用蚁群优化算法进行误差修正的手臂姿态跟踪的研究

为了提高人体手臂运动姿态跟踪的精度,提出了一种采用蚁群优化(ACO)算法修正误差的手臂姿态跟踪方法。该方法基于对姿态测量单元中加速度计的误差模型的分析,采用ACO算法进行误差模型参数拟合以修正加速度计的静态误差;应用卡尔曼滤波算法对MEMS加速度计、磁力计和陀螺仪数据进行数据融合,得到肢体姿态最优估计;采用了手臂肘关节的几何约束模型,对手臂姿态跟踪过程中因噪声扰动和肌肉变形产生的随机漂移误差进行补偿,得到手臂关节的正确位置估计。试验表明,该方法有效地降低了传感器噪声所引起的漂移,提高了位置测量的准确度和稳定度。     

微型航姿系统中三轴MEMS加速度计组合误差建模方法

根据微机械(MEMS)加速度计的测鲢原理对其误差源进行了分析,并研究了微型航姿系统中加速度计的非正交零偏以及温度特性.基于加速度计输出电压随温度变化的规律,利用分温度段对加速度计进行六位置标定的方法建立加速度计的误差模型,并应用于微型航姿系统,实现加速度计的实时补偿.多次实验结果表明,加速度计的误差模型校正了加速度计的...     

硅微加速度计的建模与仿真

根据物体相对运动理论,采用能量法表述了建立硅微加速度计功能组件模型的一般方法,并以Verlog-A为模型编码语言实现了硅微加速度计参数化组件模型.利用这些参数化的功能组件模型,在Saber仿真平台上构建了电容式微加速度计系统级模型,并进行了仿真.频域仿真结果表明系统的谐振频率相对于有限元模态分析结果,计算精度相差在3%以内;时域仿真结果表明使用该系统级模型能够快速进行复杂机电耦合系统时域行为分析,输出电压仿真结果与实测值相差在7.5%以内.     

一种减小加速度计重力法标定中安装误差影响的方法

针对加速度计重力法标定中由安装误差引入初始失准角的问题。提出了一种基于非线性最小二乘拟合法的修正模型,并通过重力法静态标定装置对修正模型进行实验验证。实验结果表明,修正模型能准确标定出初始失准角参数,减小加速度计重力法标定中安装误差对标定结果的影响。     

等比力法与等角位置法测试加速度计误差模型系数的比较

阐述了在重力场下分别用等比力法和等角位置法标定加速度计的方法,给出了加速度计误差模型系数的不确定度公式,比较了两种方法的加速度计误差模型系数的标定精度,对加速度计进行了实际测试和误差分析,实验结果表明两种方法的加速度计标定精度各有优劣,可针对不同误差系数的标定精度选择其一。     

基于BP神经网络模型的MEMS加速度计误差补偿方法

现阶段普遍采用多元线性回归对加速度计误差建模,并利用最小二乘法对模型参数辨识,但其对加速度计精度提高有限,因此该文提出一种基于BP神经网络模型的MEMS加速度计误差补偿方法。该方法利用BP神经网络建立加速度计误差模型,通过多位置翻滚进行实验数据测量,并对模型进行训练,最后利用训练好的模型对加速度计误差进行补偿。比较多元线性回归和BP神经网络建模对加速计误差补偿结果,其标准偏差分别为0.001 9 g和0.000 16 g。结果表明误差下降一个数量级,说明BP神经网络能有效地补偿加速度计误差。     

无陀螺捷联惯导系统的安装误差辨识方法

根据无陀螺捷联惯导系统(GFSINS)的工作原理,推导了理想条件下和有加速度计安装误差条件下的角速度解算方程;推导了加速度计的安装位置误差所产生的加速度计的输出误差;在静基座条件下,通过旋转惯性测量单元坐标轴的方法改变其放置位置,建立了加速度计安装位置误差的辨识公式;数字仿真结果表明.所采用的加速度计安装误差的辨识方法有效,对辨识得到的安装误差进行补偿可以显著地提高角速度的解算精度.     

SINS/GPS组合导航的扩展Kalman滤波算法

针对捷联惯性导航系统(SINS)无法长时间单独工作和GPS卫星信号易失锁而无法定位的问题,分析了两种导航系统的优缺点,提出了SINS/GPS组合导航的方法.建立了陀螺和加速度计的误差模型,采用松耦合方式,设计了扩展Kalman滤波器.以姿态、速度、位置的误差以及陀螺、加速度计的误差作为状态变量,对姿态、速度、位置进行校正.运用Matlab对组合导航系统进行了仿真.结果表明,该算法简单,容易实现,能满足导航精度要求.     

伺服驱动凸轮滑块分离装置联合仿真研究

目的研究某包装机械凸轮滑块分离装置的性能,利用机电联合仿真方法对伺服驱动凸轮滑块分离装置系统进行有效的性能预测。方法提出一种独立伺服驱动凸轮滑块分离装置机电联合仿真分析方法。建立分离装置的动力学模型,并研究其动力学特性;对控制系统进行分析,建立三环控制模型,整定控制参数;进行ADAMS/Matlab联合仿真研究。结果从仿真结果可知,由于系统存在负载波动,导致最大位置跟随误差达到4.1709°。对控制系统进行改进后,最大位置跟随误差减小到0.0440°。系统稳态跟随误差在允许范围之内,与仿真结果基本一致。结论利用机电联合仿真方法能够对伺服驱动凸轮滑块分离装置系统进行有效的性能预测。     

一种六加速度计无陀螺惯性导航系统安装误差校准方法研究

针对加速度计安装方向和位置向量补偿的问题，理论上推导了一种六加速度计无陀螺惯性导航系统安装误差校准方法，通过重力效应进行加速度计方向向量的校准，通过载体旋转产生的向心加速度进行位置向量的校准，然后利用校准的结果进行加速度计输出补偿，并进行了计算机数字仿真。仿真结果表明，经加速度计安装校准和补偿，系统精度可提高600倍以上，验证了该方法的有效性。     

离心机误差对陀螺加速度计K2和K3项标定精度的影响

为了准确标定陀螺加速度计的二阶非线性误差系数K2与三阶非线性误差系数K3,首先在带反转平台的离心机上建立坐标系,进而在考虑离心机误差源的基础上,推导出了陀螺加速度计上的精确比力输入和角速度输入,再根据陀螺加速度计的误差模型,给出了离心机各个误差源对K2、K3项标定误差的贡献．仿真试验给出了各误差项对于K2、K3项标定的具体影响大小,可通过误差补偿提高陀螺加速度计K2、K3项的标定精度,并且给出了不同精度加速度计在进行标定时要重点考虑的离心机误差项：同时仿真表明。采用带反转平台的离心机对陀螺加速度计进行标定时可以不进行加速度计调心：另外,主轴速率与反转平台回转轴角速度矢量大小不完全相等,方向不完全相反对标定结果几乎无影响．     

过载振动复合条件下的加速度计不对称性误差

为研究过载-振动复合条件下加速度计不对称性引入误差的影响,建立了包含加速度计模型不对称性的振动整流误差数学模型,并给定相关参数进行仿真分析。分析结果表明,当过载大于等于振动加速度幅值时,可忽略加速度计不对称性引起的振动整流误差;在给定的仿真情况下,当过载小于振动加速度幅值时,加速度计不对称性引起的振动整流误差小于全部振动整流误差的1%。     

基于椭球假设的三轴加速度计无依托校准方法

针对现有航姿测量系统三轴加速度计校准方法成本高、精度低以及现场校准能力不足的问题,本文提出了一种基于椭球假设的无依托现场校准方法.首先,根据传感器的灵敏度、偏置以及非正交耦合因素对加速度计的影响,建立了误差椭球校准模型.该模型将三轴加速度计的校准过程转化为将椭球面还原成圆球面的几何变换过程,使得校准参数由15个减少到9个,同时克服了部分非正交耦合参数难以辨识的问题.其次,构造了变权值似然目标函数,根据加速度计测量值的方差调整权值大小,从而降低了测量噪声对校准结果的影响.最后,运用粒子群优化(PSO)算法求解几何变换参数的最大似然估计值,并利用椭球校准模型对三轴加速度计进行校准.实验结果表明,采用椭球假设无依托现场校准方法不依赖外部辅助姿态信息,可在现场将航姿测量系统的倾角误差降低为校准前的1/5,满足了航姿系统的使用需求.     

基于外差激光干涉法的三轴向振动绝对校准方法研究

与单轴向振动激励相比,三轴向标准振动台能够模拟被校三轴向加速度计的实际应用环境。利用三轴向标准振动台获取被校加速度计真实的空间响应特性,以实现被校加速度计的精确校准。立足于加速度矢量理论与三轴向加速度计的灵敏度矩阵模型,提出基于带通采样的外差激光干涉法的三轴向振动绝对校准方法,通过计算被校加速度计的灵敏度矩阵实现其校准。实验结果表明,该方法能够同时实现高精度的三轴向加速度计主轴与横向灵敏度的校准,有效地降低了校准时间与重复安装误差。     

Demand point aggregation analysis for a class of constrained location models: a penalty function approach

Many location models involve location cost functions that depend on the distances between demand points and new facility locations. There can be so many demand points that they must be aggregated to obtain a tractable model. We consider a class of such problems where the location cost functions appear in both the objective and the constraints. By using the concept of a penalty function we obtain error bounds, that is, upper bounds on the errors introduced by aggregation. The error bounds can be used to drive demand point aggregation schemes, and consider both objective error and constraint error.     

基于离心-振动复合装置的加速度计整流误差校准

通过对加速度计传统整流误差校准方法的分析研究,提出了基于离心-振动复合加速度输入的加速度计整流误差校准方案。并通过建立加速度计的非线性耦合模型,给出恒加速度和振动加速度复合作用下加速度计整流误差计算方法。利用研制的离心-振动复合校准装置, 进行了恒加速度和振动加速度复合作用下加速度计的整流误差试验,结果验证了基于恒加速度和振动加速度复合输入的加速度计整流误差校准方法的合理性和可行性。     

Nonlinear Regression Model of aLow-g MEMS Accelerometer

This paper proposes a nonlinear regression model of a microelectromechanical systems capacitive accelerometer, targeted to be used in tilt sensing and low-g motion-tracking applications. The proposed model for the accelerometer's deterministic errors includes common physical parameters used to rate an accelerometer: scale factor, bias, and misalignment. Simple experiments used to reveal the behavior and characteristics of these parameters are described. A phenomenological modeling method is used to establish mathematical representations of these parameters in relation to errors such as nonlinearity and cross-axis effect, without requiring a complete understanding of the underlying physics. Tilt and motion-sensing experiments show that the proposed model reduces sensing errors to a level close to the residual stochastic noise     

Modelling and compensation of fixture locators’ error in CNC milling

Fixture errors are one of the error sources in machining operations. The fixture errors consist of positioning inaccuracies and errors due to workpiece and fixture deformations. Fixture locators’ height error causes incorrect positioning of the workpiece in the fixture and inaccuracy in machined surfaces which can be much more than the locators’ height error. For machining precise workpieces, it is necessary to eliminate these errors. This paper presents a method for modelling and compensating the fixture locators’ height error effect on workpiece machined surfaces. In this method, the planes of workpiece actual coordinate system (ACS) are mathematically modelled in the workpiece theoretical coordinate system (TCS). Using the model, required homogenous transformation matrix for coinciding ACS with TCS and modifying machining toolpath for compensating the errors is generated. The presented model is used to develop a post-processing fixture locator error compensation module, which can modify CNC machining codes to eliminate the effect of fixture locators’ height error on the workpiece machined surfaces. For verifying the presented method, machining simulations and cutting experiments have been performed in this work. The results show that the method can eliminate the effect of fixture locators’ height error on the workpiece machined surfaces considerably.     

分度头检测加速度计时横向效应对线性度的影响

对分度头检测加速度计静态特性相关的几何物理问题进行了分析,结果表明,传感器在分度头上的安装偏差角和传感器自身固有的横向效应都会影响检测精度。用分度头对加速度计进行静态特性的检测,横向效应包含在测量结果的非线性中。用非线性和横向效应都很小的加速度传感器作为试样,在分度头上人为安装有00、50和150的偏角时,检测到的非线性随偏角的增加而变大,与理论分析一致。利用高分辨分度头寻找能降低悬臂梁压阻式加速度传感器横向效应的基准面,以此基准面封装成的传感器的横向效应和非线性的综合效果小于0.05%。     

Micro-Opto-Electro-Mechanical System Accelerometer Based on Coarse-Fine Processing of Fabry–Perot Interferometer Signals

Measurement Techniques - The use of micro-electro-mechanical system (MEMS) accelerometers in aircraft control and navigation systems is of great interest. In this paper, a MEMS accelerometer with...