基于LabVIEW的惯性测量单元信号采集及处理系统设计

利用LabVIEW设计了惯性测量单元信号采集及处理软件,主要包括串口通信、数据分离及信号处理等模块;串口通信模块采用VISA方式编程,建立了惯性测量单元与上位机之间的通信;根据惯性测量单元输出数据的格式,利用LabVIEW中的匹配模式函数分离出沿三轴向的加速度信号和角速率信号;设计了一种用于去除加速度信号中低频成份的数字滤波器;在建立的陀螺漂移模型基础上,分别进行小波基、小波分解层数、阈值函数及阈值估计方法等小波参数的选取.     

轨道空间线形的运动检测算法

基于惯性测量平台,对惯性测量单元(IMU)信息进行等空间采样.采用经验模态分解算法(EMD)消除信号中的干扰成分,设计数字积分器对惯性信息进行积分计算,获取相对空间运动轨迹.实验结果表明:上述方法所测量的轨道三轴绝对位移精确度大于97.17%.     

轨道车辆轴箱传感安装结构设计及强度分析

针对上海地铁阿尔斯通车型设计了一种轨道车辆轴箱传感安装结构。首先,通过对轴箱的结构及力学分析,确定了轴箱的载荷与约束条件;其次,利用实车试验,采集并分析获取了轴箱的振动主频特征和加速度功率谱密度;最后,应用ANSYS Workbench和nCode有限元软件,分析了安装结构的冲击强度、模态和疲劳强度。结果表明：在极限冲击下设计的轴箱传感安装结构最大等效应力为121 MPa,小于材料的屈服应力,且大于1.5倍的安全系数;安装结构的前6阶固有频率远离轴箱振动主频,保障了结构的稳定性;车辆3.60×106 km里程对应的累计损伤为1.76×10-3,小于破坏阈值,安装结构满足车辆使用要求。经6个月的安装测试,该安装结构无明显裂纹、变形和损伤,实现了轴箱传感器的可靠安装,为车-轨安全监测的传感器安装提供了设计分析方法和工程实践经验。     

基于多传感信息融合的轨道线形检测

多传感信息融合是实现轨道线形高精度检测的重要方法,而加速度计和陀螺仪是多传感信息融合中的关键传感器。为了解决加速度计和陀螺仪存在累积误差导致测量精度较低的问题,提出一种基于多传感信息融合的轨道线形检测方法。基于捷联惯性系统和双目视觉的测量原理,建立了双目视觉与惯性测量结合的多传感数据融合模型,并利用扩展卡尔曼滤波实现了双目视觉、加速度计和陀螺仪测量信息的融合,提高轨道线形检测精度。通过实验进行验证,结果表明：基于多传感信息融合方法的测量精度比惯性测量方法提高了近9倍,且测量所得坐标在三个方向上的最大位移绝对误差不超过0.536mm,可有效实现高精度轨道线形检测。     

基于Gocator的多传感器数据拼接方法研究

点云数据拼接在众多科研领域有着十分广泛的应用。为完整、精确地得到复杂物体的点云数据,提出一种基于Gocator的多传感器数据拼接方法。该方法需要对多传感器系统进行两两校准以获取各传感器坐标系与基准坐标系之间的空间变换关系,进而将各传感器自身坐标系下的数据转换到基准坐标系下,实现多传感器数据的拼接。对于双传感器数据拼接,首先通过两只传感器同时拍摄单孔标定块,利用最大距离法提取标定块轮廓坡口特征点,根据坐标转换原理,初步确定了两传感器间的旋转平移关系;在此基础上采用迭代最近点(ICP)算法进一步优化确定两传感器之间的最优变换矩阵,以得到精确的拼接关系。实验室搭建双传感器钢轨廓形检测平台对该算法进行验证,实验结果表明,多次拼接得到的钢轨廓形与标准模板误差不超过0.2mm,完全符合钢轨廓形允许误差要求,该算法具有较高精度和稳定性。     

轨道车辆用L型压电俘能结构发电模型及分析

为了实现轨道车辆走行部传感感知设备的自驱动式供电,针对L型压电俘能结构的发电特性进行建模分析及研究,通过对其安装位置进行受力分析,建立了压电俘能结构发电模型。为了验证验证模型的有效性,利用COMSOL有限元软件搭建了仿真模型,并与理论模型进行对比,结果表明前六阶输出功率相对误差均小于3%,验证了发电模型的正确性。     

模糊控制技术在地铁空调控制中的应用

针对上海地铁9号线夏天空调制冷情况不理想的现实,提出了一种模糊控制的方法.将车内外温差和车内外温差变化率作为输入信号,将地铁空调温度控制挡作为输出信号,对车内温度合理地控制,使得人们乘坐地铁时的舒适性得到提高,并用Matlab进行了仿真.     

基于图像处理的轨道轮廓提取算法

讨论对钢轨断面图像的轮廓提取和钢轨断面关键点的选取,利用幂次变换直接对像素进行非线性运算,提取钢轨断面轮廓线.断面图像的起始点定位与轨形细化,兼顾了处理精度和速度的要求.     

载体运动下光伏组件最大功率点动态跟踪方法

光伏发电技术是实现碳达峰和碳中和的关键技术,如何实现运动载体下光伏组件最大功率点动态跟踪是光伏高效率发电的核心问题.为此,提出一种运动状态光伏组件最大功率点动态跟踪方法,通过利用惯性测量单元获取载体运动姿态,构建坐标转化关系,实现载体运动姿态与光强之间的转换;利用光伏组件五参数模型及光强关系建立了光伏组件动态模型;基于...     

运动参数对光伏电池输出特性影响研究

光伏发电技术是一种零碳排放发电技术,该技术的推广和应用有助于碳达峰和碳中和目标的实现。论文针对载体运动参数对光伏电池输出特性影响进行研究,利用光伏电池单体五参数模型及电池板参数与光照强度及温度之间耦合关系建立了运动状态下光伏电池模型,采用随机森林权重算法获得了运动参数对光伏输出最大功率的影响的权重,最后采用SIMPACK和Matlab/Simulink软件构建仿真模型验证方法的正确性。结果表明,载体垂向加速度与最大功率点功率之间权重占比最大,达到71.2%,在各运动参数中占主导,当剔除载体垂向加速度时,最大功率点功率最大波动率为21.288%。