基于ARMAX-KF与速度补偿的拖拉机无前轮传感器转角估计方法

为了解决传统农机导航系统中前轮转角测量传感器不易安装、维护困难以及转角估计不准确等问题,本文提出了一种基于受控自回归滑动平均模型和卡尔曼滤波器的组合模型(Auto-regressive moving average with exogenous input-Kalman filter,ARMAX-KF)与速度补偿的拖拉机无前轮传感器转角估计方法。首先,利用Hammerstein非线性系统对拖拉机的转向系统建模,并采用递归最小二乘法(Recursive least squares method,RLS)将其辨识为ARMAX模型;其次,对后轮轴中心接地点速度进行杆臂误差补偿;最后,提出了ARMAX-KF方法,利用卡尔曼滤波器的校正特性,以拖拉机的运动学转角作为观测值,修正ARMAX模型预测的转角速度积分值,从而估计拖拉机的前轮转角。在速度杆臂补偿测量方法试验验证中,补偿后运动学转角平均绝对误差为1.110°,标准差为1.727°,相比补偿前分别减少61.13%和31.55%;在动态转角试验中,ARMAX模型预测的转角速度标准差为2.439(°)/s,相比采用固定传动比方法误差减少56.58%;采用基于ARMAX-KF的前轮转角估计绝对平均误差为0.649°,标准差为0.371°,相比采用固定传动比和卡尔曼滤波器的方法分别减少56.9%和78.82%;在直线导航跟踪试验中,采用基于ARMAX-KF的前轮转角估计标准差为0.649°,本文提出的方法提高了转角估计精度和农机导航作业质量。

车载激光系统光束控制反射镜角位移测量装置

为了使快速控制反射镜(FSM)能在车载、舰载等运动环境下稳定工作,并具有很高的控制精度,研制了一套高精度角位移测量装置,该装置通过精确地提供反射镜摆角信息作为系统的反馈信号来实现伺服闭环控制。针对传统快速控制反射镜位置信息反馈传感器的精度低以及不适于动载环境等缺点,采用田字裂相信号提取方法设计了基于莫尔条纹计数测量原理的精密光栅,并通过计算机进行仿真分析设计了具有抗干扰能力和耐高低温变化的绝对零位信号,其对比度达0.25。对信号处理电路进行高度集成,实现了小型化。实验结果表明,反射镜角位移测量装置测量的反射镜角分辨率为0.15″,测角精度优于0.4″,完全能满足机动式条件下,高能激光发射系统对FSM控制精度的要求。

汽车主销倾角测量误差分析

基于汽车主销倾角测量原理,从车轮转角测量误差角度出发,对汽车主销内倾角和主销后倾角的测量误差进行了分析。指出了车轮转角测量系统固有误差和随机误差的产生机理及变化规律;分析了主销内倾角和主销后倾角的测量误差变化规律和误差范围。经分析指出,汽车主销倾角测量误差分析对改进车轮定位检测仪器、检测方法及提高测量精度具有指导作用。

基于EPS系统传感器角度信号的游标算法研究

EPS系统传感器输出的角度信号为PWM形式,可被ECU采样识别,按基本算法来测量角度,将耗费大量ECU运算资源,影响运算效率。针对传感器所输出的角度信号开展研究,经分析信号特性、角差规律等,总结角度测量的游标算法和游标可信度的评价方法,其优势较为明显。以仿真验证方式,发现当方向盘角速度较高时,游标算法所测量角度结果不可信,甚至错误。据此,提出附加角速度判断条件,确定游标算法所测量角度结果是否有效,为另一种跟随算法提供正确且有效的角度基准。

拖拉机转向轮转角位移式和四连杆式间接测量方法对比试验

针对车轮转角直接测量法在工程实践中角度传感器安装困难且转轴易断裂的现象,结合车轮转向过程,提出了位移式间接转角测量法和四连杆式间接转角测量法。依据位移式和四连杆式2种间接测量方法原理,分别建立转角测量模型,以雷沃M800型拖拉机为基础,构建自动导航试验平台,通过转角测量试验、沥青路面与农田环境下的导航精度对比试验,分析四连杆式间接测量法、位移式间接测量法和直接测量法3种方法的应用效果。转角测量对比试验结果表明,3种方法的角度值最大误差为0.081°,平均误差分别为0.061°、0.014°和0.017°,小于传感器的测量精度0.088°,3种测量方法测量的测量精度一致。通过沥青路面与农田环境2种地况试验测试,沥青路面上和农田环境下,3种方法的横向偏差平均值的最大值分别为0.235 9、0.364 5、0.498 4 cm,试验表明3种测量方法的导航精度一致。相对于位移式间接转角测量法和直接测量法,在沥青路面上和农田环境下,四连杆式间接测量法导航精度标准差最小,分别为0.890 4和1.297 5 cm。四连杆式间接转角测量法所采用的四连杆式角度传感器安装简便、易于防护,无摩擦损耗,可代替直接转角测量法,应用于实践中。

PC—1500计算机测试系统在转向器角传动比测试中的应用

本文介绍了PC—1500计算机测试系统的硬件、软件和在转向器角传动比测试中的应用。利用A/D接口,依靠程序设计的技巧,达到测定两个通道的脉冲量的目的,独具特色。

轮式联合收获机电控液压转向特性测试与分析

针对轮式联合收获机自动导航中需要对电控液压转向特性进行测试与分析等问题,设计了转向轮转角测量装置,构建了电控液压转向测试系统,通过电液转向控制器实现了转向轮转角的实时控制与同步测量,对电控液压转向过程中的稳态转向速率、瞬态响应过程等线性与非线性特征开展了分析与测试。由路面静态试验验证得到收获机转向轮转向中位左右15°范围内,转向轮转角对应转向液压缸活塞杆伸缩量关系线性拟合决定系数R 2>0.99,均方根误差RMSE=0.25。田间动态试验显示:电控液压转向存在的非对称死区电压区间占控制电压范围的32%;转向轮稳态动作时的转向轮转向速率与转向控制电压线性度显著;在不同方波信号激励下,转向轮瞬态响应过程平均滞后时间90 ms、调整时间150~200 ms、调整转角0.21°~2.77°、滞留时间25~77 ms、滞留转角0.10°~1.24°。

相控阵跟踪系统测角与角度跟踪算法

针对高速运动平台与中继卫星之间稳定的双向信息传输需求,开展弹载平台二维有源相控阵卫星自跟踪技术的研究,完成二维相控阵天线跟踪系统方案的设计,为弹载中继终端大规模二维有源相控阵的研制奠定基础。首先给出相控阵跟踪系统方案并对相控阵自跟踪系统的关键技术进行了分析:角度搜索/捕获,角度测量,角度跟踪;随后对相控阵卫星跟踪系统的测角方法和角度跟踪滤波算法进行研究,分析了具体原理并对测角精度和跟踪精度进行了仿真研究。

核酸检测排队预警系统设计

为减小核酸检测排队过程中相互感染事故的发生,确保核酸检测工作的顺利展开,文中采用单片机以及超声波传感器HC⁃SR04设计一种核酸检测排队预警系统。该系统以小车为载体,搭载2个超声波模块、红外测温模块、预警模块以及通信模块,在超声波传感器的舵机上加入PID算法,使其能够更加精准地控制舵机的转动角度。通过两个超声波反馈的数据以及系统的计算,采集队伍之间的距离数据;红外测温模块主要在小车前行的过程中对指定人员进行体温测量;语音模块和预警模块分别对设定间距和异常体温值进行提醒和预警,并通过通信模块将异常体温数据发送至后台,及时向管理人员发出警报。测试结果表明,所设计系统精度较高,能够代替人力实现核酸检测排队间隔距离提示以及测温预警工作,从而极大地减轻医务工作者的压力,提高核酸检测效率。

基于GNSS姿态与电机编码器的农机转向角度测量系统研制

典型的农业机械自动驾驶系统需要在车辆转向轮上安装角度传感器测量转向角度,存在安装不便与可靠性差问题。该研究提出一种基于GNSS模块和电机编码器组合的转向轮转向角度测量系统。该系统通过组合利用GNSS姿态测量值与运动模型得到转向轮期望角度,利用电机转向速度和全液压转向阀的传递模型推算转向角度变化值,经卡尔曼滤波融合解算得到车辆转向轮的实时转向角度。与霍尔式绝对角度传感器对比的动态测试结果表明,该系统在直线行驶时的测量标准方差小于0.91°,在转向轮-10°~+10°区间,测量标准方差小于1.0°;直线自动驾驶作业时的导航误差小于2.5 cm,曲线作业自动驾驶的导航误差小于9.0 cm,满足农机自动调头等场景应用。

汽车主销后倾角和内倾角的测量计算方法

精确计算、测量汽车主销后倾角、内倾角,对于车辆悬挂系统的设计、试验、检测具有重要的实际应用价值。通过分析悬挂及测量原理,从测量的角度建立了主销后倾角的几何模型,推导出主销角度的精确计算公式,并对近似公式进行了误差分析。结果表明:在主销角度较小且所设定转盘角度较小的情况下,经验值与精确值比较接近;当主销角度较大或所设定转盘角度加大的时候,经验值误差加大,利用经验近似公式计算的主销角度准确度明显降低。

二维大转角光学测量系统的特性研究

为满足大角度快速反射镜的转角测量需求,对一种二维大角度的光学测量方法进行研究。首先搭建了二维大转角测量系统,在被测件上安装漫反射体,以红外LED作为光源,光电探测器探测反射的光强,实现角度的测量。然后对转角测量系统器件进行选型,并采用光学仿真软件基于实际参数建模,对转角测量系统进行了性能分析。最后分析了关键结构参数对系统的传感器特性影响规律,可指导转角测量系统结构参数设计。结果表明,二维转角测量系统在快反镜外壳大小为?30 mm×13 mm的约束下,在漫反射体的转角范围为±20°以内时,系统的光信号值与角度值能够保持良好的线性关系,灵敏度可达0.005 31W/(°),保证了光信号的输出。研究为二维大转角快速反射镜的转角测量系统设计提供了理论依据。

EPS系统处理超限转角的算法研究

针对Hella扭矩转角传感器P信号和S信号开展研究,分析了EPS系统测量角度的基本工作原理,归纳了游标算法角度可循环性特点,以及跟随算法角度可跟随延伸特点,明确了影响有效角度测量范围的关键因素;依此,在超限转角的情况下,提出游标算法角度的测量可信度评估算法,判断其可靠时,使跟随算法角度能获得及时校准和修正,最终保证EPS系统对超限转角的测量可靠性。

泵控型船用舵机跑舵问题分析

结合某船的泵控型舵机跑舵故障,分析泵控型船用舵机工作原理和跑舵故障原因,提出跑舵故障的解决办法,根据泵控型船用舵机泵控系统的特点,设计泵控型船用舵机泵控系统伺服阀芯回中装置,以实现伺服阀芯准确回到中位,避免跑舵现象的发生,保证船舶海上航行安全。

用拉线式位移传感器测量飞机操纵系统偏转角度的技术研究

在飞机操纵系统地面试验中，针对飞机驾驶舱里安装角位移传感器直接测量驾驶杆、驾驶盘、脚蹬偏转角度的技术难点，研究设计出一套通过安装拉线式位移传感器来分别测量驾驶杆、驾驶盘、脚蹬偏转角度的新方法，解决了飞机驾驶杆、驾驶盘、脚蹬偏转角度测量的技术难题。试验证明其测量精度完全能满足飞机测试任务要求，同时该技术也可用于飞机操纵系统摇臂或舵面偏转角度的测量。

汽车转向器推力球轴承接触角的定量测量

汽车转向器推力球轴承结构特殊、检测困难。为了准确测量成品轴承接触角的数值,提出一种定量测量原始接触角的方法。测量出沟道半径和偏心量,通过几何关系转化间接计算出原始接触角的数值。该方法完善了汽车转向器推力球轴承的检测方式。

转向盘力矩转角传感器非同轴安装误差分析

转向盘力矩转角传感器是一款专门用于转向盘参数测量的设备,由于传感器结构的设计缺陷会导致非同轴安装时产生角度测量误差。本文针对非同轴安装后的机构对转向盘转矩以及对转向盘转角测量的影响进行了详细地分析。对最大角度误差出现的位置,最大角度误差和偏心量之间的关系,角度基准杆长度变化和转向盘转角的对应关系以及基准杆长度变化量的最值进行了求解。

基于GNSS-IMU与电机编码器融合的农机转角测量方法

针对传统的转向角度测量方法如电位计、角度传感器和陀螺仪等在实际应用中存在安装复杂、环境敏感和误差累积等问题,提出了一种基于IMU模块、GNSS模块和电机编码器融合的农机转向角测量方法。系统结合IMU的高频率惯性测量、GNSS RTK提供的高精度位置和航向角数据,以及电机编码器反馈的方向盘转角信息,设计卡尔曼滤波器实现信息融合和矫正,得到高精度的转向角度估计,并进行性能验证和田间直线应用试验。结果表明,所提转向角测量方法与传统角度传感器测量方法性能相当,能够代替角度传感器进行直线导航作业。

舵机减速器转角测量误差分析与补偿

在舵机系统的力能传递测试实验中,减速器转角的测量精度是反映舵机特性的重要指标.由于机械安装、零件加工、控制算法采样量化误差和传感器非线性等因素综合影响,角度实测值与理论值之间存在误差并影响测量精度.本文以带有光栅传感器的舵机减速器作为研究对象,通过物理分析、数值计算与系统建模等手段分析了机械、传感器和控制算法采样量化等原因引入的测角误差,提出将机械偏心和传感器非线性作为系统误差,采用最小二乘法构建角度误差指标函数,通过优化指标函数获得由于控制算法采样量化造成角度误差的补偿量的观点.仿真曲线给出了动态静态加载时的误差曲线,以某型舵机减速器为测试设备的实验依此方法进行数据处理,实验结果将测角精度提高了一个数量级(30″),证明了此方法的有效性.