基于懸臂式結(jié)構(gòu)的無參考位移估計(jì)方法及驗(yàn)證
【學(xué)位單位】:揚(yáng)州大學(xué)
【學(xué)位級別】:碩士
【學(xué)位年份】:2019
【中圖分類】:TU317
【部分圖文】:
傳感器測量x軸方向的加速度。但傳感器傾斜時(shí),重力加速度g在傳感器的x軸上的投??影產(chǎn)生了輸出加速度4?,其等于傳感器的x軸與水平軸之間的角度0的正弦與重力加速度g??的乘積,這是正交于重力矢量的,如圖2-3所示。得到的加速度和角度可表示如下:??Ax?=?g?*?sin(0)?(2-13)??0?=sin-1(^)?(2-14)??X,??"1^1:?X??HHp??g??圖2-3單軸的傳感識確??當(dāng)傳感器的分辨率不高時(shí),單軸傾斜感測可能提供不準(zhǔn)確的讀數(shù)。所需最低分辨率如下??確定:??
為了提高精度,傾斜感測集成了第二傳感器,該第二傳感器測量y軸上的重力矢量的投??影。為了將測量的y軸加速度\轉(zhuǎn)換為傾斜角,計(jì)算y軸和重力矢量之間的角度0的余弦,??如圖2-4所示:??—?9?^?C〇s(0)?(2-16)??9?=?cos_1(y)?(2-17)??f^lX,??i??g??圖2>4雙軸的傳感器轉(zhuǎn)角??通過合成公式(2-13)和公式(2-16),可以計(jì)算/^和/^之間的比率,并且可以確定傾??斜角的正切值:??^?=?(2-18)??Ay?g*cos(<d)?、??在公式(2-18)的兩側(cè)應(yīng)用反正切函數(shù):??0?=?tan-1^)?(2-19)??通過簡單動(dòng)態(tài)平均(SMA)濾波器衰減動(dòng)態(tài)分量獲得偽靜態(tài)傾斜角,如下所示:??ep[i]=^^et?[i+j]?(2-20)??其中A?=包含動(dòng)態(tài)和偽靜態(tài)分量的總傾斜角;i?=第i時(shí)間步;n?=平均點(diǎn)數(shù)(即平均窗??口的大。。??公式基于懸臂樁端的撓度和轉(zhuǎn)角公式,如下:??Ap=^?(2-21)??v?3EI??ep?=?(2-22)??Ap=-^epL?(2-23)??其中AP=估計(jì)的偽靜態(tài)位移;0p=偽靜態(tài)傾斜角;PM乍用在樁端的力;L?=樁的長度;??E?=樁的彈性模量。??
LVDT負(fù)責(zé)收集位移數(shù)據(jù)。??3.1.1低成本高效無線集成傳感器2?(LEWIS2)??LEWIS2是一種用于測量加速度的自制傳感器,如圖3-1所示。顧名思義,LEWIS2非常??便宜,其價(jià)格如表3-1所示,總價(jià)約116美元,遠(yuǎn)低于商用傳感器的價(jià)格。本試驗(yàn)所運(yùn)用的??另一種商用傳感器Model?3711E1110G直流響應(yīng)加速度計(jì)的價(jià)格為724美元(定價(jià)僅在美國有??效),其匹配的連接線為81美元,以及其他配套設(shè)備的成本。LEWIS2可以以500Hz的頻率??高效地收集和存儲數(shù)據(jù),并且使用計(jì)算機(jī)進(jìn)行無線控制。LEWIS2是一種結(jié)合了實(shí)時(shí)無線控??制,實(shí)時(shí)收集和存儲數(shù)據(jù)等一系列性能的自制傳感器。??LEWIS2包含了許多組件,包括:ArduinoUnoR3,?Arduino?wireless?SD?Shield,?GY-91?板,??XBee系列模塊,XBee導(dǎo)出器,SD卡和電池。??:__¥??二萬|?.^rdi?aoUnoR3?11?ArduaWgeieM?SD?Shieid?|「X3抒導(dǎo),器一??i—i?11?^....?i??圖3-】LEW1S2和LEW丨S2的主要組件??
【相似文獻(xiàn)】
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