本文選題：MEMS慣性器件　切入點(diǎn)：微慣性測(cè)量單元　出處：《沈陽(yáng)理工大學(xué)》2017年碩士論文

【摘要】：MEMS慣性測(cè)量組件具有體積小、功耗低、成本低和可靠性高等優(yōu)點(diǎn),在民用和軍用領(lǐng)域都具有廣闊的應(yīng)用前景。因此,提高M(jìn)EMS慣性器件的精度是非常必要的。本文利用實(shí)驗(yàn)室現(xiàn)有的實(shí)驗(yàn)設(shè)備對(duì)實(shí)驗(yàn)室自制的低成本MEMS慣性測(cè)量組件進(jìn)行標(biāo)定和補(bǔ)償方法研究。首先,對(duì)實(shí)驗(yàn)室自制低成本MEMS慣性測(cè)量組件進(jìn)行確定性誤差分析,確定其誤差項(xiàng),建立其常溫下的系統(tǒng)誤差模型和溫度誤差模型,利用帶溫箱的單軸速率轉(zhuǎn)臺(tái)進(jìn)行十八位置靜態(tài)、六位置動(dòng)態(tài)和變溫等標(biāo)定實(shí)驗(yàn),通過(guò)不同的算法解算得到誤差模型中的誤差系數(shù),最后對(duì)補(bǔ)償結(jié)果進(jìn)行分析。其次,考慮到自制MEMS慣性測(cè)量組件的實(shí)際用途,利用三軸仿真速率轉(zhuǎn)臺(tái)進(jìn)行復(fù)合運(yùn)動(dòng)實(shí)驗(yàn),觀察復(fù)合運(yùn)動(dòng)對(duì)器件的影響。建立陀螺儀的耦合項(xiàng)誤差模型,設(shè)計(jì)兩種不同的實(shí)驗(yàn)方案進(jìn)行實(shí)驗(yàn),通過(guò)算法解算最終得到耦合項(xiàng)的系數(shù),完成了MEMS陀螺儀的復(fù)合標(biāo)定過(guò)程。再次,對(duì)MEMS慣性器件的輸出數(shù)據(jù)進(jìn)行了PSD分析和Allan方差分析,表征和辨識(shí)了其隨機(jī)項(xiàng)誤差,利用時(shí)間序列法建立其隨機(jī)誤差模型,通過(guò)Kalman濾波算法對(duì)MEMS慣性器件進(jìn)行隨機(jī)漂移濾波,觀察濾波前后的數(shù)據(jù)發(fā)現(xiàn)隨機(jī)漂移的幅度明顯降低,達(dá)到了改善MEMS慣性測(cè)量器件隨機(jī)誤差的目的。最后,針對(duì)MEMS陀螺儀采用兩次卡爾曼濾波處理,不僅可以更進(jìn)一步提高M(jìn)EMS陀螺儀精度,而且還可以解決陀螺儀在未知輸入轉(zhuǎn)速情況下的補(bǔ)償工作。
[Abstract]:The MEMS inertial measurement module has the advantages of small volume, low power consumption, low cost and high reliability, so it has a wide application prospect in both civil and military fields.Therefore, it is necessary to improve the precision of MEMS inertial device.In this paper, the calibration and compensation method of the low cost MEMS inertial measurement module made by the laboratory is studied by using the existing laboratory equipment.Firstly, the deterministic error analysis of MEMS inertial measurement module made in laboratory is carried out, and the error terms are determined, and the system error model and temperature error model at room temperature are established.The static, six-position and variable temperature calibration experiments were carried out by using a single-axis rate turntable with a temperature box. The error coefficients in the error model were calculated by different algorithms, and the compensation results were analyzed at last.Secondly, considering the practical use of the self-made MEMS inertial measurement module, the compound motion experiment is carried out by using the three-axis simulation speed turntable to observe the influence of the composite motion on the device.The coupling term error model of the gyroscope is established and two different experimental schemes are designed to carry out the experiment. Finally, the coefficient of the coupling term is obtained by the algorithm solution, and the compound calibration process of the MEMS gyroscope is completed.Thirdly, the output data of MEMS inertial devices are analyzed by PSD and Allan variance analysis, the random term errors are characterized and identified, and its random error model is established by time series method.The random drift filtering of MEMS inertial devices is carried out by using Kalman filtering algorithm. The data before and after the filtering are observed and the amplitude of random drift is obviously reduced, which can improve the random error of MEMS inertial measurement devices.Finally, the MEMS gyroscope can not only improve the precision of the MEMS gyroscope, but also solve the compensation of the gyroscope with unknown input speed by using twice Kalman filter.
【學(xué)位授予單位】：沈陽(yáng)理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號(hào)】：TN96

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：1721260