海上吊车多传感器融合姿态角度解算方法研究

本文针对海上吊车姿态角度解算精度不高的问题,提出了一种基于卡尔曼滤波的多传感器融合姿态角度解算方法,即通过融合倾角传感器和陀螺仪2种传感器的数据,并采用卡尔曼滤波算法进行姿态角度解算。试验结果表明,本文所提方法能够有效降低姿态角度测量中的噪声影响,提高测量精度和稳定性。

基于惯性传感器的人体姿态角度测量方法研究进展

介绍了基于微机械电子系统(micro-electro-mechanical system,MEMS)级惯性测量单元的人体姿态角度测量方法研究进展。对基于单一传感器与组合式传感器的2种姿态角度测量方法及运用分别进行了阐述,并总结其优缺点。探讨了不同惯性测量单元组合用于姿态测量的方法及其优缺点,得到在不同情况下使用不同方法的结论。指出惯性传感技术拥有广阔的应用前景,进一步对该技术与其他技术的融合进行研究和开发可为人类的健康提供更有价值的技术与产品。

液压支架姿态角度测量系统

针对采用单一角度传感器实现综采工作面液压支架姿态角度监测时测量结果不准确的问题,提出了一种基于倾角传感器和陀螺仪的液压支架姿态角度测量系统。该系统采用SVT626T型倾角传感器和ML7100型三轴陀螺仪测量倾角和轴向偏转角度,并以俯仰角为例,用卡尔曼滤波对2种传感器测量的角度进行数据融合。Matlab仿真及实验结果表明,该系统有效解决了倾角传感器因顶梁变加速运动导致的测量误差和陀螺仪因长时间测量导致的漂移和误差累积问题,提高了顶梁姿态角度测量精度。

一种基于六轴姿态角度传感器的新型实用跌倒检测实验系统

本文介绍了一种基于六轴姿态角度传感器的新型实用跌倒检测实验系统。该系统利用六轴姿态角度传感器针对人体运动姿态进行加速度和角度的解算,利用全球定位系统(Global Positioning System,GPS)获取地理位置,利用ZigBee实现主从机的本地数据交互传输通信和组网设计,利用全球移动通信系统(Global System for Mobile communications,GSM)实现远程报警,将STC15F2K60S2单片机作为高速数据处理和控制器。实验证明,本文设计的系统可实时准确地检测跌倒状态并进行上、下位本地报警和远程报警,达到实时监控和跌倒及时通知救援的效果,以减少跌倒者伤亡,可适合在腿脚康复所、疗养院和养老院等机构或个人应用。

基于互补滤波器的两轮平衡车姿态角度测量

微机电系统(Micro-Electro-Mechanical Systems,MEMS)陀螺仪和MEMS加速度计在两轮平衡车姿态测量中存在扰动和噪声,引起姿态角度测量误差。通过对陀螺仪和加速度计输入信号进行滑动扣除均值方法来抑制直流分量,利用滑动滤波算法抑制加速度计高频噪声,引入互补滤波算法将预处理后的陀螺仪和加速度计信号进行融合,得到更加准确稳定的角度测量值,分析了融合算法中加权因子与滤波频率特征之间的关系。该方法应用到两轮平衡车的运行姿态角度控制中,提高了对姿态角度测量的精度。

基于中国乘员的汽车座椅乘坐姿态舒适性评价分级模型

为研究汽车座椅乘员姿态舒适性问题,针对影响乘员舒适性的矢状面姿态角度指标,文中提出了一种基于中国人群覆盖范围和博弈组合赋权的评价分级方法。首先,采用动作捕捉技术获取乘员各舒适姿态角度,得到角度覆盖的人群范围,从而计算各姿态角度指标得分;采用G1法和熵权法分别计算各指标的主客观权重,基于博弈组合赋权得到各指标的综合最优权重;最终,根据各指标得分及最优权重,按照加权平均方式得到汽车座椅整体姿态舒适性评分;制订5级分级标准获取汽车座椅乘坐姿态舒适性等级。通过被试乘坐汽车座椅的主观体验评分验证建立的分级模型的可行性,为国内智能座舱的座椅姿态调节模式优化设计提供指导和依据。

基于LoRa的无线吊装姿态监测系统研究

在核电厂换料大修期间,需要对系统设备进行解体检修,其中涉及大量的吊装作业,被吊物的试吊调平对整个作业过程的安全与质量具有重要影响,而传统的调平方式存在精度差、效率低等缺点,因此,针对吊物调平的难题,设计了一种基于LoRa的无线吊装姿态监测系统,从系统结构与设计原理方面进行了详细分析,并通过电压互感器的拆装吊运验证了该系统的有效性,可为重要、精密设备吊运提供辅助。

空空导弹大角度姿态推力矢量控制研究

为研究具有大离轴角及越肩发射能力的先进空空导弹敏捷转弯方法,研究了空空导弹的大角度姿态机动控制律。利用时间尺度分离的方法将导弹的姿态动力学和运动学系统分别看做快子系统和慢子系统。用李亚普诺夫方法设计了慢子系统控制律。利用动态逆方法设计了快子系统控制律。分析了控制系统的鲁棒性和稳态精度。仿真结果证明了所提控制方法能够大大减小空空导弹大角度姿态机动时各种力矩干扰的影响。最后给出了采用姿态控制实现的越肩发射的仿真结果。

空空导弹大角度姿态反作用喷气控制

为研究具有大离轴角及越肩发射能力的先进空空导弹初始段敏捷转弯方法,研究了装有反作用喷气控制系统的空空导弹的大角度姿态过失速机动控制律。反作用喷气控制系统用来提供大角度敏捷转弯时大攻角飞行的控制力矩。利用时间尺度分离的方法将导弹的姿态动力学和运动学系统分别看作快子系统和慢子系统。用李亚普诺夫方法设计了慢子系统控制律,利用滑动模态方法设计了快子系统控制律,在该控制律作用下,导弹闭环系统不仅是稳定的而且其动态品质也可以得到保证。分析了控制系统的鲁棒性,结果表明所提控制方法能够有效消除空空导弹大角度姿态机动时转动惯量变化以及各种力矩干扰的影响。最后给出了一个实例来说明姿态控制在空空导弹敏捷转弯中的应用。

汽车乘员半躺姿态舒适性研究

为研究半躺姿态下汽车乘员的舒适姿态角度范围和人体特征参数对舒适姿态角度及压力分布参数的影响,文中采用主观体验和客观测量相结合的方法,招募16名目标用户作为测试者(男8/女8)参与研究。测试者通过主观体验的方法,调节汽车座椅至舒适的半躺姿态,采用动作捕捉和体压分布测量的方法获取不同乘员的舒适姿态角度(包括躯干角、大腿水平角、小腿水平角和膝角)及相应姿态下的压力分布参数。结果表明:躯干角、大腿水平角、小腿水平角和膝角的舒适角度范围分别为42°~60°,7°~33°,11°~56°和105°~128°;乘员的身高、肩峰至大转子长度、大腿长、小腿长与舒适姿态角度间存在不同程度的相关性;不同身高百分位的乘员在大腿水平角、小腿水平角、接触面积和轴向平均压强梯度间存在差异。

空间飞行器大角度姿态机动混合H_2/H_∞控制

提出一种基于平方和优化的空间飞行器大角度姿态机动混合H2/H∞控制方法.为适应飞行器大角度姿态机动的要求,采用修正的Rodrigues参数描述卫星的姿态运动,并将飞行器姿态运动学和动力学方程转化为线性参数可变(LPV)系统;为降低设计的保守性,通过引入附加松弛变量,提出一种系统矩阵与Lya-punov矩阵分离的混合H2/H∞性能准则;基于该性能准则,运用Lyapunov方法和平方和优化技术,推导出飞行器大角度姿态机动混合H2/H∞状态反馈控制器存在的充分条件,并将混合H2/H∞控制器设计问题转化为具有平方和约束的参数优化问题.

小卫星大角度姿态机动的变结构控制方法

大角度姿态机动是高分辨率遥感小卫星的关键技术之一 .在反作用轮速率饱和限制条件下 ,为获得较短的机动时间 ,在极大值原理和变结构控制理论的基础上 ,提出分步优化的方法 ,设计了次最优控制器 ,避免了直接优化控制存在的困难 .仿真结果表明 :控制算法能在反作用轮速率饱和限制条件下较快地实现姿态大角度机动 ,具有设计简单、易于实现和鲁棒性好等特点 .

基于Lyapunov方法的空间飞行器大角度姿态机动控制

本文研究空间飞行器大角度姿态机动的控制问题。为了克服大角度机动时使用欧拉角可能产生的奇异问题 ,文中使用四元数形式的微分方程来描述飞行器的运动。飞行器的动力学方程具有不确定性和非线性。本文应用 L yapunov方法设计了大角度姿态机动控制器 ,这个控制器具有按指数规律变化的增益 ,它大大减小了对初始力矩的要求。最后 ,本文给出一个例子来说明所导出的控制器的优点。

基于干扰估计的航天器大角度姿态机动鲁棒次优控制

针对存在系统参数不确定与外界干扰的航天器大角度姿态机动问题,提出一种基于干扰估计的鲁棒次优控制方法。该方法通过引入总干扰的概念,将不确定参数与外界干扰对系统的影响统一为各控制通道总干扰,而后采用非线性干扰观测器实现对系统总干扰的估计;借鉴状态相关的黎卡提方程(SDRE)方法,将系统模型改写为状态相关的线性形式,并采用近似方法实现基于干扰估计的次优控制参数的在线求解。通过对航天器大角度姿态机动问题的仿真分析,校验所提方法不仅较传统SDRE方法计算效率更高,而且较大程度上提高系统对参数偏差与外界干扰的鲁棒性能。

柔性航天器大角度姿态机动的变论域分形控制

针对具有开环树状拓扑结构的柔性多体航天器,基于真-伪坐标形式的拉格朗日方程,建立柔性多体航天器的动力学模型,充分考虑了柔性航天器的时变与不确定性的动力学特征,设计了改进的变论域分形模糊控制器,并对该系统进行了仿真验证.仿真结果表明,该方案回避了实时计算收缩因子所导致的论域范围实时收缩的缺点,实现了对柔性多体航天器大角度姿态机动的有效控制,同时保证了航天器柔性附件振动的有效抑制.

基于平方和优化的飞行器大角度姿态机动保性能控制器设计

研究飞行器大角度姿态机动状态反馈保性能控制器设计问题。采用修正的Rodrigues参数建立了飞行器姿态控制运动模型,将非线性的飞行器姿态系统模型转化为线性参数可变模型(LPV模型)。将平方和优化技术和Lyapunov理论相结合,给出了飞行器大角度姿态机动保性能控制器设计方法。仿真结果表明了所提方法的有效性。

空间飞行器大角度姿态机动优化控制

提出一种基于平方和优化的空间飞行器大角度姿态机动最优保性能控制方法.采用修正Rodrigues参数描述卫星的姿态运动,并将飞行器姿态运动方程转化为线性参数可变(LPV)系统.在分析系统性能指标的基础上,运用Lyapunov方法和平方与优化技术,推导出状态反馈保性能控制器存在的充分条件,并将飞行器大角度姿态机动最优保性能控制器设计问题转化为一个具有平方和约束的参数优化问题.对某卫星大角度姿态机动控制的仿真结果表明了所述方法的有效性.

月球探测器姿态大角度机动的反作用轮控制

研究了月球探测器转速与控制力矩受限的姿态大角度机动问题。根据时间变尺度思想 ,提出了双回路反馈的姿态大角度机动控制方法。以某型月球控测器为例 ,对该方法进行了仿真验证。结果表明 ,利用该控制方法 ,可使探测器以期望的角速度转动 。

基于单神经元自适应PID控制的航天器大角度姿态机动

针对航天器大角度姿态机动,提出了一种新的单神经元自适应比例积分差(PID)控制器设计方法。基于误差二次型最优理论推导出相应的单神经元输入权值参数调整算法,并用Lyapunov稳定性理论分析了控制系统的稳定性。所设计的控制器结构简单、计算量小、鲁棒性好,能更好地适应航天器模型的不确定性,易于在轨实现。数学仿真结果验证控制器有效。

航天器姿态大角度机动有限时间控制

针对航天器姿态大角度机动控制问题,在存在外部扰动的情况下,基于航天器姿态跟踪系统的标准级联特性,利用反步法和自适应控制设计有限时间控制器。提出的控制方法可以严格保证姿态大角度机动系统是全局有限时间稳定的。李雅普诺夫理论推导和仿真结果表明,系统在控制器的作用下可以快速机动到平衡点并保持稳定,全物理仿真试验进一步表明了所提出的控制方法的有效性和优越性。