پیاده‌سازی الگوریتم تخمین زاویه و سرعت زاویه‌ای غلت پرتابه‌های با سرعت بالا با استفاده از تلفیق خروجی شتاب‌سنج‌ها

در این مقاله، پیاده سازی الگوریتم تخمین زاویه و سرعت زاویه ای غلت پرتابه های با سرعت بالا با استفاده از تلفیق خروجی شتاب سنج های ممز ارائه می شود. دلیل استفاده از شتاب سنج ها، خطای زیاد ژیروسکوپ های ممز در سرعت های بالا و دقت پایین مگنومترها به دلیل وجود میدانهای مغناطیسی غیر از زمین و اثرات آهن نرم و سخت است. بعد از تشریح الگوریتم ارائه شده، نحوه پیاده سازی تشریح می شود. در پیاده سازی از یک موتور الکتریکی برای شبیه سازی حرکت غلت پرتابه استفاده می شود. از دو شتاب سنج ممز نیز برای اندازه گیری سرعت و شتاب زاویه ای استفاده شده است. دو سناریوی سرعت ثابت و متغیر در دو حالت هم زمان و ناهم زمان بررسی شده است. برای تخمین سرعت زاویه ای غلت از دو تخمینگر فیلتر کالمن تعمیم یافته و فیلتر کالمن تعمیم یافته تطبیقی استفاده شده است. در انتها نتایج به دست آمده از این دو تخمینگر برای سرعت زاویه ای غلت و زاویه غلت با هم مقایسه شده است که نتایج، نشان دهنده عملکرد بهتر تخمینگر تطبیقی است.

Implementation of Roll Angle and Angular Velocity Estimation Algorithm for a High-Speed Projectile Using Accelerometers Output Data

In this paper, implementation of roll angle and angular velocity estimation algorithm for a highspeed projectile using the fusion of the accelerometers output data is proposed. The reason for the use of accelerometers instead of gyros and magnetometer is the high error of the MEMS gyroscope for high speed and the low accuracy of the magnetometer due to the presence of NonEarth magnetic fields and the effects of hard and soft iron. After expression of the proposed algorithm, the implementation process is explained. In this process, an electric motor is used to simulate the projectile roll and two accelerometers are used to measure angular velocity and acceleration. Two constant and variable velocity scenarios have been investigated in both online and offline modes. Both extended Kalman Filter and adaptive extended Kalman filter estimators have been used to estimate the rolling angular velocity. Finally, the comparison of these two methods for the rolling angular velocity and roll angle, indicates a better performance for the adaptive estimator.