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
Автоматизированные системы управления и прогрессивные информационные технологии

Диссертационная работа:

Ермаков Владимир Сергеевич. Автоматизация калибровки бесплатформенных инерциальных навигационных систем на волоконно-оптических гироскопах : диссертация ... кандидата технических наук : 05.13.06 / Ермаков Владимир Сергеевич; [Место защиты: Перм. гос. техн. ун-т].- Пермь, 2007.- 143 с.: ил. РГБ ОД, 61 07-5/5075

смотреть содержание
смотреть введение
Содержание к работе:

Список обозначений 4

ВВЕДЕНИЕ . 5

ГЛАВА 1. МАТЕМАТИЧЕСКИЕ МОДЕЛИ ОШИБОК БИНС

И ИНЕРЦИАЛЬНЫХ ИЗМЕРИТЕЛЕЙ 15

1.1. Состояние разработок в области БИНС

на волоконно-оптических гироскопах 15

  1. Системы координат 17

  2. Структурная схема БИНС наВОГах 25

  3. Математические модели ошибок инерциальных измерителей 30

  4. Математическая модель ошибок БИНС на ВОГах 34

  5. Анализ математической модели ошибок БИНС.

Редукция модели ошибок 40

ВЫВОДЫ 45

ГЛАВА 2. КАЛИБРОВКА БИНС С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ
МАТЕМАТИЧЕСКОЙ МОДЕЛИ СИСТЕМЫ 47

2.1. Традиционные способы калибровки 47

  1. Калибровочное оборудование 47

  2. Анализ существующих способов калибровки 50

2.2. Разработка способа калибровки БИНС

с использованием ее математической модели ошибок 60

  1. Описание способа калибровки 60

  2. Общий алгоритм процесса калибровки 64

  3. Методика выбора и определение необходимых ориентации наклонно-поворотного стола при калибровке БИНС 69

  4. Аналитические решения математической модели

ошибок БИНС в различных ориентациях НПС 83

2.3. Разработка алгоритмов определения

калибровочных коэффициентов ВОГов 90

2.4. Разработка алгоритмов определения

калибровочных коэффициентов акселерометров 99

2.5. Критерий оценки точности калибровки 104

ВЫВОДЫ ' --105

ГЛАВА 3. ИМИТАЦИОННОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ ПРОЦЕССА ОПРЕДЕЛЕНИЯ СОСТАВЛЯЮЩИХ МОДЕЛИ ОШИБОК СИСТЕМЫ .. 107

3.1. Постановка задачи имитационного моделирования 107

- 3.2. Разработка структуры имитационного алгоритма и

схемы моделирования калибровки в среде Matlab 108

3.3. Анализ результатов моделирования .. ..115

ВЫВОДЫ 123

ГЛАВА 4. АВТОМАТИЗИРОВАННАЯ СИСТЕМА КАЛИБРОВКИ
БИНС С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ МАТЕМАТИЧЕСКОЙ МОДЕЛИ
ОШИБОК СИСТЕМЫ 124

4.1. Разработка структуры и схемы автоматизированной

системы калибровки БИНС 124

  1. Схема управления НПС автоматизированной системы калибровки 127

  2. Структура программно-математического обеспечения автоматизированной системы калибровки БИНС... 130

ВЫВОДЫ 133

ЗАКЛЮЧЕНИЕ 135

Библиографический список литературы 136

Акт внедрения

Список обозначений

ВОГ - волоконно-оптический гироскоп.

БИНС - бесплатформенная инерциальная навигационная система.

КЛГ - кольцевой лазерный гироскоп.

ИИ - инерциальный измеритель.

НПС - наклонно-поворотный стол.

АСУП - автоматизированная система управления производством.

ДГТКУ - двухрежимный гирогоризонткурсоуказатель.

ИИМ - инерциально-измерительный модуль.

АЦП - аналого-цифровой преобразователь.

БВ - бортовой вычислитель.

ПЭВМ - персональная электронно-вычислительная машина.

ДУС - датчик угловой скорости.

ДНГ - динамически-настраиваемый гироскоп.

ССП - собственная скорость прецессии.

ММО - математическая модель ошибок.

АС - автоматизированная система.

АСУ - автоматизированная система управления.

САПР - система автоматизированного проектирования.

АСНИ - автоматизированная система научных исследований.

ТКПА - технологическая контрольно-поверочная аппаратура.

ПМО - программно-математическое обеспечение.

Введение к работе:

Актуальность темы диссертации. Одним из основных условий построения прецизионных бесплатформенных инерциальных навигационных систем (БИНС) является обеспечение их высокоточной калибровки, которая заключается в определении систематических погрешностей инерциальных измерителей (ИИ) системы с необходимой точностью

В связи с этим исследования, посвященные вопросам повышения точности определения систематических погрешностей инерциальных измерителей БИНС на волоконно-оптических гироскопах (ВОГах), являются весьма актуальными

Выполнение калибровки БИНС с использованием математической модели ошибок самой системы стало возможным в связи с появлением в составе калибровочных стендов высокоточных наклонно-поворогных столов (НПС), обеспечивающих точность углового позиционирования БИНС до 2-3 угловых секунд

Методологическую и теоретическую основу исследований, проведенных в работе, составили научные труды отечественных и зарубежных авторов

Из отечественных ученых, внесших наиболее весомый вклад в данную область исследований, следует прежде всего указать на труды Андреева В А, заложившего основы теории инерциальных систем, и Парусникова Н А, предложившего оригинальный подход к методике построения математической модели ошибок инерциальных сие гем Большой вклад в развитие методики калибровки инерциальных измерителей внесли сотрудники «Лаборатории управления и навигации» МГУ им MB. Ломоносова При выполнении исследований автор учитывал опыт проведения калибровочных рабог ведущих отечественных научно-производственных организаций и предприятий, таких как ГЖИПМ им акад Кузнецова ВИ (г Москва), ОАО «Раменское приборостроительное конструкторское бюро» (і Раменское Московской области), ЦНИИ «Электроприбор» (г С -Петербург) и др

Диссертационная работа выполнена в рамках научных исследований, проводимых ОАО «Пермская научно-производственная приборостроительная компания» (ПНППК) совместно с Пермским государственным техническим университетом (ПГТУ) На основании работ по математическому моделированию процессов изготовления специальных оптических волокон, проводимых под руководством Первадчука В.П. были сформулированы основные подходы к построению математической модели ошибок волоконно-оптического гироскопа Результаты работ Николаева С Г и Колеватова АII по способам проведения калибровочных работ и построению бортового программного обеспечения БИНС были использованы при разработке способа калибровки БИНС по математической модели ошибок системы, применяя бортовое программно-матемагаческое обеспечение системы

Из зарубежных исследователей необходимо отметить научные труды Р Savage, D Tittetron, J Weston, J Topping, A Brown, D Joos, R Ebner, J Mark

с освещением различных аспектов и вопросов калибровки, которые также учитывались автором

Цель работы. Целью настоящей диссертационной работы является повышение точности бесплатформенных инерциальных навигационных систем путем создания автоматизированной системы определения калибровочных коэффициентов инерциальных измерителей БИНС с использованием математической модели ошибок системы

Данная проблема в работе решалась с помощью использования при определении калибровочных коэффициентов выходных сигналов БИНС вместо зашумленных сигналов инерциальных измерителей Достижение поставленной цели сводится к постановке и решению следующих основных задач

анализ существующих способов калибровки БИНС,

построение и обоснование математических моделей ошибок инерциальных измерителей БИНС на волоконно-оптических гироскопах,

построение и анализ математической модели ошибок БИНС для целей калибровки,

разработка алгоритма управления НПС в соответствии с выбранными математическими моделями ошибок инерциальных измерителей и БИНС,

разработка алгоритмов определения калибровочных коэффициентов ИИ по математической модели ошибок БИНС,

имитационное моделирование процесса калибровки БИНС с использованием математической модели ошибок системы,

разработка функциональной схемы автоматизированной системы калибровки БИНС и структуры ее программно-математического обеспечения,

оценка достю нутой точности калибровки

Методы исследования Рассматриваемые в диссертационной работе
задачи решаются с использованием методов и математического аппарата
теории инерциальной навигации, теории линейных дифференциальных
уравнений, теории автоматизированных систем управления

производственными процессами, методов системного анализа и имитационного моделирования

Новыми научными результатами и положениями, выносимыми на защиту, являются

  1. Способ определения калибровочных коэффициентов инерциальных измерителей БИНС с использованием математической модели ошибок системы

  2. Математическая модель ошибок БИНС на ВОГах для определения калибровочных коэффициентов инерциальных измерителей

  3. Методика определения по структуре ошибок ИИ необходимых ориентации калибровочного наклонно-поворотного стола (НПС)

  1. Общий алгоритм процесса калибровки БИНС с использованием математической модели ошибок системы

  2. Алгоритмы определения калибровочных коэффициентов ИИ

  3. Структура автоматизированной системы калибровки БИНС с использованием математической модели ошибок системы

  4. Структура программно-математического обеспечения автоматизированной системы калибровки

Практическая значимость полученных результатов состоит в

  1. предложенном автором способе калибровки, позволяющем обеспечить более высокую точность работы БИНС,

  2. разработке структуры автоматизированной системы калибровки БИНС и ее программно-математического обеспечения на основе предложенного способа определения калибровочных коэффициентов,

  3. создании инструкции и методических материалов по калибровке БИНС на основе математической модели ошибок системы и полученных аналитических соотношений

Основные научные и практические результаты исследований использованы и внедрены при создании в ОАО ІШІШК (г Пермь) макетных образцов двухрежимного гирогоризонткурсоуказателя на базе волоконно-оптических гироскопов для наземных объектов (ДГГКУ) и двухрежимного гирогоризонткурсоуказателя на базе 3-х-компонентного волоконно-оптического гироскопа БВОГ 120/3 (ДГГКУ-1)

Апробация работы Основные положения диссертационного исследования докладывались и обсуждались на 5 международных и 5 всероссийских научно-технических конференциях

V Международная научно-техническая конференция Радиолокация, навигация, связь (г Воронеж, 1999 г ),

Международная конференция Института навигации США (г Сан-Диего, январь 2002 г ),

VI Всероссийская научно-техническая конференция «Аэрокосмическая техника и высокие технологии — 2003» (г Пермь, ПГТУ, апрель 2003 і ),

XI Санкт-Петербургская международная конференция по интегрированным навигационным системам (г С-Петербург, ЦНИИ

' «Электроприбор», май 2004 г ),

XXIV Всероссийская научно-техническая конференция памяти Н Н Острякова (г. Санкт-Петербург, ЦНИИ «Электроприбор», октябрь 2004 г)

VIII Всероссийская научно-техническая конференция «Аэрокосмическая техника и высокие технологии - 2005» (г. Пермь, ПГТУ, июнь 2005 г )

XIII Санкт-Петербургская международная конференция по интегрированным навигационным системам (г С-Петербург, ЦНИИ «Электроприбор», май 2006 г ),

IX Всероссийская научно-техническая конференция «Аэрокосмическая техника и высокие технологии - 2006» (г Пермь, ПГТУ, ноябрь 2006 г)

XXV Всероссийская научно-техническая конференция памяти Н Н Острякова (г Санкт-Петербург, ЦНИИ «Электроприбор», октябрь 2006 г)

XIV Санкт-Петербургская международная конференция по интегрированным навигационным системам (г Санкт-Петербург, ЦНИИ «Электроприбор», май 2007 г)

Публикации. Основные научные результаты исследования представлены в 18 публикациях, из них 7 в рецензируемых изданиях, которые рекомендованы ВАК для опубликования результатов исследований в диссертациях, представленных на соискание ученой степени кандидата и доктора наук

Структура и объем работы. Диссертационная работа содержит введение, четыре главы, заключение, библиографический список литературы из 64 наименований Материал изложен на 142 страницах с 29 рисунками и 7 таблицами в тексте

Подобные работы
Шолохова Александра Леонидовна
Исследование конструктивно-технологических параметров автоматической системы регулирования периметра лазерного гироскопа с целью повышения его точности
Пылаев Юрий Константинович
Температурные возмущения бесплатформенной инерциальной навигационной системы с волоконно-оптическими гироскопами
Бодунов Сергей Богданович
Математические модели и алгоритмы функционирования инклинометра забойной телеметрической системы на базе твердотельного волнового гироскопа
Никулин Антон Владимирович
Анализ и синтез измерительных свойств микромеханических гироскопов, как класса информационно-измерительных систем
Месропян Эдуард Акопович
Фотометрическо-счетный метод определения размеров частиц суспензий с автоматизированной системой калибровки
Чуманкин Евгений Алексеевич
Алгоритмы оценки инструментальных погрешностей инерциальной системы в процессе калибровки и начальной подготовки
Жеребятьев Константин Викторович
Информационно-измерительная система для определения параметров калибровки манипуляторов универсальных промышленных роботов
Кедров Эрнест Олегович
Динамическая калибровка сейсмических станций Международной системы мониторинга ядерных испытаний по данным естественной сейсмичности

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