SYNTHESIS AND ANALYSIS OF COMPLEMENTARY FILTER FOR ATTITUDE DETERMINATION
Наукові журнали НАУ
Переглянути архів Інформація| Поле | Співвідношення | |
| Title |
SYNTHESIS AND ANALYSIS OF COMPLEMENTARY FILTER FOR ATTITUDE DETERMINATION
Синтез и анализ комплементарного фильтра для определения ориентации подвижного объекта Синтез та аналіз комплементарного фільтра для визначення орієнтації рухомого об’єкта |
|
| Creator |
Ryzhkov, L. М.; Національний технічний університет України «Київський політехнічний інститут ім. Ігоря Сікорського»
|
|
| Subject |
Сomplementary filter; attitude; gyroscope; accelerometer; magnetometer
UDC 513.7(045) Комплементарный фильтр; ориентация подвижного объекта; гироскоп; акселерометр; магнитометр УДК 513.7(045) Комплементарний фільтр; орієнтація рухомого об’єкта; гіроскоп; акселерометр; магнітометр УДК 513.7(045) |
|
| Description |
The problems of synthesis and analysis of complementary filters used for determination of the moving vehicle attitude are considered. The paper deals with the complementary filter operating in an arbitrarily located reference frame determined by specific functioning of the measuring device. The transfer functions of the controllers in the correction channels of accelerometer and magnetometer are represented. It is shown that using a gyroscope and an accelerometer is accompanied with a drift relative to all axes of the reference frame. Relationships for calculating these drifts have been obtained. The simplified equations of the complementary filter relative to the orientation error were derived. The influence of the structure of the transfer function of the controller in the correction channel by the accelerometer signals on the static accuracy of the complementary filter is analyzed. It is shown that transformation of the angles to the coordinate system with a vertical axis allows eliminating the static errors caused by the magnetometer relative to the horizontal axes, at that an error relative to the vertical axis remains.
Рассмотрены проблемы синтеза и анализа комплементарных фильтров, используемых при определении ориентации подвижных объектов. В статье исследуется комплементарный фильтр в произвольно расположенной отсчетной системе координат, определяемой спецификой функционирования измерительного устройства. Представлены передаточные функции контроллера в каналах коррекции по сигналам акселерометра и магнитометра. Показано, что при использовании гироскопа и акселерометра возникает дрейф относительно всех осей отсчетной системы координат. Получены соотношения для определения этих дрейфов. Упрощенные уравнения комплементарного фильтра были получены относительно ошибки ориентации. Проанализировано влияние структуры передаточной функции контроллера в канале коррекции по сигналам акселерометра на статическую точность комлементарного фильтра. Показано, что при преобразовании углов ориентации в систему координат с вертикальной осью можно устранить статические погрешности магнитометра относительно горизонтальных осей, при этом погрешность относительно вертикальной оси сохраняется. Розглянуто проблеми синтезу та аналізу комплементарних фільтрів, використовуваних під час визначення орієнтації рухомих об'єктів. У статті досліджується комплементарний фільтр в довільно розташованій еталонній системі координат, що визначається специфікою функціонування вимірювального пристрою. Представлено передавальні функції контролера у каналах корекції за сигналами акселерометра і магнітометра. Показано, що при використанні гіроскопа і акселерометра виникає дрейф відносно усіх осей еталонної системи координат. Отримано співвідношення для розрахунку цих дрейфів. Спрощені рівняння комплементарного фільтра було отримано відносно похибки орієнтації. Проаналізовано вплив структури передавальної функції контролера в каналі корекції за сигналами акселерометра на статичну похибку комплементарного фільтра. Показано, що при перетворенні кутів орієнтації в систему координат з вертикальною віссю можна усунути статичні похибки магнітометра щодо горизонтальних осей, при цьому похибка щодо вертикальної осі зберігатиметься. Ключові слова: |
|
| Publisher |
National Aviation University
|
|
| Contributor |
—
— — |
|
| Date |
2019-05-03
|
|
| Type |
—
— — |
|
| Format |
application/pdf
|
|
| Identifier |
http://jrnl.nau.edu.ua/index.php/ESU/article/view/13635
10.18372/1990-5548.59.13635 |
|
| Source |
Electronics and Control Systems; Том 1, № 59 (2019); 21-26
Электроника и системы управления; Том 1, № 59 (2019); 21-26 Електроніка та системи управління; Том 1, № 59 (2019); 21-26 |
|
| Language |
en
|
|
| Rights |
Authors who publish with this journal agree to the following terms:Authors retain copyright and grant the journal right of first publication with the work simultaneously licensed under a Creative Commons Attribution License that allows others to share the work with an acknowledgement of the work's authorship and initial publication in this journal.Authors are able to enter into separate, additional contractual arrangements for the non-exclusive distribution of the journal's published version of the work (e.g., post it to an institutional repository or publish it in a book), with an acknowledgement of its initial publication in this journal.Authors are permitted and encouraged to post their work online (e.g., in institutional repositories or on their website) prior to and during the submission process, as it can lead to productive exchanges, as well as earlier and greater citation of published work (See The Effect of Open Access).
|
|