基于陀螺仪的随钻姿态测量新算法

水平定向钻进中钻具姿态的实时测量是实现导向的关键因素。针对已有算法的不足和缺点,采用陀螺仪进行钻具倾角、方位角和工具面向角的测量,推导出了相应的姿态角计算公式。同时针对测量过程中存在的陀螺仪漂移误差,采用四元数全姿态互补滤波算法,利用加速度计和磁强计对陀螺仪进行补偿,给出了详细的理论分析和计算过程。实验结果表明:基于传感器组合的四元数全姿态互补滤波算法能够有效地消除陀螺仪漂移误差,获得的方位角测量精度优于±0.3°。     

基于DSP的捷联导航计算机设计

为了减小捷联惯导系统的体积、重量和功耗，设计了一种基于DSP的主从式紧耦合双处理器结构的导航计算机，并详细介绍了系统的软硬件设计。测试结果表明该系统结果简单、性能可靠，具有很高的实用价值。     

一种具有广泛适应性的微机械加工方法研究

研究了一种具有广泛适应性的微机械制造方法,该方法可用于制备各种不同的器件,包括硅微陀螺仪、加速度计、剪切应力传感器以及光开关等.利用该方法,制备了硅微陀螺仪,并给出了所制备的硅微陀螺仪的性能测试结果,同时分析了利用该制备方法制备各种不同器件时,工艺流程对器件性能的影响,重点讨论了硅-玻璃阳极键合、减薄工艺以及深刻蚀所形成的侧壁质量,包括侧壁垂直度、侧壁杂质等因素对器件性能的影响.     

一种六自由度机械臂的控制系统设计

针对机械臂在工业自动化等方面的需求,在分析了传统机械臂控制系统的基础上提出了一种以STM32F4为主控制器、陀螺仪传感器为关节状态检测器、舵机驱动模块为机械臂运动单元的六自由度控制系统。该系统采用扩展卡尔曼滤波算法(EKF算法),将陀螺仪采集的关节状态参数传递给EKF核心算法进行预估机械臂的运动状态,实现对机械臂运动过程中的偏差调控。实验表明,该控制系统的运动精度误差最大不超过18 mm,能够快速、准确地调控机械臂的运动轨迹。     

基于Kalman滤波算法的姿态传感器信号融合技术研究

针对应用三轴陀螺仪和三轴加速度传感器的四旋翼飞行器姿态角测量问题,提出了基于Kalman滤波算法的姿态传感器信号融合方法。该方法将陀螺仪输出的角速度误差作为时变误差处理,认为陀螺仪输出的角速度误差与其所测角速度及上一时刻的角速度输出误差相关,并据此建立陀螺仪测量线性方程,在此基础上,应用Kalman滤波算法,以加速度计输出的姿态角对陀螺仪测量的姿态角进行修正,从而达到姿态角准确测量的目的。实验结果表明：应用Kalman滤波算法对加速度传感器和陀螺仪信号融合后可有效消除姿态角测量累积误差并显著改善姿态角测量的动态特性。     

碱金属气室无磁电加热技术研究与系统设计

基于量子精密测量的原子自旋陀螺仪具有高精度、小体积、低成本等优势,被认为是未来陀螺仪的发展方向;原子自旋陀螺仪的核心部件是承载原子自旋的碱金属气室;碱金属气室加热温度的稳定性是决定原子自旋陀螺仪精度和灵敏度的重要因素之一;同时,原子自旋陀螺仪的高灵敏度使其对磁场噪声极其敏感,因此要求加热过程不能引入额外的磁场干扰;针对以上要求,对原子自旋陀螺仪的无磁电加热技术进行了研究;设计并搭建了以Pt1000作为温度传感器,双层对称结构的加热膜作为加热元件,结合源测量单元、数据采集板卡、正弦波信号发生电路、驱动电路以及LabVIEW软件平台构成的无磁电加热系统;通过实验测试,本系统引入的等效干扰磁场优于15 fT/Hz1/2,气室温度短期稳定度优于±5 mK,长期稳定度优于±10 mK,为原子自旋陀螺仪的性能提升提供了可靠保障。     

人工智能的光纤陀螺仪与影响参数间关系优化研究

光纤陀螺仪与影响参数之间存在随机性和时变性关系,参数优化的好坏直接影响光纤陀螺仪的评估精度,为了提高光纤陀螺仪的评估精度,设计了人工智能的光纤陀螺仪与影响参数间关系优化方法。分析光纤陀螺仪的工作原理,找到所有影响光纤陀螺仪精度的影响因素,然后引入人工智能技术拟合光纤陀螺仪与影响参数之间复杂的随机性和时变性关系,仿真实验结果表明,本方法可以高精度的拟合光纤陀螺仪与影响参数之间关系,多个模型的拟合度可达到84%,提高了光纤陀螺仪的测评精度,在实验次数为6时的控制精度最接近100%,具体明显优势。     

空间三自由度减振装置在陀螺仪抗冲击中的应用研究

将空间三自由度减振装置应用到陀螺仪中,为了达到较好的多维减振目的,传统的机械方法实现二维减振,需要2、3层结构。而采用并联机构作为减振装置的主体机构,并在驱动处辅以弹性阻尼系统,只需单层结构就能达到减振效果。对减振装置主体机构的空间三平移并联机构进行了分析,并利用Pro/E对减振装置进行建模,导入大型仿真软件ADAMS后对减振装置的减振效果进行仿真,其仿真结果表明此装置具有良好的减振效果。     

用电子陀螺精密云台对准立火道测温区的方法

由于焦炉炉顶在高温下的变形随时间季节的变化而变化,走行在不平整的炉顶的轨道测温机器人能否替代人工进行焦炉立火道温度测量的关键是如何自动将测温仪对准测温点,在不同的立火道上方测温机器人的倾角不同,并且不同立火道的变形量也不同,使得固定在测温机器人上的测温仪很难对准测温点.为此,将测温仪固定在安装了电子陀螺仪的精密云台上,...