基于频域分离算子的采煤机动基座SINS初始对准算法

• 作者: 司卓印 李威 王禹桥 辛改芳 陈宇鸣
• 来源期刊: 煤炭学报
• 学科: 工学
• 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
• 年，卷（期）: 2020,（9）
• 页码范围: 3333-3340
• 页数: 8页
• 分类号: TD421.6
• 语种: 中文
• DOI: 10.13225/j.cnki.jccs.2019.0749

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.

作者信息

序号	姓名	单位	发文数	被引次数	H指数	G指数
1	李威		137	1246	17.0	30.0
2	王禹桥		55	492	12.0	20.0
3	辛改芳		2	5	1.0	2.0
4	司卓印		9	20	2.0	4.0
5	陈宇鸣		1	0	0.0	0.0