捷联惯导系统姿态解算的实现

提出了捷联惯性导航系统姿态解算模块的一种实现方法。基于DSP的硬件平台和四元数的数学平台,设计了捷联惯性导航系统的姿态解算模块。介绍了捷联惯性导航系统的工作原理和姿态解算的基本算法,并给出了四元数法的四阶龙格—库塔数值解法。设计了姿态解算模块的硬件电路和软件实现程序。实验测试结果表明,在增量角小于5°的情况下,四阶龙格—库塔法进行姿态解算,误差小于0.0053％,能够满足捷联惯性导航系统的精度要求;应用TMS320C6713B进行硬件电路设计,每次解算时间小于36µs,能够满足捷联惯性导航的实时性的要求。     

基于自整角机的角度跟踪系统虚拟仪器化设计

针对目前自整角机/轴角数字转换专用芯片检测方法(SDC)无法直接检测谐波、功能单一、灵活性差等缺点,在分析了含谐波的角度解算工作原理的基础上,设计并开发了基于虚拟仪器的角度跟踪系统.该系统硬件采用PC-DAQ结构方案,保留原有的角度传感器平台,增加虚拟仪器开发平台.系统软件采用LabVIEW8.5,运用LabVIEW函数库实现数据采集、时频分析与数字滤波、角度解算、数据动态显示等多种功能.软件测试表明:该系统能够实现预期功能,并具有检测精度高、扩展性好等优点.     

一种新的基于加速度计的无陀螺捷联惯性导航系统设计与实现

提高角速度解算精度是提高无陀螺惯性导航系统导航参数解算精度的主要途径.本文通过对基于加速度计的无陀螺惯性导航系统的基本方程进行分解分析,研究了提高角速度解算精度的所有可能的加速度计安装布局方案,并结合考虑各种可能方案的原理样机的机械加工难易程度后,设计确定了一种新的既能够提高角速度解算精度、又易于实现样机研制的9加速度计的设计安装方案,根据该方案研制了样机,编制了导航参数解算软件,对系统进行了实验测试,实验结果表明,在静态条件下,研制的无陀螺惯性导航系统1 h的位置误差精度达到了1.5 km,姿态解算精度达到了0.082°.     

捷联惯导系统姿态解算模块的实现

提出了一种实现捷联惯性导航系统姿态解算模块的方法。基于DSP的硬件平台和四元数的数学平台,设计了捷联惯性导航系统的姿态解算模块。介绍了捷联惯性导航系统的工作原理和姿态解算的基本算法,并给出了四元数法的四阶龙格一库塔数值解法。设计了姿态解算模块的硬件电路和软件实现程序。实验测试结果表明,在增量角〈5°的情况下,用四阶龙格一库塔法进行姿态解算,误差〈0．0053％;应用TMS320C6713B进行硬件电路设计,每次解算时间〈36μs,能够满足捷联惯性导航系统对精度和速度的要求。     

基于修正粒子滤波的MEMS传感器飞行器姿态解算（英文）

针对单一采用MEMS传感器解算飞行器姿态无法克服系统非线性噪声干扰的问题,提出了一种基于修正粒子滤波的MEMS传感器飞行器姿态解算方法。首先,利用共轭梯度法减小陀螺仪漂移误差,然后,利用加权粒子构造概率密度函数以更新粒子权值,得到优化状态估计值;再将共轭梯度法与修正粒子滤波进行融合,确定加权因子,同时以STM32与MEMS传感器为核心设计姿态解算系统。实验结果表明,该方法优化了飞行器静态与动态性能,姿态解算性能良好,系统过渡时间短,跟踪特性较好,且增强了系统的鲁棒性与稳定性。     

基于修正粒子滤波的MEMS传感器飞行器姿态解算

针对单一采用 MEMS传感器解算飞行器姿态无法克服系统非线性噪声干扰的问题,提出了一种基于修正粒子滤波的 MEMS传感器飞行器姿态解算方法.首先,利用共轭梯度法减小陀螺仪漂移误差,然后,利用加权粒子构造概率密度函数以更新粒子权值,得到优化状态估计值;再将共轭梯度法与修正粒子滤波进行融合,确定加权因子,同时以 STM32与 MEMS传感器为核心设计姿态解算系统.实验结果表明,该方法优化了飞行器静态与动态性能,姿态解算性能良好,系统过渡时间短,跟踪特性较好,且增强了系统的鲁棒性与稳定性.     

寄生式时栅角位移传感器的新型动态解算系统

为了将时栅角位移传感器应用于运动控制场合,设计了一套新型的测角解算系统。相比传统测角解算系统,该系统不仅实现了时栅角位移传感器的动态测量,而且降低了系统成本,有利于传感器高集成度、低成本设计。首先利用优化的坐标旋转数字计算方法(CORDIC)进行角度粗解算,然后利用三角函数在0附近微区间内呈现线性特性实现了高分辨率的误差线性补偿,完成角度的精解算。减少迭代次数的同时达到了较高的输出精度,实时性高。最后讨论算法本身带来的测量误差,同时,对整个系统的误差进行了溯源。以寄生式时栅角位移传感器为载体,通过调整了传感器的激励输入和利用高速AD的过采样技术,实现了基于寄生式时栅角位移传感器的整个解算系统的设计,同时搭建了测试实验平台,实验结果表明,在传感器输出信号较理想情况下,且允许的速度范围内,系统测量误差小于10″,可以满足动态测量场合下时栅角位移传感器的应用。     

基于时间双向解算融合的POS事后处理算法

位置姿态测量系统(position and orientation system,POS)的精度直接影响高分辨率对地观测中成像载荷的成像质量和测绘精度,但POS的传统事后处理方法严重依赖初始阶段的静态对准,限制了应用中系统的反应速度,同时也未能充分利用整段测量数据提高系统处理精度。针对这个问题,提出一种基于时间双向解算航迹融合的POS事后处理算法,在传统算法基础上增加了时间逆向解算结果,并利用"凸组合"最优融合原则将时间正向解算结果与时间逆向解算结果进行融合,提高了系统处理精度和应用中系统的反应速度。联合飞行实验表明,应用该方法后,POS测量精度优于传统的事后处理算法。     

永磁同步直线电机霍尔位置检测传感器的优化

针对采用线性霍尔元件检测直线电机动子的磁场进而通过磁场信息来解算电机位置的方法,通过介绍双霍尔传感器位置检测的原理,分析由安装误差造成解算位置偏差的机理。提出采用三轴霍尔传感器代替线性霍尔传感器的方法,实现霍尔线性影响因素的误差补偿。为了降低非线性干扰造成的位置解算误差,提出了模糊-神经建模方法来实现传感器的离线标定,最后通过仿真和实验证明了所提传感器误差补偿方法的有效性。     

基于无线射频技术的移动机器人姿态解算调试系统设计

利用上位机调节用于姿态解算的滤波器参数对移动机器人姿态测量有着十分重要的意义。针对有线传输方式会对机器人行动造成干扰的问题,提出了一种基于无线射频技术的移动机器人姿态解算调试系统。系统选择STM32微处理器作为控制核心,利用MEMS陀螺仪和加速度计采集机体姿态信息,解算机器人最优估计姿态角。通过以nRF24L01为核心的无线通信模块,实现姿态采集模块和上位机应用平台的无线数据通讯。经过实验结果表明,提出的基于无线射频技术的移动机器人姿态解算调试系统具有较好的可靠性和实时性,便于移动机器人系统的调试,有一定的工程应用价值。     

新型解码芯片AU6803在电动机转子位置检测中的应用

本设计采用高可靠性、低成本、使用简便的新型解码芯片AU6803对旋转变压器的信号解码,AU6803采用最新的双锁相环R／D（ResolvertoDigital）转换方法,从而提高了测量精度,与其他解码设备相比AU6803芯片可以直接为旋转变压器提供激励源,简化了外围电路。本文在给出旋转变压器工作原理基础上,提出系统硬件设计方案。重点介绍了AU6803旋转变压器解码芯片相关电路的设计和使用方法,包括信号调理电路、电平转换电路和DSP接口电路。实验测试结果表明,系统设计合理,AU6803和CPLD组成的数字位置检测电路可行。     

高精度轴角编码器的多极旋变选用及结构精度设计

基于多极旋变-RDC的高精度轴角编码器在雷达轴角测量中已得到广泛使用.在该类轴角编码器精度设计的基础上,结合实际装机需要,提出了轴角编码器的多极旋变选用原则及结构精度设计要点,为该类轴角编码器的研制提供了参考.     

飞秒激光跟踪仪光轴与竖轴同轴度的标定

考虑飞秒激光跟踪仪仪器轴系的几何误差会影响仪器的指向精度并最终影响坐标测量精度,本文研究了激光光轴与竖轴的几何误差对仪器测量精度的影响。提出了激光光轴与竖轴的同轴度标定方法,以降低其不重合带来的跟踪测量误差。首先,基于几何光学原理建立了光轴与竖轴的几何误差模型,分别分析了光轴与竖轴的倾斜与平移误差对仪器测角精度的影响。然后,针对设计的仪器提出了基于旋转成像原理的光轴与竖轴同轴度的检测方法,并设计了一套同轴度检测装置。最后,基于该检测装置,通过调节两组双光楔完成了激光光轴与竖轴的倾斜与平移误差的标定。结果显示,经标定校准后激光光轴与竖轴的角度误差为3.4″;平移误差为26.1μm,得到的结果为仪器后续建立误差补偿模型奠定了基础。     

旋转轴唇形密封的可持续设计研究

调研和确定旋转轴唇形密封的可持续标准,根据旋转轴唇形密封的具体结构和生产工艺,基于全生命周期评估（LCA）方法,通过定量和定性相结合的方法,计算和分析旋转轴唇形密封生命周期各阶段的能耗、碳排放、单位生产时间、成本等环境、社会和经济可持续指标,确定旋转轴唇形密封可持续改进策略：环境可持续侧重于使用阶段的能耗降低,社会可持续关注生产工艺创新,经济可持续聚焦于延寿设计。从延长使用寿命和优化运行时的摩擦状态2个方面,实施旋转轴唇形密封的可持续改进设计,分析宏观截面形状和尺寸、唇部的微观相貌、唇部材料对旋转轴唇形密封可持续性能的影响。结果表明：薄唇、微观织构和耐磨材料对降低旋转轴唇形密封的能耗和碳排放都具有积极作用,研究结果对提高旋转轴唇形密封的可持续性具有重要意义。     

Identification of unbalance forces by metaheuristic search algorithms

This paper discusses the identification of parameters in rotary systems, namely, the unbalance magnitude, phase and position in the rotor system. These parameters can be identified using the measured orbits in the hydrodynamic bearings. The oil film forces are evaluated in the different positions of the orbit of the journal and are applied to the model of the shaft. The model, integrated in time domain, allows with an assumed unbalance, to simulate the orbits. The objective function is basically the difference between measured and simulated orbits, and its minimum corresponds to the identified unbalance amount, phase and position along the shaft. With respect to traditional model based identification procedures, this approach using oil film forces instead of oil film linearized stiffness and damping coefficients, and unfiltered orbits instead of 1X vibration components is suitable to deal with non-linear behaviour of the system.     

变运行参数的磁性液体密封中磁液温度特性分析*

磁性液体工作温度高于汽化温度时不仅会导致磁性液体的表面活性物质受损,还会引起磁性液体汽化。为探讨磁性液体密封中磁液的温度特性,基于数值计算和试验验证相结合的方法,研究磁性液体旋转密封的转速、轴径和温度的关系,并分析磁性液体工作温度高于汽化温度时的相变过程。结果表明:磁性液体旋转密封的温度最大值出现在与轴表面相接触的位置,最小值出现在与极齿底部相接触的位置;随转速和轴径的增大,磁液温度最大值均升高,当两工况轴径与转速乘积相等时,磁性液体的温升值相同;当磁性液体温度高于其汽化温度时,与外界相通靠近轴表面附近的磁性液体最先发生相变,相变面积呈现抛物线形状向内扩散,且相同工作温度下,磁性液体的相变体积分数随轴径增大而降低。     

旋转轴唇型密封圈的寿命预测研究

提出基于ABAQUS软件和疲劳分析软件FE-SAFE预测旋转轴唇形密封圈寿命的方法.以某型号减速器中的输入轴与轴承端盖间的旋转轴唇形密封圈为研究对象,通过构建预紧状态下旋转轴唇形密封圈的有限元模型,获得旋转轴唇形密封圈的过盈量和理论接触宽度与唇口最大接触压力之间的关系曲线;根据ABAQUS获得的应力,并结合材料应力-循...     

How do the temperature,angular velocity and electric fields affect mechanical and electrokinetic phenomena in a friction junction?

In the friction junction, that is in a rotating metal shaft–base oil–rotary lip seal system, dynamic phenomena occur which are of mechanical and electrical nature. During the shaft׳s rotation the components of an oil film – a gap between the surfaces of a shaft and a lip of a rotary lip seal – are caused to move about within the film under the action of a centrifugal force. The relative movement of different particles and molecules in turn brings about tribocharging and results in establishing an electric field within the gap. The field and so acting the Coulomb force also affect the distribution of charged species as does the van der Waals attractive force. To analyze the effect of the above factors as well as the temperature of oil in the gap measurements of the shaft׳s braking torque and the voltage between the rotating metal shaft and a stiffening ring of a lip seal for different ranges of the base oil׳s temperatures and of the shaft׳s angular velocities are performed. In the experiments the synthetic PAG (polyalkylene glycol) and PAO (polyalphaolefin) base oils and a fluorocarbon rotary lip seal are used.     

Correction of pressure drop in a heavily loaded hybrid bearing when starting by using a constant flow lubrication system- Application to a rotary cement mill

We analyzed a lubricated journal plain bearing supporting heavy loaded rotary mill. During start-up operating, after the shaft is lifted by high external pressure lubricant, the speed of the shaft grows from 0 to the operating hydrodynamic speed when, suddenly after the first thirty seconds of shaft rotation, the pressure drops in one recess causing excessive damage to the pad bearing interface. The aim was to understand and provide some answers to the pressure drop in order to give an appropriate correction. Misalignment between the shaft and bearing surfaces was considered and analyzed in first part of the study. According to the obtained results the proposed correction is to use a suitable constant flow lubrication system which avoids the pressure to drop in recesses. A real application was made on a partial pad bearing supporting a heavy rotary cement mill localized at the cement plant of Chlef in Algeria.

     

曝气机主轴浮动端面密封的设计

曝气机广泛应用在城市污水和工业废水处理氧化沟工艺技术中,其水平转动轴一般采用传统的旋转唇形密封。对曝气机水平转动轴旋转唇形密封泄漏的原因进行分析,指出唇形密封的密封面微观凹凸体的变形和密封唇的倾斜是造成密封失效的主要原因。设计浮动端面密封,该密封的动环和静环均为浮动环,密封浮动性好,对水平转动轴的支承轴的同轴度和偏心不敏感,密封效果好。通过大量的现场使用证明,曝气机水平转动轴采用浮动端面密封结构方法是可行的。