УДК 681.3; 531.749.1
МАТЕМАТИЧЕСКАЯ МОДЕЛЬ ИНКЛИНОМЕТРА НА ОСНОВЕ ТРЕХОСНОГО МИКРОЭЛЕКТРОМЕХАНИЧЕСКОГО АКСЕЛЕРОМЕТРА
М. С. Люшнина, магистрант кафедры радиотехнических систем РГРТУ, Рязань, Россия;
orcid.org/0009-0007-5741-3147, e-mail: Этот адрес электронной почты защищён от спам-ботов. У вас должен быть включен JavaScript для просмотра.
Е. С. Штрунова, к.т.н, доцент кафедры радиотехнических систем РГРТУ, Рязань, Россия;
orcid.org/0000-0003-1878-8011, e-mail: Этот адрес электронной почты защищён от спам-ботов. У вас должен быть включен JavaScript для просмотра.
Цель работы – разработка математической модели устройства измерения углового отклонения объекта от заданной угловой ориентации на основе цифрового трехосного микроэлектромеханического акселерометра. Входными данными модели являются массивы значений двух углов Эйлера – крена и тангажа, – описывающих динамику изменения углового положения объекта интереса. Приведены аналитические выражения, которые описывают сигналы имитатора трехосного микро-электромеханического акселерометра с цифровыми выходами и учитывают наличие постоянных смещений, различие масштабных коэффициентов по осям чувствительности, фликкер-шум сенсора и эффекты квантования. Рассмотрен алгоритм вычисления модуля среднего за время наблюдения углового отклонения Δαср от заданной угловой ориентации. Обоснован выбор минимальной разрядности аналого-цифрового преобразователя акселерометра NАЦП ≥ 10 при динамическом диапазоне D = 4g. Показано, что при выполнении определенных условий (максимальный по модулю элемент вектора постоянных смещений – не более 0,03) возможен отказ от выполнения процедуры калибровки трехосного акселерометра, если допустима относительная ошибка измерения углового отклонения от заданной угловой ориентации не более 5 %.
Ключевые слова: MEMS акселерометр, углы Эйлера, инклинометр, модуль углового отклонения.