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¿Qué hace un giroscopio MEMS medida, durante el off-axis rotaciones?

He estado trabajando con los giroscopios MEMS en un aficionado de los proyectos durante años—, pero recientemente ha llegado a mi atención que no tengo ninguna de principios comprensión de lo que la tasa de rotación de las mediciones decir, físicamente hablando, y ahora me molesta.

Mi motivación inmediata para pedir es que quiero entender las decisiones de diseño en Pablo Riseborough del filtro de Kalman para vehículos aéreos no tripulados (ver mi anterior intento en esta pregunta). Ahora que soy consciente de mi confusión, tengo el mismo problema con la interpretación de la salida de la Portland State Aeroespacial de la Sociedad's unidad de medición inercial, que tiene un paquete similar de tres ejes, acelerómetro/giróscopos/etc.

San pablo dice (en el enlace de arriba), que es estándar en la literatura para interpretar los tres ejes de la tasa de gyro mediciones como una especie de eje angular de la representación de la rotación, donde la dirección de la 3-vector es el eje de rotación, y la magnitud del vector es el angular de la tasa de rotación alrededor del eje. Yo no entiendo por qué eso sería cierto en general, aunque es claramente cierto en el caso especial donde la rotación es exactamente alrededor de un giróscopo eje.

Creo que si alguien me puede mostrar la derivación de lo que cada giroscopio MEMS eje debe leer, debido a un arbitrario en 3-D de la tasa de rotación, que puede conducir a una comprensión más profunda de cómo debo interpretar estas lecturas de los sensores.

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Floris Puntos 54054

Usted puede ser consciente de que tanto el torque y momento angular puede ser representado como un vector y que tales vectores seguir las reglas normales de la adición de vectores.

Por lo tanto, si usted tiene una rotación igualitaria tanto sobre la X y el eje y, lo que de verdad es la rotación sobre el eje XY; y, en general, la rotación alrededor de un eje arbitrario puede ser proyectada sobre la X, y y Z para obtener la relación de los componentes de la rotación.

Imagina una esfera superior. Si está girando perfectamente vertical, no habrá ningún momento angular sobre el eje X o Y. Pero si se inclina un poco para que esté apuntando hacia el eje X, habrá un pequeño componente del momento angular sobre el eje X.

Ahora la tierra es la fuerza de la gravedad ejerce un par de torsión en la parte superior, pero en lugar de que se caiga, este par hace que la parte superior para iniciar la precesión. Este es el principio de la giroscopio, y la comprensión de por qué y cómo funciona eso le ayudará a obtener una comprensión más profunda de la pregunta que usted está pidiendo (que es independiente del tipo de sensor giroscópico, por cierto).

Usted puede encontrar una buena introducción a la precesión de los giroscopios y la representación vectorial de rotación y el par a la http://www.freestudy.co.uk/dynamics/gyros.pdf

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