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1、MEMS(Micro-Electro-Mechanical System,MEMS)器件體積小、重量輕、成本低,能夠有效提高衛(wèi)星姿態(tài)測(cè)量單元功能密度,縮短研制周期。但由于工藝水平的限制,MEMS陀螺在精度和可靠性方面尚存在劣勢(shì)。因此,本文針對(duì)批量MEMS陀螺系統(tǒng)的設(shè)計(jì)制作、數(shù)據(jù)融合與故障診斷(Fault Detection and Isolation,F(xiàn)DI)問(wèn)題進(jìn)行了研究。具體內(nèi)容如下:
陳述了MEMS陀螺的誤差組成模式。針
2、對(duì)系統(tǒng)誤差,輸入多組相同絕對(duì)值的正負(fù)角速率,對(duì)每對(duì)輸出值求期望并做差,消除量測(cè)噪聲、零偏和地球自轉(zhuǎn)角速率的影響,通過(guò)最小二乘方法得到陀螺輸出的標(biāo)定因數(shù)。針對(duì)隨機(jī)誤差,建立了ARMA(p,q)模型,并敘述了模型參數(shù)的確定方法。
研究了批量MEMS陀螺的總體方案。將系統(tǒng)分為測(cè)量單元、控制單元和數(shù)據(jù)處理單元三個(gè)部分,并提出了批量MEMS陀螺系統(tǒng)的兩級(jí)、多小組的數(shù)據(jù)融合與FDI總體設(shè)計(jì)方案。研究了系統(tǒng)的可靠性、融合精度和算法的時(shí)間復(fù)雜
3、度,并提出了優(yōu)化陀螺數(shù)量的性能指標(biāo)。利用商用MEMS陀螺及相關(guān)元器件,設(shè)計(jì)并制作了工程樣機(jī),并使用C語(yǔ)言編制了相關(guān)程序,實(shí)現(xiàn)了測(cè)量單元和控制單元的功能。最后,在單軸氣浮轉(zhuǎn)臺(tái)上驗(yàn)證了工程樣機(jī)的功能。
研究了批量MEMS陀螺的數(shù)據(jù)融合方法。設(shè)計(jì)了基于具有可觀性的ARMA(p,q)狀態(tài)空間表達(dá)式的Kalman濾波器。針對(duì)較小的角加速度,提出了一種基于支持向量回歸機(jī)(Support Vecter Regression,SVR)的濾波趨
4、勢(shì)項(xiàng)預(yù)測(cè)補(bǔ)償算法。為了克服以樣本點(diǎn)序號(hào)為自變量時(shí)較弱的泛化能力,通過(guò)相空間重構(gòu),以樣本點(diǎn)的若干歷史值為自變量,有效地提高了SVR模型的泛化能力。預(yù)測(cè)補(bǔ)償算法在大角加速度下失效。為了融合各陀螺的處理結(jié)果,提出了一種基于KMOD核函數(shù)的改進(jìn)數(shù)據(jù)加權(quán)融合算法。最后,使用工程樣機(jī)驗(yàn)證了融合算法的性能。
研究了批量MEMS陀螺的FDI方法。針對(duì)單故障系統(tǒng)中真實(shí)角速率對(duì)FDI的影響,設(shè)計(jì)了基于奇偶向量和支持向量分類機(jī)(Support Ve
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