付　晨, 任如彬, 王皖君

(南京林业大学 机械电子工程学院,江苏 南京 210037)



角加速度间接测量方法研究*

付晨, 任如彬, 王皖君

(南京林业大学 机械电子工程学院,江苏 南京 210037)

摘要:针对角加速度检测的需求和直接检测存在的问题，研究了间接测量方法。根据角加速度的积分是角速度，以角速度为信号源，运用卡尔曼滤波器估计角加速度。设计了实验平台，分别进行了角加速度阶跃变化和周期性变化实验，实验结果表明：该间接测量方法具有很好的应用价值。

关键词:角加速度； 卡尔曼滤波； 间接测量

0引言

角加速度检测在动力机械动态试验、伺服控制、负载模拟等领域中有着广泛的需求[1～3]。目前有采用流动电势法、压电晶体法和应变片法设计传感器直接测量角加速度，但还没有成熟的定型产品[4]。通常动力机械的转轴上都安装转速传感器，理论上,可以对转速微分实现角加速度间接测量，但数值微分运算会放大转速信号中的噪声，采用低通滤波处理，则会带来相位滞后，造成动态测量误差。为了提高角加速间接测量的精度和响应速度，扩张状态观测器、跟踪微分器、卡尔曼滤波器、滑模观测器等被用于估计角加速度[5～8]。其中，扩张状态观测器、跟踪微分器的参数没有明确物理意义，确定困难；卡尔曼滤波器通过递推方程，根据当前量测数据，实时给出被估计量的动态变化规律，当状态方程和测量方程为线性时，且量测噪声为零均值高斯噪声时，标准卡尔曼滤波是最小方差意义下的最优滤波算法，可以通过噪声特性矩阵的选择来调节状态估计的收敛速度，并保持系统的稳定，有较好的应用前景，但主要集中在仿真分析，实验研究比较少。……