本文關鍵詞：高精度運動加速度測量系統(tǒng)研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：操縱性能是水下潛器最為重要的性能之一,在執(zhí)行任務的過程中,有時需要實現(xiàn)水下潛器在無航速下的深度控制,稱為水下潛器的水下懸停操縱。這是通過專業(yè)水艙排、注水來實現(xiàn)的。良好的水下懸停操縱可以降低水下潛器自身噪聲,提高隱蔽性,減少水下耗電量,增強機動能力,因而具有非常重要的意義。測量水下潛器懸停操縱時的微小運動加速度,可以為水下潛器懸�？刂铺峁┲匾畔�,從而可以更有效更精確地實現(xiàn)水下潛器懸停操縱的自動控制。然而我國利用加速度測量來實現(xiàn)水下潛器懸停操縱的研究還處于起步階段,因而有大量的研究工作需要完成。 目前我國現(xiàn)有的加速度測量設備尚不能滿足水下潛器懸停控制的高精度加速度測量要求。針對此應用要求本文研究了基于石英撓性加速度計的大量程高精度運動加速度測量系統(tǒng),主要研究成果包括： 1.針對石英撓性加速度計誤差產生的原因提出了相應的精度提升方案。設計了加速度計磁屏蔽結構和精密兩級溫控結構來提升其測量精度。 2.針對加速度計輸出的微弱電流信號測量要求,研究了高精度電流測量電路的設計方案。高精度電流測量電路模擬部分基于AD轉換實現(xiàn)模擬信號到數(shù)字信號的轉換,采用多種噪聲抑制技術和雙通道融合有效地提高了測量電路的信噪比。同時為有效抑制器件溫度漂移產生的誤差,為測量電路模擬通道專門設計了恒溫結構。 3.針對水下潛器懸停控制的高精度加速度測量要求,研究了運動加速度解算算法,實現(xiàn)了重力加速度與運動加速度的分離,并提出了利用三軸加速度計信息修正陀螺長期漂移誤差的方法。 最后,對高精度運動加速度測量系統(tǒng)進行了針對性的實驗,實驗結果表明了該運動加速度測量系統(tǒng)的各項指標均到達了預期的效果。
【關鍵詞】：加速度測量 電流測量 噪聲分析 精密溫控
【學位授予單位】：浙江大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2014
【分類號】：U674.941;U666.1
【目錄】：

• 致謝4-5
• 摘要5-6
• Abstract6-8
• 目錄8-11
• 插圖目錄11-13
• 表格目錄13-14
• 1 緒論14-24
• 1.1 課題背景14
• 1.2 加速度計的國內外研究現(xiàn)狀14-17
• 1.2.1 加速度計的對比14-15
• 1.2.2 石英撓性加速度計國內外研究現(xiàn)狀15-17
• 1.3 加速度測量技術的國內外研究現(xiàn)狀17-20
• 1.3.1 慣導系統(tǒng)加速度測量研究現(xiàn)狀17-18
• 1.3.2 重力儀加速度測量研究現(xiàn)狀18-20
• 1.4 論文的研究內容與研究意義20-24
• 1.4.1 論文的研究內容20-21
• 1.4.2 論文的研究意義21-24
• 2 運動加速度測量系統(tǒng)總體設計與誤差分析24-28
• 2.1 運動加速度測量系統(tǒng)的設計目標和總體構架24-26
• 2.1.1 運動加速度測量系統(tǒng)設計目標24
• 2.1.2 運動加速度測量系統(tǒng)設計難點分析24-25
• 2.1.3 運動加速度測量系統(tǒng)加速度計配置方案25
• 2.1.4 運動加速度測量系統(tǒng)總體構架25-26
• 2.2 運動加速度測量系統(tǒng)的誤差分析26-27
• 2.2.1 石英撓性加速度計的誤差分析26
• 2.2.2 運動加速度測量系統(tǒng)的誤差分配26-27
• 2.3 本章小結27-28
• 3 石英撓性加速度計精度提升方法研究28-38
• 3.1 石英撓性加速度計的工作原理分析28-29
• 3.2 石英撓性加速度計的電磁屏蔽方案研究29-31
• 3.2.1 加速度計磁屏蔽結構的要求分析29
• 3.2.2 加速度計磁屏蔽方案研究29-31
• 3.3 石英撓性加速度計的精密溫控方案研究31-35
• 3.3.1 加速度計溫控要求分析31-32
• 3.3.2 加速度計精密溫控方案研究32-34
• 3.3.3 加速度計恒溫控制算法設計34
• 3.3.4 加速度計恒溫控制實驗結果34-35
• 3.4 加速度計輸出數(shù)學模型建立與誤差補償研究35-36
• 3.5 本章小結36-38
• 4 高精度電流測量電路的研究38-58
• 4.1 電流測量電路的誤差分析38-44
• 4.1.1 采樣電阻誤差分析38-39
• 4.1.2 運算放大器的誤差分析39-41
• 4.1.3 AD轉換器的誤差分析41-43
• 4.1.4 基準電壓的誤差分析43
• 4.1.5 測量通道總誤差估計43-44
• 4.2 高精度電流測量電路的硬件構架44-49
• 4.2.1 測量電路模擬部分技術設計45-47
• 4.2.2 測量電路模擬通道溫控設計47-48
• 4.2.3 測量電路模擬通道溫控實驗結果48
• 4.2.4 測量電路數(shù)字部分技術設計48-49
• 4.3 高精度電流測量電路軟件設計49-52
• 4.3.1 采樣控制設計49-50
• 4.3.2 數(shù)字濾波器設計50-52
• 4.4 高精度電流測量電路的標定52-55
• 4.4.1 標定設備說明52-53
• 4.4.2 測量電路標定過程53-55
• 4.5 高精度電流測量電路精度測試結果55-57
• 4.6 本章小結57-58
• 5 系統(tǒng)標定與運動加速度解算分析58-64
• 5.1 系統(tǒng)加速度計坐標系標定58-61
• 5.1.1 加速度計參數(shù)標定結構的模型分析58-59
• 5.1.2 標定結構的平面法向量分析59-61
• 5.2 三維運動加速度解算分析61-63
• 5.2.1 系統(tǒng)加速度計正交坐標系建立61
• 5.2.2 系統(tǒng)加速度計坐標系變換61-62
• 5.2.3 重力加速度分離62-63
• 5.3 本章小結63-64
• 6 高精度運動加速度測量系統(tǒng)精度實驗驗證64-76
• 6.1 運動加速度測量系統(tǒng)樣機介紹64
• 6.2 運動加速度測量系統(tǒng)精度實驗64-67
• 6.2.1 運動加速度測量系統(tǒng)穩(wěn)定性測試65-66
• 6.2.2 運動加速度測量系統(tǒng)重復性測試66-67
• 6.3 運動加速度測量系統(tǒng)閾值實驗67-69
• 6.3.1 單擺測試平臺說明67-68
• 6.3.2 運動加速度測量系統(tǒng)靈敏度測試68-69
• 6.4 強干擾背景下運動加速度測量系統(tǒng)動態(tài)測量能力實驗69-74
• 6.4.1 動態(tài)測試平臺說明69-71
• 6.4.2 運動加速度測量系統(tǒng)動態(tài)測試71-74
• 6.5 分離重力加速度的運動加速度輸出實驗74-75
• 6.6 本章小結75-76
• 7 總結與展望76-78
• 7.1 總結76-77
• 7.2 展望77-78
• 參考文獻78-84
• 攻讀碩士學位期間取得的科研成果84

【參考文獻】

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  本文關鍵詞：高精度運動加速度測量系統(tǒng)研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

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本文編號：359445