基于DSP的水田平地机倾角传感系统设计与试验

平地机车身倾角是水田平地机平地铲自动调平控制的重要反馈信息。为满足平地铲自动调平的倾角测量精度要求,达到水田精准平整、减少水资源的浪费、提高水稻产量的目的,设计了一种基于DSP的水田平地机倾角传感系统。采用惯性加速度计和陀螺仪作为倾角传感系统的倾角测量传感器,分析了倾角传感系统倾角测量原理、设计了硬件系统和基于卡尔曼滤波器的传感器融合算法。倾角传感系统综合利用加速度计所测的重力加速度分量和重力加速度的三角关系以及陀螺仪所测的角速度和车身倾角的导数关系测量获得平地机车身倾角;采用三轴加速计ADIS16300、陀螺仪ADXRS453和DSP处理器TMS320F28069等器件组成倾角传感系统的硬件系统,其中DSP处理器主要实现传感器数据采集、算法执行和数据通讯等功能;以平地机真实倾角和陀螺仪零位偏差作为系统状态向量,建立系统状态方程和测量方程,通过离散化卡尔曼滤波器递归融合得到平地机车身实时倾角。通过三轴多功能转台对倾角传感系统的卡尔曼滤波融合算法测量精度进行了试验。试验结果表明:该倾角传感系统在静态和动态时均能准确地测量平地机车身实时倾角。静态测量时车身角度平均绝对误差≤0.01°,均方根误差≤0.01°,最大误差0.07°。动态测量时车身角度平均绝对误差≤0.18°,均方根误差≤0.20°,最大误差0.41°。说明该系统为水田平地机平地铲自动调平控制提供了低成本倾角测量方案。     

多元非线性拟合在固体火箭发动机多分力试验中的应用

多分力试车台是通过测量火箭发动机推力的6个分量,合成发动机的矢量推力。但是多分力试车台各传感器挠性组合件存在互扰问题。为提高测量精度,采用多元非线性拟合减小各传感器挠性组合件耦合误差,以卧式六分力试车台为例,介绍了其推力测量的误差来源,以及多元非线性拟合的理论基础。采用多元非线性拟合理论,在试车台标定阶段求解了各分量的系数,建立了某六分力试验台的耦合公式,采用多元非线性拟合并解耦了发动机主推力,试验结果符合理论估算。     

基于多传感器组合的高转速弹体姿态测试

针对以往三轴磁传感器和加速度计组合测量高转速弹体姿态的不足，提出了一种新的姿态测量方案。该方案由两个磁传感器和两个加速度计以特定的方式安装及相应的解算方法组成。说明了传感器的布阵方式，并给出了弹体姿态解算的数学模型和解算方法。该解算方法包括Magsonde Window和最值之比的证明以及姿态角解算的理论分析，最后对此方案进行了建模与仿真。仿真结果表明，解算的姿态角与真实姿态角相符。     

悬挂式深松机耕深自动测量及控制方法的研究

针对目前悬挂式深松机耕深自动测量系统在一定坡度的斜面上作业时,不能准确反映深松作业的实际耕深,提出了一种耕深自动测量通用数学模型。在下拉杆上安装角度传感器,利用最小二乘法建立水平作业面上的下拉杆角度与深松机耕深的数学模型,通过在拖拉机车身上安装角度传感器实时测量作业面的坡面角度,综合利用下拉杆角度和车身角度建立耕深自动测量通用数学模型。由于拖拉机-悬挂-深松机三者组成刚性连接,在作业面中出现起伏状况时容易造成实际耕深过深或过浅,所以提出了一种以下拉杆角度为控制目标的耕深控制方法。确定目标耕深后,通过水平作业面耕深测量数学模型换算得到下拉杆的角度作为目标角度,利用车身的实时测量角度进行1次目标角度的修正;车身角度变化反映作业面的起伏,利用车身角度的变化量对目标角度再次修正。2次修正确定最终的目标角度。通过提高耕深的测量精度和控制精度,以提高深松作业效果和作业质量。     

基于蚁群算法的RBF神经网络在冲量式谷物流量传感器中的应用

针对压力传感器存在温度漂移的问题,提出了一种基于蚁群算法的RBF神经网络优化算法。首先根据压力传感器测量电路得到电压U_b与电流I的关系,因其存在很大的温度误差,须要采用适当的补偿方法对外界温度造成的误差加以修正。然后通过压力传感器输出电压U与温度T、压强P、电源波动γ的关系建立压力传感器温度补偿模型,分别在18.4、32.5、41.8、65.6℃共4个温度点进行试验数据采集并对试验结果进行归一化处理。最后利用蚁群算法进行寻优和自适应调整发挥系数的特点作为聚类算法确定RBF神经网络基函数中心,选取BP算法、RBF算法、基于蚁群的RBF算法3种方法对压力传感器进行非线性温度补偿仿真试验。结果表明:基于蚁群算法的RBF神经网络模型补偿精度最高,收敛速度最快。将此研究应用于冲量式谷物流量传感器中,可大大提高传感器的稳定性和准确性。     

扩展三向测交设计及其分析方法

本文对Kearsey和Jinks(1968)提出的完全三向测交(fTTC)设计作了推广,提出了“扩展三向测交”(aTTC)设计。该设计只在原设计的基础上增加被测个体的自交后代,或者另加两个或三个测验系,使试验规模扩大1/4～1/3,并不增加杂交工作量。这一设计可提供若干种检验上位性的方法。当试验包括测验系时,还能估计出上位性效应的大小,并检验模型的适合性。在不存在上位性时,本设计还能提供另外两种独立估计显性变异分量H的方法,并可以从多个方面获得加性显性模型下各种均值分量的估值。这大大地丰富了三向测交分析的内容。     

改进测量转子表磁的卡爪后的磁场仿真研究

在检测电机永磁转子表磁时,存在钢质卡爪影响检测精度的问题,因而提出了采用黄铜材料代替卡爪上部的钢质材料,实现在夹紧永磁转子时对测量表磁影响较小的目的。为验证方案的效果,采用MAGNET软件对改进后的方案进行了3D静磁场仿真,获得其磁力线图和磁通密度分布云图,选取转子上、中、下三个截面进行对比观测,发现下部截面在采用上部铜质卡爪后,磁通密度数值与钢质卡爪相差2.56%,仿真结果表明方案能提高转子表磁的测量精度。     

一种高精度的瞬时转速测量方法

提出了一种基于51单片机实现高精度瞬时转速测量的方法,分析了运用测频法测量转速时产生误差的原因,还提出了修正误差的方法,并构建了定时与输入脉冲的同步电路、脉冲时间补偿电路,进行了实验验证。结果表明,与传统方法相比,该研究方法具有较高的测量精度。     

圆柱度仪测量基准的误差分离技术

针对大尺寸试件的圆柱度误差的超精测量时仪器的测量基准的误差分离问题，提出了一种可分离出基准间的平行度误差以及直行基准的直线度误差的方法，即反向法误差分离技术。利用该方法建立的两截面及多截面误差分离模型已用于重要试件圆柱度误差的超精测量中，误差分离结果的不确定度为０．２２μｍ。该技术对超精密车床的误差检定亦有很好的指导意义     

管道弱磁检测技术的有限元仿真

为减小漏磁检测器的体积,提高内检测的灵活性,采用有限元分析方法,在非磁饱和环境下,建立漏磁检测有限元模型,研究弱磁励磁对漏磁检测结果的影响,并对弱磁检测精度、信号特征和分布规律进行分析。结果表明:弱磁法具有一定的检测能力,但检测精度降低40%;管道缺陷深度在30%~40%壁厚范围内,外缺陷的径向弱磁信号不可区分;缺陷宽度小于2 mm时,外缺陷弱磁信号轴向分量幅值大于内缺陷信号幅值。该仿真结果可以作为内外缺陷评判的依据,同时对改进检测器结构具有参考价值。