人手生理性震顫測(cè)試關(guān)鍵技術(shù)研究.pdf

1、生理性震顫是一種有節(jié)律不自主的身體運(yùn)動(dòng)。在顯微操作中,由于操作精度和生理性震顫振幅相當(dāng),操作十分困難?；谥鲃?dòng)式的震顫補(bǔ)償系統(tǒng)原理簡(jiǎn)單、價(jià)格低廉,需要對(duì)震顫進(jìn)行精確測(cè)量。本文基于慣性測(cè)量原理設(shè)計(jì)了一套震顫測(cè)試系統(tǒng),對(duì)手臂震顫進(jìn)行測(cè)量。
　　震顫測(cè)試系統(tǒng)包括信號(hào)測(cè)量和信號(hào)處理兩個(gè)部分。震顫信號(hào)采用無(wú)陀螺慣性測(cè)量單元進(jìn)行測(cè)量,解決了光學(xué)測(cè)量實(shí)際應(yīng)用難和MEMS陀螺儀精度低的問(wèn)題。慣性測(cè)量單元采用9加速度計(jì)的配置方式,避免求解微分方程組

2、。為了提高測(cè)量精度,角速度的解算采用積分—開(kāi)方融合算法,解決了積分法求解角速度時(shí)誤差累計(jì)的問(wèn)題。捷聯(lián)矩陣用來(lái)實(shí)現(xiàn)物理量的坐標(biāo)系轉(zhuǎn)換,捷聯(lián)矩陣的求解采用四元數(shù)方法,易于在實(shí)時(shí)系統(tǒng)上實(shí)現(xiàn)。信號(hào)處理包括誤差分析、震顫信號(hào)的提取和建模。對(duì)測(cè)量系統(tǒng)的誤差源進(jìn)行了分析,重點(diǎn)對(duì)系統(tǒng)性誤差和隨機(jī)性誤差的頻率特性進(jìn)行了分析,使用Allan方差方法對(duì)隨機(jī)誤差進(jìn)行了參數(shù)辨識(shí),并使用一階高斯—馬爾科夫模型對(duì)隨機(jī)誤差進(jìn)行建模。在對(duì)噪聲和震顫信號(hào)進(jìn)行頻率特性分析的

3、基礎(chǔ)上,使用濾波方法對(duì)噪聲進(jìn)行消除,實(shí)現(xiàn)信噪分離。根據(jù)震顫信號(hào)與正弦信號(hào)相似的特性,使用傅里葉及其衍生算法對(duì)其進(jìn)行了擬合,并使用自回歸模型對(duì)震顫信號(hào)進(jìn)行了前向預(yù)測(cè)。
　　對(duì)加速度計(jì)在靜態(tài)條件下進(jìn)行了試驗(yàn),使用Allan方差分析方法對(duì)輸出信號(hào)進(jìn)行了參數(shù)辨識(shí);對(duì)加速度計(jì)在動(dòng)態(tài)條件下進(jìn)行了試驗(yàn),驗(yàn)證了震顫信號(hào)提取方法的有效性;對(duì)慣性測(cè)量單元在動(dòng)態(tài)下進(jìn)行了試驗(yàn),驗(yàn)證了其對(duì)目標(biāo)軌跡的跟蹤性能。
　　基于慣性測(cè)量原理設(shè)計(jì)的震顫測(cè)試系統(tǒng)具