ジャイロを回転の中心に配置する必要がありますか?


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ジャイロチップを使用して角速度を測定する場合、回転の中心にあるかどうかは重要ですか?

中央に配置する必要があるという説明はあまりありませんが、オンラインで言及されているのを目にしましたが、物理学の入門コースでは、剛体のすべての点で角速度が同じであることを学びました。ウィキペディアはこれを角速度の最後のセクションで確認しているようですが、正しく解釈しているかどうかはわかりません。

ジャイロ測定への加速項の非理想的な結合が通常あると思います-それが主な問題ですか?

私が行方不明であることは明らかですか?


剛体理論は加速度計についても同じことを言っているのだろうか…?
SDwarfsは

@Stefan -加速度計は、一般に、これらの場合の両方について、異なるであろう。①目的は、角速度が一定であっても、回転している場合、各点が表示される求心加速度のをω2r$ r $は中心からの距離です。②角速度が変化している場合(ゼロでない角加速度)、接線加速度も中心からの距離に比例します。
ジャスティン

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私がRCヘリコプターで見たことから、ほとんどの場合、ジャイロは回転の中心になく、正常に動作します。
AndrejaKo 2012

Thxジャスティン、それは完全に正しい。回転するときの違いは正確です。回転中心からの距離はいくつかの点で異なり、これらは異なる速度で移動するため、加速度は異なる必要があります。
SDwarfsは

回答:


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これについて「考える」ことでこれを確認したところ、理想的な剛体(!)の場合、どこに配置してもかまいません。

私はそれをこのように想像しました:

  • スティックの両側にジャイロがあります(ジャイロの軸は互いに平行です)。
  • スティックを一方の端を中心に回転させた(たとえば、x軸を90°)。
  • 観察:他の軸も、他のジャイロの中心から見た同じ軸、同じ方向を中心に90°回転します。

理論対実用的な「剛体」:

  1. 理想的な剛体はありません。あなたの素材は少なくとも少し柔軟です...
  2. 2つのセンサー(加速度計/ジャイロなど)のデータを組み合わせる場合は、2つのセンサーの軸が同じ方向を向いている必要があります(またはさらに高度な計算が必要です)。そして、このカップリングは非常にタイトである必要があります。たとえば、柔軟性や揺れはありません(そうでなければ、大量のゴミを測定します)。ルール:距離が長いほど、それらの影響の影響が大きくなります。

何かの方向/位置を測定したい場合があります(たとえば、飛行機の翼やクアッドヘリコプターの「本体」)。したがって、ジャイロは正確に固定する必要があります。

PS:この問題を指摘してくれてありがとう。これは私を大いに助けます(研究のためにそれらのセンサーが必要です)。


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はい、これには理由があります。たとえば、飛行機のピッチを考えます。平面のピッチが20度の場合、平面の中心の角度は20度です。ジャイロが鼻に取り付けられている場合...まだ20度。平面全体が20度傾斜しているので、これをどこで測定してもかまいません。そのため、これは多くの人がマウントポイントは問題ではないと主張するようになります。

ただし、ジャイロが中央にあるときは、ピッチアップとは関係なく、常に1gが発生していることに注意してください。ジャイロが機首にある場合、ピッチアップ中に正のgフォースが発生し、飛行機がピッチダウンしているときに負のgフォースが発生します。通常、ジャイロは、わずかな非対称性のため、g力と振動の両方にある程度の感度があります。

たとえば、アナログデバイスの次のアプリケーションノートを検討してください。http//www.analog.com/media/en/technical-documentation/technical-articles/MS-2158.pdf

これによれば、安価なジャイロのg感度(および模型飛行機の何でも「安い」)は、約0.3度/秒/ Gになる可能性があります。まあ、それは多くはありません。飛行機の機首が0.5秒間に20度のアップピッチで3gを経験する場合(これはかなり激しいバンプのように思われます)、回転は40deg /秒であり、g感度によるエラー項は3g * 0.3または約になります。 1度/秒 これは2.5%のエラーです。まあ、それは多くはありませんが、重要ではありません。また、アプリケーションノートからわかるように、他のコンポーネントはG感度が低くなっています。

つまり、最終的には-はい、その背後にいくつかの理論があります。保守的にしたい場合は、中央に取り付けてください。しかし、私はあなたが典型的な実践の違いに気付くとは思いません。また、MEMSコンポーネントが異なると、アプリケーションの正確な重要性を理解するために調査と計算が必要になります。


鼻は、ピッチ中に3gを経験しません。実際には、回転軸からの偏心に基づいて接線加速度を計算できます。エラーは小さくなります。もちろん、高G操縦中は、平面全体がハイパーGになり、ジャイロが回転軸にあるかどうかに関係なく、エラーが発生します。
Scott Seidman、2017年
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