目前部分高校對(duì)于慣性導(dǎo)航的教學(xué)模式依然處于理論教學(xué)部分,開展的實(shí)驗(yàn)課程也僅僅停留在仿真階段,缺少一臺(tái)系統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)設(shè)備。以高校實(shí)踐教學(xué)為研究應(yīng)用背景,設(shè)計(jì)一款將MEMS穩(wěn)定平臺(tái)應(yīng)用于實(shí)驗(yàn)教學(xué),同時(shí)又具有標(biāo)定測試轉(zhuǎn)臺(tái)功能的儀器。本儀器集多個(gè)功能于一體,包括穩(wěn)定平臺(tái)、三軸位置轉(zhuǎn)臺(tái)、三軸速率轉(zhuǎn)臺(tái)、搖擺臺(tái),一機(jī)多用,相較于傳統(tǒng)的測試標(biāo)定轉(zhuǎn)臺(tái)具有體積小、成本低的優(yōu)點(diǎn)。此設(shè)備一方面可以作為高校開展實(shí)踐教學(xué)的試驗(yàn)儀器,輔助教師完成慣性技術(shù)相關(guān)課程以及嵌入式編程等相關(guān)實(shí)驗(yàn);另一方面,也可滿足中低精度MEMS慣性器件部分指標(biāo)的標(biāo)定需求。多功能集成有利于提升設(shè)備的性價(jià)比,特別是在實(shí)驗(yàn)教學(xué)中具有“一機(jī)多用”的優(yōu)勢。本文的主要內(nèi)容為:首先,MEMS慣性測量單元是一種多傳感器信息融合的非線性系統(tǒng),易受外界噪聲干擾導(dǎo)致輸出姿態(tài)精度不高,針對(duì)此問題,文中分別對(duì)MEMS慣性器件進(jìn)行姿態(tài)測量建模分析,找到系統(tǒng)的誤差項(xiàng),然后提出一種改進(jìn)型的擴(kuò)展卡爾曼濾波算法(EKF),使得MEMS慣性測量單元靜態(tài)精度達(dá)到0.5°,動(dòng)態(tài)精度達(dá)到1°。然后,針對(duì)儀器控制控制系統(tǒng)在運(yùn)行過程中出現(xiàn)的系統(tǒng)超調(diào)問題,提出模糊自適應(yīng)PID控制算法,通... 

【文章來源】：中北大學(xué)山西省

【文章頁數(shù)】：89 頁

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【部分圖文】：

穩(wěn)定平臺(tái)在各國武器裝備領(lǐng)域的應(yīng)用Fig1-1applicationofstabilityplatforminthefieldofweaponequipmentofvariouscountries

LITE-NINGG4瞄準(zhǔn)吊艙

中北大學(xué)學(xué)位論文4臺(tái)設(shè)備的尺寸。根據(jù)集成MEMS慣性器件的發(fā)展趨勢，國外諸多發(fā)達(dá)國家逐步將穩(wěn)定平臺(tái)技術(shù)從機(jī)載、艦載等武器裝備向著民用的無人機(jī)航拍、天文望遠(yuǎn)鏡以及攝像穩(wěn)定系統(tǒng)中發(fā)展。例如美國的大雙筒哥倫布望遠(yuǎn)鏡系統(tǒng)、TMT光學(xué)望遠(yuǎn)鏡穩(wěn)定跟蹤系統(tǒng)，以及X-47B無人機(jī)系統(tǒng)均搭載了基于MEMS慣性器件的穩(wěn)定平臺(tái)系統(tǒng)[19-21]。目前國外已經(jīng)將穩(wěn)定平臺(tái)技術(shù)由武器系統(tǒng)向著民用領(lǐng)域過渡，極大的豐富了無人機(jī)航拍、攝像頭光電吊艙以及攝影防抖等領(lǐng)域相關(guān)工作。我國與上世紀(jì)90年代開展對(duì)穩(wěn)定平臺(tái)的研發(fā)工作，相較于國外發(fā)達(dá)國家理論技術(shù)薄弱。不過，隨著我國對(duì)穩(wěn)定平臺(tái)技術(shù)的不斷重視，國產(chǎn)穩(wěn)定平臺(tái)技術(shù)已經(jīng)取得了重大突破，目前已經(jīng)到了自主研發(fā)的階段。我國于20世紀(jì)90年代開始對(duì)軍用機(jī)載光電穩(wěn)定裝置開展相關(guān)研究，取得喜人成果。1989年，中科院成都光電所成功研制出了可用于機(jī)載吊艙的穩(wěn)定設(shè)備[22]。20世紀(jì)90年代初期，北京618所也開展了穩(wěn)定平臺(tái)的研制工作，所設(shè)計(jì)的穩(wěn)定平臺(tái)設(shè)備精度較高可達(dá)到0.1mrad[23]。清華大學(xué)與華中光電技術(shù)研究均參與到陀螺穩(wěn)定平臺(tái)系統(tǒng)的研發(fā)中，所設(shè)計(jì)的穩(wěn)定平臺(tái)設(shè)備均已投入使用[24]。并且國內(nèi)部分研究院所已經(jīng)將MEMS慣性器件應(yīng)用于穩(wěn)定平臺(tái)開發(fā)中。國防科技大學(xué)于2005年自主研發(fā)了一款MEMS二軸穩(wěn)定平臺(tái)，并且在實(shí)用中驗(yàn)證了儀器精度，平臺(tái)采用MEMS陀螺，有效降低了整個(gè)穩(wěn)定平臺(tái)系統(tǒng)的成本[25]，其實(shí)物圖如圖1-3所示：圖1-3國防科技大學(xué)MEMS兩軸穩(wěn)定平臺(tái)系統(tǒng)Fig1-3MEMStwoaxisstableplatformsystemofNationalUniversityofDefenseScience2009年，哈爾濱工程大學(xué)的蔡美華設(shè)計(jì)了一款基于MEMS振動(dòng)陀螺的穩(wěn)定吊艙，利用滑動(dòng)平均—卡爾曼濾波算法提升姿態(tài)解算精度，并設(shè)計(jì)自抗擾控制器實(shí)現(xiàn)儀器的

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]基于LabVIEW的模糊自適應(yīng)PID控制在恒壓供水系統(tǒng)中的應(yīng)用[J]. 朱多林,韋彪,栗金晶,劉嘉祥,劉歡.  節(jié)能. 2020(04)
[2]基于模糊PID控制算法的微小型三軸穩(wěn)定平臺(tái)[J]. 徐文武,李孟委,張鵬.  儀表技術(shù)與傳感器. 2020(04)
[3]串聯(lián)模糊PID控制的四旋翼無人機(jī)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)[J]. 胡改玲,桂亮,權(quán)雙璐,郭婷,王永泉,王軍平.  實(shí)驗(yàn)技術(shù)與管理. 2019(03)
[4]多功能MEMS穩(wěn)定平臺(tái)實(shí)驗(yàn)儀設(shè)計(jì)[J]. 張勝男,張鵬,李孟委,王威,李維剛.  河南理工大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版). 2019(03)
[5]自適應(yīng)模糊PID控制器的設(shè)計(jì)及MATLAB仿真[J]. 宋超,曹翱,溫家璽.  現(xiàn)代制造技術(shù)與裝備. 2018(07)
[6]姿態(tài)航向測量與誤差補(bǔ)償方法研究[J]. 王昌剛,劉強(qiáng),韓瑜.  傳感器與微系統(tǒng). 2014(11)
[7]一種基于兩軸陀螺穩(wěn)定平臺(tái)速度補(bǔ)償算法[J]. 吳逸民,閻凱,郗小鵬.  機(jī)電技術(shù). 2014(05)
[8]MEMS三軸數(shù)字陀螺儀標(biāo)定方法研究[J]. 彭孝東,陳瑜,李繼宇,閆國琦,張鐵民.  傳感器與微系統(tǒng). 2013(06)
[9]基于ARM的低成本微型捷聯(lián)航姿系統(tǒng)設(shè)計(jì)[J]. 牛曉航,劉詩斌,馮文光.  測控技術(shù). 2012(11)
[10]基于模糊PID的焊槍伺服控制系統(tǒng)研究[J]. 張乃祿,付龍飛,任源,孫國鵬,趙歧.  西安石油大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版). 2011(02)

博士論文
[1]串并聯(lián)式穩(wěn)定平臺(tái)姿態(tài)測量和控制技術(shù)研究[D]. 孟紅波.南京理工大學(xué) 2017
[2]水面運(yùn)動(dòng)平臺(tái)下高精度紅外成像跟蹤關(guān)鍵技術(shù)研究[D]. 吳瀅躍.中國科學(xué)院研究生院(上海技術(shù)物理研究所) 2015
[3]水面武器操瞄系統(tǒng)穩(wěn)定平臺(tái)姿態(tài)測量及控制技術(shù)研究[D]. 陸建山.南京理工大學(xué) 2013
[4]基于陀螺的艦載光電經(jīng)緯儀視軸穩(wěn)定技術(shù)研究[D]. 蔡立華.中國科學(xué)院研究生院（長春光學(xué)精密機(jī)械與物理研究所） 2011
[5]機(jī)載光電穩(wěn)定平臺(tái)數(shù)字控制關(guān)鍵技術(shù)研究[D]. 龐新良.國防科學(xué)技術(shù)大學(xué) 2007
[6]陀螺穩(wěn)定光電跟蹤平臺(tái)伺服控制系統(tǒng)研究[D]. 姬偉.東南大學(xué) 2006

碩士論文
[1]手持穩(wěn)定云臺(tái)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[D]. 丁佰印.哈爾濱工程大學(xué) 2018
[2]基于四元數(shù)非線性濾波的四旋翼姿態(tài)測量系統(tǒng)研究[D]. 伏家杰.南京航空航天大學(xué) 2018
[3]穩(wěn)定平臺(tái)的控制算法研究[D]. 柁旭東.哈爾濱工程大學(xué) 2017
[4]云臺(tái)穩(wěn)定系統(tǒng)研究[D]. 韋嘯成.中北大學(xué) 2017
[5]基于STM32的小型無人機(jī)飛行控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)[D]. 楊磊.東北農(nóng)業(yè)大學(xué) 2016
[6]微型航姿系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與姿態(tài)解算算法研究[D]. 劉瓊.重慶郵電大學(xué) 2016
[7]艦載光電跟蹤設(shè)備抗沖擊性能研究[D]. 呂治軍.中國科學(xué)院研究生院(光電技術(shù)研究所) 2016
[8]多傳感器融合室內(nèi)導(dǎo)航技術(shù)研究[D]. 王晨陽.哈爾濱工程大學(xué) 2015
[9]旋轉(zhuǎn)導(dǎo)向鉆井工具姿態(tài)參數(shù)的模擬計(jì)算[D]. 王曉翠.西安石油大學(xué) 2014
[10]小型無人機(jī)載吊艙控制系統(tǒng)研究[D]. 宋硯波.長春理工大學(xué) 2014



本文編號(hào)：2929200