永磁悬浮轨道侧向力控制系统的DMC-PID控制策略

针对永磁悬浮轨道弯道侧向力控制系统的大惯性、纯滞后以及非自衡等特点,提出一种DMC-PID串级控制的永磁悬浮侧向力控制策略。结合PID的快速响应能力和DMC预测控制的抗干扰能力强优点,二者优势互补。对比传统PID控制策略、DMC-PID串级控制策略在永磁悬浮侧向力控制系统中的动态性能。仿真结果表明:DMC-PID串级控制策略较传统PID控制策略控制效果更优,具有侧向力波动更小、调节时间更短以及响应速度更快等优点,表现出良好的跟随性和抗干扰能力。在永磁悬浮列车转弯时,采用DMC-PID串级控制策略能够较快通过控制数字液压缸的伸缩使得车载磁体与磁轨磁体对中,侧向力趋近于目标值0 N,较大程度提高永磁悬浮列车的平稳性。

基于遗传算法的数字罗盘误差补偿方法研究

提高地磁导航精度的关键在于地磁罗盘的误差补偿,本文通过分析数字罗盘误差产生的原因,提出一种基于遗传算法的误差补偿方法,通过遗传算法的交叉、变异、选择等过程,对罗盘误差补偿参数进行优化,算法克服了传统方法的局部最优问题,达到一种全局最优化。实验结果表明:该算法可以有效修正环境磁场误差,将平均误差由补偿前的10.81°降低到0.53°,补偿后的罗盘可以为地磁导航提供更为精确的航向信息。

基于GPS辅助以实现捷联式数字磁罗经自动消差的研究

针对目前使用的磁罗经体积重量大,消差操作依赖人工进行的不足,提出一种能够自动测校误差的数字式磁罗经系统。利用椭圆假设求解数字磁罗经的自差及相应的误差补偿方法,同时基于GPS信号的辅助,将船舶位置信息引入描述地球地磁磁差的八阶泰勒多项式中,得到在不同位置时的磁差修正值。然后经过计算机处理求得真实航向,完成对数字磁罗经的自动消差。

数字磁罗盘的全姿态罗差补偿

针对现有磁罗盘罗差补偿方法成本高、效率低和全姿态补偿能力不足的问题,提出了一种基于几何变换的全姿态罗差补偿方法。首先,根据外磁干扰对磁传感器采样值的影响,建立了几何变换罗差补偿模型,将罗差补偿参数由12个减少到9个。其次,将牛顿法算子引入到粒子群算法中建立了混合粒子群优化算法,采用粒子群算法选取优化参数初始值,以牛顿法算子快速逼近最优值。最后,使用提出的混合粒子群优化算法对几何变换参数进行优化求解,并利用几何变换补偿模型对磁罗盘磁航向测量误差进行补偿。实验结果表明,采用该补偿方法无需外部辅助航向姿态信息,可在3min内实现全姿态罗差补偿,并将磁航向测量误差降低为补偿前的1/8~1/10,在罗差补偿精度和速度上优于传统补偿方法,满足了航姿系统的需求。

组合航向系统中数字磁罗盘的罗差补偿研究

研制了一种由数字磁罗盘和角速度陀螺组成的组合航向系统。为了提高系统的航向精度,本文提出了两种有效的误差补偿方法:八位置最小二乘法和椭圆假设补偿法。通过将两种算法应用在HMR3300型数字磁罗盘进行航向测量,分析并比较了两种算法的可行性和有效性。实验结果表明:椭圆假设补偿法是一种更为智能的误差补偿算法,它能够实现数字磁罗盘的自动误差补偿和自动校准,误差补偿效果良好。

一种数字磁罗盘的航向误差校正方法

针对数字磁罗盘(DMC)罗差校准算法存在环境适应能力差的不足,采用微电子机械系统(MEMS)陀螺仪信号进行辅助校准。考虑MEMS陀螺仪动态漂移大的特点,设计了相对航向和绝对航向相互辅助的校准方案并提出了一种模糊闭环H∞滤波算法,用于提高数字磁罗盘对磁场干扰的有效识别率,减小航向误差。试验结果表明,在外部磁场干扰环境下,将MEMS陀螺仪的相对航向和DMC的绝对航向有机组合,可以提高DMC的航向精度和输出稳定性。

三分量磁通门数字磁罗盘研制

介绍了一种三分量磁通门数字磁罗盘系统的设计。基于磁罗盘利用地磁定向的基本原理,以磁通门传感器与双轴倾斜角传感器为核心,运用Atmega16L微处理器直接产生数字方波激励信号驱动磁通门探头,以峰值检波法提取磁通门信号,改善了传统RC模拟激磁电路的稳定性问题;通过采用三通道16位ADC对磁通门输出信号进行采样,并直观地输出相关测量信息,保证了系统的测量精度。实验结果表明,系统精度较高、稳定性好且噪声小,该设计已成功应用于某型数字磁罗盘。

磁罗盘与光纤陀螺的组合航向测量系统设计

针对数字磁罗盘(Digital Magnetic Compass,DMC)与光纤陀螺(Fiber Optic Gyro,FOG)单独使用时各自存在的缺点,为提高低成本航向测量方法的精度,提出DMC与FOG组合的概念,根据DMC与FOG的误差特性,设计了一种自适应卡尔曼滤波器将它们组合起来,获得最佳的指向精度。以低精度FOG真实静态漂移作为误差输入,进行了仿真实验,结果显示,自适应卡尔曼滤波误差收敛,能够很好地抑制DMC与FOG的偏置,同时平滑作用和信息融合作用效果明显,证明了此方法的有效性和可行性。

基于LSM303DLH的磁罗经传感器设计

为了把船上常用的机械平衡式磁罗经指示的船首角用数字化的方式在雷达或电子海图等设备上集中显示,采用了最新的意法半导体公司推出的具有三轴磁力计和三轴加速计集成合一的传感器模块LSM303DLH,通过读取内部实时状态的的6个变量数据,从而计算出航船的前俯仰角、侧倾角及与地平面磁北方向的航行角,航行信息通过数据线传送给终端集中处理显示,从而可方便船舶的驾驶与控制,提高安全系数。采用LSM303DLH制作的磁罗经传感器转换精度可达1°内,能满足普通航船的使用需要。

磁罗经自差的数字化校正法

经过长期的理论研究与实践探索,制作了磁罗经数字校正仪,提出了磁罗经自差数字化校正法,并完成了船舶在锚泊状态时就能校正磁罗经自差的实际校正工作,能够满足校正工作的要求。为磁罗经校正工作提供一种高效便捷的方法,确保船舶的航行安全。

基于数字磁力检测仪的磁罗经自差校正方法

为了能使船舶在锚泊或停靠码头的状态下就能实现磁罗经自差校正的目的,通过安装在罗盆底部的一种数字磁力检测仪测量并存储船舶正常航行时3个航向磁罗经自差力的大小与方向,在校正自差时利用存储的数据可计算出半圆自差系数和象限自差系数,完成磁罗经自差的校正工作。从理论上论述了依靠数字磁力检测仪校正磁罗经自差的原理,阐述了数字磁力检测仪组成以及船舶在锚泊或停靠码头时利用数字磁力检测仪校正自差的方法。经过实践验证了校正方法的正确性,用计算机及传感器技术为磁罗经自差校正提供一种高效便捷方法,节省时间和费用。

一种新型三轴数字罗盘的设计

三轴数字罗盘能输出当前载体的航向角、俯仰角、横摇角,由于其体积小、精度高、使用方便而得到广泛使用;对三轴数字罗盘航向角的测量受周围铁磁物质的影响原理进行了研究,给出了一种可改善航向测量性能的三轴数字罗盘的研制新方案,并提出了具体的修正计算关系式;实验证明该三轴数字罗盘在工作时无须停机就能矫正环境磁场,从而大大提高了航向角动态测量精度。

一种数字磁罗盘全罗差自主优化补偿方法

为了进一步提高数字磁罗盘全姿态罗差补偿精度,提出了一种基于地磁场分量的罗差自主优化补偿方法。从罗差补偿模型出发,分析椭球拟合补偿方法的局限性,在对参数缺失和剩余误差分析的基础上,建立了包含缺失参数的优化补偿模型;针对非线性优化模型引入粒子群算法PSO(Particle Swarm Optimization)对模型参数进行估计,数值仿真结果证明了算法可有效估计缺失参数。实验结果表明,优化补偿过程无需借助外部辅助姿态信息,俯仰角-20°姿态下,优化补偿方法在椭球假设补偿基础上将其最大误差由4.8°降至1.9°,误差标准差由1.5°降至1.1°。

数字式磁罗盘的误差补偿方法研究

随着磁航向测量系统应用领域的拓宽,必须提高数字磁罗盘的航向精度,本文首先介绍了磁航向测量的基本原理,通过对航向误差的分析以及环境磁场对磁罗盘的影响,研究了一种误差修正方法,采取了粗校和精校两步走的策略,首先采用最佳椭圆拟合的方法进行粗校,再把自差作为小量,采用最小二乘法进行精校。在HMR3300上应用该方法进行实验,使得HMR3300的精度提高到0.4度以内,验证了该方法的有效性和可行性。

基于遗传算法的数字磁罗盘误差补偿方法研究

使用环境的磁干扰及自身误差是影响罗盘航向角精度的主要因素。基于三轴数字磁罗盘工作原理分析了磁罗盘的误差成因,建立了相应的误差模型,采用遗传算法研究了数字磁罗盘误差补偿方法。结果表明,该误差补偿方法能准确地计算出罗盘误差参数,极大地提高了数字磁罗盘的航向角精度。

姿态航向参考系统中磁罗盘安装误差补偿研究

在飞行状态下,姿态航向参考系统的航向由磁航姿计算机的姿态和磁罗盘的磁通量算得,由于磁罗盘和航姿计算机在机上有安装误差,使得算出的航向有一定偏差,针对这一问题,文章提出了一种补偿机上磁罗盘安装误差的方法。机上试验表明：该方法补偿了磁罗盘在机上的安装误差,可有效提高磁航向的精度。

基于CAN总线的船舶导航通信系统的设计

为解决传统船舶导航通信系统输出速率低、可靠性差以及线路复杂的问题,在对CAN总线与GPS协议、RS232和RS485通信协议转换的基础上,重点完成了船舶导航通信系统的整个设计,并对关键的数字方位仪、数字磁罗经和GPS接收机子模块进行设计;最后,完成了CAN总线核心控制器及其防雷设计,为保证船舶导航通信系统的安全、可靠运行奠定基础。

基于MSP430的磁阻罗盘自差自动校正设计

由于磁航向测量系统应用领域日趋拓宽,数字磁罗盘的航向精度亟待提高。简要介绍了由磁阻罗盘、角度传感器和单片机组成的数字磁罗经系统的软硬件组成及工作原理。探讨了使用八角度法进行误差补偿的可行性。通过实验验证能准确自动消除自差实现导航数据的精确、实时、高清晰的显示。

数字磁罗经自差自动校正方法

为适应当前船舶智能化和数字化发展的需求,提出一种具有较高准确度且实际可行的罗经自差自动校正方法.该方法无需人工干预,自动完成罗经自差校正,并在显示器上直接显示船舶磁航向或者船舶真航向.该自差校正方法节省了船舶校正自差的时间,简化了校正过程,其校正精度可满足船舶航行安全的要求.

高精度手持式多功能人眼安全激光测距仪

研制的手持式多功能人眼安全激光测距仪,集成了数字罗盘、GPS、白光瞄准通道、人眼安全激光测距组件、低功耗微显示器等功能模块,具备方位角/俯仰角测量、地理经纬度测量、可见光目视观察、激光测距、分划线夜间照明、综合信息集成显示和输出等功能,经过外场测试,整机作用距离达到10km,测距精度2m,方位角/俯仰角精度0.5°,定位精度CEP值为10m,满足设计要求。