Kalibrierung von Inertialmesssystemen und integrierte Navigation zur Lageregelung eines Mehrseilkrans:
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Aachen
Shaker
2009
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ILL
INHALTSVERZEICHNIS
1 EINLEITUNG 1
1.1 UEBERBLICK 1
1.2 AUFGABE 2
1.3 LOESUNGSWEG 4
1.4 INERTIALNAVIGATION: STAND DER TECHNIK 8
1.5 ZIELSTELLUNG UND INHALT DER ARBEIT 9
2 BEWEGUNGSGLEICHUNGEN DER INERTIALNAVIGATION 11
2.1 INERTIALSENSOREN 11
2.1.1 BESCHLCUNIGUNGSSENSOREN BZW. ACEELEROMETER 12
2.1.2 WINKELGESCHWINDIGKEITSSENSORCN BZW. GYROS 12
2.2 KOORDINATENSYSTEME 14
2.3 ERDROTATION 15
2.4 GRAVITATION UND FALLBESCHLEUNIGUNG 16
2.5 LOKALE FALLBESCHLEUNIGUNG UND ERDRATE IM NED-SYSTEM 19
2.G GRUNDGLEICHUNGEN AUS DER RELATIVKINEMATIK 21
3 STOCHASTISCHE FEHLER ON INERTIALSENSOREN 23
3.1 ZIELSTELLUNG UND UEBERBLICK 23
3.2 GRUNDLAGEN: ZUFALLSPROZCSSC UND FOURIERANALYSE 24
3.2.1 ZUFALLSPROZCSSE 24
3.2.2 EINIGE ELEMENTARE ZUFALLSPROZESSE 26
3.2.3 FOURIERANALYSE 27
3.2.4 SPEKTRALE LEISTUNGSDICHTE 32
3.2.5 ALLAN VARIANZ 36
3.3 ZWEI SAMPLE VARIANZ 37
3.3.1 ZIELSTELLUNG UND DEFINITION 37
3.3.2 ZWEI SAMPLE VARIANZ EINER SINUSSCHWINGUNG 38
3.3.3 ZWEI SAMPLE VARIANZ EINES ZUFALLSSIGNALS 39
3.3.4 ZWEI SAMPLE VARIANZ ELEMENTARER ZUFALLSPROZESSE 40
3.4 RAUSCHANALYSE DER INERTIALSENSOREN 42
3.4.1 ZIELSTELLUNG UND ANNAHMEN 42
3.4.2 VORGEHENSWEISE 43
3.4.3 ERGEBNISSE AM BEISPIEL IMAR-FSAS 48
3.4.4 KONTROLLE 52
3.5 STOCHASTISCHES FEHLERMODELL DER INERTIALSENSOREN 54
3.5.1 MODELLBILDUNG 54
3.5.2 BEISPIEL ZUM RAUSCHMODELL 56
BIBLIOGRAFISCHE INFORMATIONEN HTTP://D-NB.INFO/994464452
DIGITALISIERT DURCH
IMAGE 2
IV INHALTSVERZEICHNIS
3.5.3 RAUSCHMODELL UND PARAMETER FUER FSAS-IMU 57
3.5.4 KALIBRIERINTERVALL 58
4 SYSTEMATISCHE FEHLER VON INERTIALMESSSYSTEMEN 60
4.1 KENNLINIENFEHLER 60
4.1.1 ALLGEMEINE KENNLINIENFEHLER 61
4.1.2 BESONDERE KENNLINIENFEHLER VON INERTIALSENSOREN G2
4.2 LAGEFEHLER 62
4.2.1 DEFINITION DER LAGEFEHLER 62
4.2.2 KOMPENSATIONSGLEICHUNG DER LAGEFEHLER 66
5 KOMPENSATIONSFEHLER DER LAGE- UND KENNLINIENFEHLER 70
5.1 DEFINITIONEN ZUM KOMPENSATIONSFEHLER 70
5.2 KOMPENSATIONSFEHLER DER ACCELEROMETER 72
5.2.1 PARAMETER 72
5.2.2 VORAUSSETZUNGEN 73
5.2.3 AUFSPALTUNG DES KOMPENSATIONSFEHLERS 74
5.2.4 KOMPENSATIONSFEHLER DURCH IDENTIFIKATIONSFEHLEI 1 DER
KENNLINIENFEHLER . . .. 75 5.2.5 KOMPENSATIONSFEHLER DURCH SCHAETZFEHLER
WEITERER BEWEGUUGSGROEFIEN 75 5.2.6 KOMPENSATIONSFEHLER DURCH
IDENTIFIKATIONSFEHLER DER FELLLAUSRICHTUNG . . .. 75
5.2.7 KOMPENSATIONSFEHLER DURCH IDENTIFIKATIONSFEHLER DER EXZENTRIZITAET
77 5.2.8 GESAMTER KOMPENSATIONSFEHLER 80
5.2.9 SIMULATION 81
5.3 KOMPENSATIONSFEHLER DER GYROS 86
5.4 ERFORDERLICHE IDENTIFIKATIONSGENAUIGKEIT DER LAGEFEHLER 87
5.4.1 GYROS 88
5.4.2 ACCELEROMETER 88
5.5 VEREINFACHUNGEN DER KOMPENSATIONSGLEICHUNG DER LAGEFEHLER 89
5.5.1 VERNACHLAESSIGUNG DER FEHLAUSRICHTUNG 90
5.5.2 LINEARISIERUNG DER INVERSEN ABBILDUNGSMATRIX 90
5.5.3 VERNACHLAESSIGUNG DER EXZENTRIZITAET 93
6 IDENTIFIKATION DER SYSTEMATISCHEN KENNLINIEN- UND LAGEFEHLER EINER IMU
95 6.1 ZIELSTELLUNG UND UEBERBLICK 95
6.2 FEHLERMODELL 96
6.2.1 FEHLERMODELL DER GYROS 98
6.2.2 FEHLERMODELL DER ACCELEROMETER 99
6.3 AUSRICHTUNGSFEHLER DER ACHSE DES DREHTISCHS 100
6.3.1 PHYSISCHE HORIZONTIERUNG DES DREHTISCHS 100
6.3.2 IDEALE KOMPENSATION DES HORIZONTIERUNGSFEHLERS 103
6.3.3 REALE KOMPENSATION DES HORIZONTIERUNGSFEHLERS 108
6.4 IDENTIFIKATIONSSTUFE 0: NICHTLINEARITAET DES EINZELSENSORS 110
6.5 IDENTIFIKATIONSSTUFE 1: BIAS, SKALIERFAKTOR UND AUSRICHTUNG
GLEICHARTIGER SENSOREN . 112 6.5.1 UEBERBLICK 112
IMAGE 3
INHALTSVERZEICHNIS V
6.5.2 FILTER-ALGORITHMUS 114
6.5.3 OPTIMIERUNG DER IDENTIFIKATIONSGERIAUIGKEIT 115
6.5.4 INITIALISIERUNG DES KAIMAN FILTERS 120
6.5.5 BEISPIEL ILMU-FSAS 121
6.6 IDENTIFIKATIONSSTUFE 2: DREHUNG ZWISCHEN ACCELEROMETERN UND GYROS
124 6.6.1 UEBERBLICK 124
6.6.2 VORGEHEN BEI DER MESSUNG 125
6.6.3 FILTER-ALGORITHMUS 126
6.6.4 BEISPIEL ILMU-FSAS 128
6.7 IDENTIFIKATIONSSTUFE 3: EXZENTRIZITAET DER ACCELEROMETER 131
6.7.1 UEBERBLICK 131
6.7.2 VORGEHEN BEI DER FILTERUNG 133
6.7.3 FILTER-ALGORITHMUS 134
6.7.4 BEISPIEL ILMU-FSAS 137
7 INTEGRIERTE NAVIGATION 139
7.1 MEHRSEILKRAN CABLEV 139
7.1.1 GEOMETRIE-PARAMETER 139
7.1.2 VORWAERTSTRANSFORMATION: PLATTFORMLAGE AUS ANTRIEBSKOORDINATEN UND
SEIL- WINKELN 142
7.1.3 RUECKWAERTSTRANSFORMATION: SEILLAENGEN UND -WINKEL AUS PLATTFORMLAGE
144 7.2 NAVIGATIONSFILTER 145
7.2.1 UEBERBLICK 145
7.2.2 BESCHREIBUNG DES NAVIGATIONSFILTERS 146
7.2.3 BEISPIEL CABLEV UND ILMU-FSAS, KREISBAHN 152
7.3 AUSWIRKUNG DER IMU AUF DIE ZUSTANDSSCHAETZUNG 157
7.3.1 VARIANTEN UND PARAMETER 157
7.3.2 ERGEBNISSE UND AUSWERTUNG 160
8 ZUSAMMENFASSUNG 163
LITERATURVERZEICHNIS 165
A ANHANG 173
A.L ABKUERZUNGEN, SYMBOLE, NOTATION 173
A.L.L ABKUERZUNGEN 173
A.1.2 WICHTIGE SYMBOLE 173
A.L.3 NOTATION 175
A.2 GRUNDLAGEN ZUR RELATIVKINEMATIK 177
A.3 REELLWERTIGE DARSTELLUNG DER FOURIERRUECKTRANSFORMATION 178
A.4 RAUSCHGENERATOR 179
A.4.1 ZIELSTELLUNG UND METHODE 179
A.4.2 AEQUIVALENTE DISKRETE SPEKTRALE LEISTUNGSDICHTE 180
A.4.3 UEBERPRUEFUNG DES RAUSCHGENERATORS 182
IMAGE 4
VI INHALTSVERZEICHNIS
A.5 KAIMAN FILTER 185
A.5.1 KONTINUIERLICH DISKRETES EXTENDED KAIMAN FILTER 185
A.5.2 ANWENDUNG DES KAIMAN FILTERS AUF NICHTLINEARE SYSTEME 189
A.5.3 BEOBACHTBARKEIT 190
A.5.4 DISKRETE MODELLIERUNG VON WEISSEM UND BRAUNEM RAUSCHEN 192
A.6 DISKRETISIERUNGSFEHLER UND INTEGRATION DER INEITIALMESSUNGEN 195
A.7 LINEARE FEHLERFORTPFLANZUNG 199
A.8 UNSICHERHEIT DER NUMERISCHEN ABLEITUNG 199
A.9 NENN-ARBEITSPUNKT UND BEWEGUNGSPARARNETER VON CABLEV 202
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| spelling | Meinicke, Alexander 1976- Verfasser (DE-588)138583242 aut Kalibrierung von Inertialmesssystemen und integrierte Navigation zur Lageregelung eines Mehrseilkrans Alexander Meinicke Aachen Shaker 2009 VI, 203 S. Ill., graph. Darst. txt rdacontent n rdamedia nc rdacarrier Berichte aus dem Maschinenbau Zugl.: Rostock, Univ., Diss., 2009 Trägheitsnavigation (DE-588)4185821-9 gnd rswk-swf Lageregelung (DE-588)4034076-4 gnd rswk-swf Beschleunigungssensor (DE-588)4144872-8 gnd rswk-swf Kabelkran (DE-588)4397282-2 gnd rswk-swf Kalibrieren Messtechnik (DE-588)4198763-9 gnd rswk-swf (DE-588)4113937-9 Hochschulschrift gnd-content Kabelkran (DE-588)4397282-2 s Beschleunigungssensor (DE-588)4144872-8 s Kalibrieren Messtechnik (DE-588)4198763-9 s DE-604 Lageregelung (DE-588)4034076-4 s Trägheitsnavigation (DE-588)4185821-9 s DNB Datenaustausch application/pdf http://bvbr.bib-bvb.de:8991/F?func=service&doc_library=BVB01&local_base=BVB01&doc_number=021125869&sequence=000001&line_number=0001&func_code=DB_RECORDS&service_type=MEDIA Inhaltsverzeichnis |
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