六维加速度传感器性能研究及参数辨识

摘要

六维加速度传感器能够同时测量运动载体的六维加速度信息，故其在惯性导航、机器人姿态控制、汽车翻车预警监测等领域有着广阔的应用前景。并联机构具有刚度大、结构稳定、负载能力强等优势。基于此，本课题组研制了一种基于9-SPS冗余并联机构的压电式六维加速度传感器。本文主要的研究内容正是对该9-SPS冗余并联压电式六维加速度传感器进行相关性能研究及参数辨识。
　　本文首先对所研究传感器的加速度解耦计算过程进行分析研究，建立了待研究传感器的ADAMS仿真分析模型，用于分析传感器的输入输出特性及其内部主要技术参数的误差敏感度，以指导传感器的参数辨识过程；基于单轴传感器的性能指标，并结合并联机构的特点，定义了用于评价六维加速度传感器性能的指标；对检索到的可用于六维加速度传感器的实验平台进行了分析和比较，总结了其存在的问题及较为理想的六维加速度传感器实验平台应该具备的功能特点。基于此，设计了一新型六维加速度传感器实验平台。该实验平台具有控制简单、能够保证标准传感器和所研究传感器的安装、能够输出纯线运动，纯角运动以及复合运动、能够适用于那些对于恒定加速度输入不产生输出的六维加速度传感器，即能够将电机的匀速转动转变为按正余弦规律变化的变加速度运动输出等优点；基于对所研究传感器的加速度解耦计算原理及其主要参数的误差敏感度的研究，提出了一套针对所研究传感器的参数辨识方法及误差补偿方法；最后，利用所研制的实验平台，进行传感器的参数辨识实验，完成对所研究传感器的各项性能指标的确定。
　　本文所设计的六维加速度传感器实验平台能够适用于那些对于恒定加速度输入不产生输出的六维加速度传感器的激励，所提出的参数识别方案对其它类型的多维传感器的研究具有一定的参考价值。本文的研究对六维加速度传感器的开发具有重要的实用价值。

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注释表

缩略词

第一章 绪论

1.1 研究背景

1.2 六维加速度传感器研究现状

1.3 研究目的与内容

1.4 本文的结构安排

第二章 六维加速度传感器的结构与性能指标

2.1 引言

2.2 9-SPS六维加速度传感器的结构及解耦原理

2.3 传感器内部主要技术参数的误差敏感度分析

2.4 传感器动平台相对于静平台的运动分析

2.5 六维加速度传感器的性能指标

2.6 本章小结

第三章 六维加速度传感器实验平台的设计

3.1 引言

3.2 六维加速度传感器实验平台的设计要求及特点

3.3 实验平台的实体设计

3.4 实验平台驱动件选型及结构设计

3.5 本章小结

第四章 传感器内部技术参数辨识

4.1 引言

4.2传感器内部技术参数辨识

4.3传感器的误差补偿

4.4 传感器参数辨识误差来源的可能性分析

4.5 本章小结

第五章 六维加速度传感器实验研究

5.1 引言

5.2 实验硬件系统

5.3 软件系统

5.4 传感器参数辨识结果分析

5.5 本章小结

第六章 总结与展望

6.1 主要研究工作与创新点

6.2不足及展望

参考文献

致谢

在学期间的研究成果及发表的学术论文

附录A 传感器内部主要技术参数误差敏感度曲线