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一种低成本MEMS惯性传感器应用技术研究 被引量:11
1
作者 李仁 曾庆双 陈希军 《传感技术学报》 CAS CSCD 北大核心 2009年第11期1670-1674,共5页
讨论和分析了标定一种低成本MEMSINS传感器的方法和过程,MEMS传感器价格低廉但是误差很大,因此对其进行精确的标定对减少系统误差有很大的作用,包括零偏、刻度因子以及未对准误差和非正交误差等。通过对陀螺误差进行建模分析,利用卡尔... 讨论和分析了标定一种低成本MEMSINS传感器的方法和过程,MEMS传感器价格低廉但是误差很大,因此对其进行精确的标定对减少系统误差有很大的作用,包括零偏、刻度因子以及未对准误差和非正交误差等。通过对陀螺误差进行建模分析,利用卡尔曼滤波对数据进行处理,使用不需要传感器与测试平台精确对准的多位置对准方法来标定加速度计参数,结果表明陀螺的系统方差有很大改善,同时在静态情况下进行导航解算,表明标定结果有效。 展开更多
关键词 标定 导航 惯性测量单元 ADIS16350 误差分析 MEMSINS
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惯性元件的失准角分离技术研究 被引量:5
2
作者 李巍 任顺清 赵洪波 《哈尔滨工业大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2012年第1期43-46,共4页
针对陀螺仪和加速度计存在失准角的问题,采取误差分离技术,设计了简单、高精度测试失准角的方法.对失准角进行了定义,利用方向余弦阵的基本性质,从小角度的原理推导了惯性元件失准角的二维分解表达式,在测量陀螺仪的失准角时,对安装误... 针对陀螺仪和加速度计存在失准角的问题,采取误差分离技术,设计了简单、高精度测试失准角的方法.对失准角进行了定义,利用方向余弦阵的基本性质,从小角度的原理推导了惯性元件失准角的二维分解表达式,在测量陀螺仪的失准角时,对安装误差、夹具误差和失准角误差进行了误差分离.针对加速度计失准角的测试,设计了简易的测试方法,有效分离了加速度计的失准角以及夹具体的安装误差.对一个半球谐振陀螺仪和一个石英加速度计的失准角进行了实测,标定精度达到角秒级,验证了采用误差分离技术的测试方案的正确性,提高了失准角测试精度. 展开更多
关键词 失准角 陀螺仪 加速度计 误差分离技术
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半球谐振陀螺控制及补偿技术 被引量:10
3
作者 伊国兴 魏振楠 +2 位作者 王常虹 奚伯齐 孙一为 《宇航学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2020年第6期780-789,共10页
首先介绍了半球谐振陀螺(HRG)发展历程,分析国内外研究现状并总结了现阶段半球谐振陀螺发展趋势;其次讨论了半球谐振陀螺控制技术,包括不同条件下驻波的激励检测方法、陀螺工作模式、驻波控制方案,以及一种全新的频率调制控制方案;另外... 首先介绍了半球谐振陀螺(HRG)发展历程,分析国内外研究现状并总结了现阶段半球谐振陀螺发展趋势;其次讨论了半球谐振陀螺控制技术,包括不同条件下驻波的激励检测方法、陀螺工作模式、驻波控制方案,以及一种全新的频率调制控制方案;另外,分别以驻波调制补偿、电极增益补偿、多陀螺补偿以及环境载荷补偿为例,分析了控制方案补偿、器件补偿、系统补偿以及场景补偿等四种半球谐振陀螺补偿技术;最后通过对现有技术和研究的分析,提出了半球谐振陀螺控制及补偿技术未来的发展方向。 展开更多
关键词 半球谐振陀螺 哥氏振动陀螺 驻波控制技术 陀螺补偿技术
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空间机器人的智能控制器设计(英文) 被引量:3
4
作者 丰保民 马广程 +1 位作者 解伟男 王常虹 《宇航学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2006年第4期730-734,共5页
自由漂浮空间机器人动力学方程不能被参数线性化并且存在模型不确定性,使得基于数学模型的控制问题变得十分复杂。本文研究了自由漂浮空间机器人的智能控制方法,提出了一个鲁棒的模糊神经网络控制器。首先利用模糊神经网络控制器来逼近... 自由漂浮空间机器人动力学方程不能被参数线性化并且存在模型不确定性,使得基于数学模型的控制问题变得十分复杂。本文研究了自由漂浮空间机器人的智能控制方法,提出了一个鲁棒的模糊神经网络控制器。首先利用模糊神经网络控制器来逼近理想控制器,然后利用鲁棒控制器对逼近误差进行估计和抑制。根据Lyapunov函数建立的新的网络学习算法保证了系统的稳定性。最后利用该控制器对平面二连杆空间机器人进行了研究。仿真结果表明该智能控制方案是有效的。 展开更多
关键词 空间机器人 模糊神经网络 智能控制 轨迹控制
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三轴转台三轴交汇中心位置对准方法的研究 被引量:3
5
作者 李志成 任顺清 +1 位作者 温奇咏 王常虹 《宇航计测技术》 CSCD 2009年第2期10-13,16,共5页
在导弹仿真系统中,需要设计一个三轴导引头转台来模拟空中导弹的姿态,需要仿真转台的三轴交汇中心与模拟运动球面的球心精确对准。首先在转台地基上设3个基准点,并精确测量在某基准坐标系下3个基准点和球心的三维坐标。为了满足精确的... 在导弹仿真系统中,需要设计一个三轴导引头转台来模拟空中导弹的姿态,需要仿真转台的三轴交汇中心与模拟运动球面的球心精确对准。首先在转台地基上设3个基准点,并精确测量在某基准坐标系下3个基准点和球心的三维坐标。为了满足精确的对准要求,本文设计了一种对准方案,利用已知坐标,通过利用两个经纬仪的测量将经纬仪三轴交汇中心引入基准坐标系,再利用经纬仪引出转台三轴交汇中心,以经纬仪为桥梁将球心与转台三轴交汇中心联系起来。通过计算和调整,完成对准任务,最终实现了三轴转台的位置对准。 展开更多
关键词 对准 导引头仿真转台 最小二乘法 迭代算法 经纬仪
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惯性平台测漂方案的研究 被引量:1
6
作者 李巍 曾鸣 于志伟 《哈尔滨商业大学学报(自然科学版)》 CAS 2009年第1期68-71,128,共5页
陀螺仪的漂移是空间稳定惯性导航系统的主要误差源,对漂移模型系数的准确辨识是保证系统实现长时间、高精度自主导航的关键.给出了一种利用三轴高精度伺服转台提供多个测试位置,使惯性平台工作在相应位置下,并处于惯性稳定状态的静态6... 陀螺仪的漂移是空间稳定惯性导航系统的主要误差源,对漂移模型系数的准确辨识是保证系统实现长时间、高精度自主导航的关键.给出了一种利用三轴高精度伺服转台提供多个测试位置,使惯性平台工作在相应位置下,并处于惯性稳定状态的静态6位置测漂方案.三轴转台的使用提高了多位置测量时,平台测漂位置的精确度.建立了包含陀螺仪漂移、地球自转、安装误差角等因素在内的平台漂移数学模型.对平台漂移误差参数的辨识方法进行了阶段性分析,取加速度计和欧拉角的输出作为观测量,建立了平台漂移误差模型的状态方程和输出方程.从理论上分析了影响陀螺安装误差角辨识精度的主要因素,提出了转台相对地面存在角速率条件下的辨识方案改进的思路. 展开更多
关键词 惯性平台 陀螺仪 漂移 扩展卡尔曼滤波器
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单轴高频角振动转台控制系统实验研究 被引量:1
7
作者 陈虹丽 刘磊 +1 位作者 李强 于立君 《实验室研究与探索》 CAS 北大核心 2018年第3期51-54,共4页
设计了一款DSP+FPGA的高速控制系统。针对角振动台的谐振问题,提出使用自抗扰控制器,搭建了DSP+FPGA硬件平台,编写了自抗扰控制算法程序,实现了控制目标。为了简化DSP+FPGA系统的调试,设计USB通信接口和基于USB协议的上位机软件,记录动... 设计了一款DSP+FPGA的高速控制系统。针对角振动台的谐振问题,提出使用自抗扰控制器,搭建了DSP+FPGA硬件平台,编写了自抗扰控制算法程序,实现了控制目标。为了简化DSP+FPGA系统的调试,设计USB通信接口和基于USB协议的上位机软件,记录动态数据。在一款单轴转台上调试了控制系统的软件和硬件,通过反复整定参数,实现对20 Hz正弦波的跟踪,验证了控制系统的性能,证实了自抗扰控制器适合于运动控制,反应快速,超调小,稳态精度高。 展开更多
关键词 高频角振动台 自抗扰控制 DSP+FPGA
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惯性/卫星/天文组合导航仿真研究
8
作者 曾庆双 李仁 陈希军 《计算机仿真》 CSCD 北大核心 2011年第11期68-72,共5页
研究组合导航系统优化导航的精度,针对星敏感器和卫星导航数据难以获取。为了对惯性/卫星/天文组合导航系统优化分析,同时克服物理实验缺少飞行轨迹信息的不足,深入研究了组合导航系统半物理仿真系统。提出了利用分布式子系统仿真模拟器... 研究组合导航系统优化导航的精度,针对星敏感器和卫星导航数据难以获取。为了对惯性/卫星/天文组合导航系统优化分析,同时克服物理实验缺少飞行轨迹信息的不足,深入研究了组合导航系统半物理仿真系统。提出了利用分布式子系统仿真模拟器,通过外部接口传输导航数据的仿真方法,便于进行子系统的单独验证以及组合导航仿真研究。通过对各子系统的仿真以及利用联邦滤波结构的组合导航算法仿真,结果表明,改变导航参数后的表现与理想结果一致,证明系统能够完成设定的导航任务,并为设计提供了参考。 展开更多
关键词 软件定义无线电 星图模拟 全球定位系统模拟器 联邦滤波器
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天文导航中的星敏感器技术 被引量:24
9
作者 李葆华 刘国良 +1 位作者 刘睿 王常虹 《光学精密工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2009年第7期1615-1620,共6页
由于星敏感器仅仅工作在全天球的识别模式下远不能满足当前飞行器任务的需要,提出了当星敏感器有足够的先验信息情况下,可在星跟踪模式或者预测星像模式下工作,来提高星敏感器的数据更新率,降低由全天球识别带来误匹配的可能性。本文提... 由于星敏感器仅仅工作在全天球的识别模式下远不能满足当前飞行器任务的需要,提出了当星敏感器有足够的先验信息情况下,可在星跟踪模式或者预测星像模式下工作,来提高星敏感器的数据更新率,降低由全天球识别带来误匹配的可能性。本文提出了一种新的星跟踪算法来克服飞行器在大角速度飞行情况下传统星跟踪算法处理时间过长等不足;为了消除由于系统噪声带来的误差,还提出了星图滤波和星像滤波的方法。实验结果表明,当飞行器在2.25°/s的角速度下飞行时,星敏感器能在10pixel×10pixel的范围内从星图中正确提取星像,星图经去噪后,星敏感器输出精度提高了近5″,从而使星敏器可在飞行器高动态飞行情况下实现高精度、高更新率的姿态输出。文中描述的所有方法已在2007年和2008年进行了地面观星测试,并于2009年即将应用于某些卫星的姿控系统中。 展开更多
关键词 天文导航 星敏感器 星跟踪算法 星像预测
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陀螺加速度计误差模型系数离心机测试方法研究 被引量:17
10
作者 乔永辉 刘雨 +1 位作者 苏宝库 曾鸣 《宇航学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2007年第4期854-859,931,共7页
提出了一种在带有反转平台的精密离心机上标定陀螺加速度计误差模型系数的方法。阐述了其测试原理,指出这种带反转平台的测试原理改善了陀螺加速度计离心机测试的环境条件。所提出的测试方案和辨识方法解决了陀螺加速度计在精密离心机... 提出了一种在带有反转平台的精密离心机上标定陀螺加速度计误差模型系数的方法。阐述了其测试原理,指出这种带反转平台的测试原理改善了陀螺加速度计离心机测试的环境条件。所提出的测试方案和辨识方法解决了陀螺加速度计在精密离心机上进行高g测试时,受到离心机大臂旋转牵连运动影响的关键问题,并提出分离和精确标定陀螺加速度计误差模型系数的数据处理方法,解决了反转平台引入后造成的正弦输入问题。 展开更多
关键词 陀螺加速度计 离心机 反转平台 误差模型系数 测试技术
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小型涵道式无人机的研究进展 被引量:18
11
作者 李远伟 奚伯齐 +1 位作者 伊国兴 王常虹 《哈尔滨工业大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2010年第5期700-704,共5页
结合涵道式无人机发展现状阐述涵道式无人机的优点,对无人机飞行机理进行分析,结合动力学分析建立涵道式飞行器的数学模型,设计控制器并进行了飞行试验.结果表明:涵道风扇布局飞行器具有较好的悬停性能,在悬停和小角度机动时,各通道之... 结合涵道式无人机发展现状阐述涵道式无人机的优点,对无人机飞行机理进行分析,结合动力学分析建立涵道式飞行器的数学模型,设计控制器并进行了飞行试验.结果表明:涵道风扇布局飞行器具有较好的悬停性能,在悬停和小角度机动时,各通道之间的耦合可以忽略不计. 展开更多
关键词 涵道式无人机 空气动力学特性 飞行控制系统 飞行试验
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采用复合控制的直流力矩电机摩擦补偿 被引量:20
12
作者 于志伟 曾鸣 乔大鹏 《电机与控制学报》 EI CSCD 北大核心 2008年第5期539-544,共6页
针对陀螺漂移测试转台直流力矩电机系统中存在的非线性动态摩擦和负载扰动,为提高转台位置跟踪精确度,采用复合控制方法进行摩擦补偿研究。在转台直流电机系统中,电机模型采用简化的二阶线性直流电机模型,摩擦模型采用摩擦参数为非一致... 针对陀螺漂移测试转台直流力矩电机系统中存在的非线性动态摩擦和负载扰动,为提高转台位置跟踪精确度,采用复合控制方法进行摩擦补偿研究。在转台直流电机系统中,电机模型采用简化的二阶线性直流电机模型,摩擦模型采用摩擦参数为非一致性变化的动态摩擦模型。补偿方法包含一个参数自适应律和CMAC神经网络,用于估计未知模型参数、辨识位置周期摩擦扰动并给与补偿。仿真结果表明,复合控制补偿方法保证了闭环系统全局稳定性和对期望位置信号的渐进跟踪,提高了转台位置跟踪精确度。 展开更多
关键词 转台 自适应控制器 神经网络 复合控制 摩擦
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小范围回转轴系感应同步器测角系统的误差分离技术 被引量:8
13
作者 任顺清 伊国兴 +1 位作者 曾庆双 王常虹 《电机与控制学报》 EI CSCD 北大核心 2005年第2期183-186,共4页
利用 391齿盘、平面反射镜及自准直仪测量了某一小范围(50°)回转轴系的圆感应同步器测角系统的角位置误差,利用测角系统的误差特性,建立了回归误差模型,并通过最小二乘法得出了圆感应同步器一个节距内的一次谐波和二次谐波误差,根... 利用 391齿盘、平面反射镜及自准直仪测量了某一小范围(50°)回转轴系的圆感应同步器测角系统的角位置误差,利用测角系统的误差特性,建立了回归误差模型,并通过最小二乘法得出了圆感应同步器一个节距内的一次谐波和二次谐波误差,根据误差的幅值和相位,采用硬件补偿技术,使圆感应同步器测角系统的误差大大降低。 展开更多
关键词 红外地球敏感器 地面测试设备 感应同步器 测角系统 误差分离技术 最小二乘法
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一种激光陀螺捷联惯性导航系统级标定方法 被引量:10
14
作者 董春梅 任顺清 +1 位作者 陈希军 李巍 《兵工学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2019年第8期1618-1626,共9页
为优化激光捷联惯性导航在卧式三轴转台上的系统级标定方案,设计了卧式三轴转台外环轴整周旋转对惯性测量单元(IMU)误差参数的激励方法。基于捷联惯性导航的误差方程,阐述了速度误差与IMU误差参数间的关系,从而建立IMU系统级标定模型。... 为优化激光捷联惯性导航在卧式三轴转台上的系统级标定方案,设计了卧式三轴转台外环轴整周旋转对惯性测量单元(IMU)误差参数的激励方法。基于捷联惯性导航的误差方程,阐述了速度误差与IMU误差参数间的关系,从而建立IMU系统级标定模型。该模型具有加速度计误差参数仅反应在观测量北向分量、陀螺误差参数仅反应在观测量东向分量的特点,消除了加速度计和陀螺误差参数标定误差的相互影响。根据准D最优准则,设计了正二十面体12点计划的双轴位置单轴速率翻滚法,利用最小二乘法辨识出IMU的24项误差参数。通过给加速度计和陀螺加入不同测量噪声,对IMU标定模型进行仿真,结果表明该方法可抑制加速度计和陀螺的测量噪声对标定结果的影响。 展开更多
关键词 捷联惯性导航系统 加速度计 陀螺仪 系统级标定 惯性测量单元 误差参数
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集成系统健康管理中健康评估算法研究 被引量:10
15
作者 刘国良 王元道 +1 位作者 周宝林 强文义 《哈尔滨工业大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2009年第3期15-17,共3页
为了得到航天器的组件、分系统,以及系统级的健康状况,使用模糊综合评价算法对航天器的健康状况进行评估.首先选择合适的模糊因数集和隶属度函数,使用模糊综合评价算法对各个组件的健康状况进行评估.然后选择一个合成运算模型,对子系统... 为了得到航天器的组件、分系统,以及系统级的健康状况,使用模糊综合评价算法对航天器的健康状况进行评估.首先选择合适的模糊因数集和隶属度函数,使用模糊综合评价算法对各个组件的健康状况进行评估.然后选择一个合成运算模型,对子系统和系统级的健康状况进行评估.仿真算例表明:该算法具有简单、快速的优点,适合用于航天器健康状况的在线评估.在分布式分级体系结构中应用实时性好,满足集成系统健康管理技术的要求. 展开更多
关键词 健康检测算法 模糊综合评价 集成系统健康管理
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卫星姿态控制系统鲁棒故障诊断方法 被引量:7
16
作者 贾庆贤 张迎春 +1 位作者 李化义 李葆华 《哈尔滨工业大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2011年第3期19-22,共4页
针对卫星姿控系统的鲁棒故障诊断问题,在未知输入观测器(UIO)基础上,提出利用非线性未知输入观测器(NUIO)对执行机构和敏感器故障诊断.考虑姿控系统存在外部干扰以及系统不确定性,建立姿控系统非线性模型,设计NUIO对部分干扰和系统不确... 针对卫星姿控系统的鲁棒故障诊断问题,在未知输入观测器(UIO)基础上,提出利用非线性未知输入观测器(NUIO)对执行机构和敏感器故障诊断.考虑姿控系统存在外部干扰以及系统不确定性,建立姿控系统非线性模型,设计NUIO对部分干扰和系统不确定性解耦,令未解耦部分到系统残差H∝范数作为性能指标使之最优,运用线性矩阵不等式(LMI)求解观测器增益矩阵.最后,对执行机构和敏感器发生突变故障和缓变故障进行诊断仿真,结果验证此方法的有效性. 展开更多
关键词 姿态控制系统(ACS) NUIO H∞控制 LMI 鲁棒故障诊断
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自适应滑模控制具有状态和输入时滞的不确定系统 被引量:6
17
作者 吴立刚 凌明祥 +1 位作者 王常虹 曾庆双 《电机与控制学报》 EI CSCD 北大核心 2005年第5期443-447,451,共6页
针对一类对象模型具有非匹配不确定性,且同时具有状态时滞和输入时滞的线性系统,基于LMI方法,提出了系统存在滑动模态时滞相关的充分条件,考虑到在处理输入时滞时引入了未知扰动,进一步设计了对扰动参数具有自适应估计能力自适应滑模控... 针对一类对象模型具有非匹配不确定性,且同时具有状态时滞和输入时滞的线性系统,基于LMI方法,提出了系统存在滑动模态时滞相关的充分条件,考虑到在处理输入时滞时引入了未知扰动,进一步设计了对扰动参数具有自适应估计能力自适应滑模控制器,该方法保证了闭环系统鲁棒渐近稳定。仿真结果进一步证实了该控制策略的可行性。 展开更多
关键词 时滞相关 滑模控制 线性矩阵不等式 非匹配不确定性 自适应律
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Terminal滑模自适应控制实现一类不确定混沌系统的同步 被引量:10
18
作者 吴立刚 王常虹 曾庆双 《控制与决策》 EI CSCD 北大核心 2006年第2期229-232,240,共5页
应用T erm ina l滑模控制技术和选择指数趋近律来综合滑模控制器,实现一类混沌系统的状态同步.在控制器中引入一类简单的自适应律,用以在线估计界参数.该设计方案消除了滑模控制的到达阶段,状态始终保持在滑模面上,并能在有限时间内趋... 应用T erm ina l滑模控制技术和选择指数趋近律来综合滑模控制器,实现一类混沌系统的状态同步.在控制器中引入一类简单的自适应律,用以在线估计界参数.该设计方案消除了滑模控制的到达阶段,状态始终保持在滑模面上,并能在有限时间内趋近于原点.与一般滑模控制同步实现相比,具有更小的同步时间和鲁棒性.通过对Du ff-ing-Ho lm es系统的同步仿真,验证了该方法的可行性. 展开更多
关键词 混沌同步 TERMINAL滑模控制 自适应控制 鲁棒性
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基于模糊自适应强跟踪滤波的惯性/地磁组合导航方法 被引量:10
19
作者 刘睿 董汉成 王常虹 《中国惯性技术学报》 EI CSCD 北大核心 2011年第3期329-334,共6页
针对在量测噪声统计特性发生变化时,基于滤波算法的惯性/地磁组合导航系统存在精度下降甚至发散的问题,提出了一种基于模糊自适应强跟踪滤波算法的惯性/地磁组合导航方法,该方法通过制定模糊规则,实时监控系统残差变化,自适应地调整柔... 针对在量测噪声统计特性发生变化时,基于滤波算法的惯性/地磁组合导航系统存在精度下降甚至发散的问题,提出了一种基于模糊自适应强跟踪滤波算法的惯性/地磁组合导航方法,该方法通过制定模糊规则,实时监控系统残差变化,自适应地调整柔化因子的大小,即增强了滤波器对时变噪声的跟踪能力又保证了滤波器处理当前信息的能力。仿真结果表明:该方法能够很好地抑制纯惯性导航系统随时间累积的误差,而且在量测噪声统计特性发生变化时,系统误差没有出现明显的跳变,保证了整个导航系统的精度,提高了系统的鲁棒性。 展开更多
关键词 惯性/地磁组合导航 强跟踪滤波 模糊规则 自适应
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免疫调节增益的单神经元PID控制器 被引量:17
20
作者 王伟 高晓智 +1 位作者 王常虹 王冲 《电机与控制学报》 EI CSCD 北大核心 2008年第1期74-79,共6页
针对单神经元PID控制中学习速度较慢,动态响应时间长等问题,提出了免疫调节增益的单神经元PID控制器。将T细胞免疫调节机理与单神经元PID控制算法相结合,以提高单神经元PID控制器的学习速度,缩短动态响应时间,改善单神经元PID控制器的... 针对单神经元PID控制中学习速度较慢,动态响应时间长等问题,提出了免疫调节增益的单神经元PID控制器。将T细胞免疫调节机理与单神经元PID控制算法相结合,以提高单神经元PID控制器的学习速度,缩短动态响应时间,改善单神经元PID控制器的性能。仿真研究了免疫调节增益的单神经元PID控制器的定值跟踪性能和抗干扰性能以及直流电机伺服控制性能。仿真实验结果表明,这种新的控制算法学习速度快,动态响应时间短,具有较强的自适应性和鲁棒性,其控制性能优于单神经元PID控制。 展开更多
关键词 免疫调节 单神经元控制 PID控制 直流电机
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