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...     

椭圆拟合方法在磁罗盘罗差校准中的应用

磁罗盘在使用过程中受周围铁磁物质的影响致使航向精度降低,因此对磁罗盘进行校准是十分必要的.针对传统的磁罗盘罗差校准算法存在系数矩阵易奇异导致算法不稳定的问题,提出了改进的最小二乘椭圆拟合算法.分析了外界磁干扰对磁罗盘输出的影响,建立了罗差的椭圆模型,通过对系数矩阵的奇异性进行分析,采用最小二乘方法实现了对椭圆模型误差系数的辨识.该算法克服了原有算法的不稳定性,对校准过程中的突变干扰有很强的抑制能力,同时将六维特征矢量的求解转化为三维特征矢量求解,在保证校准精度的情况下降低了计算量.多位置转台实验验证了该方法的有效性和实用性,校准后的磁罗盘精度由0.8°提高到0.4°,满足了导航系统的需求.     

一种改进的磁罗盘罗差校准方法

磁罗盘作为一种导航设备广泛应用于飞行器、车辆等的导航系统,但其会受到周围铁磁物质的影响产生罗差,降低导航精度。传统的磁罗盘罗差校准采用最小二乘椭圆拟合校准算法,但该算法存在系数矩阵易奇异导致算法不稳定的问题。本文通过对系数矩阵的奇异性进行分析,提出了改进的最小二乘椭圆拟合算法,克服了原有算法的不稳定性问题,同时该算法将六维特征矢量的求解转化为三维特征矢量求解,在保证校准精度的情况下降低了计算量。实验结果验证了此方法的快速性和有效性,校准后的磁罗盘精度由0.8°提高到0.4°左右,满足了导航系统的需求。     

电子磁罗盘测量误差校正方法研究

针对磁航向测量中存在的各种误差,分析了电子磁罗盘（EMC）系统误差的形成原因与机理,在此基础上系统地研究了在任意姿态下电子磁罗盘磁航向误差校正问题,并且具体给出了2种误差系数的求解方法以及相应的误差补偿方法。实验结果表明,在椭圆假设法中除去该方法不能补偿的安装误差后,其补偿效果与给定基准法相当,二者都能更为简单有效地实现磁航向误差的校正、误差自动补偿和自动校准,且补偿精度高、成本低。     

一种电子磁罗盘航向误差的自适应补偿方法

分析软硬磁干扰对磁罗盘航向角的影响,建立相应的磁罗盘航向误差模型,并将模型参数作为卡尔曼滤波器的状态量,在 MIMU 的辅助作用下,使模型参数随周围磁场环境变化而改变,增强了磁罗盘航向测量的环境适应性。卡尔曼滤波器的观测量分为常规观测量和机动观测量,机动观测量在估计航向误差模型参数时增加了当前航向的权值,提高了当前航向的误差补偿精度。实验数据表明,在干扰磁场较强且人为改变干扰磁场的情况下,最大航向误差为±14.5°,经过自适应补偿后降至±0.2°以内。本算法可以精确地、自适应地对磁罗盘航向误差进行补偿,非常适合在周围磁场易变化的环境中使用。     

电子磁罗盘航向角误差推导及分析

在不考虑罗差影响的前提下,针对产生磁罗盘航向角误差的因素以及各因素的影响程度进行了计算及分析.首先介绍了磁罗盘的工作原理,在此基础上推导了磁航向角误差的计算式,该式表明磁航向角误差与当地磁倾角、载体俯仰角、载体航向角、水平姿态误差有关.基于该式对一般环境下磁航向角误差的仿真结果表明:当磁倾角为45°、水平姿态误差均不超过±0.5°时,磁航向角误差不超过±1°.进一步分别对各误差因素的影响进行了仿真分析,结果表明在高纬度地区或载体具有运动加速度时使用磁罗盘容易造成较大的磁航向角误差.车载实验结果验证了所推导公式的有效性.     

基于椭球假设的三轴电子罗盘罗差补偿研究

为实现三轴电子罗盘的自动罗差校正,对基于椭球假设的罗差补偿算法进行了研究.从描述载体干扰磁场的泊松模型出发,分析了椭球假设的合理性与局限性,给出了利用椭球拟合实现罗差补偿的算法,并进行了数值仿真及实验验证.实验结果表明,基于椭球拟合的罗差校正方法的剩余误差主要表现为常值误差与半圆罗差的结合,该方法可在无外部航向基准条件下实现三轴电子罗盘的自动罗差校正.     

超限学习在磁罗盘非线性误差补偿中的应用

针对磁阻式传感器组成的磁罗盘中不容忽视的非线性误差,建立了隐式非线性误差模型,引入机器学习中的超限学习机算法对非线性误差模型进行训练。利用训练好的误差模型对航向角测量误差进行补偿,误差由补偿前的±3°下降到±0.2°,均方根误差为0.1°。任意选取的训练集、测试集和重复实验证明超限学习算法具有很好的泛化性和鲁棒性,而且训练速度极快,是传统BP神经网络的上千倍。     

多旋翼无人机在变控制量下的三轴磁罗盘校正

为了在特殊环境下有效使用多旋翼无人机飞行器的磁罗盘,研究了大电流、控制量变化情况下磁罗盘的校正问题,提出了一种磁罗盘自适应校准方法。推导了磁罗盘误差的变化规律并建立了误差模型,分析了硬磁误差随控制量变化的规律,进而提出了一种基于整体最小二乘法的空间直线拟合方法。通过空间直线拟合,将得到的控制量和硬磁补偿的对应关系用于实时调整对空间飞行器的硬磁补偿,最终解决了控制量变化对磁罗盘的影响。进行了实验验证,结果表明:提出的方法可将飞行器控制量变化带来的磁罗盘硬磁误差基本抵消;在实际飞行中,多旋翼无人飞行器的偏航误差可由最大的15°减小到3°以内。本文所给出的方法在控制量变化,大电流情况下使用时,可以很好地校正磁罗盘航向角误差,提高导航精度。     

基于误差补偿的电子罗盘抗干扰设计

为提高电子罗盘的测量精度,设计了一种小型化、低功耗、结构简单的的三轴磁阻式电子罗盘.对影响精度的因素从硬件和软件方面分别采取措施加以抑制.硬件方面,选择高集成度芯片,合理布线,以消除由电路带来的电磁干扰.软件方面,采用中值滤波、最小二乘法、椭圆假设补偿法等各种数据处理方法来消除系统误差、减小随机误差.实验证明,该设计思路能很好的满足精度要求,俯仰角及翻滚角在-60° ～60°的有效测量范围内航向角的精度可达0.7°.     

前馈式多轴CNC系统跟随误差补偿控制模块的设计

采用不变性原理构建前馈补偿控制系统的理论结构模型,并进行系统幅值误差的分析。建立零件空间线性轮廓误差的数学模型,并由此确定前馈补偿量的算法。设计了以单片机为核心的前馈补偿控制模块的硬件原理电路和补偿数据处理程序的软件结构。通过仿真实验,验证了控制模块的补偿功能。结果表明,该设计能够有效地消除计算机数控(CNC)系统的相位滞后和幅值误差,提高普通数控系统对零件轮廓的加工精度。     

数字驱动系统死区效应的双刷新补偿

针对死区效应会导致永磁同步直线电机相电流失真、推力波动,从而限制其在精密气浮工作台等高精度、低频轻载场合应用的问题,提出了一种根据相电流极性改变驱动器输入信号脉冲宽度来补偿死区效应的方法,双刷新补偿法(DUDTC)。首先,分析了死区效应引起的驱动器输出信号脉冲宽度变化,给出了脉宽调制(PWM)信号上升沿和下降沿的补偿与相电流极性间的关系;然后,在Matlab/Simulink中对死区效应的影响和双刷新补偿法的作用进行仿真;最后,在直线气浮工作台系统中实现了双刷新补偿法。实验显示,该方法相位延迟仅0.5个伺服周期,在电机速度开环和闭环下均使相电流畸变减小,波形正弦化。结果表明,双刷新补偿法能有效改善直线电机电流环性能,且代码量少、移植性好,适用于各类数字开关驱动系统。     

西门子控制系统加工中心的立卧偏差补偿

在立卧加工的转换中,存在加工误差,因此需进行立卧转换偏差补偿.对此应建立相关补偿参数,测量对应值进行补偿,使立卧加工中心能充分地扩大其加工范围,并保证加工精度.     

轿车前大灯装配结构的自适应偏差补偿方法研究

分析现有大灯尺寸配合的现状,从缩短尺寸链的角度提出针对大灯定位结构进行设计优化。重点研究三个问题:(1)现有尺寸链模型分析;(2)关键因素的识别及其工艺结构的改进;(3)从理论计算和实践两方面进行验证。基于自适应偏差补偿思想使用工装夹具进行装配工艺优化。并解决由此带来的刚性零件的过定位约束力释放的问题。用实车测量数据的对比形式验证该方法。