Un método de corrección para la medición del movimiento de la plataforma mecánica a bordo de un barco basado en la fusión de múltiples sensores
Autores: Zhao, Rongqiang; Hu, Xiong
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2023
Acceso abierto
Artículo científico
2023
Un método de corrección para la medición del movimiento de la plataforma mecánica a bordo de un barco basado en la fusión de múltiples sensores
Categoría
Tecnología de Equipos y Accesorios
Subcategoría
Diseño de equipos y herramientas
Palabras clave
Medición
Plataforma mecánica a bordo de un barco
Sensores de aceleración
Giroscopios de inclinación
Método de corrección
Fusión de múltiples sensores
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 30
Citaciones: Sin citaciones
Para realizar mediciones de movimiento de múltiples grados de libertad de maquinaria marina, como plataformas mecánicas a bordo de barcos, en un entorno absoluto sin referencia, se emplean típicamente métodos de medición absoluta utilizando sensores de aceleración y giroscopios de inclinación. Sin embargo, la influencia de las fuerzas de las olas sobre las plataformas mecánicas a bordo de barcos puede causar acoplamiento entre diferentes grados de libertad, lo que resulta en perturbaciones significativas en las mediciones que dificultan el cálculo eficiente y el análisis en tiempo real. Para abordar estos desafíos, se propone un método de corrección para la medición del movimiento de la plataforma mecánica a bordo del barco basado en la fusión de múltiples sensores, analizando la influencia del ángulo de inclinación de la plataforma mecánica a bordo del barco en la medición del sensor, basado en los principios de funcionamiento del sensor de aceleración y del sensor de ángulo. En este artículo, primero analizamos la influencia del ángulo de inclinación en el efecto integral en la dirección de elevación. Luego, propusimos una configuración utilizando cuatro grupos de sensores de aceleración para corregir el efecto integral. Finalmente, el ángulo de inclinación óptimo se determina a través del filtrado de Kalman basado en los valores medidos de los sensores de ángulo y los valores estimados de los conjuntos de sensores de aceleración. Los experimentos han demostrado que el error promedio de la señal de desplazamiento de elevación corregida es de 25.34 mm, lo que es mejor que la señal de desplazamiento integral de un solo sensor de aceleración. Al mismo tiempo, utilizamos el sensor de aceleración para calcular el ángulo de balanceo y el ángulo de cabeceo de la plataforma mecánica a bordo del barco y lo combinamos con la señal del sensor de ángulo para realizar el filtrado de Kalman. Esto filtra los errores causados por el movimiento y la inestabilidad de la plataforma mecánica y puede estimar con mayor precisión la verdadera inclinación de la plataforma. Por lo tanto, este método puede mejorar la precisión y exactitud de la adquisición de señales de movimiento de la plataforma mecánica a bordo del barco, proporcionando datos experimentales más valiosos para la investigación en ingeniería marina y campos relacionados.
Descripción
Para realizar mediciones de movimiento de múltiples grados de libertad de maquinaria marina, como plataformas mecánicas a bordo de barcos, en un entorno absoluto sin referencia, se emplean típicamente métodos de medición absoluta utilizando sensores de aceleración y giroscopios de inclinación. Sin embargo, la influencia de las fuerzas de las olas sobre las plataformas mecánicas a bordo de barcos puede causar acoplamiento entre diferentes grados de libertad, lo que resulta en perturbaciones significativas en las mediciones que dificultan el cálculo eficiente y el análisis en tiempo real. Para abordar estos desafíos, se propone un método de corrección para la medición del movimiento de la plataforma mecánica a bordo del barco basado en la fusión de múltiples sensores, analizando la influencia del ángulo de inclinación de la plataforma mecánica a bordo del barco en la medición del sensor, basado en los principios de funcionamiento del sensor de aceleración y del sensor de ángulo. En este artículo, primero analizamos la influencia del ángulo de inclinación en el efecto integral en la dirección de elevación. Luego, propusimos una configuración utilizando cuatro grupos de sensores de aceleración para corregir el efecto integral. Finalmente, el ángulo de inclinación óptimo se determina a través del filtrado de Kalman basado en los valores medidos de los sensores de ángulo y los valores estimados de los conjuntos de sensores de aceleración. Los experimentos han demostrado que el error promedio de la señal de desplazamiento de elevación corregida es de 25.34 mm, lo que es mejor que la señal de desplazamiento integral de un solo sensor de aceleración. Al mismo tiempo, utilizamos el sensor de aceleración para calcular el ángulo de balanceo y el ángulo de cabeceo de la plataforma mecánica a bordo del barco y lo combinamos con la señal del sensor de ángulo para realizar el filtrado de Kalman. Esto filtra los errores causados por el movimiento y la inestabilidad de la plataforma mecánica y puede estimar con mayor precisión la verdadera inclinación de la plataforma. Por lo tanto, este método puede mejorar la precisión y exactitud de la adquisición de señales de movimiento de la plataforma mecánica a bordo del barco, proporcionando datos experimentales más valiosos para la investigación en ingeniería marina y campos relacionados.