基于捷联惯性传感的吊钩姿态估计技术研究

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1、ＤＡＬＩＡＮＵＮＩＶＥＲＳＩＴＹＯＦＴＥＣＨＮＯＬＯＧＹｆｉ页士享位论文ＭＡＳＴＥＲＡＬＤＩＳＳＥＲＴＡＴＩＯＮ基于捷联惯性传感的吊钩姿态估计技术研究学科专业■——电岁—电—于—与—电剪＿＿作者姓名起曼里指导教师—＿寒＿＿赛答辩日期硕士学位论文基于捷联惯性传感的吊钩姿态估计技术研究Ａ－ｔｔｉｔｕｄｅＥｓｔｉｍａｔｉｏｎｏｆＣｒａｎｅＨｏｏｋＢａｓｅｄｏｎＳｔｒａｐｄｏｗｎＩｎｅｒｔｉａｌＮａｖｉａｔｉｏｎＴｅｃｈｎｏｌｏｇｇｙ作者姓名：杜署明学科、专业：电力电子与电力传

2、动学号：２１２１３０４４指导教师：张晓华教授完成日期：２０１５年４月２０日達理工大峰ＤａｌｉａｎＵｎｉｖｅｒｓｉｔｏｆＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙｙ大连理工大学学位论文独创性声明作者郑重声明：所呈交的学位论文，是本人在导师的指导下进行研究工作所取得的成果。尽我所知，除文中已经注明引用内容和致谢的地方外，本论文不包含其他个人或集体已经发表的研究成果，也不包含其他巳申请学位或其他用途使用过的成果一。与我同工作的同志对本研究所做的贡献均已在论文中做了明補的说明并表示了谢意。若有不实之处，本人愿意承担相关法律责任。学位

3、论文题目：基于捷联惯性传感的吊钩姿态倍计技术研究作者签名：日期：／七年６月ｇ曰大连理工大学硕士学位论文摘要随着我国工业经济不断发展口、车站建设，起重机被广泛应用于港作业、建筑施工等各个领域。面对起重量增大，作业速度加快的市场需求，检测起重机吊钩移动摆角、摆向、位置，为操作员提供高精度吊钩姿态参数，以保证起重机安全高效作业，具有重要工程意义。本文将捷联惯性传感技术引入吊钩姿态估计系统中，在分析吊钩三维运动模型基础上，采用数据融合算法，实现姿态实时检测。。、、针对吊钩的特殊结构，分析了该技术的可行性提出了方向余弦矩阵欧拉角姿

4、态四元数等算法更新姿态，并结合本文设计的模拟吊钩系统，选定四元数法对吊钩姿态进行解算。建立吊钩运动姿态数学模型，给出吊钩姿态估计系统的整体框图，并对吊钩运动过程进行分析；利用球面三角形等原理，消除了吊钩扭转影响；分析研宄了吊钩运动摆角、投影摆向角等关键姿态参数。针对陀螺仪、加速度计、磁强计等传感器零漂误差等问题，基于多传感器数据融合思想，设计了传统互补滤波数据融合算法，并提出基于模糊逻辑的自适应互补滤波算法，以抑制外部加速度影响。同时，釆用扩展卡尔曼滤波算法对吊钩姿态解算，并与互补滤波算法比较。在保证解算实时性的基础上，扩展卡尔曼滤波算法精度

5、最高，得到姿态角°°误差范围为偏航角小于２、俯仰角小于ｒ．５０．５，横滚角小于１，摆角小于，投影偏向角小于全角度范围的２．５％。利用惯性传感器与磁强计集成模块ｉＮＥＭＯ平台，实现了吊钩姿态估计算法的应用，为不干扰吊钩运动，通过无线通讯将吊钩姿态信息传送至上位机显示。设计了视觉测量系统，将其结果与捷联惯性技术得到的吊钩姿态估计信息作对比。实验结果表明：本文设计的吊钩姿态估计系统可有效融合多传感器数据，能够在不影响吊钩作业的条件下，无线完成监测，得到高精度吊钩姿态信息，具有良好的工程应用前景。关键词：吊钩姿态；捷联惯性传感；数据融合；无线传输

6、；视觉测量－Ｉ－基于捷联惯性传感的吊钩姿态估计技术研宄Ａ－ｔｔｉｔｕｄｅＥｓｔｉｍａｔｉｏｎｏｆＣｒａｎｅＨｏｏｋＢａｓｅｄｏｎＳｔｒａｄｏｗｎＩｎｅｒｔｉａｌｐＮａｖｉａｔｉｏｎＴｅｃｈｎｏｌｏｇｇｙＡｂｓｔｒａｃｔＷｉｔｈｔｈｅｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔｏｆｔｈｅＣｈｉｎｅｓｅｅｃｏｎｏｍｙ，ｔｒｕｃｋｃｒａｎｅｈａｓｂｅｅｎｗｉｄｅｌｙｕｓｅｄｉｎｉｎｄｕｓｔｒｉａｌｆｉｅｌｄｓｓｕｃｈａｓｃａｒｏｈａｎｄｌｉｎｈｏｕｓｉｎｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎｓｔａｔｉｏｎｃｏｎｓｔｒｕｃｔ

7、ｉｔｃ．Ｈｏｗ，ｏｎ，ｅｇｇ，ｇｔｏｓａｔｉｓｆｙｔｈｅｄｅｍａｎｄｏｆｉｎｃｒｅａｓｉｎｃａｒｒｉｎｗｅｉｈｔａｎｄｗｏｒｋｉｎｓｅｅｄｉｓｂｅｃｏｍｉｎｇａｎｕｒｅｎｔｇｙｇｇｇｐｇｉｓｓｕｅ．Ｔｈｅｋｅｏｉｎｉｓｔｏｒｏｖｙｔｉｄｅｈｉｈａｃｃｕｒａｔｅａｔｔｉｔｕｄｅｏｆｃｒａｎｅｈｏｏｋｔｏｏｅｒａｔｏｒｂｙｄｅｔｅｃｔｉｎｐｐｇｐｇｔｈｅｓｗｉｎｇａｎｌｅｏｒｉｅｎｔａｔｉｏｎａｎｌｅａｎｄｏｓｉｔｉｏｎｏｆｈｏｏｋ．Ｔｈｉｓｃａｎ