發(fā)布時間：2017-04-19 16:21

  本文關(guān)鍵詞：基于MEMS慣性器件的兩軸穩(wěn)定平臺研究，，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：穩(wěn)定平臺能有效隔離運動平臺擾動、使靈動載荷相對慣性空間保持穩(wěn)定,常用于視軸穩(wěn)定、相對姿態(tài)穩(wěn)定、方位跟蹤等用途,應(yīng)用領(lǐng)域廣泛、前景廣闊,目前平臺穩(wěn)定系統(tǒng)姿態(tài)檢測以成本較高的光學陀螺為主要檢測元件,不利于穩(wěn)定平臺的推廣應(yīng)用,本文據(jù)此背景在調(diào)研和查閱了大量資料的基礎(chǔ)上,以價格較低、易批量化生產(chǎn)的MEMS慣性器件作為姿態(tài)檢測部件,并以此為基礎(chǔ)設(shè)計了一種小型化的平臺穩(wěn)定系統(tǒng),系統(tǒng)利用MEMS陀螺和加速度計對平臺姿態(tài)信息進行檢測,然后根據(jù)二者傳感信息解算平臺姿態(tài)角,利用控制策略控制平臺動力系統(tǒng)使其保持平穩(wěn)。 論文首先論述了所設(shè)計兩軸穩(wěn)定平臺的結(jié)構(gòu)和工作原理,對本文所述的平臺穩(wěn)定系統(tǒng)的控制系統(tǒng)構(gòu)成做了詳細描述。然后,針對控制系統(tǒng)所包含的姿態(tài)檢測和姿態(tài)解算與控制兩大部分的設(shè)計分別予以展開論述。 在硬件方面,重點介紹了包括主控制器最小系統(tǒng)、慣性器件信號采集電路、數(shù)據(jù)傳輸電路、平臺動力系統(tǒng)控制電路在內(nèi)的器件選型和電路設(shè)計依據(jù)。軟件方面,介紹了MEMS慣性器件的噪聲分析以及信號處理方法。分析了以陀螺和加速度計為基礎(chǔ)的姿態(tài)角解算方法,針對不同的姿態(tài)解算方法,利用實驗測試數(shù)據(jù)進行了解算效果對比,最終確定了以互補融合算法為基礎(chǔ)的數(shù)據(jù)解算實現(xiàn)方法。緊接著,論述了利用姿態(tài)角信息進行穩(wěn)定平臺姿態(tài)控制的控制模型及實現(xiàn)方法。 對姿態(tài)檢測單元尤其是MEMS陀螺的標定測試方法進行了詳細的描述,給出了測試結(jié)果,并對數(shù)據(jù)處理前后的效果進行了對比分析。最后,對穩(wěn)定平臺系統(tǒng)進行了基本的穩(wěn)定測試,并對測試結(jié)果進行了相關(guān)分析。
【關(guān)鍵詞】：MEMS 慣性技術(shù) 陀螺 穩(wěn)定平臺 Kalman濾波
【學位授予單位】：中北大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2014
【分類號】：TP273;TH703
【目錄】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 第一章 緒論9-18
• 1.1 課題的研究背景、目的和意義9-10
• 1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢10-16
• 1.2.1 MEMS慣性器件的發(fā)展現(xiàn)狀10-13
• 1.2.2 慣性穩(wěn)定平臺的發(fā)展現(xiàn)狀13-16
• 1.3 論文主要研究內(nèi)容和章節(jié)安排16-18
• 第二章 平臺穩(wěn)定系統(tǒng)的總體設(shè)計18-34
• 2.1 穩(wěn)定平臺系統(tǒng)設(shè)計18-22
• 2.1.1 穩(wěn)定平臺的工作原理18-20
• 2.1.2 穩(wěn)定平臺結(jié)構(gòu)設(shè)計20
• 2.1.3 穩(wěn)定平臺控制系統(tǒng)設(shè)計20-22
• 2.2 姿態(tài)檢測模塊電路設(shè)計22-31
• 2.2.1 姿態(tài)檢測模塊主控單元設(shè)計22-24
• 2.2.2 MEMS慣性器件選型24-25
• 2.2.3 MEMS慣性器件信號檢測電路設(shè)計25-30
• 2.2.4 姿態(tài)檢測模塊通信電路設(shè)計30-31
• 2.3 穩(wěn)定平臺姿態(tài)控制與通信模塊設(shè)計31-33
• 2.4 本章小結(jié)33-34
• 第三章 平臺姿態(tài)信息檢測與數(shù)據(jù)融合34-48
• 3.1 MEMS慣性器件信號誤差分析34-36
• 3.2 MEMS陀螺信號處理36-41
• 3.2.1 經(jīng)典Kalman濾波算法基本原理37-39
• 3.2.2 ARMA建模與數(shù)據(jù)處理39-41
• 3.3 數(shù)據(jù)融合與姿態(tài)解算41-47
• 3.3.1 基于獨立慣性器件的姿態(tài)解算算法42-44
• 3.3.2 Kalman濾波算法在姿態(tài)解算中的應(yīng)用44-45
• 3.3.3 互補濾波算法在姿態(tài)解算中的應(yīng)用45-47
• 3.4 本章小結(jié)47-48
• 第四章 系統(tǒng)軟件與控制方法研究48-56
• 4.1 姿態(tài)檢測單元控制系統(tǒng)及外設(shè)驅(qū)動程序設(shè)計48-53
• 4.1.1 姿態(tài)檢測單元控制系統(tǒng)設(shè)計48-49
• 4.1.2 AD轉(zhuǎn)換驅(qū)動程序設(shè)計49-50
• 4.1.3 MEMS陀螺和加表的SPI通信程序設(shè)計50-51
• 4.1.4 姿態(tài)檢測單元數(shù)據(jù)傳輸軟件設(shè)計51-53
• 4.2 穩(wěn)定控制系統(tǒng)軟件設(shè)計53-55
• 4.2.1 穩(wěn)定控制模塊軟件設(shè)計53-54
• 4.2.2 舵機控制軟件設(shè)計54-55
• 4.3 本章小結(jié)55-56
• 第五章 穩(wěn)定平臺系統(tǒng)測試與結(jié)果分析56-61
• 5.1 MEMS陀螺的測試與標定56-59
• 5.2 平臺穩(wěn)定系統(tǒng)測試59-60
• 5.3 本章小結(jié)60-61
• 第六章 總結(jié)與展望61-63
• 參考文獻63-66
• 攻讀碩士學位期間發(fā)表的論文及參與的科研工作66-68
• 致謝68

【參考文獻】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前9條

1 郭曉鴻;楊忠;陳U

本文編號：316685