tbm导向系统中倾角仪测量误差补偿

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1、分类号学号M201270406学校代码10487密级硕士学位论文TBM导向系统中倾角仪测量误差补偿学位申请人：王龙学科专业：机械电子工程指导教师：朱国力教授答辩日期：2015年5月18日AThesisSubmittedinPartialFulfillmentoftheRequirementsfortheDegreeofMasterofEngineeringErrorCompensationforInclinometerofTBMGuidanceSystemCandidate:WangLongMajor:MechatronicEng

2、ineeringSupervisor:Prof.ZhuGuoliHuazhongUniversityofScience&TechnologyWuhan430074,P.R.ChinaMay,2015独创性声明本人声明所呈交的学位论文是我在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。文中除已经标明引用的内容外，不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的研究成果。对本文的研究做出贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本声明的法律责任由本人承担。学位论文作者签名：日期：年月日学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解学校有关保留、

3、使用学位论文的规定，即：学校有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本人授权华中科技大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。保密□，在年解密后适用本授权书。本论文属于不保密□。(请在以上方框内打“√”)学位论文作者签名：指导教师签名：日期:年月日日期:年月日华中科技大学硕士学位论文摘要激光标靶导向系统用于对TBM(TunnelBoringMachine)进行位姿测量和自动导向。在该系统中，倾角仪起着测量TBM滚角和俯仰

4、角的重要作用。在硬岩掘进过程中，TBM的振动会给倾角仪测量引入很大的随机误差，使其精度不能满足系统要求。基于对倾角仪测量误差补偿和非平稳性随机信号处理方法的研究，本文提出了一种基于小波阈值滤波的方法，对倾角仪测量结果进行误差补偿。本文在小波分析理论的基础上，提出了一种结合信号拓展和Mallat算法中近似系数正交多项式边界延拓的小波阈值滤波方法，对倾角仪测量结果进行误差补偿。首先分析了小波阈值滤波边界效应产生的根本原因，据此提出利用信号延拓和近似系数延拓两种方法减小边界效应。通过MATLAB平台仿真，确定了信号正交多项式延拓和近似系

5、数正交多项式延拓的具体参数，以及实时滤波窗口的长度。然后，结合不同的信号拓展方法和近似系数拓展方法，对多种模拟信号进行滤波仿真。通过仿真结果对比，确定了与信号特征相对应的滤波参数，得到了最终的综合滤波方法。最后，在模拟TBM振动条件下，完成了倾角仪测量实验。实验数据处理结果表明，本文提出的滤波方法比现场使用的均值滤波方法和传统小波滤波方法更有效，而且它能够保证误差补偿精度小于1mrad。关键词：TBM倾角仪小波滤波边界效应I华中科技大学硕士学位论文ABSTRACTLasertargetguidancesystemisusedfor

6、attitudeanglesmeasurementandautomaticguidanceinTBM.Inthissysteminclinometerplaysanimportantroleinrollandpitchanglesmeasurement.Duringtunnelinginhardrocks,bigrandomerrorofinclinometeriscausedbygreatvibrationofTBM.Themeasurementaccuracyisunsatisfied.Researchingonerrorco

7、mpensationforinclinometerandun-stationaryrandomsignalprocess,amethodbasedonwaveletfilteringisputforwardforerrorcompensationofinclinometer.Firstly,basedonthefundamentaltheoryofwaveletanalysis,amethodofwaveletthresholdfilteringisputforward,combiningsignalextensionandapp

8、roximatecoefficientsextension.It’sappliedforerrorcompensationofinclinometer.Afteranalyzingthefundamentalreasonforedgeeffecti