基于频域分离算子的采煤机动基座SINS初始对准算法
陈宇鸣1
李威1
辛改芳2
王禹桥1
司卓印3
1.中国矿业大学机电工程学院,江苏徐州2211162.常州信息职业技术学院智能装备学院,江苏常州213164;河海大学物联网工程学院,江苏常州2130223.中国矿业大学徐海学院,江苏徐州221116
摘要：捷联惯导系统(SINS)是一种可用于煤矿井下采煤机定位的自主导航传感器.采煤机初始姿态角的确定作为导航定位的前提,后续导航的性能很大程度上取决于初始姿态矩阵的精确程度.采煤机截割煤壁时产生的剧烈震动会使得SINS敏感到高频噪声,高频噪声会严重降低传统动基座SINS初始对准的性能.为了克服煤矿环境下传统动基座SINS初始对准算法收敛速度慢及精度低等问题,提出一种基于频域分离算子的采煤机动基座初始对准算法.首先,根据采煤机的结构特点,运用质量块法构建采煤机截割煤壁时的动力学模型.在此基础上,利用MATLAB提供的基于Runge-Kutta变步长算法的Ode45函数分析和研究了采煤机截割煤壁时机身的运动状态,之后通过傅里叶变换将时域信息转化到频域,进而确定采煤机截割煤壁时机身的运动频率范围.其次,在传统动基座SINS初始对准算法的基础上,通过分析干扰加速度和采煤机截割煤壁时机身晃动的频率特点,进而引入频率分离算子的概念,并由此利用等纹波最佳逼近法精心设计了有限长单位冲激响应(FIR)低通滤波器,从而有效地抑制SINS敏感到的高频噪声.实验结果表明,所提出的算法可以有效地提高采煤机初始对准的收敛速度以及精度,俯仰角和横滚角的稳态误差＜0.1 °,航向角稳态误差＜0.7°,满足后续精对准的要求.
关键词：采煤机初始对准频域分离捷联惯导动力学建模低通滤波器
分类号：TD421.6(矿山机械)
资助基金：国家自然科学基金(U1610111)江苏高校优势学科建设工程项目(PAPD)江苏省高等学校自然科学研究面上资助项目(18KJB460003)
论文发表日期：2020-09-28
在线出版日期：2025-08-15（本平台首次上网日期，不代表文献的发表时间）
页数：8( 3333-3340 )
英文信息