MEMS加速度传感器动态误差补偿方法的研究

针对MEMS加速度传感器在实时检测中存在动态误差,现有动态误差补偿方法在实时性方面不能满足要求,提出了一种按频域抽取的快速傅里叶变换混合算法进行动态误差补偿的方法,首先分析建立MEMS加速度传感器输出的频率响应模型,其次利用动态误差补偿算法分析加速度的特征频率,实现对特征频率点的加速度进行补偿,通过对加速度传感器的硬件和软件设计,进行实验测试。实验测试结果表明,通过传感器软件数据处理,在0~1 000 Hz,经过动态误差补偿后的传感器在X轴、Y轴、Z轴方向,0~16 gn量程范围内,实时检测精度均可达到1%以内,实时性及检测的精度完全满足加速度测量要求。

加速度传感器的动态特性软件补偿方法研究

本文提出了一种加速度传感器动态测量误差的软件补偿方法，其基本原理是根据加速度传感器的输入输出传递函数，构造出一个软件的补偿算法，这个算法的传递函数的零极点分别与加速度传感器的传递函数的极零点相抵消，从而使加速度传感器的输出信号经过运算后其动态误差得到补偿，扩展了加速度传感器的使用频带。

旋转弹用三轴加速度计安装位置误差标定补偿技术

针对旋转弹用捷联惯性导航系统中三轴加速度计在高转速下,由于安装位置误差使得3个加速度计对比力的测量对应于不同的点位置。在角运动环境下姿态解算时产生动态误差的问题,提出了一种标定补偿三轴加速度计安装位置误差的方法。分析了动态误差产生的原因,在常规静态标定的基础上推导了动态标定的模型,高转速下的转台试验表明本方法能够很好的补偿三轴加速度计在高转速下产生的误差,有效地提高惯性测量单元姿态测量的精度,具有很好的工程应用性。

基于微粒群算法优化的微硅加速度传感器动态补偿研究

本文提出了一种基于微粒群(PSO)算法优化的微硅加速度传感器动态误差补偿器的设计方法。该方法无需事先已知微硅加速度传感器的动态特性,可根据传感器以及参考模型对输入激励响应的实测数据,通过PSO算法的优化学习得到补偿器的参数。传感器的输出经过补偿器后,能够克服由动态特性引起的测量误差。最后,通过实验验证了该方法的有效性。

面向伺服动态特性匹配的轮廓误差补偿控制研究

在多轴数控加工中,轮廓误差直接决定零件最终加工精度。交差耦合控制和任务坐标系法通过估计轮廓误差,并设计轮廓跟踪控制器来提高轮廓精度。这两种方法存在大曲率位置轮廓误差估计精度差,轮廓控制增益整定依赖于工程经验等问题。为此,从伺服轴动态特性匹配出发,提出了一种基于轮廓误差精确计算的轮廓误差补偿控制方法。根据足点定义,采用解析方法快速准确计算轮廓误差。将轮廓误差分量分别补偿到各伺服轴的速度环和转矩环,提高各伺服轴动态特性的匹配程度。采用两维和三维NURBS曲线开展轮廓跟踪试验。试验结果表明:所提出的轮廓误差计算方法可以精确求解轮廓误差;所提出的轮廓误差补偿控制方法不需要建立轮廓误差与伺服跟踪误差间的映射关系,且可通过调整控制器增益定量显著减小轮廓误差。

基于误差模型的三轴联动加工轨迹预补偿方法

为了减小由于进给系统动态特性造成的多轴联动加工轮廓误差,提出了一种基于轮廓误差模型的三轴联动加工轨迹预补偿方法。首先建立了关于轨迹曲率、加工速率及进给系统动态特性参数的轮廓误差模型;然后根据读取的插补数据,利用轮廓误差模型实时预测三轴联动加工过程中的轮廓误差补偿向量并对加工轨迹指令进行补偿;最后通过对圆、变曲率和螺旋线轨迹的MATLAB仿真和机床加工实验,证明该补偿方法将轮廓误差减小了85%以上,可显著提高数控机床加工精度。

基于陀螺仪和加速度计的帆船运动姿态测量

针对帆船运动姿态监测的需求,设计并实现了一个基于微机电系统(MEMS)陀螺仪和加速度传感器的运动姿态实时测量系统。多传感器的数据融合,实现了姿态测量高准确度的要求。应用陀螺仪传感器监测船体姿态角度可避免因船体变速运动而导致的测量偏差;利用加速度传感器测量数据可有效消除陀螺仪的漂移误差和累积计算误差;采用加权时变的卡尔曼滤波作为数据融合方法有效地提高了姿态角度测量的精确度和稳定性。该方法已成功应用于Laser帆船运动姿态实时测量系统中,测量精确度达到了±1°。

基于Solidworks Simulation的三坐标测量仪动态误差分析

采用三坐标测量仪进行高速测量时,由于受附加惯性力及自身重力的影响,机体会变形,从而导致动态误差。对三坐标测量机的动态误差进行理论分析;利用Solidworks Simulation有限元分析方法对移动桥进行受力变形分析;在z轴静止状态下,推导出滑架沿y轴方向加速(减速)和匀速的运动状态下动态误差补偿模型。仿真结果表明:各运动状态下的动态误差有效降低,为提高三坐标测量机的测量精度奠定基础。

振动速度传感器的动态性能改进的软件方法

以磁电式振动速度传感器的模型为基础,分析了传感器的动态性能,提出了一种利用现有磁电式振动速度传感器实现超低频振动测量的动态性能改进的软件补偿方法.其基本原理是基于零极点配置法构造出一个软件的补偿算法,并用数字滤波器实现,从而使磁电式振动速度传感器的输出信号经过运算后其动态性能得到改善,扩展了磁电式振动速度传感器的使用频带,这些在工程测试领域有重要的实用价值.

灵敏度和偏移补偿的MEMS压阻式加速度传感器

针对传感器中存在的灵敏度和偏移补偿问题,提出了一种新的MEMS压阻式加速度传感器设计,它由一个传感器和一个总的接口电路构成,可用0.18μm商用CMOS工艺实现设计。传感器结构由8个硼扩散结晶体压敏电阻连接起来构成一个惠斯通电桥来感知加速度;接口电路由一个主放大器和传感器灵敏度及温度偏移补偿电路构成;实验结果表明,传感器具有很高的在轴加速度灵敏度和灵敏度补偿效果,整个系统具有可达5 k Hz的可扩展的系统带宽,而且偏移估计误差减少到了±10μV以内。

数控凸轮轴磨床磨削软件的设计与实现

根据凸轮磨削运动的特点,采用切点跟踪恒线速度磨削控制原理,建立了凸轮磨削的数学模型,对凸轮轴磨削运动的改进控制算法进行了MATLAB仿真实验,利用MatrixVB控件技术设计了凸轮轴磨削用户操作界面和控制软件,并移植到840D数控系统中。大量实验表明,采用这种磨削软件的数控凸轮磨削误差≤0.025mm,满足了凸轮轴加工厂家的要求,实现了凸轮轴的精密加工。

一类不确定奇异摄动系统的全局鲁棒控制

研究一类具有脉冲模态及非线性不确定扰动项的奇异摄动系统的全局鲁棒控制问题.通过引入一个输出反馈,对系统进行预处理消去系统中的脉冲模记,然后利用李亚普诺夫稳定性理论、矩阵分析理论及不等式技巧,通过将系统分解为慢时标上的退化系统和快时标上的边界层系统的2个子系统,再分别对这2个子系统设计稳定控制器,在此基础上获得了可行性和有效性,并指出了此类控制器在工程领域中的应用.

对中误差及误差耦合补偿对人字齿轮啮合特性的影响

为了研究由加工产生的对中误差对人字齿轮啮合传动的影响,提高传动的稳定性,根据人字齿轮的结构特点和轮齿几何接触模型,综合考虑齿面间隙、力平衡条件及轴向位移等因素,建立了含对中误差的人字齿轮承载接触分析模型;分析不同对中误差对人字齿轮的轮齿接触和轴向振动的影响,提出了一种利用轴向装配误差与对中误差耦合作用的补偿方法。研究结果表明,对中误差严重降低了人字齿轮传动的稳定性和可靠性,而误差耦合补偿可以降低对中误差引起的偏载和轴向振动,为传动过程的优化提供了新方法,对提高人字齿轮系统的动态特性具有重要意义。

基于深度学习的重力梯度事后误差补偿方法

旋转式重力梯度仪动态测量的误差补偿是航空重力梯度测量的关键技术。因深度学习直接提取数据特征,有望补偿以往通过建模难以补偿的误差,从而进一步提高误差补偿效果,笔者提出了基于深度学习的航空重力梯度测量事后误差补偿方法,利用航空试验实测数据建立数据集,搭建并训练由梯度仪运动参数映射到梯度仪输出噪声的神经网络,利用该网络预测梯度仪输出噪声,以此对其他实测数据进行误差补偿。结果表明,利用深度学习预测的梯度仪输出噪声与实际输出噪声非常接近,补偿后梯度仪输出噪声下降超过一个数量级,补偿的误差水平与梯度仪样机指标接近。

基于双量程推力传感器的精确测力技术

针对双量程推力传感器在使用中测试精度低的问题,结合传感器固有特性,开展了传感器动态特性分析及误差补偿方法的研究。通过有限元分析和力锤冲击试验,结合结构分析获得了双量程力传感器等效二自由度和三自由度动力学模型。利用近似求积数值法对冲击力试验输出信号进行补偿,获得了接近标准信号的测试结果,对该补偿方法进行了有效性验证。结果显示:本方法对发动机试验的推力信号进行了补偿,推动了单室双推力发动机推力的精确测量,为双推力发动机的推力测试提供了有效途径。

石英振梁加速度计温度特性及补偿研究

首先推导了一种石英振梁加速度计偏值K_0、标度因数K_1的计算公式,并进行了K_1温度特性计算仿真,结果和试验数据相吻合。其次通过计算及试验验证,在-40℃~80℃范围内,双端固定谐振梁的温度特性曲线为抛物线,存在温度拐点,频率变化小于8Hz,同时给出了约束条件下谐振梁的温度试验结果。最后进行了仪表温度模型标定及补偿研究,试验结果表明:经过补偿,在工作温度范围内,仪表偏值变化优于1mg,标度因数变化优于5×10^(-5)。