Синтез та аналіз комплементарного фільтра для визначення орієнтації рухомого об’єкта

Автор(и)

  • L. М. Ryzhkov Національний технічний університет України «Київський політехнічний інститут ім. Ігоря Сікорського»

DOI:

https://doi.org/10.18372/1990-5548.59.13635

Ключові слова:

Комплементарний фільтр, орієнтація рухомого об’єкта, гіроскоп, акселерометр, магнітометр

Анотація

Розглянуто проблеми синтезу та аналізу комплементарних фільтрів, використовуваних під час визначення орієнтації рухомих об'єктів. У статті досліджується комплементарний фільтр в довільно розташованій еталонній системі координат, що визначається специфікою функціонування вимірювального пристрою. Представлено передавальні функції контролера у каналах корекції за сигналами акселерометра і магнітометра. Показано, що при використанні гіроскопа і акселерометра виникає дрейф відносно усіх осей еталонної системи координат. Отримано співвідношення для розрахунку цих дрейфів. Спрощені рівняння комплементарного фільтра було отримано відносно похибки орієнтації. Проаналізовано вплив структури передавальної функції контролера в каналі корекції за сигналами акселерометра на статичну похибку комплементарного фільтра. Показано, що при перетворенні кутів орієнтації в систему координат з вертикальною віссю можна усунути статичні похибки магнітометра щодо горизонтальних осей, при цьому похибка щодо вертикальної осі зберігатиметься.

Ключові слова:

Біографія автора

L. М. Ryzhkov, Національний технічний університет України «Київський політехнічний інститут ім. Ігоря Сікорського»

Механіко-машинобудівний інститут

Доктор технічних наук. Професор

Посилання

Mark Euston, Paul Coote, Robert Mahony, Jonghyuk Kim and Tarek Hamel, “A Complementary Filter for Attitude Estimation of a Fixed-Wing UAV,” 2008 IEEE/RSJ International Conference on Intelligent Robots and Systems, 22-26 Sept., 2008, pp. 340–345.

R. Mahony, T. Hamel, and Jean-Michel Pflimlin, “Complementary filter design on the special or-thogonal group SO(3),” in Proceedings of the IEEE Conference on Decision and Control, CDC05, Seville, Spain, December 2005. Institute of Electrical and Electronic Engineers.

Fakhri Alam, Zhou ZhaiHe, and Hu JiaJia, “A Com-parative Analysis of Orientation Estimation Filters using MEMS based IMU,” 2nd International Con-ference on Research in Science, Engineering and Technology (ICRSET’2014), March 21-22, 2014 Du-bai (UAE), pp. 86–91.

Suthanthira Vanitha N., M. Mahi, and V. Patanisamy, “Magnetic and Inertial Orientation Tracking Human into Networked Synthesis Environment,” Interna-tional Jornal of Soft Computing, 1(4), pp.. 271–278, 2006.

##submission.downloads##

Як цитувати

Ryzhkov L. М. (2019). Синтез та аналіз комплементарного фільтра для визначення орієнтації рухомого об’єкта. Електроніка та системи управління, 1(59), 21–26. https://doi.org/10.18372/1990-5548.59.13635

Номер

Том 1 № 59 (2019)

Розділ

ТЕОРІЯ ТА МЕТОДИ ОБРОБЛЕННЯ СИГНАЛІВ

Ліцензія

Автори, які публікуються в цьому журналі, погоджуються з наступними умовами:

Автори зберігають авторські права та надають журналу право першої публікації роботи, одночасно ліцензованої за ліцензією Creative Commons Attribution License, яка дозволяє іншим поширювати роботу з посиланням на авторство роботи та її першу публікацію в цьому журналі.

Автори можуть укладати окремі додаткові договірні угоди щодо неексклюзивного розповсюдження опублікованої в журналі версії роботи (наприклад, розміщувати її в інституційному репозиторії або публікувати в книзі) з посиланням на її першу публікацію в цьому журналі.

Авторам дозволяється та заохочується розміщувати свої роботи онлайн (наприклад, в інституційних репозиторіях або на своєму вебсайті) до та під час процесу подання, оскільки це може призвести до продуктивного обміну, а також до більш раннього та більшого цитування опублікованих робіт (див. Вплив відкритого доступу).