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盲源分离在六维力传感器静态标定中的应用

作　者: 迟鹤翔
导　师: 刘宝华
学　校: 燕山大学
专　业: 机械电子工程
关键词: 六维力传感器盲信号处理批处理盲不确定性
分类号: TP212.1
类　型: 硕士论文
年　份: 2013年
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内容摘要

六维力传感器因其可以同时测量三个方向的力和三个方向的力矩而被广泛应用。要想正确使用传感器，就应保证其标定过程的准确。同样，六维力传感器必须通过标定系数矩阵来完成解耦设计。在此过程中，由于标定装置的制造，安装存在误差，加载力的作用点或作用线的角度与理想情况会存在偏差，这使得在单维加载时，其他维会产生附加值，从而导致标定矩阵与理想值产生偏差。以往的标定方法中都是基于作用力的位置和角度为理想值的假设，所以由此产生的误差将归入标定矩阵或神经网络函数，使解耦精度降低。本文从估计真实加载力的角度出发，提出将盲源分离应用在六维力传感器的标定过程中，为六维力传感器标定数据处理提供了一种新方法。首先研究了六维力传感器静态标定原理、误差来源、盲源分离的基础理论以及自适应算法和批处理算法，并对比了它们对常用信号的分离效果。然后根据标定的数据特征构建了信号模型，通过观察信号与理想源信号的结合，确定出分离信号与源信号对应的排序，使分离信号具有物理意义，然后计算出分离信号相对理想源信号的缩放倍数，恢复了附加值的大小，解决了盲源分离中固有的两个不确定问题。因此根据附加值的物理意义和大小，可以分析出作用力的真实情况，使标定矩阵更加接近真实值。仿真表明，应用该方法可以校正标定矩阵，保正了标定的精度。

全文目录

摘要  5-6
Abstract  6-10
第1章绪论  10-17
  1.1 课题背景及研究意义  10-11
  1.2 六维力传感器在国内和国外现状  11-13
  1.3 六维力传感器标定方法的现状  13-14
  1.4 盲源分离的发展历史及趋势  14-15
  1.5 本文研究的主要内容  15-17
第2章六维力传感器标定中误差因素分析  17-23
  2.1 标定装置的主要误差因素分析  17-21
    2.1.1 加载力的大小不准确  18-20
    2.1.2 加载力方向和作用点位置偏差引起误差  20-21
  2.2 六维力传感器本身的误差因素分析  21-22
  2.3 数据采集中主要的干扰影响  22
  2.4 本章小结  22-23
第3章盲源分离理论基础及算法研究  23-40
  3.1 盲信号处理的基本概念  23-24
  3.2 盲源分离问题  24-26
    3.2.1 信号盲源分离的数学模型  24-26
    3.2.2 信号盲源分离的基本假设条件  26
  3.3 盲源分离效果的评价指标  26-28
  3.4 盲不确定性的表现  28-29
  3.5 盲源分离算法  29-35
    3.5.1 信号的预处理  30-31
    3.5.2 自适应算法  31-33
    3.5.3 批处理算法  33-35
  3.6 常用信号分离仿真  35-39
  3.7 本章小结  39-40
第4章盲源分离在六维力传感器标定中的应用  40-49
  4.1 标定数据模型  40-43
  4.2 算法对标定数据模型的分离效果对比  43-45
  4.3 排序和幅值不确定性的消除  45-48
    4.3.1 排序不确定性的消除  46-47
    4.3.2 幅值的不确定性消除  47-48
  4.4 本章小结  48-49
第5章模拟仿真验证  49-62
  5.1 6/3-3 型 Stewart 结构六维力传感器介绍  49-50
  5.2 传感器模型的建立  50-51
  5.3 标定矩阵的校正  51-56
    5.3.1 理想加载  51-53
    5.3.2 存在附加力时的加载及标定矩阵的校正  53-55
    5.3.3 标定矩阵对比分析  55-56
  5.4 位置偏差识别  56-59
  5.5 关于非线性问题解决方法的讨论  59-61
  5.6 本章小结  61-62
结论  62-63
参考文献  63-67
攻读硕士学位期间承担的科研任务与主要成果  67-68
致谢  68-69
作者简介  69

盲源分离在六维力传感器静态标定中的应用

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