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基于卡尔曼滤波的MEMS陀螺仪漂移补偿 - e" a9 ^ t1 F* k% y1 X1 I0 ~$ B6 Y
陈晨,赵文宏",徐慧鑫,周芬芬,安平 $ R& G' n; n( `
(浙江工业大学超精密加工实验室，浙江杭州310014) 1 \: _! T5 F2 n3 y* K
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摘要:为解决MEMS陀螺仪在测量过程中容易产生漂移的问题.将卡尔曼算法应用于陀螺仪的漂移补偿中。分析了陀螺仪误差源,建立了陀螺仪误差模型,提出了用卡尔曼滤波算法处理陀螺仪零点随机误差的方法,通过运用Allan方差分析法评价了卡尔曼滤波效果;最后,在转速测试平台上进行了陀螺仪测量试验。研究结果表明,通过建立误差模型和采用卡尔曼滤波算法能有效减小陀螺仪测量过程中的漂移。+ B! s2 N2 }* s( A
关键词: MEMS陀螺仪;卡尔曼滤波; Allan方差分析法
2 D" `* X& z4 j5 q" d* |中图分类号: TH161'.7; TH89 文献标志码:A 文章编号:1001-4551(2013)03- -0311-03) K7 k7 J5 Y7 h: N' ~1 Y# f( L( w* W
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/ t" S. B' T* P, `; gCompensation of MEMS gyroscope error based on Calman filter CHEN Chen, ZHAO Wen-hong, XV Hui-xin, ZHOU Fen-fen, AN Ping (Laboratory of Ultra-sophisticated Machining, Zhejiang University of Technology, Hangzhou 310014, China)
S1 Q' u/ M2 i) n8 z, vAbstract: Aiming at solving the problem that it is easy to produce the error of MEMS gyroscope in the test, the Calman algorithm was investigated. After the analysis of the cause of the error of the gyroscope , the error model of gyroscope was established. The Calman filter algorithm was presented and the effect of Calman filter was evaluated on the Allan variance method , the gyroscopes were tested on the rotating speed device. The experimental results indicate that the combination of model and Calman filter can reduce the error of gyroscope in the test.1 O) L8 d- Q5 U6 L
Key words: MEMS gyroscope; Calman filter; Allan variance method$ g0 C1 t0 N7 v9 z& X* O" O# z ?
# w* z$ O& ?6 Q: m/ x9 x% P8 W* V5 L2 ]$ h8 C
0引言 i/ H6 D4 q. E- @6 s
在球体研磨过程中,施加压力、 磨粒颗粒大小、抛光液浓度以及设备本身的误差都会影响到球体运动轨迹,使球体偏离预期轨迹。球体轨迹的偏离可能影响球体在研磨过程中的去除率,降低球体加工精度"。而研究者邇过对研磨过程中球体运动轨迹的在线检测，可以判断各加工参数对于球体轨迹的影响,为加工参数的优化提供了理论依据。& g3 X/ W1 T; | G! L, x
轨迹球测量系统利用捷联惯导系统原理,可以有效获得轨迹球的实时姿态,即轨迹球的研磨轨迹。捷联惯导系统自主性强、成本低廉、体积小，但相对平台惯导系统,其惯性单元的动态误差较大1-1,所以须对捷联惯导系统的测量值进行误差补偿。其系统中存在多个误差源,包括惯性元器件的安装误差.惯性元器件的测量误差、初始对准误差以及计算误差'”。其中惯性元器件的测量误差对系统误差影响最为明.显。而惯导单元测量误差主要由陀螺漂移产生。轨迹球测量系统把陀螺仪固定在动态系统,由于恶劣的工作环境'41 ,另外伴随较大的施矩速度,导致陀螺在运行中产生严重的陀螺漂移。所以,陀螺仪的测量误差决定了轨迹球测量系统的精度。
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发表于 2020-1-9 14:27
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