發(fā)布時(shí)間：2017-08-14 04:29

  本文關(guān)鍵詞：基于MEMS陀螺儀的飛行器動(dòng)導(dǎo)數(shù)測(cè)試系統(tǒng)研究

  更多相關(guān)文章： MEMS陀螺 微控制器 卡爾曼濾波 動(dòng)導(dǎo)數(shù) 相平面法

【摘要】：穩(wěn)定和控制問(wèn)題是飛行器設(shè)計(jì)的關(guān)鍵技術(shù)之一,動(dòng)導(dǎo)數(shù)是用來(lái)衡量飛行器穩(wěn)定性的重要參數(shù)。風(fēng)洞自由飛試驗(yàn)可以避免支桿對(duì)動(dòng)導(dǎo)數(shù)測(cè)量結(jié)果的影響,因此完全沒(méi)有干擾影響的風(fēng)洞自由飛動(dòng)導(dǎo)數(shù)試驗(yàn)技術(shù)至今還在探索發(fā)展。論文的目的在于改進(jìn)目前采用的首先以高速攝影獲取原始姿態(tài)角數(shù)據(jù),然后根據(jù)模型平面運(yùn)動(dòng)方程通過(guò)極大似然準(zhǔn)則辨識(shí)動(dòng)導(dǎo)數(shù)的方法。論文設(shè)計(jì)了一種基于MEMS陀螺儀的嵌入式測(cè)試系統(tǒng)來(lái)測(cè)量姿態(tài)角運(yùn)動(dòng),研究了利用角度/角速相平面法來(lái)判斷動(dòng)導(dǎo)數(shù)的方法。首先在總結(jié)研究飛行器動(dòng)導(dǎo)數(shù)測(cè)試及其相關(guān)技術(shù)的基礎(chǔ)上,利用高速M(fèi)EMS陀螺,以ARM微控制器為核心處理器,完成了測(cè)量精度、轉(zhuǎn)換速率、帶寬、體積及功耗等滿(mǎn)足風(fēng)洞自由飛動(dòng)導(dǎo)數(shù)測(cè)量要求的姿態(tài)測(cè)量系統(tǒng)總體方案及其軟硬件設(shè)計(jì)。系統(tǒng)采用模塊化設(shè)計(jì)技術(shù),根據(jù)功能將測(cè)試系統(tǒng)硬件分為角速度測(cè)試模塊、自動(dòng)增益調(diào)理模塊、采集處理模塊、無(wú)線(xiàn)收發(fā)模塊、電源管理模塊等部分;采用匯編語(yǔ)言與高級(jí)語(yǔ)言混合編程完成了系統(tǒng)各個(gè)功能模塊的軟件設(shè)計(jì)。完成了測(cè)試系統(tǒng)硬件加工和軟硬件聯(lián)合調(diào)試。其次,完成了飛行器動(dòng)導(dǎo)數(shù)測(cè)試系統(tǒng)調(diào)試與校準(zhǔn),利用伺服電機(jī)轉(zhuǎn)臺(tái)對(duì)MEMS陀螺進(jìn)行多組不同條件下的靜態(tài)和動(dòng)態(tài)校準(zhǔn),采集不同轉(zhuǎn)速下的陀螺輸出,依據(jù)最小二乘法擬合出陀螺輸出運(yùn)動(dòng)模型;對(duì)影響陀螺測(cè)量精度的各種誤差因素進(jìn)行了分析研究;在現(xiàn)有的慣性速率機(jī)電系統(tǒng)無(wú)法實(shí)現(xiàn)較高頻率角運(yùn)動(dòng)激勵(lì)情況下,利用伺服電機(jī)直線(xiàn)加速方式和陀螺儀自測(cè)功能測(cè)試了陀螺儀的頻率響應(yīng);采用漸消因子自適應(yīng)卡爾曼濾波進(jìn)行陀螺儀和加速度計(jì)數(shù)據(jù)融合,獲得較為理想的姿態(tài)角動(dòng)態(tài)響應(yīng),保證測(cè)試系統(tǒng)能可靠地應(yīng)用于風(fēng)洞自由飛動(dòng)導(dǎo)數(shù)測(cè)量。最后,研究了一種不同于極大似然法的角度/角速相平面辨識(shí)動(dòng)導(dǎo)數(shù)方法,利用飛行器動(dòng)導(dǎo)數(shù)試驗(yàn)姿態(tài)角運(yùn)動(dòng)測(cè)試數(shù)據(jù)對(duì)該方法進(jìn)行驗(yàn)證,結(jié)果表明,與傳統(tǒng)的極大似然法相比,角度/角速相平面法可以快速判斷動(dòng)導(dǎo)數(shù)的極性即飛行器動(dòng)穩(wěn)定性。
【關(guān)鍵詞】：MEMS陀螺 微控制器 卡爾曼濾波 動(dòng)導(dǎo)數(shù) 相平面法
【學(xué)位授予單位】：重慶大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類(lèi)號(hào)】：V241.5;V211.74
【目錄】：

• 中文摘要3-4
• 英文摘要4-8
• 1 緒論8-10
• 1.1 課題研究背景和意義8
• 1.2 課題國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀8-9
• 1.3 課題研究?jī)?nèi)容及章節(jié)安排9-10
• 2 飛行器動(dòng)導(dǎo)數(shù)測(cè)試及其相關(guān)技術(shù)10-19
• 2.1 飛行器動(dòng)導(dǎo)數(shù)10-11
• 2.2 飛行器動(dòng)導(dǎo)數(shù)測(cè)試技術(shù)11-12
• 2.3 陀螺儀與加速度計(jì)12-18
• 2.3.1 MEMS陀螺儀12-17
• 2.3.2 MEMS加速度計(jì)17-18
• 2.4 小結(jié)18-19
• 3 飛行器動(dòng)導(dǎo)數(shù)測(cè)試系統(tǒng)設(shè)計(jì)19-44
• 3.1 系統(tǒng)功能及需求分析19
• 3.2 系統(tǒng)總體方案設(shè)計(jì)19-20
• 3.3 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)20-31
• 3.3.1 角速度測(cè)試模塊21-22
• 3.3.2 信號(hào)調(diào)理模塊22-25
• 3.3.3 微控制器采集處理模塊25-27
• 3.3.4 無(wú)線(xiàn)收發(fā)模塊27-30
• 3.3.5 電源管理模塊30-31
• 3.4 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)31-43
• 3.4.1 ARM7啟動(dòng)程序33-35
• 3.4.2 采樣程序35-38
• 3.4.3 無(wú)線(xiàn)收發(fā)程序38-40
• 3.4.4 卡爾曼濾波程序40-43
• 3.5 小結(jié)43-44
• 4 飛行器動(dòng)導(dǎo)數(shù)測(cè)試系統(tǒng)調(diào)試與校準(zhǔn)44-60
• 4.1 調(diào)試校準(zhǔn)設(shè)備45-46
• 4.2 靜態(tài)校準(zhǔn)46-53
• 4.2.1 零速率校準(zhǔn)47-48
• 4.2.2 靈敏度校準(zhǔn)48-51
• 4.2.3 溫度校準(zhǔn)51-53
• 4.3 動(dòng)態(tài)調(diào)試53-59
• 4.4 小結(jié)59-60
• 5 飛行器動(dòng)導(dǎo)數(shù)測(cè)試及辨識(shí)分析60-67
• 5.1 飛行器動(dòng)導(dǎo)數(shù)測(cè)試結(jié)果60-61
• 5.2 動(dòng)導(dǎo)數(shù)辨識(shí)分析61-66
• 5.2.1 極大似然法動(dòng)導(dǎo)數(shù)辨識(shí)61-62
• 5.2.2 直接測(cè)量數(shù)據(jù)相平面法動(dòng)導(dǎo)數(shù)辨識(shí)62-66
• 5.3 小結(jié)66-67
• 6 總結(jié)與展望67-69
• 致謝69-70
• 參考文獻(xiàn)70-72

【相似文獻(xiàn)】

中國(guó)期刊全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前10條

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中國(guó)碩士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前10條

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7 孫睿;用于靶機(jī)的小型機(jī)械垂直陀螺儀的研制[D];哈爾濱工業(yè)大學(xué);2008年

8 陳莉莉;基于體感技術(shù)的互動(dòng)游戲平臺(tái)研究與設(shè)計(jì)[D];北方工業(yè)大學(xué);2015年

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本文編號(hào)：670784