基于惯性测量单元的数字铁饼设计及数据处理算法研究

为了精确检测铁饼投掷的运动特征参数,设计了一种基于MEMS惯性测量单元和STM32FI03微处理器的数字铁饼系统,阐述了系统传感单元选择与配置、硬件电路设计和软件设计.针对铁饼竟技运动对数据精度的要求,通过对陀螺仪静态漂移误差的分析,给出一种补偿MTi陀螺仪随机漂移误差的Kalman算法.利用数字铁饼可以定量分析铁饼投掷过程中的运动特征,为运动员训练提供科学的依据.     

双自旋同步气象卫星的姿态稳定度分析

本文在一般双自旋卫星动力学模型线性分析的基础上,给出了双自旋同步气象卫星姿态稳定度的数学描述和不规律姿态运动(摆动运动、章动运动)对姿态稳定度的影响的解析表达式,井与非线性模型数学仿真结果进行对比,表明仿真结果与线性分析结果相当一致。     

Vega环境中机动车辆运动仿真的研究和实现

大多数在Vega平台上进行的车辆运动仿真,只是将车体作为一个质点进行处理,在仿真过程中,当车体通过不平坦的路面时,不能随地形起伏改变车体的姿态,仿真的真实感和可靠性很差.通过分析车辆的运动数学模型,建立了三维空间的运动方程组,并结合名为"TRIPDO"相交矢量方法给出了一种通用解决算法和Vega程序实现.结果表明使用了这种解决方法的仿真应用,所仿真的车辆都能够随地形的起伏实时改变姿态,车辆运动仿真的真实感和可靠性显著增强.     

无线传感器在人体关节运动姿态检测中的应用

本文针对脑瘫患儿运动测定评估没有量化的问题,用智能的无线传感器技术代替传统的人为主观评价。建立上肢运动功能模型,对患儿的肢体运动姿态进行检测和获取,采用Maflab软件进行仿真,实现了可视化在线检测运动姿态数据的离线仿真分析。     

一种离散运动状态的载机姿态估计方法

机载预警雷达观测目标时受到载机姿态的影响,在仿真条件下估计载机姿态是一个难点。基于载机离散状态矢量,通过分析载机的运动与受力关系,建立用运动状态描述的载机姿态模型,提出一种实时性强,易于实现的载机姿态估计的方法。仿真和实测数据处理结果表明该方法既能有效用于仿真研究,在已知载机精确运动状态条件下也可以用来估计载机姿态。     

运动目标姿态参数的一种CCD测量方法

结合计算机视觉技术和CCD测量原理。给出了一种运动目标姿态参数的测量方法，并推导了目标姿态测量的数学模型。对可能存在的误差源进行了分析，并提出了解决方法。该方法通过三个与CCD相匹配的标定点测量，采用四元法描述姿态，使得系统结构简单、速度快；仿真结果表明，系统角测量精度可达到1’，系统可以广泛应用于运动目标姿态的近距离测量。     

基于谱估计方法的船舶纵向运动建模预报研究

根据船舶在随机海浪作用下运动姿态的潜周期性,基于谱估计方法对海浪扰动下的船舶纵摇运动进行建模预报研究。首先分析了船舶纵向运动的随机性和潜周期性。介绍了基于谱估计的建模原理,提出了平滑周期图算法。最后对船舶纵向运动预报进行仿真研究。根据仿真结果及误差分析可知摹于谱估计方法的船舶纵摇运动建模预报是可行的。     

虚拟视景中的装甲车辆运动仿真算法研究

通过分析履带式装甲车的行动装置与运动特点,研究了装甲车在任意地形上的运动情况,以满足分布交互式虚拟仿真实时性和逼真度要求对实体行为进行了建模与简化,选取适合于履带式车辆的支撑点来研究车辆的姿态问题,提出了在任意地形中的运动仿真算法来确定运动后的位置和姿态.在基于VTP平台开发的装甲对抗仿真系统中,该算法实现了装甲车的运动仿真,并能很好的满足系统实时性和高逼真度的需求.     

风浪中船舶横摇仿真与预报研究

对船舶横摇运动进行仿真与预报研究可大大提高船舶航行安全性,更好地保障船舶各项作业的顺利进行.从频谱分析的角度对海上随机风浪进行仿真,并根据刚体平衡原理建立船舶运动方程,由此仿真船舶的横摇运动.在此基础上,针对舰船运动姿态非线性、非平稳的时域特点,运用改进AR模型的多层递阶方法和自回归方法对船舶横摇运动进行预报,结合预报误差指标进行两种预报方法的比较.预报结果表明,多层递阶方法在一定程度上提高了船舶运动姿态的预报精度和预报时间长度,可较好实现非线性预报.     

一类磁性刚体航天器的混沌控制研究

采用基于误差线性系统稳定性准则的混沌控制方法,控制具有结构内阻尼的磁性刚体航天器在重力场与磁场共同作用下在圆形轨道的混沌姿态运动.讨论了航天器姿态运动方程中部分参数的取值对于运动姿态的影响,给出了这些参数通过倍周期分岔或逆倍周期分岔通往混沌的途径.当参数使系统做混沌姿态运动时,采用上述方法将混沌运动控制至周期-4轨道,并实现周期-1、2、4轨道之间转换的灵活控制.此外,分析了控制参数的变化对于控制效果的影响,并分别给出了控制至不同轨道时的输入扰动范围及控制参数范围.仿真结果表明,该方法能够实现混沌姿态运动在预定周期轨道间的灵活控制,且输入扰动量小、控制速度快、具有高精度,从而验证了该方法在航天器混沌姿态运动控制方面的有效性.     

基于Kalman滤波算法的姿态传感器信号融合技术研究

针对应用三轴陀螺仪和三轴加速度传感器的四旋翼飞行器姿态角测量问题,提出了基于Kalman滤波算法的姿态传感器信号融合方法。该方法将陀螺仪输出的角速度误差作为时变误差处理,认为陀螺仪输出的角速度误差与其所测角速度及上一时刻的角速度输出误差相关,并据此建立陀螺仪测量线性方程,在此基础上,应用Kalman滤波算法,以加速度计输出的姿态角对陀螺仪测量的姿态角进行修正,从而达到姿态角准确测量的目的。实验结果表明：应用Kalman滤波算法对加速度传感器和陀螺仪信号融合后可有效消除姿态角测量累积误差并显著改善姿态角测量的动态特性。     

基于ATmega16的变滚转速率飞行器姿态控制器设计

由于受横风、初始扰动和发动机参数偏差等因素的影响,变滚转速率飞行器在飞行过程中的飞行姿态将会发生变化,从而导致其实际飞行轨迹偏离预定飞行轨迹.本文利用AVR微控制器ATmega16及相应的信号调理电路,进行姿态控制器的设计,采用鉴频鉴幅方法对飞行器姿态角偏差进行处理,能够有效地修正飞行器姿态角偏差,完成对飞行器在变滚转速率飞行状态下的自适应姿态控制.     

角速率火控系统中舰艇姿态信息的精度分析

研究火控系统和舰艇姿态性能优化问题,角速率火控系统中舰艇姿态信息的精度对系统射击诸元有重要影响。在舰艇姿态信息的获取过程中,由于系统对舰艇摇摆周期的依赖性和舰艇摇摆角速率存在离散误差,制约了角速率火控系统精度和解算时间。为解决上述问题,针对系统中舰艇姿态信息的求解过程影响舰艇姿态信息的因素。采用对舰艇摇摆角速率积分初值的择优选择提出了一种待定系数法获取舰艇的姿态信息,达到角速率火控系统求解命中精度的提高。通过仿真,与以往方法进行对比,待定系数法在一定程度上提高了舰艇射击诸元的精度,并缩短了系统获得舰艇姿态信息的时间,验证了方法的合理性。     

Re-visiting college students’ attitudes toward the Internet-based on a 6-T model: Gender and grade level difference

The purpose of this study is to propose a 6-T model (Tool, Toy, Telephone, Territory, Treasure of Information, and Trade) to explore college students’ Internet-related attitudes, and to examine whether gender and grade level make any difference in their attitudes. Data from 1069 participants were collected from 96 Taiwanese universities and colleges. A Confirmatory Factor Analysis validated the proposed 6-T model and shows that it can well explain the 6-T factors. Each T’s magnitude of path coefficient shows that for these college students, the most recognized factors were Tool and Toy, followed by Treasure of information, Territory, and Trade, and that the least weighted factor was Telephone. Male students seem to have had a more positive attitude toward the Internet-related Toy and Telephone dimensions than did female students, and graduate students seem to have had a more positive attitude toward the Internet-related Tool, Information, and Trade dimensions than did undergraduate students. This study discusses limitations, future research directions, and implications for college educators and administrators.     

Multivariable supertwisting fixed‐time approach for RLV re‐entry attitude control

The attitude control problem of reusable launch vehicles (RLVs) is investigated based on multivariable supertwisting fixed‐time comprehensive control strategy. A novel multivariable supertwisting fixed‐time approach, which can guarantee that the states converge to zero within a fixed time, is proposed. According to the multiple time scale principle, the RLV attitude control system is divided into attitude angle subsystem and attitude angle rate subsystem. Based on multivariable supertwisting fixed‐time approach, comprehensive design of fixed‐time disturbance observer and controller is proposed to ensure that the attitude angle tracking error converges to zero within a fixed time. The features of the proposed control scheme contain that the settling time is independent of initial conditions and it has the better property of chattering reduction. Finally, the efficiency of the proposed method is verified through numerical simulation.     

基于姿态传感器的脊柱形态测量技术

基于X线测量脊柱形态的放射性、不易携带性等特点,设计出基于姿态传感器的非X线的脊柱形态测量技术.分析了姿态传感器的姿态角在人体脊柱测量过程中的转换关系,以及设计出多Cobb角的测量的实现方法.基于姿态传感器的脊柱形态测量设备是通过单片机读取姿态传感器的俯仰角和偏航角后经过算法计算出Cobb角,采用LCD显示采集到的脊柱棘突姿态信息和反映脊柱形态的Cobb角数据.通过实验验证分析基于姿态传感器测量技术的测量误差在±2°内,而且满足可重复测量要求,测量仪的可靠性大于0.8.     

基于PXI的多功能卡在卫星测试系统中的研究

在卫星技术及应用方面,卫星的姿态确定和控制是很重要的。由于各种干扰,卫星在空间的姿态角和姿态角速度往往会偏离设定值,这时就要进行控制和调整。主要介绍了卫星姿态控制系统的工作原理。并设计了一款测量卫星动量轮转速的多功能卡。设计中采用了DSP芯片TMS320C6713作为控制器,以及一款编程灵活、采集速率快的FPGA器件XC3S700A进行对动量轮转速的测量分析及控制输出,通过PXI接口将控制信号和数据传送给主CPU,然后与星体进行动量交换,进而控制卫星姿态,使其满足特定任务的需要。     

改进PID的无人机飞行姿态角控制消颤算法

无人机在整个纵平面飞行过程中,由于飞行姿态角的大幅度变化以及气流的作用,导致机身颤抖,影响飞行稳定性.提出一种基于PID变结构控制的无人机飞行姿态角控制消颤算法,首先进行了无人机飞行姿态角控制系统的被控对象参量分析,构建无人机在姿态角变化剧烈、大迎角飞行时的三通道模型,采用变结构控制方法进行控制器设计.结合小扰动原理和Lyapunov稳定性原理进行扰动抑制和稳定性证明,采用梯度算法调整权值进行飞行姿态角控制的消颤处理,采用自适应算法在线调整权值实现PID变结构控制改进.仿真结果表明:采用该算法进行无人机飞行姿态角控制和消颤处理,大幅度提高无人机飞行定姿的精度,横滚角、俯仰角和航向角的控制精度有较大提高,稳定性和收敛性较好,确保了无人机飞行稳定性.     

基于MEMS的车辆姿态感知系统

针对MEMS传感器精度低、误差大等缺点,采用三轴加速度计、三轴磁强计和三轴陀螺仪进行组合姿态测量,使用卡尔曼滤波进行多传感器数据融合。将旋转矢量法解算出的陀螺仪的姿态四元数作为卡尔曼滤波的预测矢量,将高斯牛顿法解算出的加速度计和磁强计的姿态四元数作为卡尔曼滤波的观测矢量,建立卡尔曼传播方程,求出更高精度的姿态四元数,解算出姿态角,将 AHRS 中的姿态角与车辆的坐标系对应,实验结果表明车辆在不同状态下的姿态角度变化与车辆的运行状态一致。     

姿态参数的模拟解算电路设计与分析

根据姿态传感器输出与姿态参数之间的三角函数关系,设计了一种基于函数发生器的反三角函数电路,以减小模拟反三角函数解算误差,实现对姿态参数的直接解算。利用离散和连续2种方法对所设计电路进行测试,离散测试分析中采用多点拟合对实验数据进行处理,平均角度误差减小为0.11°,最大角度误差减小为2.87°;连续测试中对输入输出信号时域和频域特征进行了分析,测得输出波形的总谐波失真为8.14%。结果表明:解算方案可行,可用于姿态参数的模拟解算。