基于激光位移传感器的3维位置测量算法研究.PDFVIP

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2019-05-24 发布于天津
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基于激光位移传感器的3维位置测量算法研究.PDF

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第４１卷　第４期激　　光　　技　　术Ｖｏｌ.４１ꎬＮｏ.４２０１７年７月ＬＡＳＥＲＴＥＣＨＮＯＬＯＧＹＪｕｌｙꎬ２０１７　　文章编号: １００１￣３８０６(２０１７)０４￣０５３１￣０６基于激光位移传感器的３维位置测量算法研究１ꎬ２１∗ 龙　龙 ꎬ李宗峰 (１.中国科学院空间应用工程与技术中心ꎬ北京１０００９４ꎻ２.中国科学院大学ꎬ北京１０００４９) 摘要: 为了实现空间高微重力主动隔振系统反馈控制回路设计ꎬ采用６个激光位移传感器对隔振平台上３个正交的定位面的位移进行测量ꎬ实现对其３维位置和姿态的解算ꎬ并给出了推导过程ꎬ通过数值仿真ꎬ实验验证了有效性ꎬ同时对于解算过程中的误差来源与其对解算结果的影响进行了分析ꎬ给出了误差影响因素与解算误差之间的关系ꎮ 结果表明ꎬ此３维位置和姿态的解算算法能够准确地解算出隔振平台的３维位置和姿态ꎬ且理论解算误差在３０μｍ以内ꎮ 此研究对基于位移测量的反馈控制回路设计有一定的实用价值和发展前景ꎮ 关键词: 测量与计量ꎻ３维位置测量ꎻ激光位移传感器ꎻ误差分析中图分类号: ＴＨ８２２ꎻＴＰ２１２　　　文献标志码: Ａ　　　ｄｏｉ:１０７５１０/ ｊｇｊｓｉｓｓｎ１００１￣３８０６２０１７０４０１５３￣Ｄｐｏｓｉｔｉｏｎｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔａｌｇｏｒｉｔｈｍｂａｓｅｄｏｎｌａｓｅｒｄｉｓｐｌａｃｅｍｅｎｔｓｅｎｓｏｒｓ１ꎬ２１ＬＯＮＧＬｏｎｇ ꎬＬＩＺｏｎｇｆｅｎｇ (１.ＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙａｎｄＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇＣｅｎｔｅｒｆｏｒＳｐａｃｅＵｔｉｌｉｚａｔｉｏｎꎬＣｈｉｎｅｓｅＡｃａｄｅｍｙｏｆＳｃｉｅｎｃｅｓꎬＢｅｉｊｉｎｇ１０００９４ꎬＣｈｉｎａꎻ２. Ｕｎｉｖｅｒ￣ｓｉｔｙｏｆＣｈｉｎｅｓｅＡｃａｄｅｍｙｏｆＳｃｉｅｎｃｅｓꎬＢｅｉｊｉｎｇ１０００４９ꎬＣｈｉｎａ) Ａｂｓｔｒａｃｔ: Ｉｎｏｒｄｅｒｔｏｒｅａｌｉｚｅｔｈｅｄｅｓｉｇｎｏｆｆｅｅｄｂａｃｋｃｏｎｔｒｏｌｃｉｒｃｕｉｔｏｆｓｐａｃｅｍｉｃｒｏｇｒａｖｉｔｙａｃｔｉｖｅｖｉｂｒａｔｉｏｎｉｓｏｌａｔｉｏｎｓｙｓｔｅｍꎬ ６ｌａｓｅｒｄｉｓｐｌａｃｅｍｅｎｔｓｅｎｓｏｒｓｗｅｒｅｕｓｅｄｔｏｍｅａｓｕｒｅｔｈｅｄｉｓｐｌａｃｅｍｅｎｔｓｏｆ３ｏｒｔｈｏｇｏｎａｌｐｏｓｉｔｉｏｎｉｎｇｓｕｒｆａｃｅｓｏｆｖｉｂｒａｔｉｏｎｉｓｏｌａｔｉｏｎｐｌａｔｆｏｒｍ. ３￣Ｄｐｏｓｉｔｉｏｎａｎｄａｔｔｉｔｕｄｅｗｅｒｅｓｏｌｖｅｄ. Ａｎｄｔｈｅｄｅｒｉｖａｔｉｏｎｐｒｏｃｅｓｓｗａｓａｌｓｏｇｉｖｅｎ. Ｔｈｅｍｅｔｈｏｄｗａｓｖｅｒｉｆｉｅｄｂｙｎｕｍｅｒｉｃａｌｓｉｍｕｌａｔｉｏｎａｎｄｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌｔｅｓｔ. Ｔｈｅｓｏｕｒｃｅｏｆｅｒｒｏｒａｎｄｉｔｓｉｎｆｌｕｅｎｃｅｏｎｔｈｅｒｅｓｕｌｔｏｆｃａｌｃｕｌａｔｉｏｎｗｅｒｅａｎａｌｙｚｅｄ. Ｔｈｅｒｅｌａｔｉｏｎｓｈｉｐｂｅｔｗｅｅｎｅｒｒｏｒｉｎｆｌｕｅｎｃｅｆａｃｔｏｒｓａｎｄｃａｌｃｕｌａｔｉｏｎｅｒｒｏｒｗａｓｇｉｖｅｎ. Ｔｈｅｒｅｓｕｌｔｓｓｈｏｗｔｈａｔｔｈｉｓａｌｇｏｒｉｔｈｍｃａｎａｃｃｕｒａｔｅｌｙｃａｌｃｕｌａｔｅｔｈｅ３￣Ｄｐｏｓｉｔｉｏｎａｎｄａｔｔｉｔｕｄｅｏｆａｖｉｂｒａｔｉｏｎｉｓｏｌａｔｉｏｎｐｌａｔｆｏｒｍ. Ｔｈｅｔｈｅｏｒｅｔｉｃａｌｃａｌｃｕｌａｔｉｏｎｅｒｒｏｒｉｓｌｅｓｓｔｈａｎ３０μｍ