基于相关向量机的加速度计参数变化规律研究

针对温度、振动等多种影响因素影响石英挠性加速度计内部参数变化,使石英挠性加速度计参数随着时间发生漂移,从而难以准确描述其变化规律的问题,基于相关向量机具有稀疏的模型结构,适合进行不确定系统建模的优点,提出了一种采用相关向量机进行石英挠性加速度计参数规律研究的方法。为了验证方法的有效性,针对2.5年自然贮存条件的石英挠性加速度计的参数标定值进行了时间序列建模,计算结果表明相关向量机具有很好的效果。     

石英挠性加速度计组件精密温控系统热分析

在捷联惯性导航系统中石英挠性加速度计是其核心器件,加速度计的温度 特性直接影响其测量精度。在高精度的惯性系统中,需要对加速度计组件进行精度优于 0.05℃的温度控制。为了研究加速度计组件精密温控系统,利用有限元分析软件ANSYS 建立石英挠性加速度计组件温控系统的有限元模型,仿真计算其有限元模型的温度场。 首先根据组件的结构特性建立了其有限元模型,介绍了热分析中求解条件的确定方法。 通过仿真得到温控系统的温度场模型,根据温度场模型计算温度梯度并且确定系统的测 温点、控制方式,最后利用加速度计输出数据验证分析结果的正确性。研究结果可以为 加速度计组件精密温度控制系统中的测温点选取、控制方式确定以及捷联惯导系统中温 度补偿、温度控制与热优化提供参考依据。     

航空／海洋重力仪用加速度计现状与优化方法

采用石英挠性加速度计作为重力敏感器的航空/海洋重力仪是典型的重力信息采集仪器,要求石英挠性加速度计具有一次通电稳定性高、高分辨率、低噪声的特点。为了满足航空/海洋重力仪需求,首先,分析了石英挠性加速度计一次通电稳定性机理,确定了关键影响因素,并给出了优化方向;其次,建立了加速度计分辨率模型,给出了测试方法和后续优化方向;最后,通过试验确定了噪声水平,根据关键影响因素给出了优化方向。通过上述研究的开展,为石英挠性加速度计在重力测量领域中的应用奠定了基础。     

石英挠性加速度计标度因数受气压影响分析

石英挠性加速度计是惯导产品的核心器件之一,主要敏感载体运动中的加速度,为系统提供位置信息.加速度计具有力学敏感特性,其测量精度易受环境因素变化的影响.针对加速度计在不同地域测试时标度因数发生较大变化的问题,分离了加速度计异地测试过程中的时漂、温变、形变等多个环境因子后,提出了造成加速度计异地标度因数改变的主要原因是环境气压发生了较大变化.根据石英挠性加速度计的基本原理,结合加速度计检测质量摆的具体受力情况,对气压变化造成加速度计标度因数改变的机理进行了详细分析,给出了标度因数随气压变化的相对变化理论计算公式,经过验证试验,实测情况与理论分析结果一致,可以为石英挠性加速度计的优化改进提供参考依据,具有一定的工程应用价值.     

石英挠性加速度计参数长期重复性技术研究

石英挠性加速计作为敏感载体加速度的关键器件,其参数的长期重复性直接决定着惯导系统的精度和性能。为了清楚石英挠性加速度计长期重复性机理,从胶粘剂性能变化和焊接应力变化两个方面分析了石英挠性加速度计偏值长期重复性机理;从胶粘剂性能变化和永磁材料稳定性两个方面分析了石英挠性加速度计标度因数重复性机理。在此基础上,提出了从结构优化、新型材料研究、稳定化处理和加速试验四个方面提高石英挠性加速度计参数长期重复性的建议,为开展高精度石英挠性加速计的研制提供了支撑。     

基于AFSA的加速度计温度误差建模及参数辨识技术研究

减小温度变化对石英挠性加速度计输出的稳定性的影响,对提高惯性导航系统的精度有十分重要的意义。在建立石英挠性加速度计静态温度模型的基础上,采用AFSA对模型参数进行寻优,并给出了详细的建模步骤。结果分析表明,人工鱼群算法能够准确,快速的寻到模型参数。根据所建立的温度模型对加速度计输出进行补偿,加速度计的温度特性有了明显的改善。     

石英挠性加速度计温度误差建模与补偿技术研究

通过分析石英挠性加速度计的温度误差机理,研究在不同温度条件下的静态输出特性。利用多次温度实验数据,采用最小二乘和多项式拟合的方法建立了石英挠性加速度计温度误差补偿模型。实验结果表明：温度误差补偿后,石英挠性加速度计在-20ºC到50ºC范围内刻度因子漂移量由10-4数量级提高到10-5数量级,零偏漂移量由800μg提高到52μg。     

石英挠性加速度计的热分析

为了掌握加速度计内部温度场规律,得到内部的实时温度,建立石英挠性加速度计的热仿真模型,进行热仿真分析.根据仿真模型设计温度试验,验证了模型的正确性.在加速度计稳定状态下,仿真温度值与试验值差0.2℃左右;根据试验结果对仿真结果进行修正,将修正后的仿真结果与试验结果进行比较,得到两者的差值为-0.011℃,有效地提高了仿真结果的准确性.因此,可以通过修正仿真结果得到加速度计内部的实时温度.     

基于灰色近似支持向量机的加速度计参数预测

温度、振动等环境载荷使得石英挠性加速度计参数产生漂移,直接影响了惯导系统的测量精度和性能,石英挠性加速度计参数变化趋势为非线性的,很难用常规的建模方法进行趋势预测。基于灰色理论适合进行小样本、贫信息不确定型系统建模以及近似支持向量机不需要求解二次规划就能求得非线性模型参数的优点,提出了基于灰色近似支持向量机进行石英挠性加速度计参数预测的方法。为了验证该方法的有效性,针对自然贮存的加速度计进行了固定周期的参数标定,结果表明灰色近似支持向量机具有很好的预测效果。     

惯性加速度计电流电压转换误差研究

在以压频转换为核心的石英挠性加速度计的数据采集应用中,以何种方式实现电流电压转换并保证引入误差最小,尚未有明确的计算与论证。本文通过对几种可能出现的电流电压转换方式的误差进行分析和计算,从基础结构上明确了这几种转换方式的优劣,得到了最佳转换方案。     

浅谈微加速度计的整流误差

为明确微机械加速度计在振荡输入过程中直流输出的情况,着重分析了静电力反馈电容式微加速度计振荡频率低于微加速度计带宽和在微加速度计带宽附近两种情况下的失衡机理。为说明微加速度计与传统加速度计的整流误差差异,对两种整流误差的情况进行了半定量计算。本文的结论说明了微加速度计与石英挠性加速度计等传统惯性仪表在整流误差方面的区别;在此基础上,引申出由于整流误差决定不同种类的微加速度计有着不同标定要求和适用范围的结论。     

石英挠性加速度计伺服回路H∞控制设计

本文分析了石英挠性加速度计的工作原理,根据其结构特点和性能要求给出了控制设计的界函数,并由此计算出一个最优控制器。经过静态多位置测试,验证了方案的正确性。     

高精度石英挠性加速度计力矩器磁路仿真分析

针对石英挠性加速度计标度因数非线性误差主要来源于力矩器磁路性能非线性及不同温度下加速度计参数随力矩器中永磁体磁性能变化产生漂移的问题,建立了力矩器的1/4二维有限元分析模型,对使用新型永磁体加速度计力矩器磁路进行计算,得到了不同结构下工作气隙磁密分布规律及不同温度下工作气隙磁密的温度系数.依据仿真结果,优化设计后的气隙磁密线性长度增加了72％,实测数据证明该方案加速度计的二阶非线性误差优于5×10-6,同时该方法为仿真计算加速度计标度因数的温度系数提供了新思路.     

一种手自一体石英挠性加速度计温控仪的设计

为满足惯性导航系统中石英挠性加速度计精确测试要求,设计了一种以模拟电路和功率放大为核心的高精度加速度计温度控制仪器,温控精度达到0.02℃.该温控仪除具有精密温度控制外,还具有手动模拟量测量、自动模拟量测量及多通道I/F输出测试于一体的特点.为满足多只加速度计测试一致性要求,采用单一温度受控的采样电阻方法,提高了石英挠性加速度计性能指标如4小时稳定性、模拟量长期重复性测试的准确性和稳定性.     

基于粒子群算法的石英挠性加速度计温度补偿方法研究

由于使用环境的需求,需要光纤惯组具有较宽的工作温度范围,一般在-40℃~60℃温度范围内有稳定且准确的输出。而实际情况下温度变化会使惯性器件输出产生温度漂移,制约惯组的输出精度。以工程实例为依托,以光纤惯组中低精度石英挠性加速度计作为研究对象,首先分析了石英加速度计的温度特性,然后设计了一种基于粒子群算法的石英加速度计温度补偿方法,并以温补后器件的零偏特性为依据,利用试验平台对温补效果进行了试验验证。试验结果表明,该温补方法能够有效补偿石英加速度计的温度漂移,补偿后的零偏稳定性较补偿前有数量级上的提升。     

基于MEMS陀螺的低成本捷联惯导系统设计

介绍了一种基于MEMS陀螺和石英挠性加速度计的低成本捷联惯性导航系统的设计与实现方法。给出了惯性测量单元(IMU)的模型方程,并在全温下对IMU的输出进行补偿;采用"四元数"法进行姿态计算,通过坐标变换、积分运算确定载体的速度、位置;对惯测样机进行了60 s的静态测试,结果表明该系统短期准确度满足SINS/GPS组合导航系统需求。     

一种石英加速度计用磁处理系统研制

针对石英加速度计力矩器磁性能处理过程依赖人工操作、测量精度差、生产效率低的问题,研制了一种新型石英加速度计用磁处理系统。此系统可自动进行力矩器的充磁、退磁、测磁操作,不依赖人工;采用多探头设计,可同时在线测量4点气隙磁场强度;处理过程无需拆装,去除了重复拆装误差;可满足不同性能磁钢的充磁、退磁处理。新型磁处理系统能够满足石英加速度计力矩器生产需求,显著提高生产效率和测量精度。应用效果表明,该系统稳定可靠,值得推广。     

石英挠性加速度计在角度检测中的应用

随着科学技术的进步,角度检测在现代工业体系中占有重要地位.现有角度检测设备因其测量范围、测量精度和功耗等局限,而逐渐不能满足测量要求.采用石英挠性加速度计传感器、AD7734与ARM MCU组合而成的一种新型倾角测量仪,通过对石英挠性加速度计的电流信号进行调理和AD采集,以及对采集的数据进行滤波处理,解算出倾角,通过标准RS485通信接口将数据传输到PC机上显示.实验表明:在0°～ 30°角度测量范围内,该系统倾角测量精度可以达到±0.01 °,具有很好的工作稳定性.同时,该倾角测量仪具有体积小、精度高、重量轻、功耗低等优点,可广泛应用到桥梁架设、国防军事、地质勘探、土木工程、石油钻井、航空航天、航海、精密加工等领域.     

石英挠性加速度计的电阻尼设计

石英挠性加速度计在低气压环境下使用时, 可能因为漏气而出现失效问 题,分析了加速度计表头在真空状态下会出现的振荡现象,提出了可以在系统内增加电 阻尼环节来应对该问题,电阻尼环节由加速度计伺服电路中增加的内环路来实现,内环 路中的微分环节可以等效为系统的阻尼项。进而通过计算机模拟仿真和具体硬件实现后 的动态比较测试,验证了电阻尼设计的可行性,证明该方法确实能够有效提高仪表的可 靠性。     

石英挠性加速度计I/F转换电路软件补偿研究

为提高石英挠性加速度计电流频率转换的线性度,本文从软件补偿角度出发,针对电流频率转换的特点,利用了曲线拟合方法对试验数据进行处理,设计了硬件补偿电路,验证了软件补偿方法可以提高电流频率转换的线性度。