افزايش دقت سامانه تعيين وضعيت ارزان قيمت با تخمين باياس سنسورهاي اينرسي با استفاده از فيلتر كالمن

كارشناسي ارشد

يكي از خطاهاي سنسورهاي اينرسي، خطاي باياس است كه در صورت برطرف نكردن موجب خطاي قابل توجهي در تعيين وضعيت مي شود. در اين پژوهش سه روش براي برطرف كردن باياس سنسورهاي مورد استفاده يعني ژيروسكوپ، شتاب سنج و مغناطيس سنج، طراحي شده است. در هر سه روش باياس ها به عنوان حالتهاي سيستم در نظر گرفته شده اند. در روش اول از زواياي اويلر به دست آمده از قطبنما و ترازسنج و در روش دوم به طور مستقيم مقادير اندازه گيري شده شتاب و ميدان مغناطيسي به عنوان مشاهدات كالمن قرار گرفتند. در اين دو روش وضعيت نيز به طور همزمان تخمين زده مي شود. در روش سوم از رابطه ديناميكي حاصل از ضرب خارجي سرعت زاويه اي با بردار شتاب و بردار ميدان مغناطيسي استفاده شده و بردارهاي شتاب و ميدان مغناطيسي به عنوان مشاهدات كالمن در نظر گرفته شده است. در اين روش، وضعيت تخمين زده نمي شود. با هر سه روش، هم براي تخمين مجزاي باياس ها و هم تخمين توامان آنها، فيلتر كالمن توسعه يافته و بي اثر طراحي و شبيه سازي شد. براساس نتايج شبيه سازي تمام الگوريتم ها در صورت اعمال اندكي حركت وضعي مي توانند باياس ها را تخمين بزنند. سپس الگوريتم ها بر اساس دو معيار خطاي تخمين و زمان محاسبات مقايسه شدند؛ در اين ميان در تخمين باياس، الگوريتمي كه هر سه باياس را با استفاده از روش ضرب خارجي تخمين مي زند بر اساس هر دو معيار بهترين بوده و در تخمين وضعيت نيز دو الگوريتمي كه يا تنها باياس ژيروسكوپ را تخمين مي زند يا هيچ يك از باياس ها را تخمين نمي زند بهترين ها بودند. بر اين اساس الگوريتمهاي برتر در تخمين باياس و وضعيت به طور سري قرار داده شدند؛ به اين صورت كه ابتدا باياس سنسورها توسط الگوريتم تخمين هر سه باياس با روش سوم، تخمين زده شده و سپس از مقادير اندازه گيري سنسورها كسر شده و بعد مقادير اصلاح شده سنسورها براي تعيين وضعيت به الگوريتم منتخب تعيين وضعيت داده مي شود. در نهايت، نتايج شبيه سازي، دقت 0.08 درجه را براي تعيين وضعيت به روش پيشنهادشده نشان داد. اين خطا تقريبا برابر با خطاي تخمين در حالتي است كه سنسورها بدون باياس باشند و اين يعني اينكه روش پيشنهادي به خوبي توانسته اثر باياسها را حذف كند.

190526

دانشگاه علم و صنعت ايران

دكتر حسين بلندي

كنترل

دكتر سعيد عباداللهي