微型惯性传感器应用于飞行器模型姿态测试的研究

摘要

随着微机电技术的发展，微型惯性传感器在测量工作上已经显现出其优异的性能，微加速度计和微机械陀螺仪在惯性测量组合中具有极其重要的作用，通过微加速度计和微机械陀螺仪的惯性组合系统可以得到载体的各自由度姿态信息，开展对微惯性传感器的研究具有十分重要的意义。 本文针对以微加速度计ADXL320和微机械陀螺仪ADXRSl50为核心组合的惯性测量系统在飞行器模型姿态测量上的应用进行了研究，探讨该微惯性元件组合的特性和信号。本文的工作主要包括以下几个方面： 一、利用微加速度计ADXL320和微陀螺仪ADXRS150组合建立一个小型惯性飞机模型姿态测量系统，通过为微传感器设计合理的输出信号匹配电路，确保其输出信号的可用性； 二、利用标准实验台分别对微加速度计ADXL320的加速度和倾角测量进行标定，对微陀螺仪ADXRS150的角速度输出进行标定，经数据处理后得到它们的输出信号与所测物理量之间的关系的拟合曲线，并对其做了误差分析，结果表明所用微惯性传感器在一般精度范围内能够满足应用要求； 三、将微传感器固定于模型之上，随着模型姿态的变化，对经数据采集卡得到的微传感器的输出信号进行合理的数据处理，实现模型姿态值的实时处理和记录，并对照模型姿态的变化规律，分析测量误差，从而判断本文采用微传感器测量模型姿态的可行性和有效性。 通过以上工作，实现了将微型惯性传感器应用于飞机模型姿态测量，在微加速度计ADXl320和微陀螺仪.ADXRS150的标定曲线的基础上，配合数据采集卡设计的程序实时演示和计算、记录模型姿态值，做到在模型模拟实际运动状态过程中实时测量其姿态角。本文的工作为微传感器应用于飞行器模型姿态测量方面的研究及对模型运动控制的反馈控制奠定了基础。

目录

文摘

英文文摘

声明

第一章绪论

1.1课题背景

1.2飞行器模型姿态测量发展现状

1.3本文主要研究内容

第二章惯性飞机模型测量系统的原理和结构

2.1微型惯性传感器测量飞机模型姿态的原理

2.2微惯性测量组合的坐标系统

2.3微传感器技术支持及应用背景

2.4本文的系统结构

第三章微型惯性传感器信号处理

3.1信号处理原理

3.2微惯性传感器输出信号电路设计

第四章微传感器标定实验

4.1微加速度计ADXL320的标定

4.2微陀螺仪ADXRS150的标定

4.3微加速度计在倾角测量中的标定

4.4标定实验小结

第五章微传感器输出信号数据采集

5.1数据采集系统

5.2采样信号预处理

5.3数据采集工作

第六章微型传感器在模型姿态测量上的应用试验

6.1数据处理软件平台的选择和主要功能模块

6.2数据处理软件流程

6.3模型姿态的测量试验

第七章结论和展望

7.1结论

7.2展望

参考文献

致谢

硕士期间发表论文