压阻式振动角加速度传感器􀀁

本文对压阻式振动角加速度传感器的惯性变换系统的结构特征、工作原理进行了分析讨论,建立了数学模型,并用实验证实了该惯性系统设计合理,它可以作为角度传感器的惯性变换系统,用于振协角位移、角速度、角加速度的测量中。     

松弛状态圆截面螺旋细杆的弹性波传播

研究松弛状态下的圆截面弹性螺旋细杆,即带有原始曲率和挠率的非圆截面弹性杆的动力学问题.基于Kirchhoff动力学比拟,建立欧拉角表达的弹性杆动力学方程.考虑截面的线加速度和角加速度的惯性效应.在一次近似意义下讨论松弛状态圆截面螺旋杆的静态和动态稳定性.证明在空间域内保持静态稳定,在波数大于1条件下亦满足时域内的动态稳定性条件.讨论弯扭变形弹性波在螺旋杆内的传播,导出波速与波数之间的对应关系.     

平面3RRR并联机构的运动性能分析

本文改进了我们过去给出的角加速度和线加速度性能指标，并且利用给出的新的角加速度和线加速度指标，对平面3RRR并联机器人机构的运动学性能进行了分析。     

基于可穿戴式惯性测量单元的行人室内定位技术

通过将惯性测量单元系在脚背上,实时测量出人体在行走时的加速度和角速度信息;通过阈值判断和零速校正模型完成对行人步长、步频和方向的解算,绘制出行人的运动轨迹;在搭建的可穿戴式惯性测量单元轨迹监测实验平台中进行模型验证,并将解算绘制出的行人轨迹实验结果与行走时测量的轨迹进行比对。实验结果表明:该方法的准确率均达到在98%以上,实现了对行人在室内环境下的便携式、可穿戴式实时精确测量。     

基于光电编码器的角加速度观测器设计

现代伺服控制系统中经常需要加速度信息来实现加速度反馈控制,在旋转运动形式的伺服系统中,通过基于电机模型的观测器算法估计出角速度或角加速度,其性能远远不及采用角加速度传感器直接测量的方法,而角加速度传感器又存在价格昂贵和技术指标适用范围窄的问题。论文提出了一种角加速度观测方案,利用光电编码器输出的角位移信号及观测对象的模型信息,估计出伺服系统角加速度,并通过RT LAB实验平台进行硬件在回路仿真实验,能够实现对角位移、角速度和剧烈变化的角加速度的观测,效果良好,验证了算法的鲁棒性和精确性。论文提出的角加速度观测方案还可以应用于非电机驱动的伺服系统中,其适用范围更广,成本低,更适合工程应用。     

四轮全向小车的惯性传感装置的设计

四轮全向小车因其载荷平稳和全向驱动的运动方向灵活而被广泛地应用于高性能机器人小车。为提高四轮全向小车的运动性能,设计了一套以DSP为CPU,由MENS加速度传感器、陀螺仪和电子罗盘组成的惯性传感装置。该装置体积小,价格低,结构简单,实时性好,能很好地实现小车的加速度、姿态角和角加速度的测量。此外该装置还通过小车电机的光电编码器实现里程计,以便在其后的研究中实现小车的惯性导航。     

基于电磁感应原理的永磁旋转角加速度传感器研究

旋转系统的角加速度能够反映转轴对各种激励和动态干扰的响应,由此提出了一种基于电磁感应原理的永磁式旋转角加速度传感器。方法是通过永磁体建立恒定磁通,转子对磁通进行切割,存在瞬间角加速度时,传感器的输出绕组经过电磁耦合会产生与角加速度成正比的感生电动势。推导出了传感器的输出特性,并通过实验验证了传感器测量原理的正确性,经过理论分析得到旋转磁场的转速存在波动,是造成旋转系统产生角加速度的主要原因。构建了传感器系统的状态空间模型,对传感器的能控性和能观性进行了分析,并根据李雅普诺夫稳定判据,证明了传感器系统的大范围渐进稳定性。最后将传感器应用于振动转矩的测量并进行了标定,实验结果是该传感器的灵敏度约为39.08 mV/mN.m。     

触针式轮廓仪弹性测量杆的设计

针对传统的触针式轮廓仪杠杆式测量杆的转动支点由于滚动体跳动容易引入随机误差的问题,提出并设计了一种基于弹性变形理论的轮廓仪测量杆。利用高精度电容传感器测量测量杆的弹性变形量,然后利用悬臂梁的挠曲线公式求出触针针尖的位移量从而得到待测面的微观不平度信息,消除了杠杆式测量杆引入的随机误差,进一步提高了粗糙度测量精度。     

主动隔振平台中六加速度计配置方式仿真分析

为了实现空间高微重力主动隔振平台的主动隔振性能,需要精确测量平台振动。首先采用线加速度计测量刚体线加速度和角加速度的动力学原理,重点研究两种采用六个单轴线加速度计的配置方式及其解算公式,并对圆形配置方式的安装误差作了分析,通过仿真分析验证得到结果表明,六加速度计的圆形配置方式可用于目前研制的高微重力主动隔振平台的振动测量。     

飞行仿真环境中惯性测量单元建模

准确的惯性测量单元(IMU)模型对飞行仿真至关重要,模型的准确性直接影响仿真试验的可靠性.为了在飞行仿真试验中能够提供有效的角速度和线加速度数据,需要建立准确的惯性测量单元仿真模型.在推导陀螺和加速度计数学模型的基础上,提出了建立陀螺及加速度计的仿真模型方法.为提高模型准确性,考虑了IMU误差影响.通过模拟AD公司的M...     

AN OPTIMAL TRACKING CONTROL APPROACH TO THE SUSTAINED ACCELERATION CONSTRUCTION IN A FLIGHT SIMULATOR MOTION SYSTEM

The purpose of this research is to solve some problems with the optimal control approach to the design of moving flight simulators. A tracking model of the optimal washout filter is applied in the human vestibular sensation system. It can efficiently limit the translational motion of the platform and also generate sustained acceleration. The simulation results demonstrate that we can minimize the difference between the physiological outputs of the vestibular organs of the actual system and the simulator platform system. In this work, the otolith senses not only the high frequency component of the acceleration, but also the sustained acceleration constructed by the gravity component with the corresponding rate‐ limited tilt angle in the simulator. For the tracking model, the actual acceleration input signal is divided into two parts: one is the high frequency component of the acceleration, and the other is the sustained acceleration. Using the tracking methodology, we achieve a high fidelity motion cueing, which shows that the sensing error of the otolith and semicircular canal can be suppressed to below one threshold unit, and that the displacement can also be controlled within the working space of the simulator. Since an actual (generally below 0.8g) simulator can not produce over 1g of sustained acceleration for a high maneuver aircraft, an f‐scale is used to adjust the degree of the simulation limitation.     

压电式加速度传感器振动信号采集系统

针对变压器产生的振动信号的特征,设计了一种基于压电式加速度传感器的变压器振动信号采集系统。以振动控制台为试验对象,利用此系统对控制台输出的振动信号进行采集,并用快速傅里叶变换对采集到的振动信号进行分析。实验结果表明：该系统将压电式加速度传感器输出的电荷信号转换成了标准的电压信号,能够准确、实时地采集振动信号,为变压器故障在线监测奠定了基础。     

ADXL203型双轴加速计在机器人足部感知系统中的应用

仿人机器人要实现在复杂环境下稳定行走,仅仅依靠地面反力信息远不能满足应用要求,此时足部的倾角信息显得更为重要。脚面倾角可以反映地面倾斜状态,是仿人机器人稳定控制的一个重要依据。利用ADXL203双轴加速度传感器与DSP(TMS3202811)实现对倾角信息的实时高速采集与处理,并通过实验证明了倾角传感器在机器人足部感知系统中是可行的。     

基于MXA2500G/GSM的远程电塔倾斜测量仪设计

针对偏远地区的电力传输高塔巡检周期长和因无法及时地获知倾斜、倒塌等突发情况而造成巨大损失等问题,设计了一种基于MEMS加速度传感器+GSM+C8051F021构架的远程电塔倾斜测量仪。利用C8051F021和MEMS加速度传感器组成的倾角测量仪安装在电力传输高塔上,实时地获取倾斜角度。通过GSM子模块将时间、倾角、位置等信息发送至短信平台为电力监控部门提供巡检维修依据。实验表明:本系统可以实时地测量和发送倾斜角度信息,并具有体积小、功耗低等特点。     

基于无线传感网络的高层建筑在线监测系统设计

设计一种基于Zigbee无线传感网络的高层建筑在线监测系统,实现对高层建筑震动、晃动等在线监测。检测终端功耗低、体积小、便于安装,实验表明该系统能有效检测精度为0.01075g的三分量加速度,并估算检测点的位移。     

姿态解算与外力加速度同步估计算法

针对惯性导航应用中,姿态解算与外力加速度估计互相干扰的问题,提出一种基于四元数和扩展卡尔曼滤波器的姿态解算与外力加速度同步估计算法。首先,利用估计的外力加速度修正传感器加速度数据得到准确的反向重力加速度,再结合地磁场向量通过梯度下降算法解算得到旋转四元数的测量值;其次,构建扩展卡尔曼滤波模型,对旋转四元数和外力加速度进行更新,得到旋转四元数的预测值和外力加速度的预测值;最后,用旋转四元数的测量值和测量得到的加速度数据对预测值通过扩展卡尔曼滤波的方法进行校正,最终得到准确的旋转四元数和参考坐标系下三轴方向上的外力加速度。实验表明,通过扩展卡尔曼滤波同时对姿态和外力加速度估计的方法,能够迅速收敛并准确得机体姿态信息以及外力加速度信息,欧拉角误差为±1.95°,加速度误差为±0.12 m/s²,并且该算法能有效抑制外力加速度对姿态解算的影响,准确估计外力加速度。     

MMA7361L的高精度角度检测平台设计

倾角是许多控制系统中需要测量的一个重要参数。针对倾角测量,设计了一种基于ARM微控制器和加速度传感器的角度测量平台。该平台采用基于ARMCortex—M3内核的STM32F103VE为数据处理的核心,利用高精度加速度传感器MMA7361L为测角传感器,同时配置液晶屏和小型键盘实现了人机交互。该平台具有测量精度高、灵敏度高、价格低的特点,应用前景广阔。     

动作传感器AMI602在步态特征提取中的应用

针对步态特征提取系统中采用模拟输出的传感器时,易受外界干扰,需外接RC滤波电路、A/D转换器、外接数据存储器,采集的数据量有限的缺陷,提出了一种基于数字输出的AMI602动作传感器的步态特征提取系统。实验中,AMI602输出的加速度数据通过CC1110微处理器进行无线发送和接收。接收到的数据通过串口发送到PC机上进行处理。通过分析人体步态信号中三轴向的加速度波形和俯仰角及倾斜角的变化来提取步态特征。经测试表明:该系统能够清晰地反映人体步态时的特征信号,且抗干扰性强,精确度高,易操作,灵活性强。     

基于压电加速度传感器的天车监测系统设计

天车吊运系统不能实时监测大车、小车的运行速度和行车位置,为实现对天车的实时监测,将压电式加速度传感器应用到天车吊运系统中;介绍了加速度传感器的基本原理;阐述了振动信号采集系统的硬件组成,并利用图形化开发工具LabVIEW平台实现信号的高速采集;通过采集加速度传感器的输出电压,根据输出电压和灵敏度的关系,获得加速度的值,将加速度的值积分运算可进一步获得天车的速度和位移量;最终达到天车运行状态的实时监测,提高了天车运行系统的可靠性。