互补滤波器翻译

1、英文翻译题目:The Balance Filter专业班级：2010电气工程及其自动化02学号：1004150213姓名： 孔令上指导教师： 文小玲教授学院名称： 电气信息学院2014年5月30日互补滤波器传感器两轴加速度计 测量“加速度”，但实际上是每单位质量受力。（F = ma,所以二F / m）可以用来测量重力。如上图X轴读0 g,Y轴读取1 g。可以用来测量倾斜陀螺仪测量角速度（旋转速度）静止时读数为0.读数正负区别如下图所示读来自传感器的值第一步是在模拟输入（通过模拟-数字转换器ADC）为每个传感器和让他们成 有用的单位。这需要调整抵消和规模：偏移量很容易发现：看看整数值时传感器读取

2、水平和/或固定。如果它闪烁， 选择平均价值。偏移量应是有符号* int-type变量（或常数）。取值范围取决于传感器。这可以在传感器数据表或实验。它有时被称为传感 器常数，增益，或灵敏度。取值范围应该是一个浮子式变量（或常数）。关于加速度传感器一些额外的知识如果有必要有一个估计的角度旋转360,y轴测量将是有用的，但不是必要 的。有了它，我们可以用三角找到的逆切两轴数据和计算角度。没有它，我们仍然 可以使用正弦或余弦和x轴角，因为我们知道重力的大小。但三角函数会浪费处 理器时间是非线性的，所以如果这是可以避免的，它应该被避免。平衡平台，最重要的角度来衡量接近垂直。如果这个平台在两个方向倾斜超

3、过30,有可能不是控制器可以做其他的多全速开车试图抓住它。在这个窗口中, 我们可以使用小角度近似和轴节省处理器时间和编码复杂度：平台是向前倾斜角度e，但固定（无水平加速）， 如左图所示。有x轴读数为：（ig）x sin（o）0小角度近似：sin（e） e，单位为弧度。在 正负30角度内有较高准确性。期望的测量值为了控制平台,这将是很高兴知道角和角速度的基础平台。这可能是一个角度的基础 PD（比例/衍生品）控制算法，已被证明适合这种类型的系统。如下文：Motor Output = KpX (Angle) + x (Angular Velocity)Motor Output是完全另外一回事。但总的

4、来说，这种控制设置可以通过调优与Kpand Kdto 给稳定和平滑性能。这是不太可能过度的水平比proportional-only控制器。（如果角是正面的, 但角速度为负，即返回到水平,电机会进一步减速。如何测量方法1如下图。优点：直观容易编码陀螺提供快速、准确的角速度测量。缺点噪声大 X轴将读取任何水平加速度作为一个角的变化。（想象的平台水平，但汽车造成加速前进。加速度计不能区分这重力）。方法2如图:优点：依旧直观依旧容易编码过滤掉短期水平加速度。只有长期的加速度（重力）通过。缺点：由于平均滞后角测量。过滤器的越多，它就越滞后。延迟通常不利于稳定。方法3如图：优点： 据说theoretica

5、lly-ideal过滤器结合噪声传感器可得到干净、准确的估计。考虑系统的已知的物理性质（质量、惯性等）。缺点：我不知道它是如何工作的。这在数学上是复杂的，需要一些线性代数的知识。不同的情况有不同的形式。很难编码 消耗CPU时间方法四如下:优点：可以帮助解决噪声、漂移和横向加速度的依赖。角度估计的滞后,远低于低通滤波器。并不是那么消耗CPU时间缺点：比简单的过滤器需要更多的理论，但一点也不像卡尔曼滤波器。更多关与数字滤波器的问题背后有很多理论数字过滤器，其中大部分我不明白，但相当容易掌握的基本 概念没有理论符号(z-domain转移函数，如果你去的话)。这里有一些定义：积分：这是很容易的。认为汽

6、车旅行与一个已知的速度和你的程序是一个时 钟，每隔几毫秒就计时。为了得到每个计时点的新位置，你把旧的位置并添加位置 的变化。位置的变化只是汽车的速度乘以时间自上次蜱虫，你可以从单片机的定 时器或其他一些已知的计时器。在代码：position += speed*dt;,或平衡平台， angle += gyro*dt;低通滤波器：低通滤波器的目标是通过长期的变化，只让短期波动通过。做 到这一点的一种方法是强迫的变化建立的小地通过程序循环在随后的时期。代码 如下：angle = (0.98)*angle + (0.02)*x_acc;例如，如果角度为零开始,加速度计读数突然跳跃到10,角度估计这样的

7、变 化在随后的迭代：Iter.12345678910e0.200.400.590.780.961.141.321.491.661.83如果传感器就保持在10,角度估计将上升，直到它在价值水平。所花费的时 间达到完整的价值取决于两个过滤器常量(0.98和0.02)和循环的采样率(dt)。高通滤波器：这有点难以解释的理论比低通滤波器概念上它恰恰相反:它允 许短期信号通过而过滤信号稳定。这可以用于抵消漂移。采样周期：每个程序之间传递的时间循环。如果采样率为100 Hz，采样时间 是0.01秒。时间常数：过滤器的时间常数的相对时间信号就会采取行动。低通滤波器， 信号更长的时间常数比通过一成不变的信号短

8、于时间常数是过滤掉。高通滤波器 的相反。时间常数T,数字低通滤波器，y = （a）*（y） + （1-a）*（x）;以采样周期做循环运算,dt,这样可以得到：a -dttT =0 7=1 -a t + dt所以如果你知道所需的时间常数和采样率，你可以选择滤波器系数a。所谓互补：这就意味着滤波器的两个部分总是添加一个，这样的输出是一个 准确、线性估计有意义的单位。阅读更多之后，我想在这里过滤不完全互补，但是 是一个很好的近似,当时间常数远远超过采样率（数字控制的必要条件）。深入的研究此角度测量的互补滤波器在大多数情况下，设计滤波器通常走向另一个方向。首先，你选择一个时间常 数，然后使用计算滤波器

9、系数。采摘时间常数的地方你可以调整响应。如果你的 陀螺仪漂移平均每秒2（可能最坏的估计），您可能希望一次constantless比一 秒,这样您就可以保证从未漂移超过两个学位。但时间常数越低，越水平加速度噪 声将被允许通过。像许多其他控制情况下，有一个权衡和真的调整它的唯一方法 是实验。请记住，采样率选择合适的系数是非常重要的。如果你改变计划，增加更多的 浮点计算,和你的采样率下降两倍时间常数将上升的一个因素两个除非你重新计 算你的过滤条件。作为一个例子,考虑使用26.2 msec广播更新你的控制回路（通常是一个缓慢 的想法，但它确实工作）。如果你想要一个0.75秒的时间常数，滤波参数将会是如

10、 此：。=二=一里竺一=0.966r + dt 0.75sec+0.0262sec这也是值得考虑的这个过滤器陀螺仪的偏见。它绝对不会引起的漂移问题， 但它仍然可以影响角度计算。说，例如，我们错误地选择了错误的抵消和陀螺仪报 告5/秒的速度旋转时固定。它可以证明数学（我不会在这里），这在角估计的影 响仅仅是抵消利率乘以时间常数。所以，如果我们有一个0.75秒的时间常数，这 将给一个常数抵消3.75角。此外还有这样一个事实：这可能是最坏的情况下（陀螺不应该远远抵消），一 个常数抵消角比漂流更容易处理角度偏移量。例如，你可以旋转加速度计3.75 相反的方向，以适应。说明：（1）翻译内容的正文格式同毕业设计（论文）格 式，也应该有“武汉工程大学毕业设计（