基于多传感器融合的液压支架位姿精确感知方法
马长青
李旭阳
李峰
毛俊杰
魏祥宇
马肖杨
山东科技大学智能装备学院,山东泰安 271019
摘要：为精确感知扰动环境下液压支架位姿信息,提出了一种基于多传感器融合的液压支架位姿精确感知方法.首先,在液压支架顶梁、掩护梁、后连杆和底座4个构件上部署九轴姿态传感器,利用其陀螺仪、加速度计和磁力计分别解算出其所在构件的横滚角、俯仰角和偏航角等位姿数据;然后,通过无迹卡尔曼滤波(UKF)算法和梯度下降(IGD)算法(IGD-UKF算法)对位姿数据进行滤波处理,降低扰动因素对位姿数据的干扰;最后,采用自适应加权融合算法对滤波处理后的液压支架顶梁和底座的偏航角和横滚角数据进行融合处理,消除外界振动、噪声等因素引起的液压支架顶梁和底座传感器数据误差.对施加扰动下液压支架顶梁低头和抬头、底座低头和抬头、液压支架左倾和右倾、液压支架左偏和右偏等工况下顶梁、掩护梁、后连杆和底座的位姿进行感知实验,结果表明:经IGD-UKF算法处理后的数据曲线波动趋于平缓,在抑制振荡、减小振幅上的效果明显;液压支架偏航角误差为0.001 8～0.025 1°,平均绝对误差为0.004 8°,横滚角误差为0.001 4～0.028 1°,平均绝对误差为0.004 7°,实现了扰动环境下液压支架位姿的精确感知.
关键词：液压支架支架位姿感知多传感器融合无迹卡尔曼滤波梯度下降自适应加权融合九轴姿态传感器
分类号：TD353(矿山压力与支护)
资助基金：国家自然科学基金(52104092)山东省自然科学基金(ZR2020QE120)泰安市科技创新发展项目(2021GX054)
论文发表日期：2025-04-30
在线出版日期：2025-08-15（本平台首次上网日期，不代表文献的发表时间）
页数：6( 114-119 )
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