挖掘机姿态检测系统研究

发布时间：2021-07-02 10:05

　　随着挖掘机自动化和智能化进程的推进,挖掘机控制系统急需要一种能够同时保证测量精度和安装便捷性的姿态测量方式。转角传感器、位移传感器的姿态测量方式由于存在机械磨损、测量精度随使用年限降低、不便装卸和维修的缺点,已不能满足上述要求。基于以上背景,本文研究的挖掘机姿态检测系统包含三个以CAN总线连接的惯性测量单元,惯性测量单元以MEMS传感器为基础设计完成,可直接安装于动臂、斗杆和铲斗表面,实现对挖掘机工作装置俯仰角的测量。首先,根据刚体的姿态描述方法,对MEMS传感器的姿态测量原理进行分析,分别指出了加速度计、磁力计和陀螺仪在单独用于姿态测量时的局限性。其次,以动态过程中的挖掘机工作装置的俯仰角测量为目标,对互补滤波和卡尔曼滤波两种数据融合算法的原理进行分析,并建立起对应的迭代模型对加速度计和陀螺仪数据进行融合。再次,以三轴加速度计ADXL357和单轴陀螺仪ADXRS450为基础,利用Cadence软件实现对惯性测量单元的原理图和PCB图设计,并通过贴片、回流焊等加工步骤完成了实验板的制作。以Keil为软件开发环境,实现了惯性测量单元板载程序的编程。最后,以MFC编程的数据监控面板为基础,... 

【文章来源】：华侨大学福建省

【文章页数】：90 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

主控电路

主控芯片外围电路

电源电路

【参考文献】：
期刊论文
[1]基于分解四元数的自适应姿态四元数卡尔曼滤波[J]. 张德先,聂桂根.  控制理论与应用. 2018(03)
[2]挖掘机操作臂姿态非接触式实时测量系统[J]. 蒋毅,王海波,钱宇.  机械设计与制造. 2018(03)
[3]基于四元数互补滤波和PID控制算法的两轮自平衡车系统设计[J]. 林伟捷,黄唯佳,蔡剑卿.  软件导刊. 2016(06)
[4]基于互补滤波算法的四轴飞行控制系统设计[J]. 向少林,钱正洪,白茹,朱礼尧.  机电工程. 2016(02)
[5]MEMS三轴加速度传感器在飞行器姿态测量系统中的应用[J]. 何苗,陈金花.  电子世界. 2015(22)
[6]基于MEMS器件的车辆姿态测量系统开发[J]. 王建锋,张红,李平.  中国科技论文. 2015(19)
[7]基于互补滤波算法的移动机器人姿态检测[J]. 符秀辉,赵茂鑫,周文俊.  测控技术. 2015(06)
[8]卡尔曼滤波在MEMS惯性姿态测量中的应用[J]. 张彤,孙玉国.  光学仪器. 2015(01)
[9]采用卡尔曼滤波算法的MEMS器件姿态测量[J]. 周树道,金永奇,卫克晶,刘星.  实验室研究与探索. 2015(02)
[10]陀螺角度随机游走误差对旋转惯导系统的影响[J]. 高贤志.  舰船科学技术. 2014(09)

博士论文
[1]Cubature卡尔曼滤波及其在导航中的应用研究[D]. 唐李军.哈尔滨工程大学 2012
[2]基于CAN网络控制的新型信息显示系统研究[D]. 束根荣.中国科学技术大学 2010
[3]多传感器数据融合中多目标跟踪关键技术研究[D]. 胡炜薇.哈尔滨工程大学 2007

硕士论文
[1]基于智能传感器网络的挖掘机动态测深系统的设计与实现[D]. 浦凯菲.南京理工大学 2017
[2]基于梯度下降和互补滤波的快速姿态解算算法研究[D]. 陈建翔.天津大学 2016
[3]MEMS陀螺仪组合系统及滤波算法设计[D]. 杜少鹤.哈尔滨工业大学 2015
[4]基于MEMS惯性传感器的人体姿态和位移检测[D]. 郑淑孟.暨南大学 2015
[5]基于四元数和卡尔曼滤波的姿态角估计算法研究与应用[D]. 陈伟.燕山大学 2015
[6]基于MEMS器件的无人机姿态测量系统设计与实现[D]. 刘佳妮.黑龙江大学 2015
[7]制导火箭弹稳定平台中MEMS陀螺仪降噪技术研究[D]. 杨庆辉.南京理工大学 2015
[8]自主挖掘机器人轨迹规划研究与控制系统设计[D]. 邹久礼.太原科技大学 2014
[9]基于MEMS惯性器件的捷联式姿态测量系统的研究[D]. 李佩华.沈阳航空航天大学 2014
[10]基于9轴传感器的姿态参考系统研究与实现[D]. 郑健.电子科技大学 2013



本文编号：3260264