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基于DSP的加速度计温度模型辨识与补偿方法研究

发布时间:2016-12-18 00:22

  本文关键词:基于DSP的加速度计温度模型辨识与补偿方法研究,,由笔耕文化传播整理发布。


《西安电子科技大学》 2007年

基于DSP的加速度计温度模型辨识与补偿方法研究

郑晓东  

【摘要】: 加速度计是惯性导航系统中不可缺少的器件,其精度直接影响惯性系统得精度。但加速度计的精度受温度的影响很大,因此加速度计温度模型辨识及其误差补偿技术的研究成为当前国内惯性技术领域内的重要研究课题。本文在研究了当前国内外各种温度补偿方法的基础上,针对加速度计误差某些硬补偿方法的不足,把重点放在了石英挠性加速度计的静态温度模型的辨识及其误差补偿上,以便最终实现系统的实时软补偿。本文的主要内容为: 1.阐述目前国内外在减小甚至消除温度对加速度计精度影响的各种方法,所做的一些研究和取得的成果。 2.根据系统辨析理论,论文提出了“加速度计的重力场1g静态翻滚试验”。首先,通过翻滚实验所得到的数据,利用最小二乘法进行参数辨识得到加速度计输出模型中系数的值,再利用三次样条插值得到参数曲线函数,最终建立了+20℃~+50℃温度范围内石英挠性加速度计静态温度模型。然后,利用所得到的静态温度模型对该加速度计进行温度误差软件补偿。同时还对目前建立数学模型的研究方向进行了探讨。 3.介绍了硬件系统和软件系统的设计与实现,以及构成程序的各个模块,并给出了简要的程序。最后论述了如何提高数据采集精度,并从硬件和软件两方面给出了相应的改进措施。 实验结果表明,该方法对加速度计的温度误差进行了有效的补偿,具有可行性。

【关键词】:
【学位授予单位】:西安电子科技大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2007
【分类号】:TH824.4
【目录】:

  • 摘 要4-5
  • Abstract5-8
  • 第一章 绪论8-14
  • 1.1 论文研究的背景和意义8-9
  • 1.2 国内外加速度计发展历史及研究现状9-10
  • 1.3 DSP在惯性导航系统中的应用10-11
  • 1.4 本论文的主要的研究内容11-12
  • 1.5 本章小结12-14
  • 第二章 加速度计的工作原理和发展趋势14-20
  • 2.1 加速度计工作原理14-15
  • 2.2 加速度计的分类与应用15-18
  • 2.2.1 惯性导航与制导16
  • 2.2.2 汽车安全装置16-17
  • 2.2.3 探矿测震17
  • 2.2.4 机器人状态控制17
  • 2.2.5 在其他方面的应用17-18
  • 2.3 加速度计的发展方向18-19
  • 2.4 本章小结19-20
  • 第三章 加速度计温度误差补偿方法研究20-28
  • 3.1 加速度计温度误差的影响20
  • 3.2 加速度计温度误差产生的原因20-21
  • 3.3 减少加速度计温度误差的方法研究21-26
  • 3.3.1 改进加速度计的热设计21-22
  • 3.3.2 进行加速度计温度补偿结构的设计22-23
  • 3.3.3 增加改善测试环境和工作环境温度的硬件措施23-24
  • 3.3.4 加速度计静、动态温度模型辨识24-25
  • 3.3.5 改变生产工艺25-26
  • 3.4 温度补偿的发展展望26
  • 3.5 本章小结26-28
  • 第四章 加速度温度补偿系统的设计与实现28-44
  • 4.1 温度补偿系统的硬件设计28-31
  • 4.1.1 数据采集模块28-29
  • 4.1.2 温度控制模块29-30
  • 4.1.3 温度补偿模块和其他模块30-31
  • 4.2 DSP芯片介绍31-34
  • 4.2.1 TM5320F240 的介绍31-32
  • 4.2.2 DSP软件设计流程32
  • 4.2.3 Q格式32-34
  • 4.3 加速度计补偿系统的软件设计34-43
  • 4.3.1 系统整体软件设计34-35
  • 4.3.2 数据采集模块35-38
  • 4.3.3 温度控制模块38-41
  • 4.3.4 温度补偿模块41-42
  • 4.3.5 串口通信模块42-43
  • 4.4 本章小结43-44
  • 第五章 加速度计静态温度模型辨识44-60
  • 5.1 重力场1G静态翻滚试验44-46
  • 5.1.1 试验的基本方法44-45
  • 5.1.2 寻找加速度计的机械零位45-46
  • 5.1.3 加速度计的1g静态翻滚实验46
  • 5.2 加速度计静态温度模型的辨识算法46-48
  • 5.2.1 系统辨识在惯性系统中的应用46-47
  • 5.2.2 最小二乘法理论47-48
  • 5.3 插值理论48-53
  • 5.3.1 插值理论概述48-49
  • 5.3.2 插值和拟合的区别49-50
  • 5.3.3 三次样条插值函数50-51
  • 5.3.4 三次样条插值函数的求法51-53
  • 5.4 加速度计静态温度模型辨识算法53-54
  • 5.5 加速度计模型辨识结果54-57
  • 5.6 加速度计的温度补偿效果57
  • 5.7 本章小结57-60
  • 第六章 提高数据采集精度的措施60-66
  • 6.1 提高数据采集精度的硬件措施60-62
  • 6.1.1 选择温度效应低的电阻60
  • 6.1.2 选择合适的参考电压60-61
  • 6.1.3 降低噪声和电磁干扰61
  • 6.1.4 提高印刷电路板的设计61-62
  • 6.2 提高数据采集精度的软件措施62-64
  • 6.3 本章小结64-66
  • 总结与展望66-68
  • 致谢68-70
  • 参考文献70-72
  • 研究成果72
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