基于小波降噪和最小二乘的加速度计参数辨识

为了降低加速度计比较法冲击激励校准中,噪声对其动态模型辨识精度的影响,提出一种基于小波降噪和最小二乘的加速度计动态模型参数频域辨识方法。该方法首先利用改进的小波阈值降噪方法对参考加速度计和被校加速度计的输出信号进行降噪,然后利用最小二乘的方法对谐振频率附近的频率响应函数进行加速度计动态模型频域参数辨识。仿真实验和加速度计比较法冲击激励校准实验表明:该方法能够有效减少噪声对频率响应函数的影响,提高加速度计动态模型参数辨识精度。     

压电加速度计特性的研究

本文给出了用四个传感器结构参数表征的一般化压电加速度计模型。并由定义确定了这四个传感器结构参数。在建立了传感器二端口网络模型后,对二端口网络进行参数变换,得到了表征压电加速度计特性的两类函数。这两类函数给出了有关压电加速度计特性的全部信息。最后,应用所得到的结论推导国内外有关互易法校准压电加速度计绝对灵敏度表达式,结论完全一致。     

基于LabVIEW的加速度计模型参数辨识模块设计

加速度计的模型参数辨识对研究加速度计动态特性具有重要作用.针对加速度计动态特性测试系统中加速度计模型参数辨识模块的设计,利用LabVIEW图形化编程的特点,以最小二乘原理为基础,通过对加速度计频域响应函数的拟合实现了加速度计模型参数的辨识,并构建了可视化软面板.实验测试表明:所设计模块能够实现加速度计模型参数辨识,有较高的参数辨识精度,并具有良好的人机交互,所辨识出的模型能够描述加速度计的动态特性.     

微小型Hopkinson杆的动态校准系统

针对常用Hopkinson杆动态校准系统进行高安装谐振频率高g值加速度计动态校准时激励脉宽不能满足要求,且幅频特性曲线工作频带内不平直的问题,本文提出了微小型Hopkinson杆的动态校准系统,该系统采用微小尺寸精密校准杆,并对传感器安装结构进行了改进,且实验证明该系统对高安装谐振频率的高g值压阻加速度计和BK 8309高g值压电加速度计进行动态校准得到的幅频特性曲线较为理想。     

基于小尺寸Hopkinson杆的动态校准系统

针对高g值高安装谐振频率加速度计动态校准过程中高g值窄脉冲加速度激励信号难以产生的难题,提出了基于小尺寸Hopkinson杆的动态校准系统。该系统采用压缩空气作为激励源,小尺寸精密校准杆作为加载装置来产生窄脉冲加速度激励信号,并通过轴向激光干涉仪进行激励信号的测量。且校准实验结果表明,该系统可以充分激起安装谐振频率为180kHz的高g值加速度计B&K 8309的高阶谐振频率,校准结果较为理想。     

基于序列相关和小波变换的加速度计信号降噪

有效滤除加速度计信号噪声,对提高加速度计信号分析精度有重要作用,针对加速度计比较法冲击激励校准中,噪声对加速度计频率响应函数估计的影响,提出一种基于序列相关和小波变换的加速度计信号降噪方法。该方法首先对参考加速度计和被校加速度计的输出信号进行小波变换,然后利用同一激励下不同加速度计响应信号小波系数的相关性,引入互相关系数对阈值进行改进,并应用该阈值对加速度计输出信号各层小波系数进行降噪。仿真实验和加速度计比较法冲击激励校准实验表明,该方法能够有效降低加速度计输出信号中的噪声,提高了加速度计频率响应函数估计精度。     

四随动式线加速度计动态校准装置的研制

常规振动台因输出幅值有限无法满足线加速度计高g值下的动态校准,针对该问题研制出带四随动平台的离心机。在分析了其工作原理基础上,从结构及电控两方面介绍了装置研制过程。结构方面首先介绍了装置轴系设计,其次以模拟计算出的轴系惯量值及要求转速值为设计输入进行了电机选型计算,并介绍了测角码盘的配置情况。电控方面,以稳速台为例,采用“空间矢量脉宽调制+id=0控制”方法建立系统模型,并给出调速模式仿真结果。以随动台为例,位置环设计采用复合控制方法,利用动态误差系数法由“双十指标”推算出前馈控制器参数可行域。最后通过实验对装置速率精度及平稳性指标、跟随正弦指令的幅值误差及相移指标进行了精度测试,结果表明校准装置满足项目指标要求,系统达到预期控制效果。     

提高NGIMU性能的加速度计动态补偿器的研究

无陀螺惯性测量技术是利用加速度计代替传统的陀螺,构成无陀螺惯性测量组合(NGIMU)实现制导的.首先,基于NGIMU九加速度计配置方案,根据加速度计的动态特性,推导了模型的动态导航方程,然后通过对加速度计进行动态补偿达到提高系统导航精度的目的,最后进行了系统三个方向角度运算的仿真验证.仿真结果表明,当加速度计输入信号的动态特性越强,NGIMU的导航误差越大,在动态补偿后系统的导航精度得到了有效提高.     

基于双离心机的加速度计动态校准装置

加速度计动态校准装置基于双离心机原理,通过主离心机和从离心机的同时旋转产生动态线加速度,从而实现对加速度计的动态校准.介绍了加速度计动态校准装置的工作原理,建立了其复现加速度的幅值数学模型,针对在大过载条件下从离心机精密旋转问题,设计了从离心机的结构形式和控制方案,并对校准设备所复现加速度的幅值不确定度进行了分析和试验验证,试验结果表明该装置复现动态加速度幅值测量不确定度优于0.2％.     

基于改进Levenberg-Marquardt算法的地磁矢量校准方法

三轴磁传感器误差校准的椭球拟合方法通常要先求得椭球参数,再通过矩阵分解才能得到误差校准参数,这将导致误差校准参数存在无穷多解.为解决此问题,提出了一种基于改进的Levenberg-Marquardt(LM)算法的地磁矢量校准方法.首先使用质子磁传感器提供地磁场真值,利用改进的LM算法直接求解三轴磁传感器误差校准参数,然后利用加速度计测量恒定重力场作为辅助信息校准三轴磁传感器和加速度计坐标系之间的非对准误差.仿真结果表明,本文提出的方法可以使得三轴磁传感器测量地磁总场的均方根误差减小两个数量级,测量地磁分量的均方根误差减小一个数量级;实验结果表明该方法能够大大提高三轴磁传感器测量精度,最终获得加速度计坐标系下的高精度地磁场矢量.     

基于GWO-BP方法的加速度计动态模型研究

针对高g值加速度计动态模型问题,基于Hopkinson杆的校准系统所测的输入输出数据建立系统模型,提出了GWO-BP神经网络动态建模方法。利用灰狼种群算法优化BP神经网络建立的加速度计动态模型,对模拟输入输出信号进行仿真。最后,利用Hopkinson杆标定系统对加速度计的输入输出进行实测。结果表明,相比于BP神经网络算法,该算法经过优化改进后,求解精度提高了43.6%,证明了该方法的可行性。     

高冲击加速度传感器频响窄脉冲标定测试技术

针对高冲击加速度传感器的频响计量测试问题,设计了一种可实现冲击加速度传感器频响窄脉宽标定系统。该系统采用Hopkinson杆为试验装置,以激光多普勒测速仪作为基准信号测量装置,基于窄脉冲频响计量测试原理,采用汉宁窗和三次插值方法对信号进行处理,基于LabVIEW和MATLAB开发环境编写数据处理程序,实现对被校MEMS冲击传感器频响的快速解算。试验结果表明,该系统能够快速解算出高冲击加速度传感器的幅频特性函数,对传感器工作频带的估计误差低于10%。该系统避免了不同窄脉冲激励条件下,对基准信号和加速度传感器输出信号进行处理的复杂流程,采用适于常规输入信号的信号处理方法,提升了约20%频响测试效率,实现了对加速度传感器频响的快速标定测试。     

车载光电测量平台晃动监测数据分析

车载环境下由于加速度计自身和外界环境干扰等因素的影响,真实的加速度信号叠加了大量干扰信号。针对加速度计信号特点,采用小波阈值去噪对加速度计信号进行了滤波处理。建立一个振动信号模型,将真实的加速度计的输出噪声作为干扰成分叠加到该模型上,选择较优的小波参数,对仿真信号进行小波阈值去噪,去噪后信噪比（SNR）由4．24dB提高到20．45dB,均方根误差（RMSE）由0．051改善到0．0081。据此对真实加速度计输出信号进行去噪处理,实验结果表明：小波阈值去噪对加速度信号具有良好的滤波效果。     

基于多位置的MEMS加速度计快速自标定

针对MEMS加速度计输出信息受自身误差项(如零偏、标度因数、非正交误差等)干扰而影响器件自身测量精度的问题,提出一种不依赖转台设备的快速24位置标定方法.在分析MEMS加速度计输出特性基础上建立MEMS加速度计输出误差模型,设计并展开连续转停标定,利用重力特征实现加速度计误差修正.基于器件零偏、标度因数、非正交误差9个...     

一种新型的二元函数分段插值误差校正方法

在对仪器系统误差各种校正方法分析的基础上,从二元函数泰勒级数展开式的模型出发,根据测量仪器输入输出的特定关系,提出了一种适用于交流电参量测量仪器系统误差校正的方法:先根据被测输入电压值进行分段插值校正,再根据被测信号的频率值进行分段插值校正.实验证明了该种方法编程容易实现,校准方便且效果好,具有一定的实用性.     

基于组合式信号源的Hammerstein-Wiener模型辨识方法

针对含有有色噪声的非线性Hammerstein-Wiener模型,提出一种基于组合式信号源的辨识方法.通过利用可分离信号和随机信号组成的组合信号源实现有色噪声干扰下Hammerstein-Wiener模型各串联模块参数辨识的分离,简化辨识过程.首先,基于可分离信号的输入和输出,采用相关分析方法抑制过程噪声的干扰,辨识输出静态非线性模块和动态线性模块的参数;然后,基于辅助模型技术,利用辅助模型的输出和残差的估计值分别取代辨识模型中的不可测中间变量和噪声变量,推导辅助模型递推增广最小二乘方法,根据随机信号的输入输出数据辨识输入静态非线性模块和噪声模型的参数;最后,通过理论分析和仿真结果表明,所提出方法能够有效辨识有色噪声干扰下的非线性Hammerstein-Wiener模型,具有较好的鲁棒性.     

一种适用于单轴MEMS倾角仪的快速标定方法及实现

针对单轴倾角仪核心元件MEMS加速度计零点电压和标度因数在反复上电后会发生改变,且在外场环境下,不能通过转台对其进行修正的问题,本文根据MEMS加速度计的安装误差、输出模型推导了单轴倾角仪的标定模型,提出了一种适用于单轴倾角仪的快速标定方法,并利用实验室研制的MEMS单轴倾角仪及LABVIEW软件编写的上位机对该方法进行了试验验证.实验表明,该快速标定方法可快速、准确地修正MEMS加速度计零点和标度因数的漂移,从而保证倾角仪的测量精度,具有良好的工程实践意义.     

基于小波降噪与最小二乘估计的石英挠性加速度计模型辨识

石英挠性加速度计在惯性导航系统中具有重要作用,其使用精度影响着整个系统的精度。为提高加速度计的使用精度,对其进行了重力场静态翻滚测试,采用融合小波降噪与最小二乘估计的方法实现加速度计模型参数辨识。利用拟合残差标准差和系数估计的不确定度来评价辨识的效果,对重力场静态测试时加速度计两种安装方式下的测量信号进行了实验测试,并通过仿真实验来验证所采用方法的有效性。实验结果表明,所采用的方法获得的加速度计模型系数具有较高精确度。     

高g值加速度计激光干涉校准及信号解算方法

采用霍普金森杆冲击装置产生激励加速度脉冲,利用激光速度干涉仪对激励信号进行测量,实现对高g值加速度计的校准.提出了过零点法和相位求导法对多普勒信号进行解算.模拟分析结果表明,信噪比为30dB时相位求导法的解算误差为0.20%,优于过零点法.对988型压电式加速度计在18371gn～86806gn的校准实验表明了试验装置和解算方法的有效性.     

MEMS力平衡加速度传感器以测量误差最小为目标的控制算法

力平衡传感器(FBA)测量加速度是由反馈控制力与外界惯性力平衡时的控制力计算得到的,力平衡控制算法是力平衡传感器的核心.传统控制算法多以敏感元件偏移平衡位置最小为目标,限制了力平衡加速度计的测量精度和适用带宽.本文以MEMS力平衡传感器为对象,提出了一种以测量误差最小为目标的力平衡加速度计最优控制算法.引入测量误差新变量,将难以处理的力平衡控制转化为以响应最小为目标的经典控制问题,在此基础上获得了最优控制力的解析表达式,实现了对未知加速度信号的实时高精度检测.分别针对三种不同类型的输入加速度信号（阶跃、周期和随机）进行检测仿真,发现提出的算法能够准确地检测各类输入加速度信号,测量信号频带达kHz量级,同时在该控制算法下敏感元件的振动响应也得到有效控制,保证了加速度传感器的大动态范围.研究成果可为高精度和宽频带力平衡加速度传感器的研究提供基础.