Устройство полосы разгона и торможения: ГОСТ Р 58653-2019 Дороги автомобильные общего пользования. Пересечения и примыкания. Технические требования

Содержание

Переходно-скоростные полосы

5.39(5.22). В дополнение к основным полосам проезжей части в районах пересечений и примыканий устраивают переходно-скоростные полосы для торможения и разгона, позволяющие увеличить пропускную способность дороги, устранить помехи прямому движению, улучшить организацию движения автомобилей, повысить безопасность и удобство движения и уменьшить время движения.

Переходно-скоростные полосы следует предусматривать на пересечениях и примыканиях в местах съездов и въездов при следующем количестве автомобилей, въезжающих на дорогу или съезжающих с нее: на дорогах I категории — 50 прив. ед./сут и более; II категории — 100 прив. ед./сут и более; III категории — 200 прив. ед./сут и более. Переходно-скоростные полосы на дорогах I-IV категорий следует предусматривать в местах расположения остановок автобусов и троллейбусов, а на дорогах I-III категорий, кроме того, и у автозаправочных станций и площадок отдыха.

5.40. На дорогах I-III категорий при сопряжении переходно-скоростных полос со съездами, предназначенными для одного направления движения, длина полосы может быть уменьшена в соответствии с расчетными скоростями на съездах не менее чем до 50 м для дорог I-II категорий и не менее чем до 30 м для дорог III категории. При невозможности размещения двух переходно-скоростных полос при реконструкции автомобильной дороги следует предусматривать в первую очередь полосу для левого поворота. В отдельных случаях при сложности устройства переходно-скоростных полос полной длины для правых поворотов при технико-экономическом обосновании допускаются переходно-скоростные полосы неполной длины или только отгоны полос.

Устройство отгона полосы торможения начинают с уступа в плане 0,5 м для четкого выделения ее начала. При выезде со съезда должна быть обеспечена видимость конца полосы разгона. Следует выполнять сопряжение осей полос движения съездов с осями переходно-скоростных полос.

5.41(5.24). Переходно-скоростные полосы для дорог I категории на пересечениях типа «клеверный лист» следует проектировать в виде единых по длине полос для смежных съездов, включая правоповоротные съезды и участок под путепроводом. На дорогах II категории единые по длине переходно-скоростные полосы следует проектировать на участках смежных левоповоротных съездов.

При определении длины полосы торможения для левых поворотов следует учитывать возможные помехи автомобилей, въезжающих на полосу торможения со смежного левоповоротного съезда. Длина полос разгона для автомобилей, въезжающих с левоповоротного съезда, должна быть уточнена с учетом скоростей движения автомобилей, съезжающих с основной дороги и использующих эту полосу для торможения перед выездом на смежный левоповоротный съезд.

5.42(5.25). Ширину полос разгона и торможения принимают равной ширине основных полос проезжей части.

Сопряжения полос разгона и торможения с обочиной следует выполнять, как правило, через укрепленные полосы шириной 0,75 м на дорогах I и II категорий и шириной 0,5 м на дорогах III категории. Обочины должны быть укреплены.

5.43. Покрытие переходно-скоростных полос следует выполнять с повышенной шероховатостью для обеспечения надлежащего сцепления с ним колес автомобиля, выделяя его по возможности по внешнему виду.

5.44(5.26). Полосы разгона и торможения в зоне пересечений и примыканий, в зоне автобусных остановок за пределами остановочных площадок на участке длиной не менее 20 м следует отделять от основных полос движения разделительной полосой шириной 0,75 м на дорогах I-II категорий и 0,5 м — на дорогах III категории. Устраивают разделительную полосу в одном уровне с прилегающими полосами движения. Ее рекомендуется выполнять отличной по цвету от прилегающих полос или выделять разметкой.

В зоне пересечений в одном уровне полосы торможения и разгона на кривых отделяют от основных полос движения островками, форма которых определяется траекторией движения автомобилей и общей планировкой пересечений. На дорогах IV категории переходно-скоростные полосы отделяют от основных полос сплошной линией в пределах остановочной площадки автобусов и прилегающих к ней переходно-скоростных полос на участке длиной не менее 20 м в каждую сторону.

5.45. На дорогах всех категорий, где не предусматривается конструктивное выделение или разметка сплошными линиями отгонов и прилегающих переходно-скоростных полос, их размечают пунктирной линией для четкого обозначения основных полос движения.

16.Переходно-скоростные полосы

16.1. Переходно-скоростные полосы следует предусматривать на пересечениях и примыканиях в одном уровне и в местах съездов и въездов на автомобильные дороги I-IV категорий.

Рис. 16.1. Однополосные переходно-скоростные полосы

16.2. Длину переходно-скоростных полос рекомендуется рассчитывать с учетом скорости организации движения дороги и расчетной скорости движения съезда по формулам 16.1 и 16.2.

А, Б — параллельного типа, В, Г – треугольного типа, А, В – для торможения, Б, Г – для разгона

(16.1)

где L_отг — длина отгона ширины переходно-скоростной полосы, принимаемая в соответствии с данными таблицы 16.1:

Таблица 16.1

Скорость дороги 85% обеспеченности при расчетном значении Z, км/ч	Длина отгона переходно-скоростных полос, L_отг, м, для
	торможения	разгона
60	50	50
50	30	50
40	30	30

L_изм — длина участка изменения скорости, определяется по формуле 16.2:

где V₁ — расчетная скорость организации движения для дороги, км/ч;

V₂ — расчетная скорость на съезде, км/ч;

a — расчетное линейное ускорение, принимаемое в зависимости от величины продольного уклона на переходно-скоростной полосе по таблице 16.2:

Таблица 16.2

Продольный уклон, ‰	-40	-20	0	20	40
Ускорение торможения, м/с²	2,0	2,5	3,0	3,0	3,5
Ускорение разгона, м/с²	3,0	2,5	2,0	2,0	1,5

Для других величин продольного уклона на переходно-скоростных полосах, значение расчетного линейного ускорения следует принимать по интерполяции.

L_м — длина участка маневрирования при выходе на правую полосу главной дороги, м, принимается по таблице 16.3:

Таблица 16.3

Интенсивность движения по правой полосе движения главной дороги, прив. авт./ч.

200

400

600

800

1000 и более

Длина участка маневрирования (L_м), м

Для однополосных съездов пересечений в разных уровнях, при условии обеспечения пропускной способности зоны, где сливаются поток главной дороги, движущийся по правой полосе, и поток, выходящий со съезда, на скоростной дороге следует применять однополосные переходно-скоростные полосы по рис. 16.1.
На примыкании двухполосных съездов пересечений в разных уровнях к главной дороге, в случае, если сумма двух сливающихся потоков больше пропускной способности зоны слияния, для обеспечения пропускной способности зоны слияния следует применять двухполосные переходно-скоростные полосы по рис. 16.2. При обеспеченной пропускной способности зоны слияния по рис. 16.2-А, при необеспеченной пропускной способности зоны слияния – по рис. 16.2-Б с добавлением полосы движения на главной дороге.

Рис. 16.2 Схема примыкания двухполосного съезда к главной дороге с увеличением числа полос после примыкания. А — без изменения числа полос движения на главной дороге; Б — с увеличением числа полос движения на главной дороге; Б — на выходе со съезда;

В — четырехполосная проезжая часть после окончания переходно-скоростной полосы;

Г- трехполосная проезжая часть главной дороги до примыкания съезда.

16.5. Переходно-скоростные полосы для торможения перед двухполосными съездами пересечений в разных уровнях рекомендуется устраивать (рис. 16.3):

•двухполосными при интенсивности движения по съезду более 1000 авт./час,

•однополосные, с уширением перед входом на съезд, при интенсивности движения по съезду менее 1000 авт./час.

Рис. 16.3 Переходно-скоростные полосы для торможения перед

двухполосным съездом:

А — двойная переходно-скоростная полоса параллельного типа;

Б — однополосная переходно-скоростная полоса с уширением перед входом на съезд.

16.6. При выезде со съезда должна быть обеспечена видимость конца переходно-скоростной полосы

16.7. На участках трассы, проходящей по тесной селитебной застройки, на съездах с малой интенсивностью движения, при движении по ним не более 50 авт./час, а также на съездах к площадкам для остановки и стоянки автомобилей, допускается устраивать переходно-скоростные полосы клиновидного типа (рис. 16.1), длиною не менее 80 м.

Переходно-скоростные полосы — Студопедия

7.4.1. Переходно-скоростные полосы используются автомобилями, съезжающими на дорогу или выезжающими на нее. Полосы торможения дают возможность без помех для основного потока снизить скорость движения перед выездом с дороги, полосы разгона — повысить скорость и, не останавливаясь в процессе движения по участку маневрирования (рис. 7.7) выбрать в основном потоке приемлемый интервал для въезда на дорогу.

7.4.2. Переходно-скоростные полосы должны устраиваться:

а) на съездах пересечений в разных уровнях, примыкающих к дорогам I-III категорий, для которых они являются обязательным элементом;

б) на полностью канализированных пересечениях в одном уровне;

в) на частично канализированных пересечениях в одном уровне при интенсивности движения по главной дороге более 1000 авт/сут и более 100 авт/сут поворачивающих автомобилей;

г) на автобусных остановках, площадках отдыха и в других местах согласно СНиП 2.05.02-85.

7.4.3. На съездах с дороги применяют следующие типы тормозных переходно-скоростных полос:

а) клиновидные (рис. 7.8, а) — на дорогах II и III категорий при суммарной интенсивности движения не более 100 авт/ч (1200 авт/сут), на необорудованных и частично канализированных пересечениях в одном уровне и также на автобусных остановках на дорогах II и III категорий;

б) параллельные (рис. 7.8, б) — на канализированных пересечениях в одном уровне при интенсивности движения по главной дороге более 100 авт/ч (1200 авт/сут), на съездах транспортных развязок в разных уровнях, рассчитанных на скорости менее 60 км/ч, и на автобусных остановках на дорогах I категории;

в) параллельные с разделительной полосой (рис. 7.8, в) — на пересечениях в разных уровнях по схеме «клеверного листа», а также на неполных развязках, имеющих зоны переплетения, и на развязках на дорогах I и II категорий при высокой (более 40%) интенсивности поворачивающего движения;

г) непараллельные или криволинейные (рис. 7.8, г) — на съездах пересечений в разных уровнях, рассчитанных на скорость движения 60 км/ч и более.

7.4.4. На участках въезда на дорогу применяют следующие типы переходно-скоростных полос для разгона:

а) клинообразные — на дорогах III и IV категорий при интенсивности движения по главной дороге менее 100 авт/ч (1200 авт/сут), на частично канализированных пересечениях в одном уровне и на автобусных остановках;

б) параллельные — на канализированных пересечениях в одном уровне, на автобусных остановках и на транспортных развязках всех типов;

в) параллельные с разделительной полосой — на транспортных развязках типа «клеверный лист».

7.4.5. Ширину переходно-скоростных полос назначают равной ширине основных полос проезжей части, но не менее 3,5 м.

7.4.6. Длину переходно-скоростных полос определяют как сумму длин отдельных составляющих их участков (см. рис. 7.6).

Согласно СНиП 2.05.02-85, длина переходно-скоростных полос назначается исходя из категории дороги и значений продольных уклонов без учета интенсивности движения поворачивающих потоков автомобилей и расчетной скорости на съездах. Такой подход как бы осредняет возможные проектные решения пересечений в одном уровне или подъездов к объектам обслуживания, на разных типах которых значения радиусов съездов мало отличаются друг от друга (колеблются от 15 до 25-30 м), и интенсивности движения относительно невелики.

7.4.7. Для транспортных развязок, радиусы съездов которых рассчитываются на скорости от 30-40 до 60-80 км/ч и более и интенсивности движения на которых значительно выше, чем на пересечениях в одном уровне, проектирование переходно-скоростных полос требует индивидуальных решений с соответствующим технико-экономическим обоснованием. При этом исходят из следующих условий:

а) при проектировании полос торможения:

расчетную начальную скорость принимают равной максимальной разрешенной на данной дороге, конечную — соответствующей расчетной скорости движения на съезде;

при радиусах съездов менее 100 м, требующих устройства входных тормозных кривых, конечную скорость принимают равной 50 км/ч, если радиус съезда рассчитан на скорость не выше 30-35 км/ч, и 70 км/ч, если он рассчитан на скорость 40-50 км/ч;

отрицательное ускорение для продольных уклонов от 0 до 40%о принимают не более 1,5 м/с2 как допустимое для большинства водителей при движении по участку снижения скорости;

при расчете длины участка снижения скорости предусматривают зону маневрирования, располагающуюся перед участком замедления и отделяемую от основных полос прерывистой линией разметки. Наличие этой зоны увеличивает протяженность входа на полосу торможения и способствует более эффективному ее использованию, особенно при высоких интенсивностях движения. Длина зоны маневрирования для полосы торможения назначается по табл. 7.1;

Таблица 7.1

┌───────────────────────────────────────┬───────────────────────────────┐

│ Назначение полосы торможения │ Длина зоны маневрирования, м, │

│ │ для дорог категории │

│ ├─────────┬───────────┬─────────┤

│ │ I │ II │ III, IV │

├───────────────────────────────────────┼─────────┼───────────┼─────────┤

│Для правого поворота │ 75 │ 60 │ 50 │

│ » левого поворота на канализированных│ │ │ │

│пересечениях │ 50 │ 40 │ 30 │

└───────────────────────────────────────┴─────────┴───────────┴─────────┘

б) при проектировании полос разгона:

расчетные скорости, по которым определяется длина участка ускорения, принимают: начальную — равной расчетной скорости движения по выходной части съезда, конечную — равной максимальной разрешенной скорости на дороге;

ускорение движения для продольных уклонов до 10-15%о принимают*(4) 0,6-1 м/с2. Для уклонов 20-40%о значения ускорений на спусках увеличиваются на 15-20% и уменьшаются на 20-25% на подъемах;

длину участка маневрирования, при движении по которому водитель принимает решение о въезде на дорогу, назначают в зависимости от интенсивности движения по основной полосе проезжей части и типа въезжающего автомобиля:

Интенсивность движения по основной

полосе, авт/ч . . . . . . . . . . . 200 400 600 800 1000

Длина участка маневрирования

автомобилей, м:

легковых . . . . . . . . . . . . . . 115 125 140 175 220

грузовых . . . . . . . . . . . . . . 125 135 160 205 255

7.4.8. Безопасность и режим движения автомобилей на пересечении в значительной степени зависят от условий видимости элементов переходно-скоростных полос.

При движении по дороге следует обеспечить достаточную видимость начала полосы торможения, для более рельефного выделения которого устраивается уступ в начале отгона ширины (см. рис. 7.6, а).

За 40-50 м до выхода со съезда желательно обеспечить видимость всей полосы разгона, если это затруднительно, то не менее 1/3 ее длины.

При выезде со съезда должна быть обеспечена видимость конца полосы разгона. Поэтому полосу разгона не следует располагать на переломах продольного профиля, если ее длина превышает расстояние видимости поверхности в продольном профиле.

7.4.9. При завершении въезда из полосу торможения (в конце отгона ширины) необходимо обеспечить видимость начального участка съезда (хотя бы в пределах длины переходной кривой), чтобы водитель мог оценить кривизну съезда и правильно выбрать режим торможения.

Глава 8.
Требования к поперечному профилю

8.1. Определение числа полос движения

8.2. Полоса отвода

8.3. Земляное полотно

8.4. Разделительная полоса и раздельное трассирование

8.5. Конструкция элементов поверхностного водоотвода

8.6. Краевые и остановочные полосы, бордюры

ПДД 8.10 — Полоса торможения и разгона

При наличии полосы торможения водитель, намеревающийся повернуть, должен своевременно перестроиться на эту полосу и снижать скорость только на ней.

При наличии в месте въезда на дорогу полосы разгона водитель должен двигаться по ней и перестраиваться на соседнюю полосу, уступая дорогу транспортным средствам, движущимся по этой дороге.

Вам необходимо повернуть на примыкающую справа дорогу. Ваши действия?

1.		Не меняя полосы, снизить скорость, затем перестроиться на полосу торможения.
2.		Не меняя скорости, перестроиться на полосу торможения, снизить скорость, затем приступить к повороту.
3.		Возможны оба варианта действий.

В данном случае при повороте на примыкающую справа дорогу вы должны своевременно перестроиться на полосу торможения и снижать скорость только на ней.

Водитель легкового автомобиля в данной ситуации:

1.		Должен уступить дорогу грузовому автомобилю, так как выезжает с полосы разгона.
2.		Имеет преимущественное право на движение, так как находится справа от грузового автомобиля.

В данном случае в месте въезда на дорогу имеется полоса разгона . Водитель легкового автомобиля, движущегося по ней, должен при перестроении уступить дорогу грузовому автомобилю.

Обязан ли водитель мотоцикла уступить Вам дорогу?

1.		Не обязан.
2.		Обязан.

Вы находитесь на автомагистрали, о чем свидетельствует знак 5.1 «Автомагистраль», а мотоцикл въезжает на нее по полосе разгона . Автомагистраль является главной дорогой по отношению к примыкающим (ПДД 13.9 и ПДД 1.2, термин «Главная дорога»). В данной ситуации водитель мотоцикла должен уступить Вам дорогу (ПДД 8.10).

Переходно-скоростная полоса — Большая Энциклопедия Нефти и Газа, статья, страница 1

Переходно-скоростная полоса

Cтраница 1

Переходно-скоростные полосы для правых поворотов назначают при интенсивности правоповоротного движения не. [1]

Переходно-скоростные полосы на главной дороге для левого поворота с второстепенной, дороги на главную, как правило, не предусматривают. [2]

Переходно-скоростные полосы, отделяют от основных полос движения разделительной полосой шириной 0 75 м на дорогах I и II категорий и 0 5 м — на дорогах III категории. [3]

Переходно-скоростные полосы на главной дороге для левого поворота на второстепенную устраивают во всех случаях, когда суммарная интенсивность движения на узле превышает 1000 автомобилей в сутки. Длину полос назначают в зависимости от категории дороги, исходя — из полной остановки автомобилей. [4]

Длину переходно-скоростных полос принимают не менее длины пути разгона и торможения ( табл. 22.11) в зависимости от категории дороги, продольного уклона и расчетной скорости движения в начале переходно-скоростных полос разгона и в конце переходно-скоростных полос торможения. [5]

Длину отгона переходно-скоростных полос принимают 80 м на дорогах I и II категорий, 60 м — на дорогах III и Ш — п категорий и 30 м — на дорогах IV — n, IV и V категорий. При выезде со съезда должна быть обеспечена видимость конца полосы разгона. Следует выполнять сопряжение осей полос движения съездов с осями переходно-скоростных полос. [6]

На скоростных дорогах сооружаются переходно-скоростные полосы — замедления и ускорения. Водители, въезжающие на скоростную дорогу, руководствуются правилами пользования такими полосами ( см. раздел Маневрирование этой главы) и при всех условиях обязаны пропускать транспортные средства, движущиеся по скоростной дороге, в том числе, если переход-но-скоростная полоса не сооружена. [7]

В некоторых случаях на подходах к площадке устраивают переходно-скоростные полосы. [8]

На территории АЗС устанавливают знаки дорожного движения, дорожную разметку ( рис. 2), информационные указатели о сортах нефтепродуктов и оказываемых услугах, переходно-скоростные полосы. [10]

Руководство по управлению доступом: вспомогательные дорожки

Якорь: #CHDHFBGA

Раздел 7: Вспомогательные полосы

Якорь: # i1004433

Обзор

В этом разделе описаны основные критерии использования и функциональные критерии. связаны со вспомогательными полосами движения. Вспомогательные полосы включают левый поворот. и правый поворот, замедление, ускорение и связанные с ними переходы и требования к хранению.Поворот влево может создавать проблемы на проездах и перекрестках улиц. Они могут увеличиваться конфликты, задержки и аварии и часто затрудняют сигнал светофора сроки. Эти проблемы особенно остро стоят на крупных перекрестках автомагистралей. там, где происходят тяжелые повороты влево, но также встречаются и левый поворот въезжает или выезжает с проезжей части, обслуживающей прилегающую территорию развитие.Как и в случае с левым поворотом, с правым поворотом создают проблемы как на подъездных дорогах, так и на перекрестках улиц. Направо движения увеличивают конфликты, задержки и сбои, особенно где разница скоростей 10 миль / ч или более существует между скорость движения транспорта и автомобилей, поворачивающих направо.

Якорь: # i1004444

Функциональные критерии

В таблице 2-3 представлены пороги для вспомогательных полос движения.Эти пороги представляют собой примеры того, где поворот налево и поворот направо следует учитывать полосы движения. См. Шоссе TxDOT Руководство по проектированию Глава 3 для правильной длины разгона и замедления.

Якорь: # i1002998 Таблица 2-3: Пороговые значения для вспомогательной полосы
	Поверните налево к собственности или обратно		Поверните направо к собственности ⁽⁵⁾
–	Разгон	Замедление	Разгон	Замедление
Без проходимости (повышенная медиана)	(2)	Все	Выход на правый поворот> 200 полуколебаний в час ⁽⁴⁾	> 45 миль / ч где право оборотная громкость> 50 полуколебаний в час ⁽³⁾ ≤45 при громкости правого поворота> 60 полуколебаний в час ⁽³⁾
Проходной (Неделимая дорога)	(2)	(1)	То же, что и выше	То же, что и выше
(1) См. Таблицу 3-11, Руководство по проектированию проезжей части TxDOT , для альтернативных эксплуатационных соображений левого поворота. (2) Полоса разгона с левым поворотом может потребоваться, если она обеспечить безопасность и эксплуатацию проезжей части. А полоса разгона с левым поворотом обычно не требуется там, где заявленная скорость 40 миль в час или меньше, или там, где полоса ускорения будет мешать входу при левом повороте любому другому соединению доступа. (3) Дополнительные особенности при повороте направо: Условия предоставления эксклюзивная полоса с правым поворотом, когда интенсивность движения направо прогнозы меньше, чем указано в Таблице 2-3: Высокая аварийность Более тяжелые, чем обычно, движения в пиковом потоке на главной дороге Большой объем грузового движения Автомагистрали с ограниченной дальностью обзора Условия, при которых НЕ требуется полоса правого поворота при повороте направо объемы больше, чем указано в таблице 2-3: Расстояние от конца разгонной полосы к следующему несигнализованному соединению нисходящего доступа должно быть равные или превышающие расстояния, указанные в таблице 2-2. Дополнительно, если сигнализируется следующее соединение доступа, расстояние от конца сужения полосы разгона до конец очереди 90-го процентиля должен быть больше или равен на расстояния, указанные в Таблице 2-2. (5) Непрерывные полосы для правого поворота могут обеспечить мобильность преимущества как для проходных, так и для поворотных машин.Доступ к соединениям в непрерывном Полоса правого поворота должна соответствовать требованиям к расстоянию, указанным в таблице 2-2. Однако в сочетании с переходом влево в движениях непрерывная полоса правого поворота может ввести дополнительные эксплуатационные конфликты.

Руководство по использованию IMU (акселерометров и гироскопов) во встроенных приложениях.- Старлино Электроникс

Введение

Теперь эта статья переведена на ФРАНЦУЗСКИЙ язык в формате PDF. Спасибо Даниэлю Ле Герну!

Это руководство предназначено для всех, кто интересуется инерционными датчиками MEMS (микроэлектромеханические системы), в частности акселерометрами и гироскопами, а также комбинированными устройствами IMU (инерциальные измерительные устройства).

Пример блока IMU: Acc_Gyro_6DOF поверх блока обработки MCU UsbThumb, обеспечивающего USB / последовательное соединение

В этой статье я постараюсь осветить несколько основных, но важных тем:

— что измеряет акселерометр
— что измеряет гироскоп (он же гироскоп)
— как преобразовать аналого-цифровые (АЦП) показания, которые вы получаете от этого датчика, в физические единицы (это будет g для акселерометра, градусы / s для гироскопа)
— как объединить показания акселерометра и гироскопа, чтобы получить точную информацию о наклоне вашего устройства относительно плоскости земли

На протяжении всей статьи я постараюсь свести математические вычисления к минимуму.Если вы знаете, что такое синус / косинус / тангенс, тогда вы сможете понять и использовать эти идеи в своем проекте независимо от того, на какой платформе вы используете Arduino, Propeller, Basic Stamp, чипы Atmel, Microchip PIC и т. Д. кто считает, что вам нужна сложная математика, чтобы использовать блок IMU (сложные FIR или IIR фильтры, такие как фильтры Калмана, фильтры Паркс-Макклеллана и т. д.). Вы можете исследовать все это и получить замечательные, но сложные результаты. Мой способ объяснения требует простой математики.Я верю в простоту. Я думаю, что простую систему легче контролировать и контролировать, к тому же у многих встроенных устройств нет мощности и ресурсов для реализации сложных алгоритмов, требующих матричных вычислений.

Я буду использовать в качестве примера новый блок IMU, который я разработал — Акселерометр Acc_Gyro + Gyro IMU. Мы будем использовать параметры этого устройства в наших примерах ниже. Это устройство — хорошее устройство для начала, потому что оно состоит из 3 устройств:

— LIS331AL (техническое описание) — аналоговый 3-осевой акселерометр 2G
— LPR550AL (техническое описание) — двухкоординатный (наклон и крен), гироскоп со скоростью 500 градусов / с. последнее устройство не используется в этом руководстве, но оно станет актуальным, когда вы перейдете к реализации матрицы DCM)

Вместе они представляют собой инерциальный измерительный блок с шестью степенями свободы.Вот это красивое имя! Тем не менее, за причудливым названием скрывается очень полезное комбинированное устройство, которое мы рассмотрим и подробно объясним ниже.

Часть 1. Акселерометр

Чтобы разобраться в этом устройстве, начнем с акселерометра. Когда вы думаете об акселерометрах, часто бывает полезно представить коробку в форме куба с шаром внутри. Вы можете представить себе что-нибудь еще, например, печенье или пончик, но я представлю шар:

Если мы возьмем этот ящик в место без гравитационных полей или, если уж на то пошло, без других полей, которые могли бы повлиять на положение мяча — мяч просто поплывет в середине коробки.2), мяч ударится о стену X-. Затем мы измеряем силу давления, которую мяч прикладывает к стене, и выводим значение -1g по оси X.

Обратите внимание, что акселерометр фактически обнаруживает силу, направленную в противоположном направлении от вектора ускорения. Эту силу часто называют инерционной силой или фиктивной силой. Одна вещь, которую вы должны извлечь из этого, заключается в том, что акселерометр косвенно измеряет ускорение через силу, прилагаемую к одной из его стенок (согласно нашей модели, это может быть пружина или что-то еще в реальных акселерометрах).Эта сила может быть вызвана ускорением, но, как мы увидим в следующем примере, она не всегда вызвана ускорением.

Если мы возьмем нашу модель и поместим ее на Землю, мяч упадет на Z-стенку и приложит силу 1g к нижней стенке, как показано на рисунке ниже:

В этом случае ящик не движется, но мы все равно получаем значение -1g по оси Z. Давление, которое мяч оказывал на стену, было вызвано силой гравитации. Теоретически это может быть другой тип силы — например, если вы вообразите, что наш мяч металлический, размещение магнита рядом с коробкой может сдвинуть мяч так, что он ударится о другую стену.Это было сказано, чтобы доказать, что по сути акселерометр измеряет силу, а не ускорение. Просто так случается, что ускорение вызывает инерционную силу, которая улавливается механизмом определения силы акселерометра.

Хотя эта модель не совсем такая, как датчик MEMS, она часто бывает полезна при решении проблем, связанных с акселерометром. На самом деле существуют аналогичные датчики с металлическими шариками внутри, они называются переключателями наклона, однако они более примитивны и обычно могут только определить, наклонено ли устройство в пределах некоторого диапазона или нет, но не степень наклона.

До сих пор мы анализировали выходной сигнал акселерометра на одной оси, и это все, что вы получите с одноосными акселерометрами. Настоящая ценность трехосных акселерометров заключается в том, что они могут обнаруживать силы инерции по всем трем осям. Вернемся к нашей блочной модели и повернем коробку на 45 градусов вправо. Теперь мяч коснется 2 стен: Z- и X-, как показано на рисунке ниже:

Значения 0,71 не произвольны, они фактически являются приближением для SQRT (1/2).Это станет более ясным, когда мы представим нашу следующую модель акселерометра.

В предыдущей модели мы зафиксировали силу гравитации и повернули наш воображаемый ящик. В последних двух примерах мы проанализировали выходной сигнал в двух разных положениях бокса, в то время как вектор силы оставался постоянным. Хотя это было полезно для понимания того, как акселерометр взаимодействует с внешними силами, более практично выполнять вычисления, если мы зафиксируем систему координат на осях акселерометра и представим, что вектор силы вращается вокруг нас.

Пожалуйста, взгляните на модель выше, я сохранил цвета осей, чтобы вы могли мысленно перейти от предыдущей модели к новой. Только представьте, что каждая ось в новой модели перпендикулярна соответствующим граням коробки в предыдущей модели. Вектор R — это вектор силы, который измеряет акселерометр (это может быть либо сила гравитации, либо сила инерции из приведенных выше примеров, либо их комбинация). Rx, Ry, Rz — проекции вектора R на оси X, Y, Z.2

, просто подставив R = 1, Rx = -SQRT (1/2), Ry = 0, Rz = -SQRT (1/2) в Eq.1

После долгой теоретической преамбулы мы приближаемся к реальным акселерометрам. Значения Rx, Ry, Rz фактически линейно связаны со значениями, которые выводит ваш реальный акселерометр и которые вы можете использовать для выполнения различных вычислений.

Прежде чем мы приступим к делу, давайте немного поговорим о том, как акселерометры передают нам эту информацию. Большинство акселерометров делятся на две категории: цифровые и аналоговые.Цифровые акселерометры предоставят вам информацию с использованием последовательного протокола, такого как I2C, SPI или USART, в то время как аналоговые акселерометры будут выводить уровень напряжения в заранее определенном диапазоне, который вы должны преобразовать в цифровое значение с помощью модуля ADC (аналого-цифрового преобразователя). Я не буду вдаваться в подробности того, как работает ADC, отчасти потому, что это такая обширная тема, а отчасти потому, что она отличается от одной платформы к другой. 12 -1.

Применяя эту формулу ко всем 3 каналам, получаем:

Вольт Rx = 586 * 3,3 В / 1023 = ~ 1,89 В (мы округляем все результаты до 2 десятичных знаков)
ВольтRy = 630 * 3,3 В / 1023 = ~ 2,03 В
Вольт Rz = 561 * 3,3 В / 1023 = ~ 1,81 В

Каждый акселерометр имеет нулевой уровень напряжения, его можно найти в спецификациях, это напряжение, которое соответствует 0g. Чтобы получить значение напряжения со знаком, нам нужно рассчитать сдвиг от этого уровня. Допустим, наш уровень напряжения 0g равен VzeroG = 1,65 В.2), для окончательного преобразования мы применяем чувствительность акселерометра, обычно выражаемую в мВ / г. Допустим, наша чувствительность = 478,5 мВ / г = 0,4785 В / г. Значения чувствительности можно найти в технических характеристиках акселерометра. Чтобы получить окончательные значения силы, выраженные в g, мы используем следующую формулу:

Rx = DeltaVoltsRx / Чувствительность

Rx = 0,24 В / 0,4785 В / г = ~ 0,5 г
Ry = 0,38 В / 0,4785 В / г = ~ 0,79 г
Rz = 0,16 В / 0,4785 В / г = ~ 0,33 г

Мы, конечно, могли бы объединить все шаги в одной формуле, но я прошел все шаги, чтобы прояснить, как вы переходите от показаний АЦП к компоненту вектора силы, выраженному в g.

Rx = (AdcRx * Vref / 1023 — VzeroG) / Чувствительность (Eq.2 )
Ry = (AdcRy * Vref / 1023 — VzeroG) / Чувствительность
Rz = (AdcRz * Vref / 1023 — VzeroG) / Чувствительность

Теперь у нас есть все 3 компонента, которые определяют вектор нашей силы инерции. Если на устройство не действуют другие силы, кроме гравитации, мы можем предположить, что это направление нашего вектора силы гравитации. Если вы хотите рассчитать наклон устройства относительно земли, вы можете рассчитать угол между этим вектором и осью Z.Если вас также интересует направление наклона для каждой оси, вы можете разделить этот результат на 2 компонента: наклон по осям X и Y, который можно рассчитать как угол между вектором гравитации и осями X / Y. Вычислить эти углы проще, чем вы думаете, теперь, когда мы рассчитали значения для Rx, Ry и Rz. Вернемся к нашей последней модели акселерометра и сделаем несколько дополнительных обозначений:

Нас интересуют углы между осями X, Y, Z и вектором силы R.2).

Теперь мы можем найти наши углы, используя функцию arccos () (обратная функция cos ()):

Axr = arccos (Rx / R)
Ayr = arccos (Ry / R)
Azr = arccos (Rz / R)

Мы прошли долгий путь, чтобы объяснить модель акселерометра, просто чтобы прийти к этим формулам. В зависимости от ваших приложений вы можете использовать любые полученные нами промежуточные формулы. Мы также скоро представим модель гироскопа и увидим, как данные акселерометра и гироскопа могут быть объединены, чтобы обеспечить еще более точные оценки наклона.2) = 1

Это хорошее свойство, так как оно освобождает нас от контроля модуля (длины) вектора R. Часто, если нас просто интересует направление нашего инерциального вектора, имеет смысл нормализовать его модуль, чтобы упростить другие вычисления.

Часть 2. Гироскоп

Мы не собираемся вводить какую-либо эквивалентную коробочную модель для гироскопа, как мы это сделали для акселерометра, вместо этого мы собираемся сразу перейти ко второй модели акселерометра и покажем, что гироскоп измеряет в соответствии с этой моделью. 2, это можно вывести из Eq.2

Мы не собираемся использовать эти формулы в этой статье, но полезно отметить взаимосвязь между всеми значениями в нашей модели.

Вместо этого мы собираемся определить угол между осью Z и векторами Rxz, Ryz следующим образом:

Axz — угол между Rxz (проекция R на плоскость XZ) и осью Z
Ayz — угол между Ryz (проекция R на плоскость YZ) и осью Z

Теперь мы приближаемся к тому, что измеряет гироскоп. Гироскоп измеряет скорость изменения углов, определенных выше.Другими словами, он выдаст значение, которое линейно связано со скоростью изменения этих углов. Чтобы объяснить это, давайте предположим, что мы измерили угол поворота вокруг оси Y (это был бы угол Axz) в момент времени t0, и мы определяем его как Axz0, затем мы измерили этот угол в более позднее время t1, и это был Axz1. Скорость изменения будет рассчитана следующим образом:

RateAxz = (Axz1 — Axz0) / (t1 — t0).

Если выразить Axz в градусах, а время в секундах, то это значение будет выражено в градусах / с.Это то, что измеряет гироскоп.

На практике гироскоп (если это не специальный цифровой гироскоп) редко дает значение, выраженное в градусах / с. Как и для акселерометра, вы получите значение АЦП, которое вам нужно будет преобразовать в град / с, используя формулу, аналогичную формуле Eq. 2 , который мы определили для акселерометра. Давайте представим формулу преобразования АЦП в градусы / с для гироскопа (мы предполагаем, что мы используем 10-битный модуль АЦП, для 8-битного АЦП замените 1023 на 255, для 12-битного АЦП замените 1023 на 4095).

RateAxz = (AdcGyroXZ * Vref / 1023 — VzeroRate) / Чувствительность Eq.3
RateAyz = (AdcGyroYZ * Vref / 1023 — VzeroRate) / Чувствительность

AdcGyroXZ, AdcGyroYZ — получены из нашего модуля adc, и они представляют каналы, которые измеряют вращение проекции вектора R в XZ соответственно в плоскостях YZ, что эквивалентно тому, что вращение было выполнено вокруг осей Y и X соответственно.

Vref — это Опорное напряжение АЦП мы будем использовать 3.3V в примере ниже

VzeroRate — это напряжение с нулевой скоростью, другими словами напряжение, которое выдает гироскоп, когда он не подвержен никакому вращению, для платы Acc_Gyro это например 1.23 В (вы можете найти эти значения в спецификациях, но не верьте спецификациям, большинство гироскопов будут иметь небольшое смещение после пайки, поэтому измерьте VzeroRate для каждого выхода оси с помощью вольтметра, обычно это значение не будет меняться со временем после того, как гироскоп был припаян, если он изменяется — напишите процедуру калибровки, чтобы измерить его перед запуском устройства, пользователь должен быть проинструктирован, чтобы устройство оставалось в неподвижном положении при запуске для калибровки гироскопов).

Чувствительность — это чувствительность вашего гироскопа, она выражается в мВ / (град / с), часто записывается как мВ / град / с, в основном это говорит вам, на сколько мВ увеличится выход гироскопа, если вы увеличите скорость вращения на единицу. град / с.Чувствительность платы Acc_Gyro составляет, например, 2 мВ / град / с или 0,002 В / град / с

Давайте возьмем пример, предположим, что наш модуль ADC вернул следующие значения:

AdcGyroXZ = 571
AdcGyroXZ = 323

Используя приведенную выше формулу и параметры спецификации платы Acc_Gyro, мы получим:

RateAxz = (571 * 3,3 В / 1023 — 1,23 В) / (0,002 В / град / с) = ~ 306 град / с
RateAyz = (323 * 3,3 В / 1023 — 1,23 В) / (0,002 В / град / с) = ~ -94 град / с

Другими словами, устройство вращается вокруг оси Y (или мы можем сказать, что оно вращается в плоскости XZ) со скоростью 306 град / с и вокруг оси X (или мы можем сказать, что оно вращается в плоскости YZ) со скоростью -94 град / с.Обратите внимание, что отрицательный знак означает, что устройство вращается в противоположном направлении от обычного положительного направления. Условно одно направление вращения положительное. Хороший лист технических характеристик гироскопа покажет вам, какое направление является положительным, в противном случае вам придется найти его, поэкспериментировав с устройством и отметив, какое направление вращения приводит к увеличению напряжения на выходном контакте. Лучше всего это делать с помощью осциллографа, так как как только вы остановите вращение, напряжение снова упадет до нулевого уровня.Если вы используете мультиметр, вам нужно поддерживать постоянную скорость вращения в течение как минимум нескольких секунд и отмечать напряжение во время этого вращения, а затем сравнивать его с напряжением с нулевой скоростью. Если оно больше нулевого напряжения, это означает, что направление вращения положительное.

Часть 3. Собираем все вместе. Объединение данных акселерометра и гироскопа.

Если вы читаете эту статью, вы, вероятно, приобрели или планируете приобрести устройство IMU, или, возможно, вы планируете построить его из отдельных устройств акселерометра и гироскопа.

ПРИМЕЧАНИЕ: ДЛЯ ПРАКТИЧЕСКОЙ РЕАЛИЗАЦИИ И ТЕСТИРОВАНИЯ ДАННОГО АЛГОРИТМА ПРОЧИТАЙТЕ ЭТУ СТАТЬЮ:

http://starlino.com/imu_kalman_arduino.html

Первым шагом в использовании комбинированного устройства IMU, которое объединяет акселерометр и гироскоп, является выравнивание их систем координат. Самый простой способ сделать это состоит в выборе системы координат акселерометра в качестве эталонной системы координат. В большинстве таблиц данных акселерометра отображается направление осей X, Y, Z относительно изображения физического чипа или устройства.Например, вот направления осей X, Y, Z, как показано в спецификациях для платы Acc_Gyro:

Следующие шаги:

— определяет выходы гироскопа, которые соответствуют значениям RateAxz, RateAyz, рассмотренным выше.
— определить, нужно ли инвертировать эти выходы из-за физического положения гироскопа относительно акселерометра

Не предполагайте, что если гироскоп имеет выход, помеченный X или Y, он будет соответствовать любой оси в системе координат акселерометра, даже если этот выход является частью блока IMU.Лучший способ — это проверить.

Вот пример последовательности для определения того, какой выходной сигнал гироскопа соответствует значению RateAxz, описанному выше.

— начните с размещения устройства в горизонтальном положении. Оба выхода акселерометра X и Y будут выводить напряжение нулевого ускорения (например, для платы Acc_Gyro это 1,65 В)
— затем начните вращать устройство вокруг оси Y, другой способ сказать, что вы вращаете устройство в XZ плоскости, так что выходы акселерометра X и Z изменяются, а выход Y остается постоянным.
— при вращении устройства с постоянной скоростью обратите внимание, какой выходной сигнал гироскопа изменяется, другие выходы гироскопа должны оставаться постоянными.
— выходной сигнал гироскопа, который изменился во время вращения вокруг оси Y (вращение в плоскости XZ), предоставит входное значение для AdcGyroXZ, из которого мы вычисляем RateAxz
— последний шаг — убедиться, что направление вращения соответствует нашей модели, в некоторых случаях вам может потребоваться инвертировать значение RateAxz из-за физического положения гироскопа относительно акселерометра
— повторите вышеуказанный тест, вращая устройство вокруг оси Y, на этот раз следите за выходом X акселерометра (AdcRx в нашей модели).Если AdcRx растет (первые 90 градусов поворота от горизонтального положения), то AdcGyroXZ должен уменьшаться. Это связано с тем, что мы отслеживаем вектор гравитации, и когда устройство вращается в одном направлении, вектор будет вращаться в противоположном направлении (относительно системы координат устройства, которую мы используем). Итак, в противном случае вам нужно инвертировать RateAxz, вы можете добиться этого, введя знаковый множитель в Eq.3 , как показано ниже:

RateAxz = InvertAxz * (AdcGyroXZ * Vref / 1023 — VzeroRate) / Sensitivity, где InvertAxz равно 1 или -1

такой же тест можно провести для RateAyz, вращая устройство вокруг оси X, и вы можете определить, какой выход гироскопа соответствует RateAyz, и нужно ли его инвертировать.Получив значение InvertAyz, вы должны использовать следующую формулу для расчета RateAyz:

RateAyz = InvertAyz * (AdcGyroYZ * Vref / 1023 — VzeroRate) / Чувствительность

Если вы проведете эти тесты на плате Acc_Gyro, вы получите следующие результаты:

— выходной контакт для RateAxz — GX4, а InvertAxz = 1
— выходной контакт для RateAyz — GY4 и InvertAyz = 1

С этого момента мы будем считать, что вы настроили свой IMU таким образом, чтобы вы могли рассчитывать правильные значения для Axr, Ayr, Azr (как определено в Части 1.Акселерометр) и RateAxz, RateAyz (как определено в Части 2. Гироскоп). Далее мы проанализируем отношения между этими значениями, которые окажутся полезными для получения более точной оценки наклона устройства относительно плоскости заземления.

Вы можете спросить себя к этому моменту, если модель акселерометра уже дала нам углы наклона Axr, Ayr, Azr, зачем нам беспокоиться о данных гироскопа? Ответ прост: данным акселерометра не всегда можно доверять на 100%.Есть несколько причин, помните, что акселерометр измеряет силу инерции, такая сила может быть вызвана гравитацией (и в идеале только гравитацией), но она также может быть вызвана ускорением (движением) устройства. В результате, даже если акселерометр находится в относительно стабильном состоянии, он по-прежнему очень чувствителен к вибрации и механическому шуму в целом. Это основная причина, по которой большинство систем IMU используют гироскоп для сглаживания любых ошибок акселерометра. Но как это сделать? И свободен ли гироскоп от шума?

Гироскоп не свободен от шума, однако, поскольку он измеряет вращение, он менее чувствителен к линейным механическим движениям, типу шума, от которого страдает акселерометр, однако у гироскопов есть другие типы проблем, такие как, например, дрейф (не возвращается к нулевой скорости значение при остановке вращения).Тем не менее, усредняя данные, поступающие с акселерометра и гироскопа, мы можем получить относительно лучшую оценку текущего наклона устройства, чем мы могли бы получить, используя только данные акселерометра.

В следующих шагах я представлю алгоритм, вдохновленный некоторыми идеями, использованными в фильтре Калмана, однако он намного проще и легче реализовать на встроенных устройствах. Перед этим давайте сначала посмотрим, что мы хотим, чтобы наш алгоритм вычислял. Ну, это направление вектора силы гравитации R = [Rx, Ry, Rz], из которого мы можем получить другие значения, такие как Axr, Ayr, Azr или cosX, cosy, cosZ, которые дадут нам представление о наклоне нашего устройства. Относительно плоскости земли мы обсуждаем связь между этими значениями в Части 1.Можно сказать — разве у нас уже нет этих значений Rx, Ry, Rz из Eq.2 в Части 1? Ну да, но помните, что эти значения получены только из данных акселерометра, поэтому, если вы собираетесь использовать их непосредственно в своем приложении, вы можете получить больше шума, чем может выдержать ваше приложение. Чтобы избежать дальнейшей путаницы, давайте переопределим измерения акселерометра следующим образом:

Racc — вектор инерционной силы, измеренный акселерометром, который состоит из следующих составляющих (проекций на оси X, Y, Z):

RxAcc = (AdcRx * Vref / 1023 — VzeroG) / Чувствительность
RyAcc = (AdcRy * Vref / 1023 — VzeroG) / Чувствительность
RzAcc = (AdcRz * Vref / 1023 — VzeroG) / Чувствительность

На данный момент у нас есть набор измеренных значений, которые мы можем получить исключительно из значений АЦП акселерометра.2),

Однако для уверенности имеет смысл обновить этот вектор следующим образом:

Это гарантирует, что длина нормализованного вектора Racc всегда равна 1.

Далее мы представим новый вектор и назовем его

.
Остальное = [RxEst, RyEst, RzEst]
Это будет выход нашего алгоритма, это скорректированные значения, основанные на данных гироскопа и на основе прошлых оценочных данных.
Вот что будет делать наш алгоритм:
— акселерометр сообщает нам: «Вы сейчас находитесь в позиции Racc»
— мы говорим «Спасибо, но позвольте мне проверить»,
— затем исправьте эту информацию с помощью данных гироскопа, а также с помощью прошлых данных Rest, и мы выводим новый оценочный вектор Rest.
— мы считаем Rest нашим «лучшим выбором» относительно текущего положения устройства.
Давайте посмотрим, как мы можем заставить его работать.
Мы начнем нашу последовательность, доверяя нашему акселерометру и назначив:
Отдых (0) = Racc (0)
Между прочим, помните, что Rest и Racc являются векторами, поэтому приведенное выше уравнение представляет собой простой способ написать 3 набора уравнений и избежать повторений:
RxEst (0) = RxAcc (0)
RyEst (0) = RyAcc (0)
RzEst (0) = RzAcc (0)
Затем мы будем проводить регулярные измерения с равными интервалами времени T секунд, и мы получим новые измерения, которые мы определим как Racc (1), Racc (2), Racc (3) и так далее.Мы также будем выпускать новые оценки через каждый временной интервал Отдых (1), Отдых (2), Отдых (3) и так далее.
Предположим, мы на шаге n. У нас есть два известных набора значений, которые мы хотели бы использовать:
Rest (n-1) — наша предыдущая оценка, с Rest (0) = Racc (0)
Racc (n) — наше текущее измерение акселерометра
Прежде чем мы сможем вычислить Rest (n), давайте введем новое измеренное значение, которое мы можем получить с помощью нашего гироскопа и предыдущей оценки.
Назовем его Rgyro, он также представляет собой вектор, состоящий из 3-х компонентов:
Rgyro = [RxGyro, RyGyro, RzGyro]
Мы будем вычислять этот вектор по одному компоненту за раз.Начнем с RxGyro.
Давайте начнем с наблюдения следующего соотношения в нашей модели гироскопа, из прямоугольного треугольника, образованного Rz и Rxz, мы можем вывести это:
tan (Axz) = Rx / Rz => Axz = atan2 (Rx, Rz)
Atan2 может быть функцией, которую вы никогда раньше не использовали, она похожа на atan, за исключением того, что возвращает значения в диапазоне (-PI, PI) в отличие от (-PI / 2, PI / 2), возвращаемых atan, и принимает 2 аргумента вместо одного. Это позволяет нам преобразовывать два значения Rx, Rz в углы в полном диапазоне 360 градусов (-PI в PI).Вы можете узнать больше об atan2 здесь.
Итак, зная RxEst (n-1) и RzEst (n-1), мы можем найти:
Axz (n-1) = atan2 (RxEst (n-1), RzEst (n-1)).
Помните, что гироскоп измеряет скорость изменения угла Axz. Таким образом, мы можем оценить новый угол Axz (n) следующим образом:
Axz (n) = Axz (n-1) + RateAxz (n) * T
Помните, что RateAxz можно получить из показаний АЦП нашего гироскопа. Более точная формула может использовать среднюю скорость вращения, рассчитанную следующим образом:
RateAxzAvg = (RateAxz (n) + RateAxz (n-1)) / 2
Axz (n) = Axz (n-1) + RateAxzAvg * T
Таким же образом находим:
Ayz (n) = Ayz (n-1) + RateAyz (n) * T
Хорошо, теперь у нас есть Axz (n) и Ayz (n).2).
Где Sign (RzGyro) = 1, когда RzGyro> = 0, и Sign (RzGyro) = -1, когда RzGyro <0.
Один простой способ оценить это — взять:
Знак (RzGyro) = Знак (RzEst (n-1))
На практике будьте осторожны, когда RzEst (n-1) близко к 0. В этом случае вы можете полностью пропустить фазу гироскопа и назначить: Rgyro = Rest (n-1). Rz используется в качестве эталона для расчета углов Axz и Ayz, и когда он близок к 0, значения могут выходить за пределы и приводить к плохим результатам. Вы попадете в область больших чисел с плавающей запятой, где реализация функций tan () / atan () может не иметь точности.

Итак, давайте подведем итоги того, что у нас есть на данный момент, мы находимся на этапе n нашего алгоритма и вычислили следующие значения:
Racc — текущие показания нашего акселерометра
Rgyro — полученные от Rest (n-1) и текущие показания гироскопа
Какие значения мы используем для расчета обновленной оценки Rest (n)? Вы, наверное, догадались, что мы будем использовать оба. Мы будем использовать средневзвешенное значение, так что:
Отдых (n) = (Racc * w1 + Rgyro * w2) / (w1 + w2)
Мы можем упростить эту формулу, разделив числитель и знаменатель дроби на w1.
Отдых (n) = (Racc * w1 / w1 + Rgyro * w2 / w1) / (w1 / w1 + w2 / w1)
и после подстановки w2 / w1 = wGyro получаем:
Отдых (n) = (Racc + Rgyro * wGyro) / (1 + wGyro)
В приведенной выше формуле wGyro говорит нам, насколько мы доверяем нашему гироскопу по сравнению с нашим акселерометром. Это значение может быть выбрано экспериментально. Обычно значения от 5 до 20 дают хорошие результаты.
Основное отличие этого алгоритма от фильтра Калмана состоит в том, что этот вес относительно фиксирован, тогда как в фильтре Калмана веса постоянно обновляются на основе измеренного шума показаний акселерометра.Фильтр Калмана нацелен на предоставление вам «лучших» теоретических результатов, тогда как этот алгоритм может дать вам результаты, «достаточно хорошие» для вашего практического применения. Вы можете реализовать алгоритм, который регулирует wGyro в зависимости от некоторых факторов шума, которые вы измеряете, но фиксированные значения будут хорошо работать для большинства приложений. 2)
RxEst (n) = RxEst (n) / R
RyEst (n) = RyEst (n) / R
RzEst (n) = RzEst (n) / R
И мы готовы повторить наш цикл снова.
ПРИМЕЧАНИЕ: ДЛЯ ПРАКТИЧЕСКОЙ РЕАЛИЗАЦИИ И ТЕСТИРОВАНИЯ ДАННОГО АЛГОРИТМА ПРОЧИТАЙТЕ ЭТУ СТАТЬЮ:
http://starlino.com/imu_kalman_arduino.html

Другие ресурсы по акселерометру и гироскопу IMU Fusion:
http://www.mikroquad.com/pub/Research/ComplementaryFilter/filter.pdf

http://stackoverflow.com/questions/1586658/combine-gyroscope-and-accelerometer-data
http: // www.Dimensionengineering.com/accelerometers.htm
// старлино //
Рампы ускорения и замедления — 4QD
Когда вы подключаете аккумулятор непосредственно к двигателю, без контроллера, возникает большой скачок напряжения, когда двигатель набирает скорость, и транспортное средство подвержено быстрому ускорению. Когда установлен контроллер скорости двигателя, этот внезапный всплеск не происходит, поскольку контроллер скорости двигателя наматывает двигатель с контролируемой скоростью. «Увеличение скорости» выполняется не только оператором, медленно увеличивающим требуемую скорость двигателя, но также встроенным в контроллер, так что даже если гонщик внезапно увеличивает требуемую скорость, контроллер по-прежнему будет заводить двигатель с более умеренной скоростью.Эта «скорость нарастания» называется «линейным ускорением». В контроллере также есть «рампа замедления» (которая может быть, а может и не быть независимой от рампы ускорения) для управления замедлением.
Самым простым линейным изменением в цепи является простое линейное изменение C-R (так называемое, потому что оно осуществляется посредством зарядки конденсатора через резистор). Лучшая рампа — это «линейная» рампа. На диаграмме показаны два.
В точке А регулятор требуемой скорости внезапно переключается на полную скорость.Сначала скорость двигателя начинает быстро увеличиваться. Однако по мере того, как он становится быстрее, скорость его увеличения замедляется, и по мере достижения полной скорости скорость становится довольно низкой. В точке B требуемая скорость внезапно снижается до нуля. С рампой CR скорость сначала быстро уменьшается, но замедление уменьшается по мере замедления двигателя, так что в конце концов скорость медленно спадает до нуля.
Вторая кривая показывает эффект более сложной линейной кривой. Здесь показатели ускорения и замедления постоянны на всем протяжении, без «замирания».
Все контроллеры 4QD теперь используют модель линейной рампы, и скорость ускорения и замедления можно регулировать независимо. Если стандартные сроки слишком короткие, мы можем изменить их для специальных заказов.
Если вы нашли эту статью полезной, поделитесь ею, чтобы помочь другим узнать ее
УСКОРЕНИЕ И ЗАМЕДЛЕНИЕ ▷ Испанский перевод
УСКОРЕНИЕ И ЗАМЕДЛЕНИЕ ▷ Испанский перевод — Примеры использования ускорения и замедления в предложении на английском языке Grupo 22 ACEL / DECEL rampas de aceleración y deceleración de la referencia de velocidad.Скорость, направление вращения, ускорение и замедление роликовой передачи.
Справка по NI-Motion VI — Документация по NI-Motion VI
документация .HELP! Документация NI-Motion VI
NI-Motion VI
Содержание
Справка NI-Motion VI
Использование справки
Конвенции
Справка по навигации
Поиск по справке
Печать тем файла справки
Общая информация
Топоры
Векторные пространства
Ресурсы движения
Энкодеры
Каналы АЦП
Выходы ЦАП
Шаговые выходы
Порты ввода-вывода общего назначения
Идентификаторы портов ввода-вывода общего назначения контроллера 73xx
Идентификаторы портов ввода-вывода общего назначения контроллера NI SoftMotion
Параметры траектории
Преобразование ValueMotion в NI-Motion
VI Время выполнения
Связь между хост-компьютером и контроллером движения NI
Параметр идентификации платы
Пакеты, квитирование и буферы FIFO
Возврат буфера данных
Ошибки и обработка ошибок
Коды ошибок
Методы обработки ошибок
Стек сообщений об ошибках
Неустранимые ошибки оборудования и связи
Модальные и немодальные ошибки
Типы и параметры VI
Bitmapped и виртуальные устройства для каждого ресурса
Входные и возвращаемые векторы
Встроенные переменные
ВП с отражающей памятью
Параметры с одинарной и двойной буферизацией
Использование векторов ввода и возврата со встроенными переменными
ВП NI-Motion
Инициализация
Инициализировать контроллер
ВП для настройки осей и ресурсов
Настроить ресурсы Axis
Настроить критерии завершения перемещения
Настроить шаговый выход
Настроить векторное пространство
Включить оси
Параметр конфигурации оси нагрузки
Загрузить расширенный параметр управления
Загрузить все параметры ПИД
Параметр коммутации нагрузки
Количество нагрузок / количество шагов на оборот
Загрузить один параметр ПИД
Параметр фильтра скорости нагрузки
Установить режим шагового цикла
ВП для управления траекторией
Проверить статус завершения смеси
Проверить статус завершения перемещения
Ускорение / замедление нагрузки
Загрузить целевое положение
Положение вектора нагрузки в пространстве
Скорость нагрузки
Прочитать позицию
Чтение статуса оси
Считать положение векторного пространства
Скорость чтения
Считайте скорость в об / мин
Сбросить позицию
Установить режим работы
Подождите, пока смесь завершится
Дождитесь завершения перемещения
Продвинутые ВП для траектории
Получение данных о траектории
Загрузка разгона / торможения в RPS / sec
Базовая скорость нагрузки
Загрузить коэффициент смешивания
Ошибка загрузки после загрузки
Загрузить ограничения перемещения
Модуль положения нагрузки
Нагрузка порог запуска / остановки
Время нагрузки S-образной кривой
Предел момента нагрузки
Смещение крутящего момента нагрузки
Скорость нагрузки в об / мин
Переопределение скорости нагрузки
Порог скорости нагрузки
Пороговое значение скорости нагрузки в об / мин
Прочитать статус смешивания
Читать DAC
Чтение статуса лимита DAC
Прочитать следующую ошибку
Прочитать статус завершения перемещения
Прочитать созданные шаги
Прочитать целевую позицию
Прочитать данные о траектории
Прочитать статус траектории
Арка VI
Нагрузка по круговой дуге
Нагрузка винтовой дуги
Нагрузка сферической дуги
Зубчатые и кулачковые ВП
Настроить Camming Master
Настроить Gear Master
Включить Camming
Включить одиночную ось кулачка
Включить Gearing
Включить передачу с одной осью
Параметр нагрузки кулачка
Передаточное отношение нагрузки
ВП с буферизацией операций
Проверить буфер
Очистить буфер
Настроить буфер
Читать буфер
Буфер записи
ВП для запуска и остановки движения
Смешивание движения
Начать движение
Остановка движения
ВП ввода / вывода движения
Настроить сигнал привода
Настроить запрещающие выходы
Включить входы для дома
Включить ограничения
Загрузка предельных позиций программного обеспечения
Чтение статуса сигнала привода
Считать положение энкодера
Чтение статуса входа Home
Чтение статуса лимита
Установите исходную полярность входа
Установить запретить MOMO
Установка предельной входной полярности
ВП точки останова
Настроить точку останова
Настроить выход точки останова
Включить вывод точки останова
Модуль нагрузки точки излома
Загрузить положение точки останова
Прочитать статус точки останова
Установить выход точки останова MOMO
ВП для высокоскоростного захвата
Настроить высокоскоростной захват
Включить высокоскоростной захват
Считать захваченную позицию
Чтение статуса высокоскоростной съемки
Найти эталонные ВП
Проверить ссылку
Найти ссылку
Получить эталонный параметр
Загрузить эталонный параметр
Читать статус ссылки
Подождите Ссылка
Аналоговые и цифровые I / O VI
Настроить фильтр кодировщика
Настроить полярность энкодера
Настроить выход ШИМ
Включить АЦП
Включить кодировщики
Загрузить ЦАП
Рабочий цикл PWM нагрузки
Читать АЦП
Чтение порта ввода / вывода
Сбросить положение энкодера
Выберите сигнал
Установить диапазон АЦП
Установить направление порта ввода / вывода
Установить порт ввода-вывода MOMO
Установите полярность порта ввода / вывода
Ошибки и служебные ВП
Монитор ошибок
Получить информацию о доске движения
Получить u32
Обработчик ошибок движения
Выбрать ресурс
Выберите MOMO
Установить u32
Дополнительные ВП для ошибок и служебных программ
Получить описание ошибки
Получить последнюю ошибку
Прочитать сообщение об ошибке
Встроенные ВП для программирования
Начать хранение программ
Конец программы Хранение
Вставить этикетку
Перейти к метке по условию
Задержка загрузки программы
Загрузить временной интервал программы
Приостановить / возобновить программу
Прочитать статус программы
Запустить программу
Установить статус пользователя MOMO
Остановить программу
Подождите при условии
ВП для операций с данными
Добавить переменные
И переменные
Разделить переменные
Исключающие переменные ИЛИ
Инвертировать переменную
Загрузить константу в переменную
Переменная логического сдвига
Умножение переменных
ИЛИ переменные
Читать переменную
Вычесть переменные
ВП для управления объектами
Загрузить описание объекта памяти
.