عنوان کامل پروژه:

پروژه بهبود کالیبراسیون سنسور شتاب میکروالکترومکانیکی با روش‌های شبکه عصبی و بهینه‌سازی ازدحام ذرات با استفاده از نرم افزارهای MATLAB و C

ناوبری اینرسی  فرآیند اندازه گیری شتاب خطی وسیله متحرک و انتگرال گیری از آن برای تعیین سرعت و موقعیت نسبت به نقطه شروع حرکت و همچنین تعیین وضعیت قرارگیری وسیله در صفحه افقی از روی سرعت زاویه‌ای آن می باشد. از آنجایی که شتاب خطی و سرعت زاویه ای از روی اندازه گیری های حاصل از شتاب سنج و ژیروسکوپ بدست می آید، بنابراین این سنسورها رکن اساسی یک سیستم ناوبری اینرسی به حساب می آیند.  امروزه استفاده از سنسورهای ساخته شده با فن آوري سيستم هاي ميكروالكترومكانيكي بسیار رایج است. این سنسورها تجهیزات ارزان قیمتی هستند که نسبت به سنسورهای مکانیکی دارای اندازه های بسیار کوچکی هستند اما نکته ی حائز اهمیت در استفاده از این سنسورها اینست که اندازه گیری آنها با خطاهایی همراه است و دقت مطلوبی ندارد. با توجه به اینکه برای رسیدن به موقعیت از روی خروجی شتاب سنج نیاز به دوبار انتگرال گیری و برای رسیدن به وضعیت از روی خروجی ژیروسکوپ نیاز به یکبار انتگرال گیری می باشد در صورت وجود خطا در خروجی شتاب سنج و ژیروسکوپ یک خطای درجه 2 در موقعیت و یک خطای درجه 1 در وضعیت رخ خواهد داد. لذا براي کاهش این خطاها، کالیبره کردن این سنسورها الزامی است. کالیبراسیون، پروسه مقایسه خروجی سنسورها با اطلاعات یک مرجع مشخص و تعیین ضرایبی است که مقادیر خروجی سنسورها  را به اطلاعات مرجع در یک محدوده مشخص نزدیک می کند.

در این پژوهش در نرم افزار متلب ( MATLAB ) خطاهای یک شتاب سنج سيستم هاي میکروالکترومکانیکی مورد بررسی قرار گرفته و دو روش برای کالیبراسیون آن ارائه شده است. برای این منظور در نرم افزار MATLAB مدل ریاضی ای برای شتاب سنج در نظر گرفته شده و پارامترهای مدل (ضریب مقیاس، بایاس و عدم تنظیم محورها) با روش های شبکه ی عصبی مصنوعی و الگوریتم بهینه سازی تجمع ذرات تعیین میشوند. یک ورودی مشخص به عنوان مرجع به سنسور اعمال می شود که در اینجا از شتاب جاذبه زمین استفاده شده است. ملاک تعیین پارامترهای مدل تطبیق مولفه های خروجی سنسور شتاب سنج با مولفه های شتاب واقعی تا حد امکان می باشد. چون هرچه مولفه هاي خروجي اندازه گيري شده ي شتاب سنج به مقدار مولفه هاي واقعي آن نزديكتر باشد شتاب سنج از دقت بالاتري برخوردار بوده و تعيين موقعيت انجام گرفته توسط آن دقيق تر خواهد بود. نتایج بدست آمده از روش های مختلف کالیبراسیون ارایه شده در این پژوهش نشان می دهد که این روش ها منجر به استخراج مدل هایی با خطای کمتر شده در نرم افزار MATLAB و عملکرد سنسور شتاب بهبود بخشیده شده است.