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
Информационно-измерительные системы

Диссертационная работа:

Алимбеков Азат Лиерович. Информационно-измерительная система для определения параметров движения объектов с применением алгоритмических способов повышения их точности : диссертация ... кандидата технических наук : 05.11.16 / Алимбеков Азат Лиерович; [Место защиты: Уфим. гос. авиац.-техн. ун-т].- Уфа, 2008.- 135 с.: ил. РГБ ОД, 61 08-5/1292

смотреть содержание
смотреть введение
Содержание к работе:

ВВЕДЕНИЕ 6

ГЛАВА ПЕРВАЯ. Анализ характеристик существующих информационно- измерительных систем управления движением морских объектов и поста новка научно-технических задач 15

1.1. Общая характеристика и классификация информационно-измерительных систем управления водными и воздушными объектами 15

1.2. Сравнительный анализ характеристик надежности информационно-измерительных систем управления движением объектов 23

1.3. Методы повышения эффективности работы информационно-измерительных систем управления движением 31

Выводы по первой главе л л

ГЛАВА ВТОРАЯ. Алгоритмы повышения точности системы курсо- скоростного счисления и математическая модель работы измерительных каналов автоматизированной информационно-измерительной системы навигации 43

2.1. Анализ надежности элементов информационно-измерительной системы навигационных параметров и методика обработки измеренных показаний курса 43

2.2. Метод уменьшения дисперсии измерений курса при использовании синусно-косинусных датчиков 49

2.3. Алгоритм повышения точности и достоверности измерений скорости.. 57

2.4. Методика учета взаимосвязанных навигационных параметров движения при управлении 64

2.5. Структура и обобщенная математическая модель автоматизирован ной информационно-измерительной системы 69

Выводы по второй главе 87

ГЛАВА ТРЕТЬЯ. Экспериментальная оценка точности в каналах измерения курса и скорости

3.1. Оценка повышения точности курсовой и скоростной информации 88

3.2. Оценка повышения точности определения географических координат методом навигационного счисления при применении алгоритмов цифровой обработки в каналах курса и скорости 94

3.3. Оценка эффективности применения алгоритмов управления движением 101

3.4. Экспериментальные испытания устройства дистанционной передачи курса и устройства измерения скорости в составе навигационной системы 108

Выводы по третьей главе 112

ГЛАВА ЧЕТВЕРТАЯ. Внедрение результатов и техническая реализация... 114

4.1. Структурная схема и техническая реализация устройства дистанционной передачи курса компасачКМ-145М 114

4.2. Структурная схема и техническая реализация устройства дистанционной передачи курса и устройства измерения скорости 116

4.3. Программное обеспечение вычислителей компаса КМ-145М и лага ИЭЛ-3 119

Выводы по четвертой главе 124

Заключение 125

Список литературы 126 

Введение к работе:

Актуальность и перспективность. Одним из наиболее важных звеньев управления движением водных, наземных и воздушных объектов является навигационная система (НС), которая предназначена для определения местоположения и параметров движения в каждый момент времени. Информационно-измерительная система (ИИС) для определения параметров движения является основной составной частью НС.

Необходимым условием автоматизации управления судами является обеспечение непрерывности отсчета географических координат. Она может быть выполнена путем применения инерциальной навигационной системы (ИНС), но ее использование ведет к усложнению структуры НС, а также к увеличению потребляемой мощности, веса и объема. Другим, более простым способом обеспечения непрерывности является курсо-скоростное счисление координат. Элементы счисления (компас и лаг) устанавливаются на все суда в обязательном порядке в соответствии с рекомендациями Морского Регистра судоходства. Однако этот канал счисления имеет неудовлетворительную точность из-за влияния возмущающих факторов, таких как, например, качка для показаний магнитного курса и изменение проводимости забортной воды для скорости.

Для обеспечения требуемой надежности каналов определения местоположения необходимо производить резервирование навигационной аппаратуры и комплексировать резервированные каналы, основанные на разных физических принципах. Таким образом, эффективным способом получения непрерывности отсчета с приемлемой точностью является парирование возмущающих воздействий, что позволит довести канал курсо-скоростного счисления до заданных требований.

Спутниковые навигационные системы (СНС) в большой степени отягощены случайными погрешностями. Кроме того, все СНС являются радиосистемами, поэтому сильно уязвимы для радиопомех, в связи с чем необходимо комплексировать приемники СНС с другими навигационными приборами.

Развитие современных средств судовождения происходит в направлении интеграции имеющихся каналов счисления координат, то есть совмещения разнородных навигационных устройств в единую систему с эффективным человеко-машинным интерфейсом.

В последнее время остро встал вопрос о повышении экономической эффективности морских перевозок, снижения затрат на обслуживание судов и, прежде всего, экономии топлива.

Вопросами создания судовых и авиационных навигационных систем занимались ученые А.А. Сосновский, И.А. Хаймович, Г.Ф. Молоканов, В.В. Козарук, Д.П. Лукьянов, B.C. Фролов, В.Т. Бородин, Г.И. Рыльский и др.

Можно выделить следующие проблемы для современных НС:

1) невозможность применения канала курсо-скоростного счисления,
являющегося резервным, в качестве равноценного канала при комплексировании
из-за действия внешних возмущений на показаниия (это, прежде всего, качка и
изменение проводимости забортной воды);

2) необходимость комплексной автоматизации судовождения.
Содержанием работы является разработка эффективных алгоритмов

повышения точности ИИС, с целью повышения эффективности судовождения за счет комплексирования каналов определения местоположения.

Таким образом, данная работа имеет важное народно-хозяйственное значение.

Целью диссертационной работы является определение требований к ИИС судовождения и обеспечение функционирования системы курсо-скоростного счисления с погрешностью, которая позволит использовать ее в качестве равноценного канала при комплексировании в многоканальную систему с деградацией и с учетом расхода топлива.

Задачи исследования. Для достижения цели работы поставлены и решены следующие задачи:

разработка методики уменьшения погрешности канала курсо-скоростного счисления;

исследование требований по точности к ИИС судовождения на базе методик уменьшения погрешностей канала определения местоположения и разработка новых технических решений;

разработка методики комплексирования каналов определения местоположения и модели поведения оператора в многоканальной системе.

Методы исследования. Полученные автором результаты базируются на теории движении судна, использовании теории измерений, методов физического, имитационного и математического моделирования.

На защиту выносятся:

методика обработки измерений магнитного курса на основе фильтрации с привлечением информации о крене;

методика обработки сигналов синусно-косинусных датчиков при измерении магнитного курса для увеличения точности измерений за счёт снижения дисперсии измеренных значений параметров путем фиксации предельных режимов функционирования и блокирования соответствующих им значений курса;

методика обработки измерений скорости и коррекции показаний лага по СНС;

методика комплексирования потоков информации при совмещении каналов счисления координат, основанных на разных физических принципах.

Научная новизна решения поставленных задач заключается в следующем:

  1. разработана методика уменьшения погрешности измерения магнитного курса на основе применения адаптивного фильтра, отличающаяся от других решений привлечением информации о крене;

  2. разработана методика снижения дисперсии измеренных значений параметров, а также обеспечения возможности защиты преобразователей с синусно-косинусными датчиками при коротких замыканиях и обрывах в их электрических цепях, отличающаяся от других решений применением сравнения сигналов с опорными значениями;

  3. разработана методика уменьшения погрешности измерения относительной скорости, отличающаяся от других решений введением контроля, учета проводимости забортной воды и коррекции показаний скорости на основе вычисления поправочных коэффициентов по СНС;

  4. разработана методика комплексирования каналов определения местоположения в многоканальной системе, отличающаяся наличием модели деградации сигналов с учетом использования резервного канала курсо-скоростного счисления.

Практическая ценность. Практическую ценность разработанной навигационной системы судовождения составляют:

  1. алгоритмы автоматизированного управления движением судна по траектории с оптимизацией по требуемому времени достижения цели и экономии топлива;

  2. алгоритмы комплексирования навигационной информации и деградации навигационной системы;

  3. разработанные аппаратные и программные средства для магнитного компаса КМ-145М и индукционного лага ИЭЛ-3, позволяющие их использование в качестве основного канала судовождения.

Внедрение результатов. Результаты, полученные в работе, внедрены в ЗАО «Катав-Ивановский приборостроительный завод» в виде алгоритмов, используемых в судовом электромагнитном лаге ИЭЛ-3 и магнитном компасе КМ-145М.

Апробация работы. Основные результаты работы докладывались и обсуждались на научно-технических конференциях, в том числе Первой всероссийской научной конференции студентов и аспирантов с международным

участием "Робототехника, мехатроника и интеллектуальные системы", ТРТУ, г. Таганрог 2005г.; Международной научно-технической конференции "Информационно-вычислительные технологии и их приложения", МНИЦ, г. Пенза, 2005г.; X Международной научной конференции «Решетневские чтения», СибГАУ, Красноярск, 2006 г.; 2-ой региональной зимней школе-семинаре аспирантов и молодых ученых «Интеллектуальные системы обработки информации и управления», УГАТУ, Уфа, 2007г.; Международной научно-технической конференции «Проблемы автоматизации и управления в технических системах - 2007», ПГУ, Пенза, 2007г.; Всероссийской молодежной научной конференции «Мавлютовские чтения», УГАТУ, Уфа, 2007г.

Публикации. Основные результаты по теме диссертации опубликованы в 16 работах, в том числе в 3 статьях в изданиях, включенных в список ВАК. Получено 2 патента РФ, 2 свидетельства о регистрации программ.

Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, 4 глав, заключения и библиографии. Работа содержит 135 страниц машинописного текста и 100 наименований библиографических источников.

Подобные работы
Чекотило Елена Юрьевна
Параметрическая оптимизация информационно-измерительной системы определения параметров движения изображения подстилающей поверхности
Лихошерст Владимир Владимирович
Микромеханические приборы информационно-измерительных систем определения параметров движения с улучшенными характеристиками
Фролов Сергей Сергеевич
Разработка методов повышения точности информационно-измерительных систем параметров амплитудно-фазочастотных характеристик
Драгина Ольга Геннадьевна
Повышение точности и разрешающей способности растровых измерительных систем на принципах нейросетевой обработки информации
Еремин Игорь Юрьевич
Повышение точности и метрологической надежности информационно-измерительных систем количества нефти в магистральных нефтепроводах
Хромов Николай Павлович
Информационно-измерительная система определения параметров гололедно-ветровых ситуаций
Заботин Иван Николаевич
Стереоскопическая информационно-измерительная система определения параметров движущихся объектов
Жеребятьев Константин Викторович
Информационно-измерительная система для определения параметров калибровки манипуляторов универсальных промышленных роботов
Переяслов Вадим Юрьевич
Информационно-измерительная система для определения параметров состояния статоров турбогенераторов
Иванов Юрий Владимирович
Инерциальные измерительные системы параметров движения объектов на основе короткопериодных маятников. Теория и проектирование

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