火控系统软件速率陀螺是通过对载机的航姿角进行数值微分和坐标转换等数学方法计算出来载机角速度,对角速度计算工作式、姿态角信号变换电路及计算机处理的软件预编程序等进行分析.采用软件速率陀螺其故障率、可维护性、寿命、体积、重量及功耗等方面大大优于硬件陀螺,从而增加角速度测量的余度,提高其可靠性.     

一种适用于旋转载体自动驾驶仪的硅微机械陀螺

介绍了一种适用于旋转载体自动驾驶仪的硅微机械陀螺.该陀螺的特点是陀螺本身不包含驱动结构,利用旋转载体自旋作为驱动,陀螺输出信号中包含旋转载体自旋、偏航和俯仰角速率信息.根据陀螺的结构和工作原理,建立了陀螺的运动学方程.针对陀螺信号的特点,给出了从陀螺信号中同时解调旋转载体自旋、偏航和俯仰的角速率的算法,以及消除旋转载体自旋角速率变化对陀螺标度因数变化的算法.实验证明了解理论分析和算法的可行性.     

一种小型无人直升机姿态陀螺减振平台设计及试飞验证

介绍了起飞重量为120 kg的小型无人直升机总体结构布局,简述了该飞机自动驾驶系统的工作原理,提出了要采用自动驾驶的核心感应器——姿态陀螺。对飞机进行空中振动环境测试,得到飞机悬停、前飞状态下局部部位幅频特性,为陀螺的减振平台提供设计依据。本文着重论述了减振平台设计方法,重点在平台的关键部件减振器研制;通过理论分析和实验研究,研制出了一个内腔为硅油、外部为橡胶囊,重量轻、阻尼大、结构新颖减振器。飞机经过大量飞行实验,验证了研制的陀螺减振平台性能良好,解决了陀螺共振翻倒,输出假信号难题,为无人直升机进行自驾飞行提供保证。本文为相关的陀螺减振平台提供工程设计依据。     

车载两轴转台伺服控制系统的研究

根据车栽两轴转台电气系统的性能指标要求,采用旋转变压器和位置变送器构成转轴的角位置反馈,同时检测陀螺敏感转轴在惯性空间中的速率变化;利用陀螺信号稳定转台的姿态;脉宽调制功放和直流力矩电机构成系统的执行机构;以无刷直流电机作为伺服系统的伺服电机;采用电流环、速率环、位置环三闭环的控制策略,基于TMS320F240DSP芯片设计了全数字PID控制算法,代替了该型号转台原来的模拟控制算法,实现了光电跟踪系统的高频响、超低速、宽调速和高精度。     

飞控系统四余度惯性测量系统的相关技术研究

本文针对直升机飞控系统应用特点,设计开发了一种惯性测量系统。采用开环光纤陀螺及加速度计组合的模式输出直升机的基本姿态信息,通过RS422总线与飞控系统进行通信。设计的惯性测量系统冗余度高,软件调试方便,且成本可控。应用结果表明,惯性测量系统输出的姿态信号可满足多种工况下飞控系统控制直升机的基本需求,且惯性测量系统运行稳定可靠,具有一定的实用性和推广价值。     

地磁线圈对陀螺的修正技术

针对陀螺作为惯性测量系统测量飞行体姿态的重要器件存在零点漂移误差的问题,本文提出使用地磁线圈测量飞行体的旋转角速度,根据磁线圈输出信号的特征点或变化周期对陀螺测得的信号进行修正.详述了利用线圈的磁通量变化测量飞行体飞行姿态的原理,并由法拉第电磁感应定律推导出飞行体旋转角速度的计算公式.     

微型无人直升机姿态控制系统设计和试验研究

文章介绍了微型无人直升机姿态控制试验平台的组成和工作原理。采用低功耗嵌入式计算机和惯性传感器构建了一个可靠的低成本的姿态控制系统,为了保证飞行试验的安全性,设计了姿态试验装置。利用改进的PID控制算法对微型直升机的姿态进行控制,试验结果说明了姿态控制系统的可靠性以及试验平台和控制算法的有效性。     

人体运动跟踪中MEMS姿态测量单元设计与测试

人体运动姿态的实时跟踪在运动员辅助训练和康复医学中有广泛应用.设计了应用于人体运动姿态测量的MEMS姿态测量单元.该姿态测量单元包含三轴正交的MEMS加速度计、磁强计和角速率陀螺,集成微控制器以及扩展数据存储的FLASH芯片,单元大小为38 mm×28 mm×13 mm.姿态角解算采用基于四元数的扩展卡尔曼滤波算法.提出了一种利用单轴转台和楔角器进行姿态测量单元3个姿态角误差测试的新方法.测试结果表明:3个姿态角测量误差均小于2°,满足人体运动姿态测量的精度要求.