改进的车载DR系统自适应扩展卡尔曼滤波模型及仿真研究

提出了车载ＤＲ系统改进的自适应扩展卡尔曼滤波模型及其滤波算法。由于考虑了速率陀螺漂移误差中的马尔柯夫过程成分,和采用描述机动载体运动的“当前”统计模型及自适应算法,提高了ＤＲ系统模型的准确性。计算机仿真结果表明,应用该模型和算法与改进前相比,ＤＲ系统的定位精度得到明显提高。     

车载GPS/DR组合导航系统的研究及其滤波算法

给出了基于ＧＰＳ与ＤＲ组合的车辆导航系统的设计，建立了该系统的数学模型，利用卡尔曼滤波器对各子系统进行滤波处理，最后对系统进行信息综合及传感器误差校正．试验结果表明，该系统具有良好的导航与定位性能     

有源静电轴承的滑模控制

为了提高有源静电轴承系统对外部扰动与参数变化的抑制能力,分析了被控系统模型的非线性和不确定性,针对存在的不确定性设计了滑模控制器以提高系统的鲁棒性,并通过引入边界层来抑制非线性控制带来的抖动问题。对滑模控制系统的性能进行了测试,并与采用滞后-超前校正下的系统性能进行比较和分析。实验结果表明,在静电轴承系统中采用滑模控制方法,能够显著增强系统在中频和低频段的力扰动抑制能力,提高对系统参数变化的鲁棒性。     

车辆组合导航系统中的滤波新算法

本文简要介绍了车载GPS/航位推算组合导航系统的设计,在建立起该系统的数学模型的基础上,给出了一种适用于多传感器系统的联合卡尔曼滤波算法.试验结果表明,该算法在容错、实时控制、数据处理速度等方面具有显著的优越性.     

两自由度并联机器人控制系统设计

针对机电装配、医药包装等行业自动化抓取和放置实际应用的需求,设计了一种采用直线伺服驱动技术的两自由度高速并联机器人。首先进行了机器人的机械结构设计,并且通过运动学分析,结合运用蒙特卡洛法与几何法求解出并联机器人的工作空间;其次采用MCU+CPLD(STM32F103+MaxⅡ)的双控制架构,根据工作空间结构在MCU中设计出高效的运动轨迹生成算法,并在CPLD中运用DDS技术将伺服运动参数转换成脉冲经一级差分后输出到伺服驱动器。在双控制器的通信方面合理利用CPLD中的状态机提出了双级数据缓冲方式,使得MCU写与CPLD读交错进行,可以实现数据的无缝刷新。最后进行了并联机器人系统样机的制作与调试,分析结果表明所研制的机器人控制系统能够使机器人快速抓放金属小球,实现稳定可靠运行。     

空间稳定系统壳体翻滚失准角误差精确补偿

壳体翻滚是提高空间稳定系统长时间工作精度的技术手段之一,但其失准角误差将引起速度和姿态扰动。对该误差进行建模、标定与补偿是解决此问题的有效措施。在误差补偿时,由冗余角变化导致的交叉耦合影响对长航时高精度惯导系统是不能忽视的。根据壳体翻滚失准角误差矢量的几何投影关系,建立物理平台坐标系(P系)与陀螺三面体坐标系(G系)之间的坐标转换关系,分析冗余角变化引入的交叉耦合影响,并进行计算机仿真和实际试验。结果表明:冗余角使P系相对G系沿z向的角运动附加极轴壳体翻滚周期分量,其幅值为失准角与冗余角正切函数的乘积;误差补偿考虑这一项,东速、横摇和航向精度十天可提高30%⁵0%。     

船用惯导系统姿态角微分估计算法

针对船用惯性导航系统,为提高姿态角微分估计精度,总结了实用的微分算法:滑动线性回归器、最佳差分法、5点回归、抛物线拟合、无滞后抛物线拟合和Kalman滤波器,推导了各方法对应的滤波器模型、幅值衰减特性和相位畸变特性,利用以上特性提出了设计微分滤波器的原则,并通过动态试验验证了以上理论,提出了组合最佳差分和Kalman滤波器的姿态角速率估计算法,其姿态角速率精度约为0.1421(°)/s,收敛时间为0.685 s,不仅具有很好的精度,并且有很好的收敛特性.     

基于半球支承的静电悬浮方法

提出了一种基于半球静电支承的静电悬浮方法,该方法既可任意调节转子与电极之间的间隙,又便于观测转子的摆动情况,从而实现高精度球形转子的平衡测量.通过计算半球静电支承下球形转子与电极之间的间隙,导出了静电力与间隙的关系.在分析了半球静电支承特性的基础上,将其工作状态分为起支和支承2种状态,并设计了相应的数字控制器,保证系统可靠悬浮.试验结果表明,半球静电支承系统能稳定工作,可以满足高精度球形转子平衡测量的要求.     

球形转子静电平衡装置支承电极形状的选择

为指导半碗结构球形转子静电支承平衡装置的设计,以静电场干扰力矩最小为最优准则,讨论了半碗静电支承结构中的电极几何形状选择问题。采用二阶边界扰动原理,求取了用球谐函数表示的平衡装置静电场电势分布,从而推导出静电场干扰力矩公式。通过数值计算,比较了圆环电极、两种正六面体十二块电极的一半划分方式下静电场干扰力矩大小,并由此得出正六面体十二块电极的一半划分方案更适合半碗结构球形转子静电平衡装置的结论。     

静电悬浮式惯性仪表中的微位移检测技术

静电陀螺仪、空间静电加速度计等基于静电悬浮的惯性仪表在高精度的惯性导航和空间微重力测量领域得到广泛应用。近年来，对基于MEMS工艺的悬浮式微惯性传感器的研究引起了广泛的重视。介绍了静电悬浮式惯性仪表中采用的差动电容式微位移检测电路的原理，分别对静电陀螺、静电加速度计和MEMS微陀螺、微加速度计的电极配置方案和位移检测的接口电路进行了分析，并对不同的位移检测方案进行了比较.