| 【中文题名】 | 智能轨道检测仪的数学建模及其误差分析 |
| 【英文题名】 | The Mathematics Model and Its Error Analysis of the Intelligence Railway-Detecting Instrument |
| 【学科专业】 | 机械电子工程 |
| 【论文级别】 | 硕士论文 |
| 【投稿时间】 | 2006-10-23 |
| 【中关键词】 | 轨道,智能检测,数学模型,误差,误差分析,误差综合 |
| 【英关键词】 | railway,intelligence detecting,mathematical model,error,error analysis,error synthesis, |
| 【分类导航】 | 交通运输>铁路运输>铁路线路工程>线路施工>> |
| 【论文摘要】 | 智能轨道检测仪可以有效的检测轨道平顺性。该仪器主要是为满足铁路建设局铺设铁路中的自检和工务段对轨道的日常检测与维修的需要而设计。本论文论述基于递推测量的智能轨道检测仪的数学建模，重点分析和探讨智能轨道检测仪测量误差的种类、误差源、误差传递的关系，并从系统的角度出发，建立智能轨道检测仪的测量误差方程，进行误差分析和综合，为开拓和研制好智能轨道检测仪作必要的技术准备。
本文主要做了以下工作：
1．首先根据检测原理建立智能轨道检测仪的数学模型，给出了各检测参数的计算方法；根据机器人运动学建立轨道中心线检测模型、误差分析模型，推导出了中心线轨迹点的计算公式和误差计算公式；
2．根据数值分析方法分析各检测参数的计算误差；应用力学和数学知识得到由于滚动轮偏心和高度检测中的悬臂梁产生误差；
3．根据控制工程的相关理论知识，得到智能轨道检测仪的动力学模型，又根据随机过程理论用功率谱密度表示轨道随机不平顺，并简单介绍了动力学模型在随机激励下的误差分析；
4．应用误差和误差传播理论对得到的静态误差和动态误差进行综合，其中静态误差综合得到了确定值，动态... |
| 【论文题纲】 |
|
摘要 |
3-5 |
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ABSTRACT |
5-11 |
|
第一章 绪论 |
11-22 |
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1.1 智能轨道检测仪研制的背景和意义 |
11-13 |
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1.2 图像测量技术的发展与应用 |
13-20 |
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1.2.1 轨检车简介 |
13-17 |
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1.2.2 惯性基准法原理 |
17-18 |
|
1.2.3 轨检车技术的借鉴可行性 |
18-19 |
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1.2.4 其它轨道检测设备 |
19-20 |
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1.3 递推测量法概述 |
20-21 |
|
1.4 本课题研究的主要内容 |
21-22 |
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第二章 智能轨道检测仪数学模型及其检测原理 |
22-35 |
|
2.1 数学模型 |
22-23 |
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2.1.1 数学模型的定义 |
22-23 |
|
2.1.2 数学建模的方法与过程 |
23 |
|
2.2 轨道模型基本假设 |
23-24 |
|
2.3 智能轨道检测仪测量原理 |
24-25 |
|
2.3.1 轨道检测项目 |
24-25 |
|
2.3.2 智能轨道检测仪的原理 |
25 |
|
2.4 智能轨道检测仪的结构 |
25-27 |
|
2.5 检测参数算法 |
27-35 |
|
2.5.1 两轨道高度检测(轨道高度、水平、三角坑) |
27-29 |
|
2.5.2 轨距检测 |
29 |
|
2.5.3 轨向检测 |
29-33 |
|
2.5.4 轨面扭曲(三角坑)检测 |
33-35 |
|
第三章 误差与误差传替理论 |
35-47 |
|
3.1 误差的来源与分类 |
35 |
|
3.2 测量误差 |
35-39 |
|
3.2.1 系统误差 |
35-37 |
|
3.2.2 随机(偶然)误差 |
37-39 |
|
3.2.3 过失误差 |
39 |
|
3.3 数值计算误差 |
39-40 |
|
3.3.1 绝对误差与相对误差 |
39 |
|
3.3.2 有效数字 |
39-40 |
|
3.4 误差传替理论 |
40-47 |
|
3.4.1 系统误差的传播 |
40-44 |
|
3.4.2 函数求值的误差传播 |
44-47 |
|
第四章 检测参数的计算误差分析 |
47-52 |
|
4.1 两轨道高度检测 |
47-48 |
|
4.2 轨距检测 |
48 |
|
4.3 轨向检测 |
48-50 |
|
4.4 轨面扭曲检测 |
50-52 |
|
第五章 轨道中心线的算法与误差 |
52-70 |
|
5.1 轨道中心线数学建模 |
52-54 |
|
5.1.1 坐标系建立 |
52-53 |
|
5.1.2 坐标架Ⅰ和Ⅱ间的关系 |
53-54 |
|
5.2 机器人误差分析方法简介 |
54-55 |
|
5.3 通用机器人位姿误差建模 |
55-59 |
|
5.3.1 通用机器人位姿误差建模简介 |
55-56 |
|
5.3.2 通用机器人位姿描述 |
56-59 |
|
5.4 机构精度通用算法在位姿误差中的应用 |
59-61 |
|
5.5 通用机器人位姿误差模型 |
61-65 |
|
5.6 轨道中心线误差 |
65-70 |
|
5.6.1 轨道中心线误差的定义 |
65-66 |
|
5.6.2 轨道中心线位置误差模型 |
66-67 |
|
5.6.3 轨道中心线位置误差 |
67-70 |
|
第六章 轨道高低不平顺引起的随机误差 |
70-78 |
|
6.1 智能轨道检测仪动力学模型 |
70-71 |
|
6.2 功率谱密度表示的随机不平顺 |
71-73 |
|
6.3 动力学模型在随机激励下的误差分析 |
73-78 |
|
6.3.1 两轨道高度检测随机误差 |
74 |
|
6.3.2 坡度随机误差 |
74-75 |
|
6.3.3 轨距检测随机误差 |
75 |
|
6.3.4 轨向偏转角的随机误差 |
75-76 |
|
6.3.5 轨道中心线回转曲率半径的随机误差 |
76 |
|
6.3.6 轨面扭曲的随机误差 |
76-78 |
|
第七章 偏心误差和悬臂梁误差 |
78-93 |
|
7.1 偏心产生的滚动距离误差 |
78-83 |
|
7.2 偏心引起的误差 |
83-86 |
|
7.2.1 偏心引起的轨距误差 |
83-84 |
|
7.2.2 偏心引起的轨道中心线回转曲率半径误差 |
84 |
|
7.2.3 偏心引起的轨向偏转角误差 |
84-85 |
|
7.2.4 偏心引起的轨道高度检测误差 |
85-86 |
|
7.2.5 偏心引起的轨道扭曲误差 |
86 |
|
7.3 悬臂梁引起的静态误差 |
86-89 |
|
7.3.1 悬臂梁静力学模型 |
86-88 |
|
7.3.2 悬臂梁引起的静态误差 |
88-89 |
|
7.4 悬臂梁引起的动态误差 |
89-93 |
|
7.4.1 悬臂梁动力学模型 |
89-91 |
|
7.4.2 悬臂梁引起的动态误差 |
91-93 |
|
第八章 误差综合 |
93-104 |
|
8.1 静态误差的综合 |
93-96 |
|
8.1.1 两轨道高度检测误差 |
93 |
|
8.1.2 坡度检测误差 |
93-94 |
|
8.1.3 轨距检测误差 |
94 |
|
8.1.4 轨向偏转角的检测误差 |
94-95 |
|
8.1.5 轨道中心线回转曲率半径的误差 |
95-96 |
|
8.1.6 轨面扭曲的检测误差 |
96 |
|
8.2 动态误差综合 |
96-99 |
|
8.2.1 两轨道高度检测动态误差 |
97 |
|
8.2.2 坡度检测随机误差 |
97-98 |
|
8.2.3 轨距检测随机误差综合 |
98 |
|
8.2.4 轨向偏转角的随机误差 |
98 |
|
8.2.5 轨道中心线回转曲率半径的随机误差 |
98 |
|
8.2.6 轨面扭曲的随机误差 |
98-99 |
|
8.3 静态误差和动态误差综合 |
99-104 |
|
8.3.1 两轨道高度检测误差综合 |
100 |
|
8.3.2 坡度检测误差综合 |
100-101 |
|
8.3.3 轨距检测误差综合 |
101-102 |
|
8.3.4 轨向偏转角误差综合 |
102 |
|
8.3.5 轨道中心线回转曲率半径误差综合 |
102-103 |
|
8.3.6 轨面扭曲误差综合 |
103-104 |
|
第九章 总结与展望 |
104-106 |
|
9.1 全文总结 |
104 |
|
9.2 后期研究方向 |
104-106 |
|
参考文献 |
106-110 |
|
致谢 |
110-111 |
|
攻读硕士学位期间发表论文目录 |
111 |
|
| 【DOI】 | LunWen.ID:2.2008.99458 |
