本文關(guān)鍵詞：微機(jī)械陀螺誤差補(bǔ)償研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：微機(jī)械陀螺與傳統(tǒng)的機(jī)械陀螺相比有成本低、體積小、適合大批量生產(chǎn)等優(yōu)點(diǎn)。因此它在導(dǎo)航、汽車電子、游戲產(chǎn)品等領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用。然而,目前微機(jī)械技術(shù)仍然存在很多限制,包括大的工藝偏差、用于制造微機(jī)械結(jié)構(gòu)的材料對(duì)溫度和沖擊敏感等。微機(jī)械制造工藝的大偏差會(huì)造成陀螺的驅(qū)動(dòng)軸和檢測(cè)軸不完全正交,由此導(dǎo)致陀螺的輸出產(chǎn)生嚴(yán)重的誤差,稱為正交誤差。同時(shí),微機(jī)械材料的物理特性與溫度相關(guān),從而使得微機(jī)械陀螺的輸出會(huì)隨著溫度的變化而變化,導(dǎo)致其溫度性能很差。另外,由于微機(jī)械結(jié)構(gòu)對(duì)沖擊敏感,外界大的沖擊干擾會(huì)使微機(jī)械陀螺的輸出出現(xiàn)很大的沖擊信號(hào),稱為線性加速度誤差。然而,目前的微機(jī)械陀螺產(chǎn)品沒有考慮這些誤差的影響,從而導(dǎo)致其精度還無(wú)法滿足市場(chǎng)運(yùn)用的高性能要求。因此,本文針對(duì)這三個(gè)問(wèn)題分別提出了解決方法。首先,本文提出了改進(jìn)的PID控制器來(lái)補(bǔ)償微機(jī)械陀螺的正交誤差。在閉環(huán)補(bǔ)償回路中加入了判斷處理器來(lái)根據(jù)正交誤差值選擇當(dāng)前時(shí)刻最合適的補(bǔ)償算法。同時(shí),改進(jìn)了PID控制器中的積分器防止積分超調(diào)。其次,針對(duì)微機(jī)械陀螺的溫度特性,提出利用最小二乘法來(lái)分段擬合微機(jī)械陀螺的零偏輸出。最后,針對(duì)微機(jī)械陀螺的線性加速度誤差,提出了一種改進(jìn)的抗野值自適應(yīng)卡爾曼濾波算法來(lái)剔除線性加速度導(dǎo)致的陀螺輸出野值數(shù)據(jù)。考慮野值存在情況下對(duì)算法新息的影響,提出了改進(jìn)的噪聲估計(jì)方程來(lái)實(shí)時(shí)更新最優(yōu)估計(jì)。本文在MATLAB中完成了上述三個(gè)算法的仿真驗(yàn)證工作。首先,建立了微機(jī)械陀螺的系統(tǒng)模型,在提出的自適應(yīng)PID補(bǔ)償?shù)淖饔孟?微機(jī)械陀螺的正交誤差由同步解調(diào)補(bǔ)償?shù)?0.350V減小到-0.005V。經(jīng)過(guò)溫度補(bǔ)償后,得到微機(jī)械陀螺溫度擬合誤差方差由1.827e-006減小到2.7545e-009。最后進(jìn)行了線性加速度誤差補(bǔ)償算法仿真驗(yàn)證,結(jié)果說(shuō)明該算法可以有效的剔除加速度干擾引入陀螺輸出中的野值,微機(jī)械陀螺系統(tǒng)經(jīng)過(guò)抗野值自適應(yīng)卡爾曼濾波補(bǔ)償后,誤差殘差由0.0380減小到0.0014。
【關(guān)鍵詞】：微機(jī)械陀螺儀 誤差補(bǔ)償 正交誤差 溫度誤差 線性加速度誤差
【學(xué)位授予單位】：電子科技大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號(hào)】：TN966
【目錄】：

• 摘要5-6
• Abstract6-10
• 第一章 緒論10-17
• 1.1 微機(jī)械陀螺應(yīng)用背景10-11
• 1.2 課題研究意義11-12
• 1.3 微機(jī)械陀螺誤差研究現(xiàn)狀12-16
• 1.4 論文主要工作和結(jié)構(gòu)安排16-17
• 第二章 微機(jī)械陀螺工作原理與誤差特性分析17-31
• 2.1 電容式振動(dòng)微機(jī)械陀螺工作原理17-20
• 2.1.1 科里奧利力17-18
• 2.1.2 電容檢測(cè)原理18
• 2.1.3 振動(dòng)式微機(jī)械陀螺力學(xué)分析18-20
• 2.2 微機(jī)械陀螺系統(tǒng)建模20-23
• 2.3 微機(jī)械陀螺正交誤差特性23-26
• 2.3.1 正交誤差產(chǎn)生原因23-25
• 2.3.2 仿真分析25-26
• 2.4 微機(jī)械陀螺溫度特性26-29
• 2.5 微機(jī)械陀螺線性加速度誤差特性29-30
• 2.6 本章小結(jié)30-31
• 第三章 微機(jī)械陀螺誤差補(bǔ)償理論基礎(chǔ)31-44
• 3.1 正交誤差補(bǔ)償理論基礎(chǔ)31-35
• 3.1.1 同步解調(diào)31-32
• 3.1.2 基于PID控制器的閉環(huán)回路補(bǔ)償32-34
• 3.1.3 PID的參數(shù)整定34-35
• 3.2 基于最小二乘法的溫度補(bǔ)償理論基礎(chǔ)35-37
• 3.3 線性加速度誤差補(bǔ)償理論基礎(chǔ)37-42
• 3.3.1 卡爾曼濾波算法37-40
• 3.3.2 基于 3σ 準(zhǔn)則的抗野值算法40-41
• 3.3.3 基于 3σ 準(zhǔn)則的抗野值卡爾曼濾波算法仿真41-42
• 3.4 本章小結(jié)42-44
• 第四章 微機(jī)械陀螺誤差補(bǔ)償算法研究44-56
• 4.1 基于改進(jìn)的PID控制的正交誤差補(bǔ)償算法44-48
• 4.1.1 閉環(huán)補(bǔ)償回路44-45
• 4.1.2 相位校正與解調(diào)算法45-47
• 4.1.3 改進(jìn)的PID控制算法47-48
• 4.2 基于分段擬合的溫度補(bǔ)償48-51
• 4.2.1 數(shù)據(jù)預(yù)處理48-50
• 4.2.2 溫度誤差的分段擬合補(bǔ)償50-51
• 4.3 線性加速度誤差補(bǔ)償算法51-54
• 4.3.1 陀螺系統(tǒng)建模51-52
• 4.3.2 改進(jìn)的自適應(yīng)卡爾曼濾波算法52-53
• 4.3.3 抗野值處理53-54
• 4.4 本章小結(jié)54-56
• 第五章 微機(jī)械陀螺誤差補(bǔ)償算法仿真驗(yàn)證56-74
• 5.1 正交誤差補(bǔ)償算法仿真結(jié)果與分析56-64
• 5.1.1 仿真結(jié)果57-63
• 5.1.2 實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)與結(jié)果分析63-64
• 5.2 溫度補(bǔ)償仿真結(jié)果與分析64-68
• 5.2.1 全段擬合仿真結(jié)果64-65
• 5.2.2 分段擬合仿真結(jié)果65-67
• 5.2.3 實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)與結(jié)果分析67-68
• 5.3 線性加速度誤差補(bǔ)償算法仿真結(jié)果與分析68-72
• 5.3.1 仿真結(jié)果68-72
• 5.3.2 實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)與結(jié)果分析72
• 5.4 本章小結(jié)72-74
• 第六章 總結(jié)與展望74-76
• 6.1 工作總結(jié)74
• 6.2 工作展望74-76
• 致謝76-77
• 參考文獻(xiàn)77-81
• 攻讀碩士學(xué)位期間取得的研究成果81-82

【參考文獻(xiàn)】

中國(guó)期刊全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前2條

1 呂志清;哥氏振動(dòng)陀螺[J];壓電與聲光;2004年02期

2 陳維娜;曾慶化;李榮冰;劉建業(yè);;微機(jī)械陀螺溫度混合線性回歸補(bǔ)償方法[J];中國(guó)慣性技術(shù)學(xué)報(bào);2012年01期

  本文關(guān)鍵詞：微機(jī)械陀螺誤差補(bǔ)償研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

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本文編號(hào)：390037