数据融合方法有加权平均法，神经网络法等。加权平均法是种简单的融合方法，故其运算精度很差神经网络法具有很好的非线性和有效的自学能力，但是其涉及的模型构建，参数优化非常复杂，不适用于本系统。国外有研究者根据加速度计与陀螺仪的互补特点研究出互补滤波算法，其简单明了并且具有较好的实时性与稳定性，能够较好的融合出姿态角度。考虑到本系统使用的惯性器件特性较差，互补滤波在本质原理上不能弥补器件特性缺陷，故本系统采用卡尔曼滤波算法作为数据融合方法。年卡尔曼发表了著名的用递归方法解决离散数据线性滤波问题的论文。随着数字计算技术的进步，卡尔曼滤波器得到了越来越广泛的应用和推广，尤其是在自主或协助导航领域。卡尔曼滤波器与大多数滤波器不同之处，在于其是种纯粹的时域滤波器，不需要像低通滤波器等频域滤波器那样，需要在频域设计再转换到时域实现。对于解决大部分的问题，是最优，效率最高甚至是最有用的。卡尔曼滤波器的广泛应用已经超过年，包括机器人导航，控制，传感器数据融合甚至在军事方面的雷达系统以及导弹追踪等等。近年来更被应用于计算机图像处理，例如头脸识别，图像分割，图像边缘检测等等。卡尔曼滤波器是种高效率的递归滤波器自回归滤波器，能够从系列的不完全及包含噪声的测量中，估计动态系统的状态。卡尔曼滤波器不仅能估计信号的过去和当前状态，甚至能估计将来的状态。卡尔曼滤波器解决离散时间控制过程的般方法，首先定义模型线性随机微分方程。假设卡尔曼滤波模型时刻真实状态是从时刻推算出来，如下式式式中，是时刻状态是时刻状态变换模型是作用在控制器向量上的输入控制模型是过程噪声，假设其均值为零，协方差矩阵符合方程加速度计陀螺仪姿态检测系统控制器设计控制器原理控制器设计自平衡小车运动微分方程两轮自平衡小车受力分析自平衡小车数学模型平衡控制原理分析控制系统要求分析系统原理分析排论文章节安本文主要研究目标与内容本文主要研究目标与内容论文章节安排系统原理分析控制系统要求分析平衡控制原理分析自平衡小车数学模型两轮自平衡小车受力分析自平衡小车运动微分方程控制器设计控制器原理控制器设计姿态检测系统陀螺仪加速度计基于卡尔曼滤波的数据融合本章小结系统硬件电路设计间常数。控制器具有原理简单使用方便适应性强鲁棒性强对模型依赖少等特点，因此使用控制器实现两轮自平衡车的控制是完全可行的。控制器设计由小车静止时其运动方程可得到系统输入输出传递函数式此时系统具有两个极点。其中个极点位于平面的右半平面。根据奈奎斯特稳定判据可知系统不稳定，因此小车在静止状态不能保持平衡。由小车受力分析可知小车平衡的条件是提供额外的回复力及阻尼，其来源为车轮与地面的摩擦力。由式可知，车轮提供的加速度的大小是根据角度及角速度的反馈得出，因此需要在控制系统中引入角度及角速度构成比例微分反馈环节，如图所示。图加入比例微分环节后的控制系统结构图加入比例微分反馈后的系统传递函数为式此时，系统的两个极点为。根据奈奎斯特稳定判据可知，系统稳定需要两个极点都位于平面的左半平面。要满足这点，需要。由此可得出结论，但时，小车可以保持平衡，这也与上文中小车受力分析的结果相常熟理工学院毕业设计论文符。在反馈环节中，与角度成比例的控制量称为比例控制与角速度成比例的控制量称为微分控制角速度是角度的微分。因此上面系数，分别称为比例和微分控制参数。其中微分参数相当于阻尼力，可以有效抑制自平衡车振荡。控制系统的输出量为电机控制量，因而小车平衡控制的控制器的输出方程可写为式式中，为控制输出量，为反馈倾角值，为反馈角速度值，和分别为比例系数及微分系数。姿态检测系统两轮自平衡车不同于普通传统结构的小车，是种本质不稳定非线性系统。需要不断调整自身角度，以实现动态平衡。因此需要实时检测自身倾角，再进行合理调整，就可以实现动态平衡，因而姿态检测成为控制小车直立平衡的关键。惯性导航是依据牛顿惯性原理，利用惯性元件来测量运载体本身的加速度，经过积分和运算得到速度和位置，从而达到角度角速度位置等姿态检测的目的。其工作时不依赖外界信息，也不向外界辐射能量，不易受到干扰，是种自主式导航系统。惯性器件具有体积小，耐冲击，寿命长，可靠性高，成本低等特点，非常适于构建微型捷联惯性导航系统。本系统采用加速度计和陀螺仪构成自平衡车的姿态检测系统。陀螺仪陀螺仪是种用高速回转体的动量矩敏感壳体相对惯性空间绕正交于自转轴的个或二个轴的角运动检测装置，可以用于检测角速度。本系统使用的陀螺仪是日本村田公司基于压电陶瓷技术的单轴陀螺仪，其实物如图所示。其利用了旋转坐标系中的物体会受到科里奥利力的原理，在器件中利用压电陶瓷做成振动单元。当旋转器件时会改变振动频率，从而反映出物体旋转的角速度。体积小，响应快，功耗低，成本低。采用模拟量输出，检测范围可达度每秒，灵敏度为。图陀螺仪陀螺仪直接输出角速度，将角速度进行积分便可以得到角度。陀螺仪输出数据噪声较常熟理工学院毕业设计论文少，短时误差较小。由于陀螺仪及其放大电路存在温漂，且需要经过积分运算，最终会导致误差累积，致使检测结果出错。因此不能直接利用陀螺仪的积分结果作为可以直接使用的角度。加速度计加速度计是种利用检测质量块的惯性力来测量载体加速度的敏感装置，分为线加速度计和角加速度计。本系统采用飞思卡尔公司利用微电子技术开发生产的三轴加速度计。是种低值小量程线性加速度传感器，在不运动或不受重力作用条件下输出为，最大测量范围，灵敏度最高可到，实物如图所示。图加速度计加速度计可以直接通过反三角函数计算出小车倾斜角度，但是其对震动非常敏感，输出值中含有大量噪声，而且其输出的值是小车运动加速度与重力加速度的混合数据。因此不能直接使用。通过示波器连接陀螺仪与加速度计可以观察其输出波形，如图。图陀螺仪与加速度计输出波形为陀螺仪输出，为加速度计输出常熟理工学院毕业设计论文基于卡尔曼滤波的数据融合虽然单惯性传感器就可以单独进行姿态角度检测，但是其准确性主要取决于惯性器件的精度，单从改善硬件结构和生产工艺方面难以有很大幅度的提高，并且系统误差会随时间累积，不适用于长时间姿态检测。由于利用单传感器陀螺仪或加速度计难以获得相对真实的小车姿态角度，出于对系统测量姿态角度准确性的考虑，本系统采用多传感器信号进行数据融合，以获得最佳姿态角度。多传感器数据融合是个非常重要的研究内容，只有采用最适合的融合方法才能获得最佳的效果。常用亏平衡点第二章市场预测我国焦油加工行业现状经初步调查阜康现有大中型煤焦油加工企业家，加工能力万吨，小企业加工能力约万吨。目前筹备和在建的煤焦油加工企业有家，加工能力万吨。如果这些项目都建成的话，煤焦油加工能力万吨左右。年世界纯苯生产能力达万，产量为万，消费量为万国内纯苯生产能力为万，消费量为万。预计今后几年世界纯苯生产能力年均增速为年国内纯苯生产能力将达到万年将达到万。苯的最主要的用途是制取乙苯，其次是制取环己烷和苯酚。苯经取代反应加成反应氧化反应等生成的系列化合物可以作为制取塑料橡胶纤维染料去污剂杀虫剂等的原料。大约的苯用于制造苯系中间体的基本原料。此外，苯有良好的溶解性能，可作为化工生产中的溶剂。项目主要产品市场预测纯苯苯作为基础的有机化工合成原料，主要来源于石油加工或焦化工业的粗苯精制，可用来合成氯苯硝基苯苯酚乙基苯及顺酐等，广泛应用于橡胶塑料医药染料等行业，近几年以来，纯苯市场基本比较稳定，主要随着石油苯的波动而波动，但焦化苯比石油苯具有生产成本低的优势，因而价位也较低，因而在市场上比较畅销，随着国民经济的发展，带动了各行各业的发展，化工市场也已复苏，纯苯市场也变得日趋紧张，价格也突飞猛涨，目前已从去年的元吨上涨到目前的元吨。据权威部门预计纯苯市场近期仍将呈上升趋势，从长远的观点看三年内纯苯市场基本稳定，价格随石油价格波动呈现波动的趋势。甲苯甲苯广泛应用于涂料工业的溶剂，也可用作化工原料，可作染料医药香料等的中间体，近几年来涂料工业发展较快，甲苯市场直较好，价格也直居高不下。邯郸周边涂料厂家较多，而生产甲苯除市煤化公司外，没有生产厂家，为此甲苯就邯郸调边需求量来看，市场处于紧缺，预计今后市场仍将看好。二甲苯二甲苯是橡胶涂料工业的溶剂或添加剂，邯郸周边地区用量不大，但生产厂家也较少，市场直比较平稳，但随着橡胶工业的发展，橡胶产量逐年递增，二甲苯的用量也将大增，市场将逐年扩大。重苯残油生产橡胶树脂农药等的主要原料目前市场货源紧缺市场开发价值巨大。年月我国各地区项目产品市场价格情况元吨华东地区华南地区华北地区纯苯甲苯二甲苯纯苯市场价格预测目前国内纯苯市场价格持稳。华东市场价在元吨，华南市场价在元吨，华北市场价在元吨。年，国内纯苯市场将受到以下因素的影响。下游苯乙烯行业对纯苯需求量大幅增加年中国苯乙烯产能迅速增长，较年产能增加达万吨年。这部分增加产能主要来源于中海壳牌新建万吨年苯乙烯装臵，江苏双良于年中投产万吨年苯乙烯装臵，锦西石化年初投产苯乙烯装臵年产能万吨年。根据装臵开工情况，年苯乙烯行业对纯苯新增需求折合约万吨。为满足新增的需求，部分供应来源于国内纯苯厂家，部分供应来源于国外进口。苯胺行业新扩建迅速纯苯需求增加第二大板块年对于中国苯胺行业是个新扩建大年，多套装臵先后建成投产，至年底全国苯胺总产能较年增加约万吨。这主要来源于中石化南化公司新建万吨年苯胺装臵于年月正式投产山西天脊方元化工新建单套产能万吨年苯胺装臵江苏双良套万吨年苯胺装臵新建投产另外，华北地区在第四季度多套新扩建装臵陆续投产，其中包括章丘日月德州孚斯特河北冀衡山东海化。根据装臵实际开工情况，年苯胺行业对纯苯新增需求量约万吨。上海联合异氰酸酯装臵投产中国纯苯进口买家新成员年月上海联合异氰酸酯项目在上海化学工业区如期投入商业运行，该项目是由德国巴斯夫美国亨斯曼上海华谊集团公司中石化上海