本課題來源于某研究院,研究目的是需要設(shè)計一款抗大過載、體積小、適應能力強等特點的微慣性測量單元,并完成姿態(tài)測量任務。微慣性測量單元（Micro Inertial Measurement Unit,MIMU）作為載體姿態(tài)的輸出模塊,為載體提供位置和姿態(tài)信息等。未來微慣性測量單元的設(shè)計也會向著小型化,低功耗、高精度方向發(fā)展。本文基于MEMS（Microelectro Mechanical Systems,微機電系統(tǒng)）技術(shù),設(shè)計了微慣性測量單元和濾波算法,根據(jù)應用要求制定了總體方案。按照要求使用全國產(chǎn)化的MEMS慣性傳感器,使用有浮點型運算的STM32F407作為主控芯片,合理設(shè)計硬件電路,編寫主控芯片程序,利用LABVIEW軟件編寫上位機程序,實現(xiàn)了微慣性單元原始數(shù)據(jù)和姿態(tài)角的顯示輸出,并將數(shù)據(jù)打包發(fā)送給MATLAB處理。因微慣性測量單元使用在振動沖擊較大的環(huán)境中,故對設(shè)計好的慣性金屬支撐結(jié)構(gòu),進行了ANSYS應力分析,其仿真分析的結(jié)果為MIMU的結(jié)構(gòu)設(shè)計提供了理論基礎(chǔ)。為了提高微慣性測量單元的可靠性,在正交安裝的MIMU內(nèi)部注入硬質(zhì)聚氨酯發(fā)泡劑,以緩沖模塊受到的沖擊力;微慣性測量單元內(nèi)空... 

【文章來源】：廣東工業(yè)大學廣東省

【文章頁數(shù)】：81 頁

【學位級別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
ABSTRSCT
第一章 緒論
    1.1 本文的課題背景和選題意義
    1.2 國內(nèi)外慣導技術(shù)的研究現(xiàn)狀
        1.2.1 慣導技術(shù)的現(xiàn)狀和發(fā)展
        1.2.2 慣性測量單元的研究現(xiàn)狀
        1.2.3 抗過載慣性器件的研究現(xiàn)狀
    1.3 MEMS慣性導航濾波算法的研究現(xiàn)狀
    1.4 本文研究的主要內(nèi)容
第二章 微慣性測量單元的方案設(shè)計
    2.1 微慣性測量單元的控制硬件方案
    2.2 微慣性測量單元的控制軟件方案
    2.3 微慣性測量單元的防護要求
        2.3.1 微慣性結(jié)構(gòu)過載保護需求
        2.3.2 微慣性測量單元的散熱需求
    2.4 微慣性測量單元的濾波算法方案
        2.4.1 卡爾曼濾波算法
        2.4.2 線性互補濾波的方案
        2.4.3 基于熵準則的卡爾曼濾波算法方案設(shè)計
    2.5 本章小結(jié)
第三章 微慣性測量單元的控制硬件和軟件設(shè)計
    3.1 硬件電路設(shè)計
        3.1.1 微處理器模塊電路設(shè)計
        3.1.2 MEMS陀螺儀電路設(shè)計
        3.1.3 MEMS加速度計電路設(shè)計
        3.1.4 系統(tǒng)供電模塊設(shè)計
        3.1.5 微處理器系統(tǒng)的復位和時鐘電路設(shè)計
        3.1.6 上位機的通信接口設(shè)計
    3.2 微慣性系統(tǒng)的數(shù)據(jù)采集與處理
        3.2.1 微處理器串口通信程序設(shè)計及數(shù)據(jù)的采集
        3.2.2 數(shù)據(jù)采集的上位機軟件設(shè)計
    3.3 本章小結(jié)
第四章 微慣性測量單元的結(jié)構(gòu)仿真分析
    4.1 大過載的微慣性結(jié)構(gòu)有限元分析
        4.1.1 剛性防護下建模分析
        4.1.2 柔性防護下建模分析
    4.2 微慣性測量單元的隨機振動分析
        4.2.1 微慣性測量單元的隨機振動響應
        4.2.2 微慣性測量單元的模態(tài)分析
    4.3 微慣性測量單元的有限元熱分析
        4.3.1 微慣性測量單元的高溫熱分析
        4.3.2 微慣性測量單元的散熱設(shè)計
    4.4 本章小結(jié)
第五章 MIMU的誤差分析、標定和性能測試
    5.1 MIMU的誤差分析和標定補償模型
        5.1.1 微慣性測量單元的誤差分析
        5.1.2 微慣性測量單元標定
    5.2 基于Allan方差分析
        5.2.1 基于Allan方差分析的陀螺儀性能
        5.2.2 基于Allan方差分析的加速度計性能
    5.3 MIMU的高加速度沖擊試驗
        5.3.1 MIMU的大過載沖擊試驗
        5.3.2 MIMU的大過載沖擊試驗分析
    5.4 MIMU的濾波算法的實驗分析
        5.4.1 MIMU的靜置實驗分析
        5.4.2 MIMU的動態(tài)實驗分析
    5.5 本章小結(jié)
總結(jié)和展望
參考文獻
攻讀碩士學位期間發(fā)表的論文
致謝


【參考文獻】：
期刊論文
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博士論文
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碩士論文
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[8]旋挖鉆機變幅機構(gòu)的力學特性分析及結(jié)構(gòu)參數(shù)優(yōu)化[D]. 劉彥伯.長安大學 2014
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本文編號：3036585