發(fā)布時(shí)間：2017-09-21 04:21

  本文關(guān)鍵詞：慣性數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)設(shè)計(jì)及其在電梯運(yùn)動(dòng)檢測(cè)中的應(yīng)用

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【摘要】：隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展,高層建筑不斷增加,電梯日漸成為建筑行業(yè)電器安裝工程中的一項(xiàng)重要工程,電梯的安全檢測(cè)也變得越來(lái)越重要。然而在電梯電氣部分發(fā)生故障后,由于電氣控制部分的控制信號(hào)是一種看不見摸不著的電信號(hào),這給電梯維修人員增加了不小的維修難度,因此可以利用電梯的運(yùn)行曲線來(lái)判斷電梯的故障。針對(duì)傳統(tǒng)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)處理性能差、功耗顯著、難于擴(kuò)展以及數(shù)據(jù)精度低等缺點(diǎn),本文系統(tǒng)采用STM32作為主控制器、MPU6000作為慣性傳感器、SD卡作為數(shù)據(jù)存儲(chǔ)單元、紅外遙控、LCD顯示通過(guò)它們的結(jié)構(gòu)組合設(shè)計(jì)了一種價(jià)格低、易于擴(kuò)展、數(shù)據(jù)精度相對(duì)較高的MEMS慣性傳感器的數(shù)據(jù)采集存儲(chǔ)系統(tǒng),并將其運(yùn)用到電梯加速度的采集中,用于電梯運(yùn)動(dòng)檢測(cè)分析。本文主要工作包括:第一、基于主控制器STM32、MEMS慣性加速度傳感器MPU6000進(jìn)行慣性數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的硬件和軟件設(shè)計(jì),其中采用MEMS慣性加速度傳感器MPU6000作為數(shù)據(jù)采集部分的核心模塊,集成度高,體積小,精度更高。第二、研究滑動(dòng)平均濾波、中值濾波、卡爾曼濾波三種方法的工作原理與優(yōu)缺點(diǎn),結(jié)合電梯加速度數(shù)據(jù)進(jìn)行分析比較,在本系統(tǒng)中最終使用卡爾曼濾波,并且根據(jù)實(shí)測(cè)的加速度數(shù)據(jù)分析卡爾曼參數(shù),選擇最合適的卡爾曼參數(shù)值。第三、將慣性數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)應(yīng)用到電梯運(yùn)動(dòng)檢測(cè)中,在上位機(jī)軟件中對(duì)電梯加速度數(shù)據(jù)進(jìn)行積分與濾波,通過(guò)得到的曲線進(jìn)行數(shù)據(jù)分析并根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行簡(jiǎn)單的故障判斷。在實(shí)際電梯測(cè)試中發(fā)現(xiàn),系統(tǒng)處理速度快,測(cè)量數(shù)據(jù)精度高,測(cè)量曲線從零速開始啟動(dòng),最終回歸到零,曲線平滑完整。采集數(shù)據(jù)全部存入SD卡中,為后續(xù)的安全分析提供了重要的數(shù)據(jù)來(lái)源。在上位機(jī)進(jìn)行分析時(shí),卡爾曼濾波與其他濾波相比,在人為加入外界振動(dòng)后,能夠明顯的捕捉到并反映在速度曲線上,動(dòng)態(tài)特性良好。
【關(guān)鍵詞】：慣性數(shù)據(jù) 數(shù)據(jù)采集 卡爾曼濾波 故障分析
【學(xué)位授予單位】：上海師范大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：TU857;TP274.2
【目錄】：

• 摘要2-3
• Abstract3-7
• 第1章 緒論7-10
• 1.1 電梯測(cè)速研究現(xiàn)狀7-8
• 1.2 電梯測(cè)速技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)8-9
• 1.3 本課題主要工作9-10
• 第2章 慣性數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)方案10-13
• 2.1 系統(tǒng)框架設(shè)計(jì)10
• 2.2 硬件設(shè)計(jì)方案的選擇10-12
• 2.2.1 主控制器的選擇10-11
• 2.2.2 慣性傳感器的選擇11-12
• 2.3 上位機(jī)設(shè)計(jì)方案12
• 2.4 本章小結(jié)12-13
• 第3章 慣性數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)設(shè)計(jì)13-29
• 3.1 主控制器模塊設(shè)計(jì)13-20
• 3.1.1 主控制器內(nèi)核及電源電路設(shè)計(jì)13
• 3.1.2 STM32與其他外設(shè)的通信技術(shù)13-17
• 3.1.3 主控制器內(nèi)核及片上外設(shè)軟件設(shè)計(jì)17-20
• 3.2 慣性傳感器模塊設(shè)計(jì)20-22
• 3.2.1 慣性傳感器MPU6000硬件電路設(shè)計(jì)20-21
• 3.2.2 MPU6000與STM32的接口技術(shù)21-22
• 3.3 存儲(chǔ)模塊設(shè)計(jì)22-26
• 3.3.1 SD卡硬件電路設(shè)計(jì)22
• 3.3.2 SD卡與STM32的接口技術(shù)22-26
• 3.4 紅外通信和機(jī)械按鍵模塊26-27
• 3.4.1 紅外通信和機(jī)械按鍵硬件電路設(shè)計(jì)26
• 3.4.2 紅外遙控軟件設(shè)計(jì)26-27
• 3.5 顯示模塊27-28
• 3.6 上位機(jī)模塊28
• 3.7 本章小結(jié)28-29
• 第4章 電梯運(yùn)動(dòng)數(shù)據(jù)處理29-51
• 4.1 電梯速度曲線29-31
• 4.1.1 電梯速度曲線的介紹29-30
• 4.1.2 電梯運(yùn)行曲線在電梯故障中的應(yīng)用30-31
• 4.2 電梯加速度數(shù)值積分31-35
• 4.3 數(shù)據(jù)誤差補(bǔ)償和濾波35-47
• 4.3.1 靜態(tài)誤差補(bǔ)償36-37
• 4.3.2 動(dòng)態(tài)誤差濾波37-47
• 4.4 電梯測(cè)試數(shù)據(jù)在不同濾波方式的分析比較47-50
• 4.4.1 靜態(tài)分析47-49
• 4.4.2 動(dòng)態(tài)分析49
• 4.4.3 結(jié)果分析49-50
• 4.5 本章小結(jié)50-51
• 第5章 系統(tǒng)測(cè)試實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析51-56
• 5.1 低速拋物線-直線速度曲線型電梯測(cè)試51-53
• 5.1.1 系統(tǒng)測(cè)試結(jié)果51-52
• 5.1.2 測(cè)試結(jié)果分析52-53
• 5.2 中速拋物線-直線速度曲線型電梯測(cè)試53-55
• 5.2.1 系統(tǒng)測(cè)試結(jié)果53-54
• 5.2.2 測(cè)試結(jié)果分析54-55
• 5.3 本章小結(jié)55-56
• 第6章 總結(jié)與展望56-57
• 6.1 總結(jié)56
• 6.2 本文不足和研究展望56-57
• 參考文獻(xiàn)57-59
• 攻讀學(xué)位期間取得的研究成果59-60
• 致謝60-61

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