基于任务空间的六自由度振动校准系统宽频带迭代学习控制技术

1

作者 王培成 刘志华 +2 位作者 蔡晨光 任子啸 吕琦 《计量学报》 北大核心 2025年第7期940-949,共10页

为了解决六自由度振动校准因振动频率升高产生的幅值衰减和波形失真问题,提出了基于任务空间的迭代学习控制方法,以满足MEMS传感器的宽频带校准需求。根据六自由度振动校准系统微分运动学方程,推导了高频线性化的快速正解算法。设计P型... 为了解决六自由度振动校准因振动频率升高产生的幅值衰减和波形失真问题,提出了基于任务空间的迭代学习控制方法,以满足MEMS传感器的宽频带校准需求。根据六自由度振动校准系统微分运动学方程,推导了高频线性化的快速正解算法。设计P型迭代学习律,通过系统动力学模型推导了迭代学习控制的收敛条件。在六自由度振动校准系统上对宽频带控制方法进行了幅频响应、漂移误差、横向振动比和谐波失真度的实验测试。结果表明,在1~50 Hz频率范围幅值响应能够维持在0 dB;对比默认伺服控制,x轴作频率为20 Hz,幅值为0.12 mm的正弦振动时y轴和z轴的峰值漂移误差分别下降57.99%和58.46%,10 Hz以上对横向振动的抑制最高可达63.53%,各轴振动谐波失真度均有所改善。 展开更多

关键词 力学计量 振动校准系统 宽频带 迭代学习控制 运动学正解

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基于直驱并联机构的六自由度振动校准系统研究 被引量：2

2

作者 翟国栋 常浩 +4 位作者 刘志华 蔡晨光 王耀辉 王利民 孙瑞峰 《农业机械学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第6期414-423,433,共11页

直驱并联机构六自由度振动校准系统可以实现高精度和多自由度的运动模拟和校准,具有良好的应用前景。为了解决平台驱动关节滑块位置跟踪精度低的问题,对该机构进行动力学力矩前馈补偿分析。利用虚功原理建立该机构动力学模型,提出一种... 直驱并联机构六自由度振动校准系统可以实现高精度和多自由度的运动模拟和校准,具有良好的应用前景。为了解决平台驱动关节滑块位置跟踪精度低的问题,对该机构进行动力学力矩前馈补偿分析。利用虚功原理建立该机构动力学模型,提出一种基本伺服算法与动力学前馈补偿相结合的控制策略。在实验样机上进行力矩前馈补偿,实验结果表明,在开放伺服程序增加力矩前馈补偿后,可以降低该机构在运动时的跟随误差,进行不同幅值单自由度正弦运动时,跟随误差分别下降40.32%、39.04%、43.24%、48.19%。并对振动台进行了性能检测,在平台基础上,搭建激光测量系统和数据采集模块,进行传感器校准和性能分析,平台横向振动比较小,谐波失真度均小于2%,平台具有较好的稳定性和性能。 展开更多

关键词 六自由度振动校准系统 虚功原理 动力学前馈补偿 传感器校准

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零差干涉仪用于振动校准中关键技术的研究 被引量：14

3

作者 胡红波 杨丽峰 于梅 《计量学报》 CSCD 北大核心 2018年第3期368-372,共5页

针对零差干涉仪用于低频振动校准中数据量过大的问题,分析了其输出干涉信号的特点,采用了一种动态相位的展开算法,该算法利用了振动过程中加速度量的信息,能够大大降低频振动校准时对采样率的需求,从而有效地减小了采集时的数据量。针... 针对零差干涉仪用于低频振动校准中数据量过大的问题,分析了其输出干涉信号的特点,采用了一种动态相位的展开算法,该算法利用了振动过程中加速度量的信息,能够大大降低频振动校准时对采样率的需求,从而有效地减小了采集时的数据量。针对正弦振动参数计算的问题,采用了基于最小二乘算法的参数递推算法,既能避免参数计算是矩阵求逆等运算操作,还能实现参数的实时计算。结果表明,利用本文所述方法能够有效地拓宽零差干涉仪用于低频振动测量时的频率下限。 展开更多

关键词 计量学 振动校准 零差干涉仪 相位展开 正弦拟合

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面向大振幅、长周期振动校准的零差正交激光干涉测振方法 被引量：5

4

作者 崔俊宁 李伟 +3 位作者 边星元 朱刚 何张强 邹丽敏 《红外与激光工程》 EI CSCD 北大核心 2021年第6期217-224,共8页

针对零差正交干涉测量应用于超低频超大振幅标准振动台性能测试时非正交相移误差补偿困难、所需采样率极高的问题,提出了一种欠采样零差正交激光干涉测振方法。在设计消偏振分光测量光路的基础上,提出波片偏航调整方法,进行非正交相移... 针对零差正交干涉测量应用于超低频超大振幅标准振动台性能测试时非正交相移误差补偿困难、所需采样率极高的问题,提出了一种欠采样零差正交激光干涉测振方法。在设计消偏振分光测量光路的基础上,提出波片偏航调整方法,进行非正交相移误差的硬件实时补偿;提出基于运动状态预估的卡尔曼正交信号解调算法,对深度欠采样的干涉条纹进行相位信号解调,以大幅降低所需的采样率及产生的数据量。实验和仿真结果表明,文中方法可大幅降低零差正交干涉的非正交相移误差及其对波片角度偏差的灵敏度,且在测量超低频振动时,卡尔曼正交信号解调算法所需的采样率和每通道数据采集点数降低至奈奎斯特采样定理的0.056%。文中提出的欠采样零差正交激光干涉测振方法较好地满足超低频超大振幅标准振动测试的需求。 展开更多

关键词 零差正交干涉测振方法 非正交相移误差 欠采样 卡尔曼正交信号解调 振动校准

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振动校准加速度计频率响应不确定度的确定方法

5

作者 孙彬 王建林 +2 位作者 胡红波 孙桥 魏青轩 《仪表技术与传感器》 CSCD 北大核心 2017年第3期106-109,共4页

提出一种基于蒙特卡罗数值计算方法的加速度计频率响应不确定度确定方法。该方法针对绝对法振动校准实验数据,采用加权最小二乘算法辨识出了等效模型参数及其不确定度,利用参数关系确定了加速度计二阶模型参数及其不确定度,结合蒙特卡... 提出一种基于蒙特卡罗数值计算方法的加速度计频率响应不确定度确定方法。该方法针对绝对法振动校准实验数据,采用加权最小二乘算法辨识出了等效模型参数及其不确定度,利用参数关系确定了加速度计二阶模型参数及其不确定度,结合蒙特卡罗数值计算方法得到了加速度计频率响应非参数模型的不确定度曲线。实验结果表明,该方法稳定可靠,能得到加速度计频率响应全频段的不确定度,较振动校准获得的离散频率点处对应的不确定度,将离散频率点处的不确定度扩大至频率响应全频段范围内,为校准过程中不确定评定提供参考。 展开更多

关键词 振动校准 频率响应 加权最小二乘 蒙特卡罗法 不确定度

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用于超低频振动校准系统的低失真度功率放大器的设计

6

作者 陆忠兵 何闻 贾叔仕 《机电工程》 CAS 2003年第2期51-53,共3页

介绍了一种低频低失真度功率放大器的设计方法 ,它以OPA5 12集成运放为核心 。

关键词 超低频振动校准系统 低失真度 功率放大器 设计 振动台 反馈控制

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一种基于FPGA的激光干涉低频振动校准方法

7

作者 王朝 蔡晨光 +3 位作者 杨明 孔明 郭天太 赵军 《激光杂志》 北大核心 2020年第2期11-14,共4页

针对现有外差激光干涉法存在低频振动校准时采集及处理数据量大,导致处理系统内存不足或处理时间长等问题。基于FPGA的外差激光干涉仪输出S/PDIF信号解码提出了一种低频加速度计振动校准方法,其能够在减少数据处理量的同时保证校准精度... 针对现有外差激光干涉法存在低频振动校准时采集及处理数据量大,导致处理系统内存不足或处理时间长等问题。基于FPGA的外差激光干涉仪输出S/PDIF信号解码提出了一种低频加速度计振动校准方法,其能够在减少数据处理量的同时保证校准精度。实验结果表明,该方法能够实现0.1~10 Hz频率范围内的高精度灵敏度幅值与相位校准。 展开更多

关键词 振动校准 外差激光干涉法 低频加速度计 FPGA S/PDIF

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激光干涉法一次振动校准的方法误差评判 被引量：1

8

作者 周纶彬 《计量学报》 CSCD 1990年第2期140-144,共5页

激光干涉法一次振动校准所用标准振动台由于在校准过程中存在谐波失真,从而给校准结果引入了一项方法误差。本文对此进行了数学推导和实验考查,并系统地分析了共产生的原因、大小以及对校准结果的影响,还阐述了抑制和减小这项误差的原... 激光干涉法一次振动校准所用标准振动台由于在校准过程中存在谐波失真,从而给校准结果引入了一项方法误差。本文对此进行了数学推导和实验考查,并系统地分析了共产生的原因、大小以及对校准结果的影响,还阐述了抑制和减小这项误差的原则方法。 展开更多

关键词 激光干涉法 振动校准 误差 振动台

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改进的零差时间间隔法振动幅相特性校准技术 被引量：1

9

作者 孙桥 于梅 马明德 《计量学报》 EI CSCD 北大核心 2007年第2期141-145,共5页

详细描述了一种改进的基于虚拟仪器技术的时间间隔法。按照该方法建立的振动幅相特性校准系统,使用普通迈克耳孙激光干涉仪和双通道同步数据采集卡,能够在800 Hz频率范围内实现加速度传感器复灵敏度的精确校准,满足相关国际标准的不确... 详细描述了一种改进的基于虚拟仪器技术的时间间隔法。按照该方法建立的振动幅相特性校准系统,使用普通迈克耳孙激光干涉仪和双通道同步数据采集卡,能够在800 Hz频率范围内实现加速度传感器复灵敏度的精确校准,满足相关国际标准的不确定度指标要求,幅值不确定度0.5%,相移不确定度1°(k=2)。利用加速度仿真试验和振动标准套组比对试验,验证了该改进方法的正确性,并对其相关特性进行了较深入的分析。改进的时间间隔法具有软件算法简单高效、硬件平台通用经济的优势,尤其适于在发展中国家的计量院和国内的激光绝对法振动校准实验室推广应用。 展开更多

关键词 计量学 绝对法振动校准 零差激光干涉法 时间间隔法 复灵敏度

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基于长冲程振动台导轨弯曲校正的低频振动传感器校准方法 被引量：8

10

作者 杨明 蔡晨光 +2 位作者 刘志华 王颖 杨钧杰 《振动与冲击》 EI CSCD 北大核心 2022年第1期116-120,共5页

针对长冲程振动台的导轨弯曲对于基于振动台的低频振动传感器灵敏度幅值校准的影响,采用机器视觉方法测量导轨弯曲。通过建立校正模型消除导轨弯曲的影响,以提高灵敏度幅值的校准精度。导轨弯曲测量结果表明,被校振动传感器的负载越大,... 针对长冲程振动台的导轨弯曲对于基于振动台的低频振动传感器灵敏度幅值校准的影响,采用机器视觉方法测量导轨弯曲。通过建立校正模型消除导轨弯曲的影响,以提高灵敏度幅值的校准精度。导轨弯曲测量结果表明,被校振动传感器的负载越大,导轨弯曲越大,对灵敏度幅值校准的影响越大。与地球重力法的对比试验表明,在0.04~2 Hz范围内弯曲校正后的灵敏度幅值校准精度提升了一个数量级。 展开更多

关键词 低频振动校准 灵敏度幅值 弯曲校正 机器视觉

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基于机器视觉的数字式角振动传感器动态校准方法 被引量：4

11

作者 刘文峰 杨明 +2 位作者 蔡晨光 刘志华 杨靖 《振动与冲击》 EI CSCD 北大核心 2023年第13期177-182,共6页

低频角振动传感器在惯性导航、姿态估计及精密控制等领域具有广泛应用,其灵敏度校准精度是决定应用系统性能的关键。激光干涉法与圆光栅法是最常用的两种校准方法,然而前者需要昂贵与复杂的系统,后者的校准频率范围与应用场景有限,难以... 低频角振动传感器在惯性导航、姿态估计及精密控制等领域具有广泛应用,其灵敏度校准精度是决定应用系统性能的关键。激光干涉法与圆光栅法是最常用的两种校准方法,然而前者需要昂贵与复杂的系统,后者的校准频率范围与应用场景有限,难以满足日益增长的高性能角振动传感器校准需求;通过采用具有亚像素级边缘提取精度的机器视觉法准确地测量低频角振动传感器的输入角激励,以实现宽低频范围的灵敏度可靠校准,同时保证校准精度与效率。与激光干涉法及圆光栅法的对比试验表明,机器视觉法与激光干涉法及圆光栅法在0.01~5.00 Hz范围内具有相似的校准结果,最大相对偏差分别约为0.6%和0.4%;此外,整个频率范围内,机器视觉法校准的最大灵敏度相对标准差约为0.5%。 展开更多

关键词 振动校准 角振动传感器 机器视觉法 激光干涉法 圆光栅法

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基于激光干涉法的谐振式高加速度振动传感器校准技术研究 被引量：2

12

作者 王红杰 蔡晨光 +3 位作者 刘志华 孔明 郭天太 赵焕兴 《激光杂志》 CAS 北大核心 2021年第2期10-15,共6页

校准是保证振动传感器测量结果准确和可靠的重要手段。针对传统中频校准装置无法提供高加速度振动激励以及高加速度振动量值无法溯源的问题,开展基于激光干涉法的谐振式高加速度振动传感器校准技术研究。基于谐振原理建立谐振式高加速... 校准是保证振动传感器测量结果准确和可靠的重要手段。针对传统中频校准装置无法提供高加速度振动激励以及高加速度振动量值无法溯源的问题,开展基于激光干涉法的谐振式高加速度振动传感器校准技术研究。基于谐振原理建立谐振式高加速度振动发生装置,实现高加速度振动发生;建立外差激光干涉法绝对振动校准系统,通过对外差激光干涉信号的直接采集和解调,实现了高加速度振动测量和校准。实验结果表明,该系统能够在140-2929 Hz频率范围、100-10000 m/s^(2)加速度范围内实现振动传感器的灵敏度幅值与相位的有效校准。 展开更多

关键词 振动校准 激光干涉法 高加速度 中频范围 量值溯源

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基于外差激光干涉法的三轴向振动绝对校准方法研究 被引量：18

13

作者 杨明 蔡晨光 +1 位作者 刘志华 王颖 《计量学报》 CSCD 北大核心 2018年第2期201-206,共6页

与单轴向振动激励相比,三轴向标准振动台能够模拟被校三轴向加速度计的实际应用环境。利用三轴向标准振动台获取被校加速度计真实的空间响应特性,以实现被校加速度计的精确校准。立足于加速度矢量理论与三轴向加速度计的灵敏度矩阵模型... 与单轴向振动激励相比,三轴向标准振动台能够模拟被校三轴向加速度计的实际应用环境。利用三轴向标准振动台获取被校加速度计真实的空间响应特性,以实现被校加速度计的精确校准。立足于加速度矢量理论与三轴向加速度计的灵敏度矩阵模型,提出基于带通采样的外差激光干涉法的三轴向振动绝对校准方法,通过计算被校加速度计的灵敏度矩阵实现其校准。实验结果表明,该方法能够同时实现高精度的三轴向加速度计主轴与横向灵敏度的校准,有效地降低了校准时间与重复安装误差。 展开更多

关键词 计量学 三轴向加速度计 三轴向标准振动台 外差激光干涉法 振动绝对校准 灵敏度矩阵

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三轴向振动加速度校准系统的研究 被引量：4

14

作者 于梅 《计量学报》 CSCD 北大核心 2010年第6期517-519,共3页

从振动环境的振源多向性和加速度矢量的基本理论人手，通过分析单向和三向加速度计的灵敏度矩阵形式，提出三维振动激励系统可较为真实地模拟被测传感器的典型应用环境。因此只有使用三维振动加速度校准系统才能实现三向加速度计灵敏度... 从振动环境的振源多向性和加速度矢量的基本理论人手，通过分析单向和三向加速度计的灵敏度矩阵形式，提出三维振动激励系统可较为真实地模拟被测传感器的典型应用环境。因此只有使用三维振动加速度校准系统才能实现三向加速度计灵敏度和单向加速度计横向灵敏度的精确校准。探讨了研制三维振动校准激励系统的技术关键。 展开更多

关键词 计量学 三向加速度计 三维校准振动台 横向灵敏度 灵敏度矩阵

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基于机器视觉的无标记图像低频加速度计动态校准方法 被引量：1

15

作者 陈红江 丁宏权 +3 位作者 曹雄恒 甘逵 吴姗姗 杨明 《中国测试》 CAS 北大核心 2024年第11期107-113,共7页

针对现有的低频加速度计校准方法存在系统复杂、精度有限和校准类型限制的问题,难以满足日益增长的高性能低频加速度计动态校准需求。因此,提出一种基于机器视觉的无标记图像低频加速度计校准方法,通过高精度摄像机拍摄运动序列图像,并... 针对现有的低频加速度计校准方法存在系统复杂、精度有限和校准类型限制的问题,难以满足日益增长的高性能低频加速度计动态校准需求。因此,提出一种基于机器视觉的无标记图像低频加速度计校准方法,通过高精度摄像机拍摄运动序列图像,并建立参考图像与目标图像的感兴趣区域,使用数字图像相关方法进行振动台激励的高精度复现,实现低频加速度计的校准。为验证该方法的有效性和可靠性,与激光干涉法在0.1~10 Hz频率范围内进行对比实验,灵敏度幅值校准平均误差为0.7696%,最大相对误差为1.536%。实验结果表明,机器视觉法可实现在0.1~10 Hz范围内的灵敏度幅值高精度校准。 展开更多

关键词 振动校准 低频加速度计 机器视觉法 激光干涉法

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基于MEMS传感器的无线振动测量节点设计 被引量：5

16

作者 吴远方 陈光柱 +1 位作者 周江伟 宋雨菲 《仪表技术与传感器》 CSCD 北大核心 2017年第1期110-114,共5页

针对机械设备有线振动监测系统存在监测盲区、部署成本高等不足,现有无线振动节点存在的高频率振动信号拾取困难、通信速率低、硬件性能差等问题进行了应用研究。基于射频和嵌入式技术,采用精密MEMS传感器,设计了基于STM32微控制器的高... 针对机械设备有线振动监测系统存在监测盲区、部署成本高等不足,现有无线振动节点存在的高频率振动信号拾取困难、通信速率低、硬件性能差等问题进行了应用研究。基于射频和嵌入式技术,采用精密MEMS传感器,设计了基于STM32微控制器的高精度数据采集、无线射频通信、大容量存储及电源调理等硬件电路,并根据测量频率范围设计了2类不同通信速率的振动节点,实现了节点的无线组网通信、TPSN时间同步等软件设计,研制适合机械设备振动监测应用的无线振动测量节点。最后搭建振动对比校准实验台对该节点进行参数标定,经实测节点具有较高测量灵敏度和精度,具有一定应用参考价值。 展开更多

关键词 MEMS传感器 振动测量节点 振动校准 组网通信 STM32 时间同步

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振动标准套组灵敏度测量的不确定度评估 被引量：9

17

作者 于梅 马明德 《计量学报》 EI CSCD 北大核心 2007年第4期349-353,共5页

按照ISO 16063—11,对中频振动国家基准测量振动标准套组灵敏度进行不确定度重新评估,为今后参加国际关键比对和修订振动传递系统提供了参考依据。在深入研究影响因素的基础上,根据实验结果和经验数据,分别对参考条件下和通频带范围内... 按照ISO 16063—11,对中频振动国家基准测量振动标准套组灵敏度进行不确定度重新评估,为今后参加国际关键比对和修订振动传递系统提供了参考依据。在深入研究影响因素的基础上,根据实验结果和经验数据,分别对参考条件下和通频带范围内振动标准套组的灵敏度测量进行了不确定度评估,为振动计量领域提供了不确定度评估的参考范例。 展开更多

关键词 计量学 绝对法振动校准 条纹计数法 灵敏度幅值 振动标准套组

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以地震波作为激励信号校准拾振器灵敏度 被引量：1

18

作者 匙庆磊 杨巧玉 +1 位作者 安欣 吴志新 《振动与冲击》 EI CSCD 北大核心 2013年第13期123-127,共5页

针对各种测振仪器的校准问题,以地震波作为校准激励信号,对振动比较法校准进行了研究。分析了校准的影响因素,对地震波复现进行了较为详细的研究,在中国地震局工程力学研究所振动计量开放实验室的水平向低频标准振动台上,利用选取的几... 针对各种测振仪器的校准问题,以地震波作为校准激励信号,对振动比较法校准进行了研究。分析了校准的影响因素,对地震波复现进行了较为详细的研究,在中国地震局工程力学研究所振动计量开放实验室的水平向低频标准振动台上,利用选取的几组地震波实际进行了地震波复现实验,计算了地震波复现的相关系数,结果表明相关系数在0.95以上,较好的实现了地震波复现。最后利用几组不同的地震波作为激励对拾振器灵敏度进行了校准,并和激光绝对法校准结果进行了对比,两种方法获得的灵敏度结果一致性较好。该方法对未来地震仪器的校准提供了一种可供选择的途径。 展开更多

关键词 振动校准 灵敏度 地震波复现 地震波激励

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低频振动传感器幅值和相移测量的不确定度 被引量：6

19

作者 于梅 《振动与冲击》 EI CSCD 北大核心 2009年第4期106-109,共4页

深入研究影响测量结果的不确定度来源和大小,参考ISO 16063-11:1999不确定度分量表,根据实验结果和经验数据,对低频振动国家副基准测量高精度低频振动传感器套组灵敏度幅值和相移进行测量不确定度的分析和评估,为修订国家振动传递系统... 深入研究影响测量结果的不确定度来源和大小,参考ISO 16063-11:1999不确定度分量表,根据实验结果和经验数据,对低频振动国家副基准测量高精度低频振动传感器套组灵敏度幅值和相移进行测量不确定度的分析和评估,为修订国家振动传递系统表提供了参考依据,其灵敏度幅值和相移测量的不确定度(k=2)为16 Hz参考点,0.30%和0.19°;0.1 Hz～120 Hz通频带,0.66%和0.65°。 展开更多

关键词 计量学 绝对法振动校准 正弦逼近法 灵敏度幅值和相移 振动套组 测量不确定度

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基于地球重力法的低频加速度计校准 被引量：6

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作者 杨明 赵焕兴 +2 位作者 刘志华 李贺佳 蔡晨光 《计量学报》 CSCD 北大核心 2022年第8期1064-1069,共6页

ISO 16063-16描述的地球重力法只能用于低频加速度计灵敏度幅值静态校准,无法用于灵敏度幅值与相位的动态校准。采用机器视觉方法测量激励加速度相位,并得到对应时刻的加速度计输出信号相位,该方法可同时实现基于地球重力法的灵敏度幅... ISO 16063-16描述的地球重力法只能用于低频加速度计灵敏度幅值静态校准,无法用于灵敏度幅值与相位的动态校准。采用机器视觉方法测量激励加速度相位,并得到对应时刻的加速度计输出信号相位,该方法可同时实现基于地球重力法的灵敏度幅值与相位动态校准。该方法测量时由转台为被校加速度计提供峰值恒定为1g的正弦激励加速度,有效避免了低频时微小激励加速度引起的加速度计输出低信噪比信号对校准精度的影响。实验结果表明,地球重力法可实现从静态(DC)至10 Hz范围内的灵敏度幅值与相位高精度校准。 展开更多

关键词 计量学 低频加速度计 振动校准 正弦激励 地球重力法

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