盾構(gòu)姿態(tài)測(cè)量中的傾角儀誤差補(bǔ)償研究.pdf

1、工程上為確保盾構(gòu)機(jī)沿著設(shè)計(jì)的線路掘進(jìn)，需要對(duì)其位置和姿態(tài)進(jìn)行高精度的實(shí)時(shí)測(cè)量。傾角儀是盾構(gòu)姿態(tài)測(cè)量中的重要部件，用來(lái)直接測(cè)量俯仰角和滾動(dòng)角。然而，傾角儀不僅具有非線性特性，還存在溫漂問(wèn)題，因此測(cè)量誤差較大。本文在分析盾構(gòu)姿態(tài)測(cè)量原理的基礎(chǔ)上，著重探討了傾角儀測(cè)量誤差的補(bǔ)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(duì)盾構(gòu)姿態(tài)角度測(cè)量的影響。結(jié)果表明傾角儀的測(cè)量精度不僅直接決定著俯仰角和滾動(dòng)角的測(cè)量精度，還對(duì)

2、偏轉(zhuǎn)角的測(cè)量有較大影響。
　　 （2）為研究?jī)A角儀的輸入輸出特性，設(shè)計(jì)了一個(gè)旋轉(zhuǎn)實(shí)驗(yàn)平臺(tái)來(lái)進(jìn)行傾角測(cè)量實(shí)驗(yàn)。結(jié)果證明傾角儀的測(cè)量輸出確實(shí)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(xiàng)式擬合的傾角儀測(cè)量誤差補(bǔ)償方法。為克服多項(xiàng)式擬合的一般方案存在的擬合次數(shù)較多、計(jì)算量較大等不足，提出了改進(jìn)措施，即先建立溫漂誤差的線性模型、再考慮非線性對(duì)模型的影響，結(jié)果只需進(jìn)行2次多項(xiàng)式擬合

3、就可將測(cè)量誤差控制在±0.3毫弧度以內(nèi)，而一般方案則需要進(jìn)行4次多項(xiàng)式擬合。
　　 （4）為進(jìn)一步減小傾角儀的測(cè)量誤差，提出了神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)校正方法。利用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)建立了傾角儀測(cè)量系統(tǒng)的逆模型，通過(guò)對(duì)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型進(jìn)行訓(xùn)練實(shí)現(xiàn)了傾角儀測(cè)量輸出和環(huán)境溫度到實(shí)際傾斜角度的映射關(guān)系，從而完成了溫度補(bǔ)償和非線性校正。神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)方法不僅可以同時(shí)考慮環(huán)境溫度影響和非線性作用，而且獲得的補(bǔ)償精度比多項(xiàng)式擬合方法的更高。經(jīng)過(guò)補(bǔ)償，傾角儀測(cè)量誤差的最大值由1