目前部分高校對于慣性導(dǎo)航的教學(xué)模式依然處于理論教學(xué)部分,開展的實驗課程也僅僅停留在仿真階段,缺少一臺系統(tǒng)的實驗教學(xué)設(shè)備。以高校實踐教學(xué)為研究應(yīng)用背景,設(shè)計一款將MEMS穩(wěn)定平臺應(yīng)用于實驗教學(xué),同時又具有標定測試轉(zhuǎn)臺功能的儀器。本儀器集多個功能于一體,包括穩(wěn)定平臺、三軸位置轉(zhuǎn)臺、三軸速率轉(zhuǎn)臺、搖擺臺,一機多用,相較于傳統(tǒng)的測試標定轉(zhuǎn)臺具有體積小、成本低的優(yōu)點。此設(shè)備一方面可以作為高校開展實踐教學(xué)的試驗儀器,輔助教師完成慣性技術(shù)相關(guān)課程以及嵌入式編程等相關(guān)實驗;另一方面,也可滿足中低精度MEMS慣性器件部分指標的標定需求。多功能集成有利于提升設(shè)備的性價比,特別是在實驗教學(xué)中具有“一機多用”的優(yōu)勢。本文的主要內(nèi)容為:首先,MEMS慣性測量單元是一種多傳感器信息融合的非線性系統(tǒng),易受外界噪聲干擾導(dǎo)致輸出姿態(tài)精度不高,針對此問題,文中分別對MEMS慣性器件進行姿態(tài)測量建模分析,找到系統(tǒng)的誤差項,然后提出一種改進型的擴展卡爾曼濾波算法(EKF),使得MEMS慣性測量單元靜態(tài)精度達到0.5°,動態(tài)精度達到1°。然后,針對儀器控制控制系統(tǒng)在運行過程中出現(xiàn)的系統(tǒng)超調(diào)問題,提出模糊自適應(yīng)PID控制算法,通... 

【文章來源】：中北大學(xué)山西省

【文章頁數(shù)】：89 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【部分圖文】：

穩(wěn)定平臺在各國武器裝備領(lǐng)域的應(yīng)用Fig1-1applicationofstabilityplatforminthefieldofweaponequipmentofvariouscountries

LITE-NINGG4瞄準吊艙

中北大學(xué)學(xué)位論文4臺設(shè)備的尺寸。根據(jù)集成MEMS慣性器件的發(fā)展趨勢，國外諸多發(fā)達國家逐步將穩(wěn)定平臺技術(shù)從機載、艦載等武器裝備向著民用的無人機航拍、天文望遠鏡以及攝像穩(wěn)定系統(tǒng)中發(fā)展。例如美國的大雙筒哥倫布望遠鏡系統(tǒng)、TMT光學(xué)望遠鏡穩(wěn)定跟蹤系統(tǒng)，以及X-47B無人機系統(tǒng)均搭載了基于MEMS慣性器件的穩(wěn)定平臺系統(tǒng)[19-21]。目前國外已經(jīng)將穩(wěn)定平臺技術(shù)由武器系統(tǒng)向著民用領(lǐng)域過渡，極大的豐富了無人機航拍、攝像頭光電吊艙以及攝影防抖等領(lǐng)域相關(guān)工作。我國與上世紀90年代開展對穩(wěn)定平臺的研發(fā)工作，相較于國外發(fā)達國家理論技術(shù)薄弱。不過，隨著我國對穩(wěn)定平臺技術(shù)的不斷重視，國產(chǎn)穩(wěn)定平臺技術(shù)已經(jīng)取得了重大突破，目前已經(jīng)到了自主研發(fā)的階段。我國于20世紀90年代開始對軍用機載光電穩(wěn)定裝置開展相關(guān)研究，取得喜人成果。1989年，中科院成都光電所成功研制出了可用于機載吊艙的穩(wěn)定設(shè)備[22]。20世紀90年代初期，北京618所也開展了穩(wěn)定平臺的研制工作，所設(shè)計的穩(wěn)定平臺設(shè)備精度較高可達到0.1mrad[23]。清華大學(xué)與華中光電技術(shù)研究均參與到陀螺穩(wěn)定平臺系統(tǒng)的研發(fā)中，所設(shè)計的穩(wěn)定平臺設(shè)備均已投入使用[24]。并且國內(nèi)部分研究院所已經(jīng)將MEMS慣性器件應(yīng)用于穩(wěn)定平臺開發(fā)中。國防科技大學(xué)于2005年自主研發(fā)了一款MEMS二軸穩(wěn)定平臺，并且在實用中驗證了儀器精度，平臺采用MEMS陀螺，有效降低了整個穩(wěn)定平臺系統(tǒng)的成本[25]，其實物圖如圖1-3所示：圖1-3國防科技大學(xué)MEMS兩軸穩(wěn)定平臺系統(tǒng)Fig1-3MEMStwoaxisstableplatformsystemofNationalUniversityofDefenseScience2009年，哈爾濱工程大學(xué)的蔡美華設(shè)計了一款基于MEMS振動陀螺的穩(wěn)定吊艙，利用滑動平均—卡爾曼濾波算法提升姿態(tài)解算精度，并設(shè)計自抗擾控制器實現(xiàn)儀器的

【參考文獻】：
期刊論文
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碩士論文
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[3]穩(wěn)定平臺的控制算法研究[D]. 柁旭東.哈爾濱工程大學(xué) 2017
[4]云臺穩(wěn)定系統(tǒng)研究[D]. 韋嘯成.中北大學(xué) 2017
[5]基于STM32的小型無人機飛行控制系統(tǒng)設(shè)計[D]. 楊磊.東北農(nóng)業(yè)大學(xué) 2016
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[7]艦載光電跟蹤設(shè)備抗沖擊性能研究[D]. 呂治軍.中國科學(xué)院研究生院(光電技術(shù)研究所) 2016
[8]多傳感器融合室內(nèi)導(dǎo)航技術(shù)研究[D]. 王晨陽.哈爾濱工程大學(xué) 2015
[9]旋轉(zhuǎn)導(dǎo)向鉆井工具姿態(tài)參數(shù)的模擬計算[D]. 王曉翠.西安石油大學(xué) 2014
[10]小型無人機載吊艙控制系統(tǒng)研究[D]. 宋硯波.長春理工大學(xué) 2014



本文編號：2929200