Электронная библиотека Веда
Цели библиотеки
Скачать бесплатно
Доставка литературы
Доставка диссертаций
Размещение литературы
Контактные данные
Я ищу:
Библиотечный каталог российских и украинских диссертаций

Вы находитесь:
Диссертационные работы России
Технические науки
Технология приборостроения

Диссертационная работа:

Лепе Сергей Николаевич. Разработка и исследование метода калибровки избыточных измерителей ускорения с целью повышения точности БИНС : диссертация ... кандидата технических наук : 05.11.14 / Лепе Сергей Николаевич; [Место защиты: Рос. гос. технол. ун-т им. К.Э. Циолковского (МАТИ)]. - Москва, 2008. - 129 с. : ил. РГБ ОД, 61:08-5/594

смотреть содержание
смотреть введение
Содержание к работе:

Оглавление 2

Введение 4

Глава 1. Состояние вопроса и постановка задачи 9

  1. Принцип действия, конструктивные особенности и 10 характеристики акселерометров типа АК-6

  2. Влияние погрешностей акселерометров на точность БИНС 14

1.3 Методы калибровки акселерометров и акселерометрических 18
, систем

1.4 Обоснование необходимости применения избыточных 32
измерителей ускорения

Постановка задачи 39

Глава 2. Моделирование метода калибровки избыточных измерителей 40 ускорения

2.1 Исследование измерителя ускорения как преобразователя 41
вектора ускорения силы тяжести в вектор показаний

2.1.1 Уравнения, связывающие измеряемые значения ускорения 44

с погрешностями акселерометров

2.1.2 Разработка метода «разбиения на триады» для решения 45

уравнения связи

2.1.3 Уравнение связи для четырехосного измерителя 45
ускорения

2.2 Определение системы поворотов, обеспечивающих 48
наибольшую точность калибровки

  1. Общий подход к составлению систем поворотов 48

  2. Упрощённая система поворотов четырехосного 52 измерителя ускорения

Выводы 54

Глава 3. Исследование модели метода калибровки избыточного 55

измерителя ускорения

  1. Анализ математической модели метода 55

  2. Исследование погрешностей метода калибровки 68

  1. Исследование методических ошибок метода калибровки 69

  2. Исследование инструментальных погрешностей метода 71 калибровки

Выводы 76

Глава 4. Экспериментальная проверка результатов исследования 77

  1. Проверяемая гипотеза 77

  2. Описание методики проведения эксперимента 78

  3. Анализ результатов эксперимента 82 Выводы 89 Глава 5. Перспективы дальнейших исследований 90

5.1 Исследование применяемости метода в случае зашумлённости 90
информационного сигнала

Выводы 96

Заключение 97

Литература 99

Приложения ПО

Введение к работе:

Исследования в области развития бесплатформенных инерциальных навигационных систем (БИНС) направлены прежде всего на решение двух основных задач - на повышение надежности и точности этих систем. Задачу повышения надежности БИНС часто решают, применяя избыточные измерители параметров движения - линейного ускорения и угловой скорости объекта. В свою очередь, одним из возможных способов повышения точности БИНС является повышение точности определения параметров измерителей первичной информации, то есть повышение точности их калибровки.

Анализ существующих способов определения параметров избыточных измерителей линейного ускорения показал, что им присущи следующие недостатки:

нелинейные погрешности, присутствующие в выходном сигнале акселерометров, измеряются существующими методами с недостаточной точностью;

точность методики, используемой для измерения погрешностей взаимного расположения акселерометров в избыточном измерителе, недостаточна для её применения в современных БИНС;

калибровка прецизионных измерителей линейного ускорения требует использования дорогостоящих прецизионных поворотных устройств;

существующие методы калибровки избыточных измерителей

линейного ускорения обладают низкой степенью

автоматизации.

Всё перечисленное выше определяет актуальность разработки и

исследования метода калибровки избыточных измерителей линейного

ускорения, обладающего улучшенными характеристиками и расширенными

-5-функциональными возможностями и позволяющего повысить точность БИНС.

Основными задачами настоящей работы являются теоретическое обоснование и практическая реализация метода калибровки избыточных измерителей линейного ускорения. Для достижения поставленных целей решались следующие задачи:

анализ современного состояния способов калибровки измерителей линейного ускорения;

теоретическое обоснование и разработка метода калибровки избыточного измерителя ускорения;

анализ точностных характеристик и функциональных возможностей полученного метода калибровки; экспериментальное подтверждение полученных результатов. Проведенные исследования изложены в настоящей работе следующим образом.

В первой главе проводится анализ существующих методов калибровки, рассматриваются причины возникновения погрешностей измерителя ускорения и их влияние на точность БИНС.

В качестве объекта исследования в работе использовался измеритель ускорения, составленный из прецизионных акселерометров АК-6. Проведенный анализ позволил определить конструктивные и точностные характеристики акселерометра, выявить основные погрешности прибора и причины их возникновения. Полученные величины погрешностей акселерометра позволили провести анализ влияния погрешностей акселерометров на точность определения координат БИНС. Это дало возможность определить необходимые точностные характеристики исследуемого метода калибровки.

В результате сравнительного анализа существующих методов калибровки акселерометров и акселерометрических систем было определено, что наиболее перспективным методом калибровки акселерометрических

. -6-

систем является скалярный метод калибровки ортогональных триад акселерометров. В работе исследуется возможность применения этого метода к калибровке избыточных систем.

В конце первой главы показаны особенности построения, и использования избыточных измерителей линейного ускорения.

Вторая глава посвящена разработке математической модели метода калибровки избыточных измерителей линейного ускорения.

Исследуемый в настоящей работе метод калибровки избыточных
измерителей ускорения основан на применении- модуля^ вектора ускорения
силы тяжести Земли в качестве эталона. Это, во-первых, значительно
упрощает калибровку измерителя в собранном виде, что- дает возможность
определить погрешности установки акселерометров в измеритель и
использовать эту информацию для, корректировки сигналов датчиков. Во-
вторых, использование такого эталона позволяет значительно снизить
требования, предъявляемые к точности поворотного устройства,

применяемого при калибровке.

Предложенный метод калибровки включает в себя:

измерение ускорения сильг тяжести Земли в определенных

положениях измерителя и получение массива показаний

измерителя ускорения;

составление и решение системы линейных уравнений,

связывающих измеренный модуль вектора ускорения силы

тяжести с погрешностями измерителя;

алгоритмическую компенсацию,погрешностей измерителя. При создании математической модели метода калибровки избыточных измерителей ускорения-решались следующие задачи:

исследование измерителя^ ускорения как преобразователя вектора ускорения силы тяжести в матрицу показаний измерителя;

выработка подхода к составлению и решению уравнений, связывающих вектор показаний с погрешностями измерителя;

- выработка подхода к составлению такой системы поворотов, которая обеспечила бы наибольшую точность метода калибровки.

В ходе моделирования был разработан метод «разбиения на триады», позволяющий значительно упростить и унифицировать подход к составлению уравнений, связывающих квадрат модуля измеренного вектора силы тяжести с погрешностями измерителя.

Во второй главе также проводится исследование системы поворотов измерителя ускорения относительно вектора ускорения силы тяжести Земли и приводится система поворотов, обеспечивающая наибольшую точность калибровки.

В конце второй главы подробно описывается математическая модель метода для наиболее актуального на сегодняшний день избыточного измерителя линейного ускорения - для четырехосного измерителя, состоящего из акселерометров АК-6.

В третьей главе приводятся результаты анализа математической модели метода калибровки.

Анализ математической модели метода калибровки четырехосных измерителей ускорения проводился методом Монте-Карло. Для этого была разработана статистическая модель погрешностей акселерометров АК-6. С использованием полученных статистических моделей была разработана программа на языке C++, реализующая математическую модель метода калибровки четырехосных измерителей ускорения и позволяющая проводить анализ этого метода.

При помощи указанной программы исследовались методические и инструментальные погрешности метода калибровки, что позволило определить возможные пути повышения точности метода, а также сформулировать требования к параметрам рабочего места для калибровки.

Четвёртая глава посвящена экспериментальной проверке результатов моделирования. В ней приводятся схемы проведённых экспериментов и особенности их реализации.

В пятой главе изложены перспективы применения исследуемого метода калибровки для измерителя угловой скорости, составленного из лазерных гироскопов.

Настоящая работа выполнена в «МАТИ» - Российском Государственном Технологическом Университете им. К.Э.Циолковского на кафедре «Технология производства приборов и систем управления летательными аппаратами» при содействии ОАО «Московский Институт Электромеханики и Автоматики».

..9--

Подобные работы
Шолохова Александра Леонидовна
Исследование конструктивно-технологических параметров автоматической системы регулирования периметра лазерного гироскопа с целью повышения его точности
Гребенюк Никита Александрович
Исследование метода и разработка оборудования для диагностики работоспособности электролитов плазменно-электролитической обработки
Вощенко Татьяна Карповна
Исследование и разработка методов модификации поверхности оптических материалов ионной и ионно-химической обработкой
Сисюков Артем Николаевич
Разработка и исследование методов информационного обеспечения ЭС САПР ТП механической обработки деталей
Бобцова Светлана Владимировна
Исследование и разработка методов использования технологий быстрого прототипирования в приборостроении
Алтухов Андрей Александрович
Разработка и исследование физико-технологических принципов создания микроэлектронных устройств на основе планарных многослойных гетероэпитаксиальных структур Si, CaF2 и CoSi2, сформированных методом молекулярно-лучевой эпитаксии
Измайлов Андрей Евгеньевич
Исследование точности прецизионных акселерометров и повышение их качества
Прокошев, Илья Владимирович
Разработка и исследование информационной системы автоматизированного диагностирования ИНС в процессе стендовых испытаний
Магдиев Ринат Рауфович
Исследование и разработка методики проектирования автоматизированной сборки электронных узлов в приборостроении
Микаева Светлана Анатольевна
Разработка и исследование технологии производства компактных люминесцентных ламп информационно-измерительных приборов и систем

© Научная электронная библиотека «Веда», 2003-2013.
info@lib.ua-ru.net