摘要：为提高航姿系统姿态角测量精度,论文对MEMS陀螺随机误差的测试和补偿进行了研究。运用Allan方差方法分析了MEMS陀螺各项随机误差的特性,建立了针对MEMS陀螺的随机误差补偿模型。采用Allan方差辨识算法完成对各项随机误差的分离,获取速率随机游走(RRW)和角度随机游走(ARW)噪声方差值。通过设计的卡尔曼滤波器对MEMS陀螺随机误差进行实时估计补偿,利用姿态解算算法得到随机误差补偿前和补偿后各3个方向的姿态角。实验结果表明经误差补偿后系统的静态偏航角测量精度提高了3倍、横滚角提高了4倍、俯仰角提高了12倍。

摘要：针对现有蓝宝石光纤温度传感器测温上限难以突破1 700℃的瓶颈问题,本文分别从传感器测温结构和感温材料两方面进行了分析改进,以满足对2 000～2 500℃超高温的测量需求.提出了一种接触-非接触相结合的新型传感器测温结构,并结合非接触式测温结构特点给出了Plank黑体辐射温度误差补偿公式,解决了非接触结构的准确测温问题.结合不同感温材料特性分别对难熔金属、陶瓷基复合材料和C/C复合材料的高温性能进行分析比较,包括材料强度、密度、抗氧化性、塑性、熔点等,筛选出适合作为超高温传感器的备选感温材料.针对筛选出的感温材料设计了抗热震性试验和抗氧化烧蚀试验,实验结果表明Hf B2-Si C复合材料能够满足超高温环境下对感温材料物理特性的特殊需求.传感器温度试验结果表明,采用接触-非接触式新结构和Hf B2-Si C感温材料的新型光纤温度传感器可对2 500℃高温进行长时间稳定测量,测量精度达到±1%.

摘要：针对MEMS磁强计的精度无法满足姿态测量系统的航向角测量要求,对磁强计的误差来源进行了模型化分析,设计了一种基于自适应遗传算法的空间椭球磁强计校准方法。首先,采取自适应遗传算法,对磁强计测量的原始数据进行空间椭球的拟合,用估计的参数进行刻度系数、软磁干扰、硬磁干扰与零位偏置的综合误差补偿。其次,利用最小二乘法求解出非正交轴的方向余弦,进行非正交误差和安装误差的补偿。最后,将该方法应用到某姿态测量系统中,分别用未补偿和补偿后的数据进行姿态测量实验,实验结果表明该方法准确计算出磁强计的误差参数,使补偿后的航向角精度提高了6.8倍。

摘要：优化设计了一种闭环自激驱动电路,有效提高了微机械陀螺的驱动闭环控制精度。根据自激振荡振幅稳定性理论,对相角和增益解耦的闭环驱动系统幅值控制环路进行了分析,计算得到系统环路增益,推导出系统幅值达到最佳状态的环路参数,优化后陀螺的驱动力仅受控于一个可调变量。实验结果显示,改进后的自激振荡波形的均方差为0.0033V,频率均方差为0.793Hz,输出的幅值和频率的稳定性都得到了较大改善。对幅值控制环路的改进简化了电路调试,有效提高了陀螺系统的测量精度。

摘要：针对MEMS陀螺、加速度计、磁强计组合的姿态确定系统,笔者设计了用于微小型飞行器姿态估计的四元数扩展卡尔曼滤波算法.取姿态误差四元数和陀螺随机漂移构建滤波状态向量,通过误差四元数微分方程和陀螺随机误差模型建立了卡尔曼滤波状态方程;采用改进的高斯-牛顿算法将传感器观测量转化为四元数,通过与利用陀螺信息估计的四元数相乘,得到姿态误差四元数作为卡尔曼滤波量测值,显著减小了机动加速度对姿态估计的影响.仿真实验显示:四元数静态估计误差小于0.22%,在动态情况下,四元数估计值能够较好地跟踪真实值的变化,表明该滤波算法能够有效提高姿态估计的精度.

摘要：本文以当前能源紧缺,新型能源崛起为背景,基于一款潮汐能联合发电装置,首先通过实体建模对此套装置进行介绍,然后对装置合理性进行理论性分析,最后开展系统设计推广的探究讨论。旨在归类总结当前能源两大热点方向联合的可能性和适配性。

摘要：针对起重机吊钩运动状态的实时监控问题,设计并实现了一种基于MEMS传感器的吊钩运动监控系统。利用微型加速度计和磁强计实时测量了吊钩的二维倾角和水平方位角;分析了多种不同的磁强计补偿方法,针对强磁环境下水平方位角误差较大的特点,提出了一种基于T-S模糊逻辑的吊钩旋转角误差补偿方法;研制了系统样机,并进行了性能测试。研究结果表明,起重机吊钩倾角测量精度达到0.3°,平面旋转角精度达到0.8°,可满足实际应用要求,具有良好的应用前景。

摘要：针对常规的微型姿态参照系统(AHRS)算法存在过载干扰和滤波发散的问题,设计了一种基于三分量地磁滤波技术的微型AHRS算法。采用一种简化的Sage-Husa自适应滤波算法进行了AHRS的信息融合;采用姿态误差角和陀螺漂移作为状态变量,进行了自适应滤波的时间更新,采用三分量地磁矢量作为观测量,进行了自适应滤波的量测更新;最后,对该算法进行了半物理仿真实验。实验结果表明,该算法能够有效地减小高过载造成的姿态测量误差,在2 g线振动测试条件下,该算法的俯仰角和横滚角的测量精度优于0.75°,航向角精度优于1.87°;与常规的算法相比,系统的抗过载能力提高了近3.2倍。该算法测量精度高、抗过载性好,具有很强的自适应能力,尤其适用于低铁磁干扰、高过载的工作环境。

摘要：针对实际油井工程中游梁式抽油机变频调速的控制问题,为了给其电机速度曲线优化提供高精度的摆角信息,以达到提高变频控制效率及稳定性的目的,设计了用于变频控制器的高精度实时游梁摆角测量系统。在复杂工况条件下,为了提高系统测量精度,采用了防脉冲干扰的移动平均滤波法以及分段补偿温度漂移等技术;同时为了有效消除安装误差,提出了摆角测量系统在线标定方法;最后对游梁摆角进行了静态及动态试验。实验及研究结果表明:在实际抽油机-50°^+50°的摆幅内,系统测量精度达到±0.15°,零偏为±0.05°,且抗振效果非常明显,该系统能够满足油田恶劣工况下电机控制系统变频优化调速的使用要求。

摘要：为提高煤矿安全生产水平,加强煤矿的监控和管理,采用AI摄像仪技术,对煤矿井下作业、设备状态、人员安全和环境等方面进行了监测研究。结果表明,AI摄像仪能够实时采集煤矿中的图像和视频信息,对采煤工作面、掘进工作面、运输巷道等井下作业进行有效监测,及时发现设备故障和异常情况,如采煤机故障、胶带输送机跑偏等,故障率降低了30%~60%;能够对通风机、水泵、提升机等机电设备以及电气设备进行监测,提前发现设备故障,避免设备故障引发的安全事故;可以实现对井下人员的实时定位和行为监测,如人员未佩戴安全帽、违规操作等行为的准确率达到95%以上,违规行为发生率降低了70%~90%;还能对瓦斯、火灾、水文等环境参数进行监测,及时发现安全隐患,如瓦斯泄漏、火灾隐患等。AI摄像仪在煤矿安全生产中具有重要应用价值,能够提高生产效率和安全性,但在应用中仍面临环境因素、数据传输、算法精度和设备维护等挑战,需要通过优化设备设计、改进数据传输技术、提升算法精度和加强设备维护管理等措施来解决。