压电式六维加速度传感器测量系统研究

针对9-SPS并联压电式六维加速发传感器的结构特点与工作原理,设计一种集多通道电荷放大器、信号采集与处理为一体的测量系统.其中电荷放大器部分根据传感器的特点对传统电荷放大器进行了改进与优化,不仅实现了电荷放大器的小型化.且其测量范围、滤波器参数及增益均可通过程序控制,实现自动测量;信号采集与处理单元采用现场可编程门阵列(FPGA)和数字信号处理器(DSP)联合架构,兼顾了速度与灵活性,为系统实现实时处理提供了保障.与传统测量系统相比,该系统具有测量精度高,体积小,成本低,使用方便及具有良好的人机交互等特点.     

运动和散焦模糊图像的复原方法及其应用研究

模糊图像复原是从退化的观测图像中重建原始图像的过程,是进行图像处理和模式识别等研究的基础.运动模糊和散焦模糊是两类常见的模糊方式.通过对这两类模糊图像复原过程的研究,分析了模糊图像复原过程中滤波器的选择、点扩散函数的确定以及边缘噪声的处理等关键技术,提出了图像复原的可行方案.计算机仿真试验结果表明,该方法是有效地和可行的.     

新型无陀螺捷联惯导系统导航方案设计及建模

针对传统无陀螺捷联惯导系统角速度求解复杂,解算效率低,惯性元件安装精度要求高等问题,提出一种新型的无陀螺捷联惯导导航方案,将8-UPS型并联式六维加速度传感器作为其惯性元件,直接测量出运载体的六维绝对加速度。基于矢量力学理论,推导了其惯导基本方程;通过数值积分运算来提取载体的线运动参量;运用空间几何理论建立姿态方程,实时更新捷联矩阵以获取载体的角运动参量,从而完成了导航建模与解算。仿真结果表明该系统能满足航行体中精度实时导航的要求,是有效可行的。与同类导航相比,该系统具有结构紧凑、解算效率高、物理模型误差敏感性低等优势。     

并联式六维加速度传感器动力学模型研究

为实现六维加速度的测量,设计一种能实现六维加速度测量的传感器原型.加速度传感器以六自由度并联机构作为弹性机体,以压电陶瓷作为敏感单元,建模过程中充分考虑了传感器中心质量块坐标系、传感器外壳坐标系及参考惯性系之间的关系,在运动学分析的基础上基于Kane方法建立了该传感器的数学建模,得到了包含六维加速度信号的2阶非线性微分方程组,利用数值计算法完成六维加速度的计算.在激振试验台上的测试结果显示,与给定输入的加速度信号相比,六维加速度的测量误差约为0.2％,实验表明并联式六维加速度传感器数学模型的正确性及测量方法的可行性.     

六维加速度传感器的结构模型及虚拟仪器设计

针对传统六维加速度传感器输出信号失真的问题,设计了一种可预紧的、12条支链的并联式六维加速度传感器模型。通过在外壳上增设副板、预紧螺钉、锁紧板,实现了所有支链的预紧和防松功能;虚拟试验结果显示,预紧后,支链的轴向力均为正压力,表明该方案是有效的。从解耦特点出发,确定弹性铰链的材料为65 Mn,最小直径为1.5mm;经计算,工作时受到的最大应力为388.31 MPa,最大变形量为0.009mm。最后,设计了虚拟仪器,包括数据采集和数据处理两大模块,为传感器的后续试验提供了软件支撑。     

六维加速度传感器结构参数对其灵敏度的影响

设计了一种基于并联机构的压电式六维加速度传感器,推导出传感器结构参数与灵敏度间的关系表达式.利用软件机械系统动力学自动分析(ADAMS)对解析计算公式进行校验,仿真结果与计算结果相吻合,两者相对误差不超过0.055%.通过参数化分析得到传感器结构参数对其灵敏度的影响:线加速度灵敏度仅受传感器中心质量块的质量影响;角加速度灵敏度受质量块的质量、边长及共面上2个铰支点间的距离影响.上述结论为六维加速度传感器的结构设计提供了理论依据.     

压电驱动式台体型并联机构的位置正解研究

针对目前六自由度微动并联机构的位置正解无解析解或解析解求解难问题,提出了一种由压电陶瓷驱动12-SPS台体拓扑构型的并联机构,并构建了一种能完全解耦的位置正解模型。通过引入12个关于动平台上4个特征点坐标的中间变量,并根据支链长度和特征点尺度的约束关系,推导出15个二次相容方程,进而建立了输入、输出集合的映射。通过同构方程的合并运算,将正向运动学方程转换成12个线性相容方程。基于方程组系数矩阵的奇异性,讨论了一般及3种特殊情况下中间参量的计算流程,对应于唯一确定的位置正解。实验结果表明,该全解析算法具有效率高,精度高,无增根和失根等优点。     

Stewart型六维加速度传感器的双支链故障自修复

六维加速度传感器能测量完整的空间加速度信息,在高端装备等领域应用前景广,但目前该类系统在大扰动下解耦机理不明确。该文以Stewart型六维加速度传感器为例,通过挖掘系统输出量间的协调关系,构建了4类双支链故障情况下的自修复算法。研究发现,算法的漏判率与预设的协调方程阈值有关。试验结果表明,引入自修复算法后,在双支链故障下六维加速度传感器的综合解耦误差降低了42%,满足实时性要求,即该算法有效、可行。