An approach for velocity and position estimation through acceleration measurements

This paper proposes an approach for velocity and position estimation through acceleration measurements. In this approach, the noises of acceleration signal are removed through a smoothing process based on diffusion equation, a special partial differential equation (PDE). Then a mechanism is designed to remove abnormal deviations in the signal before and after integration. The proposed approach can substantially reduce the errors (drifts) accumulated from the integration of acceleration signal. Its effectiveness and superiority over other popular methods are validated by simulation and experimental results.     

基于圆和非圆复合轨迹的三轴数控装备几何运动误差检测新方法

针对三轴数控装备,综合考量现有方法的特点,提出一种基于圆和非圆(直线、折线)复合轨迹的几何运动误差检测新方法。根据多体系统理论,运用齐次坐标变换方法建立误差模型,通过检测三个坐标平面内直线(折线)运动轨迹精度得到包括位置误差、直线度、垂直度在内的12项直线性误差,再通过三个坐标平面内检测圆运动轨迹精度,依次辨识得到9项角偏误差,从而实现三轴机床全部21项几何运动误差的检测。根据该方法,分析在不同测量顺序下各坐标平面内角偏误差的解算情况,据此总结出8种可行的角偏误差辨识方案。基于平面光栅的检测试验在2 h内便可完成,试验结果证明该方法的可行性和高效性。     

基于敏感度分析的机床关键性几何误差源识别方法

零部件几何误差耦合而成的机床空间误差是影响其加工精度的主要原因,如何确定各零部件几何误差对加工精度的影响程度从而经济合理地分配机床零部件的几何精度是目前机床设计所面临的一个难题。基于多体系统理论,在敏感度分析的基础上提出一种识别关键性几何误差源参数的新方法。以一台四轴精密卧式加工中心为例,基于多体系统理论构建加工中心的精度模型,并利用矩阵微分法建立四轴数控机床误差敏感度分析的数学模型,通过计算与分析误差敏感度系数,最终识别出影响机床加工精度的关键性几何误差。计算和试验分析表明,该方法可以有效地识别出对机床综合空间误差影响较大的主要零部件几何误差因素,从而为合理经济地提高机床的精度提供重要的理论依据。     

惯导减振系统灵敏度分析及参数优化

惯导系统所处振动环境对其测量精度的影响不可忽视。针对某光纤惯导减振系统,根据基于频响函数的子结构综合方法建立的随机振动模型,推导了IMU均方根响应对减振器设计参数灵敏度的解析解。通过数值算例,首先将其与中心差分法进行了数值对比,验证了该方法的正确性。然后使用该方法,以IMU均方根转角的均方值最小为优化目标,对减振器的刚度进行了优化,优化后惯导减振系统的角位移明显减小。结果表明所提方法能够有效抑制惯导系统的振动耦合。     

试论结构可靠性设计中的有关问题

就可靠性的指标、随机信息的处理、可靠性计算方法、破坏概率的概率分布等几个方面诠释了可靠性的基本特征、技术内涵和行为准则,从而可以更为全面地理解可靠性设计与分析方法。     

微惯性测量组合与GPS组合导航技术

分析了惯性导航系统和全球定位系统的优缺点;介绍了微惯性器件的发展及其用于惯性导航的前景;分析了由微惯性器件组成的捷联惯导与GPS组合导航的可行性;综述了GPS/INS组合导航的工作原理和关键技术.     

基于概率分布的3-UPU机构误差影响敏感度

以具有3平动特性的3-UPU并联机构为研究对象,分析各类装配误差对其自由度特性及运动误差影响的敏感程度.建立机构的运动学模型,列举较为常见的几类典型装配误差,并将其分类.以给定一定概率分布的数值误差为条件,应用数值方法对位姿正解进行两种情况的计算和分析:在给定误差数值的条件下,分析随着时间变化,机构末端操作器位姿误差的...     

High accuracy navigation information estimation for inertial system using the multi-model EKF fusing adams explicit formula applied to underwater gliders

The underwater navigation system, mainly consisting of MEMS inertial sensors, is a key technology for the wide application of underwater gliders and plays an important role in achieving high accuracy navigation and positioning for a long time of period. However, the navigation errors will accumulate over time because of the inherent errors of inertial sensors, especially for MEMS grade IMU (Inertial Measurement Unit) generally used in gliders. The dead reckoning module is added to compensate the errors. In the complicated underwater environment, the performance of MEMS sensors is degraded sharply and the errors will become much larger. It is difficult to establish the accurate and fixed error model for the inertial sensor. Therefore, it is very hard to improve the accuracy of navigation information calculated by sensors. In order to solve the problem mentioned, the more suitable filter which integrates the multi-model method with an EKF approach can be designed according to different error models to give the optimal estimation for the state. The key parameters of error models can be used to determine the corresponding filter. The Adams explicit formula which has an advantage of high precision prediction is simultaneously fused into the above filter to achieve the much more improvement in attitudes estimation accuracy. The proposed algorithm has been proved through theory analyses and has been tested by both vehicle experiments and lake trials. Results show that the proposed method has better accuracy and effectiveness in terms of attitudes estimation compared with other methods mentioned in the paper for inertial navigation applied to underwater gliders.     

捷联惯导系统的误差模型与仿真

为研究捷联惯导系统短时间导航精度,建立了导航误差数学模型,分析了惯性器件误差对系统导航精度的影响.应用捷联惯性导航原理,针对系统短时间导航的特点,简化了载体在导航坐标系的导航方程;由惯性器件安装误差与陀螺仪等效零漂经过方向余弦矩阵变换建立载体姿态误差方程;结合导航方程、姿态误差方程与惯性器件误差推导出载体速度误差与位置误差数学模型.在此基础上,建立了误差状态空间方程与误差模型框图.在Matlab/Simulink环境下建立了误差数学模型计算模块,用捷联惯导算法与误差模型共同解算地面150 s导航试验数据.结果表明:导航系X轴的相对系统误差＜20%,Y轴、Z轴的相对系统误差＜4%,验证了误差数学模型的正确性.此外,分析了加速度计精度的变化对短时间工作的捷联惯导系统导航误差产生的基本影响.     

垂线偏差对惯导系统位置误差的影响分析

针对制约高精度惯性导航系统精度的垂线偏差误差项问题,研究了垂线偏差对惯性导航系统水平位置误差的影响及各级惯导系统误差补偿时垂线偏差的指标需求。首先,推导了垂线偏差引起的惯导系统误差项的直接差分法和四阶龙格库塔数值更新算法,对比分析了两种算法在不同地区的水平位置误差的更新效果;然后,采用3种分辨率的垂线偏差网格数据对惯导系统进行补偿;最后,分析了垂线偏差补偿频率对位置误差补偿的效果并开展了车载导航DOV补偿实验。仿真及实验结果表明,两种误差更新算法都可以有效计算水平位置误差;垂线偏差最大可引起近3 000 m的位置误差,水平姿态误差与方位姿态误差1 h漂移约18″和72″;经DOV补偿后,水平定位精度提升了约230 m。     

塑性成形三维数值模拟网格表面轮廓节点处理方法

以DEFORM-3D软件为例，提出基于点对来获取模具型腔轮廓节点的方法，并用c 语言加以实现，得到精确的模具截面边界曲线，为研究模具和工件变形提供方便高效的手段。     

基于辛算法的纳米加工过程的分子动力学仿真研究

近年来,从统计物理学中衍生出来的分子动力学仿真技术(Moleculardynamicssimulation,MDS)做为一种描述微观现象的有效方法,得到人们越来越广泛的重视,并成功应用于包括纳米加工技术在内的许多微观研究领域。随着分子动力学仿真技术的日益成熟,作为提高其计算精度及效率基础的仿真算法的研究也日益引起人们的关注。在运算周期很长的分子动力学仿真研究中,实践证明辛算法(Symplecticalgorithm)是一种高精度的收敛算法。以一维谐振摆为例,分析比较了几种辛算法和非辛算法的优劣,并进行了纳米加工的分子动力学仿真,从中可以看出辛算法有效地控制了动力学计算的误差积累,保证了计算精度。     

基于均匀试验设计的平面度误差测量技术

平面常被作为检测基准,为了高效率、高精度地获得最佳拟合平面,以概率统计为理论基础,采用均匀试验设计方案确定检测点,基于最小二乘法原理建立平面度误差模型,通过SAS软件分析平面度误差的概论统计特征。试验表明,该方式采用较少的测量点拟合较优平面,同时判断平面误差分布呈现正态分布特征,提高拟合最佳平面的效率和精度,具有一定的工程实际意义。     

里程计辅助的高精度车载GNSS/INS组合导航系统

针对城市隧道、偏远山区等复杂路况下,卫星导航系统信号被遮挡较严重或无卫星导航系统信号的场景中,车载GNSS/INS组合导航系统精度下降的问题,提出一种里程计辅助的高精度车载GNSS/INS组合导航方法。该方法中的组合滤波模式可根据载车环境变化在GNSS/INS组合模式和DR/INS组合模式间实现自适应切换,该组合导航方法将三维里程计航位推算位置误差作为状态量扩充到常规组合导航滤波器中,里程计的标度因数误差、安装角误差可通过里程计误差标定方法离线精确得到,后续使用只需将里程计误差参数装订到组合导航系统中即可。车载试验表明,7 km的信号遮挡场景下组合导航系统单个方向上的位置误差最大值也不大于8 m,整个跑车过程中位置误差在3 m以内,进一步保证了车载GNSS/INS组合导航系统复杂路况下的高精度定位。     

混合式惯导系统自标定技术研究

混合式惯导系统是一种集平台式、捷联式、旋转式惯导系统优点于一体的新型惯导系统。该型惯导可利用自身的旋转机构和高精度、高分辨率角度传感器实现不拆机条件下的误差参数自标定功能,极大简化了标校流程和系统维护工作量,有利于武器平台和作战系统效能的发挥。针对混合式惯导系统的结构特点和典型的旋转方式进行了误差分析,给出了误差参数自标定的设计原则和方法,并用混合式惯导原理样机进行了验证,结果表明,所设计的自标定方案能够在不拆机条件下利用自身旋转机构完成对陀螺漂移、加计零偏、刻度系数误差及安装偏角等参数进行精确估计,因此具有较高的理论意义和工程应用价值。     

精密塑性成形技术在中国的应用与进展

介绍了精密塑性成形技术在中国的发展现状。重点介绍了致力于此领域的厂家和研究单位及其所做的工作,以及代表精密塑性成形技术水平的典型工件。对数值模拟技术在精密塑性成形领域的应用也有所介绍。     

给定平面内直线度误差评定的实用方法

利用概率论 ,引入有关变量的数学期望值 ,导出了两种直线度误差评定方法的内在联系 ,从而提出一种建立在两端点连线法基础之上的直线度误差评定新思路。     

数控球面钻床设计

在工件表面上钻密密麻麻按一定规则排列的油孔,每个油孔的中心线均通过球心。采用传统钻孔加工方法,加工效率很低,人工成本很高,且加工精度质量很难保证。采用数控球面钻床,很好地解决了这一问题。