盾構(gòu)姿態(tài)測量中的傾角儀誤差補償研究.pdf

1、工程上為確保盾構(gòu)機沿著設計的線路掘進，需要對其位置和姿態(tài)進行高精度的實時測量。傾角儀是盾構(gòu)姿態(tài)測量中的重要部件，用來直接測量俯仰角和滾動角。然而，傾角儀不僅具有非線性特性，還存在溫漂問題，因此測量誤差較大。本文在分析盾構(gòu)姿態(tài)測量原理的基礎上，著重探討了傾角儀測量誤差的補償方法，主要內(nèi)容包括：
　　 （1）采用蒙特卡羅方法分析了傾角儀誤差對盾構(gòu)姿態(tài)角度測量的影響。結(jié)果表明傾角儀的測量精度不僅直接決定著俯仰角和滾動角的測量精度，還對

2、偏轉(zhuǎn)角的測量有較大影響。
　　 （2）為研究傾角儀的輸入輸出特性，設計了一個旋轉(zhuǎn)實驗平臺來進行傾角測量實驗。結(jié)果證明傾角儀的測量輸出確實具有非線性誤差和溫漂誤差。傾斜角度越大，非線性誤差和溫漂誤差就越大。
　　 （3）研究了基于多項式擬合的傾角儀測量誤差補償方法。為克服多項式擬合的一般方案存在的擬合次數(shù)較多、計算量較大等不足，提出了改進措施，即先建立溫漂誤差的線性模型、再考慮非線性對模型的影響，結(jié)果只需進行2次多項式擬合

3、就可將測量誤差控制在±0.3毫弧度以內(nèi)，而一般方案則需要進行4次多項式擬合。
　　 （4）為進一步減小傾角儀的測量誤差，提出了神經(jīng)網(wǎng)絡校正方法。利用神經(jīng)網(wǎng)絡建立了傾角儀測量系統(tǒng)的逆模型，通過對神經(jīng)網(wǎng)絡模型進行訓練實現(xiàn)了傾角儀測量輸出和環(huán)境溫度到實際傾斜角度的映射關系，從而完成了溫度補償和非線性校正。神經(jīng)網(wǎng)絡方法不僅可以同時考慮環(huán)境溫度影響和非線性作用，而且獲得的補償精度比多項式擬合方法的更高。經(jīng)過補償，傾角儀測量誤差的最大值由1