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并联式六维加速度传感器的解耦参数辨识及其扰动分析 被引量:9
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作者 尤晶晶 符周舟 +2 位作者 李成刚 吴洪涛 王进 《振动与冲击》 EI CSCD 北大核心 2019年第1期134-141,共8页
针对并联式六维加速度传感器的强非线性耦合特性,从解耦方程出发,构建了一种能够适应不确定性扰动的参数辨识模型。通过输入项的坐标反变换,得到了输入、输出项在载体系内的线性映射,据此提炼出13个参数项。定义并计算参数项对输入项的... 针对并联式六维加速度传感器的强非线性耦合特性,从解耦方程出发,构建了一种能够适应不确定性扰动的参数辨识模型。通过输入项的坐标反变换,得到了输入、输出项在载体系内的线性映射,据此提炼出13个参数项。定义并计算参数项对输入项的影响系数矩阵,确定了两者之间的敏感性以及参数项的优化依据。通过参数分离和运动分解,构造了3个稳定的辨识方程,据此提出一种参数辨识算法。运用算子范数理论剖析辨识方程自身的性态,揭示出,影响辨识误差的关键要素为输入矩阵的条件数,故理论上存在最优输入项。辨识结果与仿真数据吻合得较好,表现为,当外界扰动不超过1%时,参数误差小于0. 88%。实验室条件下,参数辨识后的传感器样机在1分钟内的测量误差为8. 42%,基本满足工作要求。 展开更多
关键词 六维加速度传感器 参数辨识 不确定性扰动 算子范数 条件数
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六维加速度传感器的研究现状及发展趋势 被引量:7
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作者 尤晶晶 李成刚 +3 位作者 左飞尧 何斌辉 吴洪涛 涂桥安 《振动与冲击》 EI CSCD 北大核心 2015年第11期150-159,172,共11页
基于产品性能的高精尖发展需求,指出了研究六维加速度传感器的必要性。根据输入信号的作用部位对六维加速度传感器进行了分类,分析了各类型的本质属性和适用场合,并指出它们之间的关联。以解耦算法为主线,详细阐述了近十年来国内外学者... 基于产品性能的高精尖发展需求,指出了研究六维加速度传感器的必要性。根据输入信号的作用部位对六维加速度传感器进行了分类,分析了各类型的本质属性和适用场合,并指出它们之间的关联。以解耦算法为主线,详细阐述了近十年来国内外学者在六维加速度传感器领域所做的工作及取得的成果,进一步提炼出个体的创新思想和共同面临的技术瓶颈。通过深入挖掘六维加速度传感器的解耦机理,找到了解决瓶颈问题的突破口,同时针对亟需解决的关键技术和未来的发展趋势给出了几点思考。得出的结论和展望给从事这一领域的研究者们提供了较有价值的参考。 展开更多
关键词 六维加速度传感器 原理样机 解耦算法 误差模型
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并联式六维加速度传感器动力学模型研究 被引量:6
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作者 李成刚 尤晶晶 吴洪涛 《压电与声光》 CSCD 北大核心 2011年第6期898-900,905,共4页
为实现六维加速度的测量,设计一种能实现六维加速度测量的传感器原型。加速度传感器以六自由度并联机构作为弹性机体,以压电陶瓷作为敏感单元,建模过程中充分考虑了传感器中心质量块坐标系、传感器外壳坐标系及参考惯性系之间的关系,在... 为实现六维加速度的测量,设计一种能实现六维加速度测量的传感器原型。加速度传感器以六自由度并联机构作为弹性机体,以压电陶瓷作为敏感单元,建模过程中充分考虑了传感器中心质量块坐标系、传感器外壳坐标系及参考惯性系之间的关系,在运动学分析的基础上基于Kane方法建立了该传感器的数学建模,得到了包含六维加速度信号的2阶非线性微分方程组,利用数值计算法完成六维加速度的计算。在激振试验台上的测试结果显示,与给定输入的加速度信号相比,六维加速度的测量误差约为0.2%,实验表明并联式六维加速度传感器数学模型的正确性及测量方法的可行性。 展开更多
关键词 六维加速度传感器 动力学 数学模型 测量误差
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并联式六维加速度传感器故障诊断与修复 被引量:2
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作者 李成刚 陈晶 +2 位作者 尤晶晶 王艳 颜灯灯 《振动与冲击》 EI CSCD 北大核心 2017年第15期222-229,共8页
通过引入"辅助角速度",将并联式六维加速度传感器的二阶非线性动力学方程组化为一阶线性微分方程组,实现了动力学方程的完全解耦。通过运用并联机构的正向运动学理论推导系统输入量之间的固有约束关系,建立起该传感器故障诊... 通过引入"辅助角速度",将并联式六维加速度传感器的二阶非线性动力学方程组化为一阶线性微分方程组,实现了动力学方程的完全解耦。通过运用并联机构的正向运动学理论推导系统输入量之间的固有约束关系,建立起该传感器故障诊断的模型,并给出具体的可修复故障组合。定义一种故障诊断修复率的概念,对传感器故障的可修复性进行量化,发现传感器的故障诊断修复率较低。基于此,提出一种改进的并联式六维加速度传感器构型,依据故障自诊断模型归纳出故障判定方程并结合故障树分析法进行故障诊断,对具体的故障工况提供故障修复方案,结果表明,相较于原结构,并联式六维加速度传感器故障诊断修复率提高了28%。运用ADAMS软件仿真验证,结果显示故障支链修复后的综合误差不超过6.38%,验证了所提出的故障诊断及修复方案的正确性和可行性。 展开更多
关键词 六维加速度传感器 故障诊断 故障树分析法 故障修复
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六维加速度传感器动力学方程的矩阵解法 被引量:1
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作者 谢志红 李成刚 +2 位作者 林家庆 崔文 陈晶 《压电与声光》 CAS CSCD 北大核心 2016年第2期212-216,共5页
并联式六维加速度传感器动力学方程的强耦合、非线性,给加速度六分量实时、稳定、精确的解耦带来困难。通过引入辅助角速度,系统的欧拉动力学方程由二阶非线性微分方程组化简为一阶线性非定常微分方程组。通过两次利用矩阵解法来分别获... 并联式六维加速度传感器动力学方程的强耦合、非线性,给加速度六分量实时、稳定、精确的解耦带来困难。通过引入辅助角速度,系统的欧拉动力学方程由二阶非线性微分方程组化简为一阶线性非定常微分方程组。通过两次利用矩阵解法来分别获得载体辅助角速度和姿态四元数的数值解,从而求解出载体的角运动参量。将角运动参量代入系统牛顿动力学方程中可获取载体的线运动参量,继而实现了加速度六分量的完全解耦。动力学仿真试验表明,在5s内,利用矩阵解法获得的线加速度及角加速度误差分别在0.2%和0.1%以内,充分说明了所推导矩阵解法的正确性及有效性。 展开更多
关键词 六维加速度传感器 动力学方程 非定常线性微分方程 矩阵解法
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Stewart型六维加速度传感器的双支链故障自修复 被引量:4
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作者 尤晶晶 符周舟 +1 位作者 陈华鑫 王林康 《压电与声光》 CAS 北大核心 2021年第5期715-719,共5页
六维加速度传感器能测量完整的空间加速度信息,在高端装备等领域应用前景广,但目前该类系统在大扰动下解耦机理不明确。该文以Stewart型六维加速度传感器为例,通过挖掘系统输出量间的协调关系,构建了4类双支链故障情况下的自修复算法。... 六维加速度传感器能测量完整的空间加速度信息,在高端装备等领域应用前景广,但目前该类系统在大扰动下解耦机理不明确。该文以Stewart型六维加速度传感器为例,通过挖掘系统输出量间的协调关系,构建了4类双支链故障情况下的自修复算法。研究发现,算法的漏判率与预设的协调方程阈值有关。试验结果表明,引入自修复算法后,在双支链故障下六维加速度传感器的综合解耦误差降低了42%,满足实时性要求,即该算法有效、可行。 展开更多
关键词 并联机构 六维加速度传感器 运动学 动力学 故障诊断 故障修复
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完全各向同性的Stewart型六维加速度感知机构构型综合
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作者 张显著 尤晶晶 +2 位作者 姜杰凤 张缘为 李成刚 《南京航空航天大学学报》 CAS CSCD 北大核心 2024年第4期723-730,共8页
各向同性是六维加速度感知机构的重要性能指标之一,决定了传感器的测量精度。为获得感知机构的完全各向同性,提出了一种新的构型综合方法。首先,运用Newton⁃Euler法并基于支链之间固有的尺度约束关系,构建了Stewart型六维加速度感知机... 各向同性是六维加速度感知机构的重要性能指标之一,决定了传感器的测量精度。为获得感知机构的完全各向同性,提出了一种新的构型综合方法。首先,运用Newton⁃Euler法并基于支链之间固有的尺度约束关系,构建了Stewart型六维加速度感知机构的正向解耦方程。其次,剖析了感知机构的各向同性与正向解耦方程中输入矩阵条件数的关联,以及支链位姿与输入矩阵的映射关系。创建了完全各向同性感知机构的构型综合步骤。最后,遵循该步骤,综合出“12⁃6”式Stewart型六维加速度感知机构,并开展了虚拟实验。将添加0.100%随机扰动和零扰动这两种情况相比较,结果显示,六维加速度的最大引用误差为0.169%,也即输入、输出误差的放大倍数仅为1.69。这表明,新构型具有优异的各向同性性能。 展开更多
关键词 六维加速度传感器 并联机构 构型综合 解耦 各向同性
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Solution for Output Coordination Equations of Several Typical Parallel Six-Dimensional Acceleration Sensing Mechanisms
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作者 ZHANG Xianzhu YOU Jingjing ZHANG Yuanwei 《Transactions of Nanjing University of Aeronautics and Astronautics》 EI CSCD 2024年第S01期96-102,共7页
Aiming at the problem that it is difficult to generate the dynamic decoupling equation of the parallel six-dimensional acceleration sensing mechanism,two typical parallel six-dimensional acceleration sensing mechanism... Aiming at the problem that it is difficult to generate the dynamic decoupling equation of the parallel six-dimensional acceleration sensing mechanism,two typical parallel six-dimensional acceleration sensing mechanisms are taken as examples.By analyzing the scale constraint relationship between the hinge points on the mass block and the hinge points on the base of the sensing mechanism,a new method for establishing the dynamic equation of the sensing mechanism is proposed.Firstly,based on the scale constraint relationship between the hinge points on the mass block and the hinge points on the base of the sensing mechanism,the expression of the branch rod length is obtained.The inherent constraint relationship between the branches is excavated and the branch coordination closed chain of the“12-6”configuration is constructed.The output coordination equation of the sensing mechanism is successfully derived.Secondly,the dynamic equations of“12-4”and“12-6”configurations are constructed by the Newton-Euler method,and the forward decoupling equations of the two configurations are solved by combining the dynamic equations and the output coordination equations.Finally,the virtual prototype experiment is carried out,and the maximum reference errors of the forward decoupling equations of the two configuration sensing mechanisms are 4.23%and 6.53%,respectively.The results show that the proposed method is effective and feasible,and meets the real-time requirements. 展开更多
关键词 six-dimensional acceleration sensor parallel mechanism topological configuration coordination equation dynamics
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新型无陀螺捷联惯导系统导航方案设计及建模 被引量:8
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作者 李成刚 谢志红 +2 位作者 尤晶晶 夏玉辉 魏学东 《中国惯性技术学报》 EI CSCD 北大核心 2015年第3期303-310,共8页
针对传统无陀螺捷联惯导系统角速度求解复杂,解算效率低,惯性元件安装精度要求高等问题,提出一种新型的无陀螺捷联惯导导航方案,将8-UPS型并联式六维加速度传感器作为其惯性元件,直接测量出运载体的六维绝对加速度。基于矢量力学理论,... 针对传统无陀螺捷联惯导系统角速度求解复杂,解算效率低,惯性元件安装精度要求高等问题,提出一种新型的无陀螺捷联惯导导航方案,将8-UPS型并联式六维加速度传感器作为其惯性元件,直接测量出运载体的六维绝对加速度。基于矢量力学理论,推导了其惯导基本方程;通过数值积分运算来提取载体的线运动参量;运用空间几何理论建立姿态方程,实时更新捷联矩阵以获取载体的角运动参量,从而完成了导航建模与解算。仿真结果表明该系统能满足航行体中精度实时导航的要求,是有效可行的。与同类导航相比,该系统具有结构紧凑、解算效率高、物理模型误差敏感性低等优势。 展开更多
关键词 无陀螺捷联惯导 六维加速度传感器 导航解算 惯导基本方程 姿态更新
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