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Desarrollo de un sistema de navegación integrada para la evaluación de medidas inerciales

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Desarrollo de un sistema de navegación integrada para la evaluación de medidas inerciales
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Este libro presenta el desarrollo de una plataforma de simulación para navegación de actitud con Hardware en el Lazo (HIL1, por sus siglas en inglés), el cual puede ser usado para evaluar Unidades de Medidas Inerciales y algoritmos de navegación. Se realiza un algoritmo de estimación de actitud mediante el filtro de Kalman extendido (FKE) y se implementa en la computadora de navegación (CN). El vehículo por navegar es un brazo robótico de seis grados de libertad (sistema parte del Laboratorio de Robótica de la Facultad de Ingeniería de la Universidad de Buenos Aires [FiUBA]), validando los datos con el fin obtener un sistema de prueba para sensores como giroscopios y acelerómetros, fabricados por la comisión nacional de actividades (CONAE) en Argentina, así como de proveedores externos.

Atributos LU

TítuloDesarrollo de un sistema de navegación integrada para la evaluación de medidas inerciales
AutorDaniel Reyes, Jonatan Aponte, José Jairo Soriano Méndez
Tabla de Contenido
Contenido

Introducción 

1 Preliminares 

1.1 Métodos de representación de actitud 

1.1.1 Notación 

1.1.2 Ternas de referencia 

1.1.3 Métodos de representación de orientación 

1.1.3.1 Matrices de rotación 

1.1.3.2 Cuaterniones 

1.1.3.3 Angulos de Euler 

1.2 Conceptos de robótica

1.2.1 Cinemática directa 

1.2.2 Cinemática inversa 

1.2.3 Generación de trayectoria 

1.2.4 Dinámica y control 

1.3 Unidad de medidas inerciales: modelo de error

1.3.1 Giróscopos mecánicos

1.3.2 Giróscopos ópticos 

1.3.2.1 Interferometric fiber optic gyro technology 

1.3.2.2 Ring laser gyroscope

1.3.3 Sistemas micro electro-mecánicos 

1.3.4 Modelo de error

1.4 Modelado en espacio de estados

2 Navegación inercial

2.1 Sistemas de navegación inercial 

2.1.1 Ecuaciones de navegación 

2.1.2 Presupuesto de error

2.1.2.1 Integración del sesgo 

2.1.2.2 Integración términos de calibración

2.1.2.3 Integración del ruido blanco 

2.2 Validación de navegación inercial

2.2.1 Trayectoria VS30 

2.2.1.1 Resultados

2.2.2 Trayectoria SAC-D sobre el robot 

2.2.2.1 Resultados 

2.3 Conclusiones 

3 Filtro de Kalman 37

3.1 Introducción 

3.2 Formulación del problema 

3.3 Filtro de Kalman extendido 

3.4 Estimación de actitud 

3.4.1 Modelo de error de actitud 

3.4.2 Fusión de información 

3.5 Modelo del sistema 

3.6 Validación de la estimación en error de actitud 

3.6.1 Trayectoria VS30

3.6.2 Trayectoria SAC-D sobre el robot 

3.6.2.1 Resultados 

3.7 Conclusiones 

4 Navegación integrada: calibración On-Line 

4.1 Introducción 

4.2 Modelo dinámico del error en la UMI 

4.2.1 Sesgo 

4.2.2 Factor de escala 

4.2.3 Falta de ortogonalidad 

4.2.4 Modelo en espacio de estados 

4.3 Determinación de actitud 

4.3.1 Calibración on-line 

4.3.2 Corrección de orientación 

4.4 Validación 

4.4.1 Trayectoria VS30

4.4.2 Trayectoria SAC-D sobre el robot 

4.5 Conclusiones 

5 Análisis de observabilidad

5.1 Observabilidad

5.1.1 Análisis por matriz de observabilidad 

5.1.2 Grado de observabilidad 

5.1.3 Observabilidad de la trayectoria: SAC-D

5.2 Conclusiones 

6 Implementación de la plataforma de simulación con Hardware en el Lazo 

6.1 Introducción 

6.1.1 Arquitectura 

6.2 Hardware

6.2.1 Unidad de medidas inerciales: ADIS16364 

6.2.2 Tarjeta de adquisición de datos: LPCXpresso 1769 

6.2.3 Computadora de navegación: BeagleBoard xM 

6.2.4 Robot IRB140-Controlador S4c 

6.3 Interfaces

6.3.1 TAD-UMI 

6.3.2 TAD-CN 

6.3.3 CN-controlador de robot 

6.3.4 CN-hombre 

6.4 Evolución temporal del sistema 

6.5 Software 

6.5.1 Metodología 

6.5.2 Descripción modular 

6.5.2.1 Módulos adquisición de datos UMI 

6.5.2.2 Módulos CN

6.5.2.3 Proceso de adquisición datos del robot 

6.5.2.4 Proceso principal

6.6 Conclusiones 

6.7 Trabajo futuro 

Referencias

TipoLibro
ISXN9789587871111
Año de Edición2019
Núm. Páginas130
Peso (Físico)210
Tamaño (Físico)17 x 24 cm
Acabado (Físico)Tapa Rústica

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