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
Навигация и управление воздушным движением

Диссертационная работа:

Пылаев Юрий Константинович. Температурные возмущения бесплатформенной инерциальной навигационной системы с волоконно-оптическими гироскопами : Дис. ... канд. техн. наук : 05.11.03 : Саратов, 2004 268 c. РГБ ОД, 61:05-5/1889

смотреть содержание
смотреть введение
Содержание к работе:

ВВЕДЕНИЕ. 4

1. МАТЕМАТИЧЕСКИЕ МОДЕЛИ НЕСТАЦИОНАРНЫХ ТЕПЛОВЫХ ПРОЦЕССОВ В БЕСПЛАТФОРМЕННЫХ ИНЕРЦИАЛЬНЫХ НАВИ ГАЦИОННЫХ СИСТЕМАХ С ВОЛОКОННО-ОПТИЧЕСКИМИ ГИРО СКОПАМИ 7

1.1. Методы исследования и математические модели тепловых процессов в многокомпонентных гироскопических системах с волоконно -оптическими гироскопами 17

1.2. Математические модели тепловых процессов в блоке измерителей угловых скоростей с волоконно-оптическими гироскопами и акселерометрами и отдельных волоконно-оптических гироскопов 44

1.2.1. Постановка задачи и определение класса исследуемого устройства блока ИУС BOA .

1.2.2. Тепловая модель блока ИУС BOA 5 О

1.2.3. Тепловая модель волоконно-оптического гироскопа ПНСК40. 52

1.3. Математическое моделирование нестационарных тепловых про цессов блока измерителей угловых скоростей с акселерометрами, воло конно-оптическими гироскопами и волоконно-оптических гироскопов. Компьютерные эксперименты и анализ результатов. 65

1.3.1 Моделирование тепловых режимов блока измерителей угловых скоростей с волоконно-оптическими гироскопами и акселерометрами 65

1.3.2 Моделирование тепловых режимов волоконно-оптических гироскопов. 70

1.4 Выводы 81

2. ТЕПЛОВЫЕ ПРОЦЕССЫ И ТЕМПЕРАТУРНЫЙ ДРЕЙФ БЕС ПЛАТФОРМЕННЫХ ИНЕРЦИАЛЬНЫХ НАВИГАЦИОННЫХ СИС ТЕМ С ВОЛОКОННО-ОПТИЧЕСКИМИ ГИРОСКОПАМИ БЕЗ СИС ТЕМЫ ТЕРМОРЕГУЛИРОВАНИЯ 83

2.1. Математическая модель температурного дрейфа волоконно -оптических гироскопов в составе бесплатформенной инерциальной навигационной системы 83

2.2. Математическое моделирование нестационарных тепловых про-цессов и температурного дрейфа волоконно-оптических гироскопов без |И системы терморегулирования.

Компьютерные эксперименты и анализ результатов. 102

2.2.1 Моделирование тепловых процессов и нестационарного температурного дрейфа волоконно-оптических гироскопов 109

2.3 Выводы 120

3. ТЕПЛОВЫЕ ПРОЦЕССЫ И ТЕМПЕРАТУРНЫЙ ДРЕЙФ В ВОЛО КОННО-ОПТИЧЕСКИХ ГИРОСКОПАХ С СИСТЕМАМИ ТЕРМОРЕ ГУЛИРОВАНИЯ 123

3.1. Принципы и методы выбора систем терморегулирования опти ко-электронных приборов с волоконно - оптическими гироскопами 123

'У -3.2. Математическое моделирование нестационарных тепловых про цессов и температурного дрейфа волоконно-оптических гироскопов і с системами терморегулирования.

т Компьютерные эксперименты и анализ результатов. 137

3.2.1 Моделирование тепловых процессов и нестационарного температурного дрейфа волоконно-оптических гироскопов с применени ем системы терморегулирования волоконной бухты 138

3.2.2 Моделирование тепловых процессов и нестационарного температурного дрейфа волоконно-оптических гироскопов с применени ем системы терморегулирования источника оптического излучения ВОГ. 152

3.3 Выводы 161

4. ЗАКЛЮЧЕНИЕ И ВЫВОДЫ ПО РЕЗУЛЬТАТАМ РАБОТЫ 164

ЛИТЕРАТУРА 166

ПРИЛОЖЕНИЕ 1 176

ПРИЛОЖЕНИЕ 2 221

ПРИЛОЖЕНИЕ 3 251 

Введение к работе:

Актуальность. Проектирование и изготовление высокоточных, надежных и долговечных навигационных комплексов в настоящее время невозможно без предварительного этапа математического моделирования процессов взаимодействия самих таких прецизионных устройств с имитацией реальных условий их эксплуатации и, особенно, температурных возмущений.

При этом современные достижения в области разработки и производства бортовых вычислительных комплексов позволяют переходить к использованию относительно более простых бесплатформенных инерциальных навигационных систем (БИНС).

Особенно ярко преимущества БИНС проявляются в тех случаях, когда в качестве гироскопических датчиков инерциальной информации используются волоконно-оптические гироскопы (ВОГ), вообще лишенные механических подвижных элементов.

Среди отечественных БИНС следует отметить разработки ГНЦ РФ ЦНИИ «Электроприбор», ООО НПП «Антарес», КБ «Корпус» (г. Саратов) и ОАО «Пермская научно-производственная компания». Например, в ГНЦ РФ ЦНИИ «Электроприбор» создана относительно недорогая и компактная БИНС с ВОГ фирмы «Физоптика», интегрированных со спутниковой навигационной системой (GPS), предназначенная для использования на малых космических аппаратах (МКА), малых судах.

Требования по точности (0.01+0.05 град/ч) разрабатываемых ВОГ обусловливают необходимость учета влияния на характеристики приборов таких возмущающих факторов, как температурные воздействия.

Как показывает анализ литературы, большинство источников погрешностей ВОГ связаны с волоконной бухтой - неотъемлемой частью всякого ВОГ.

Собственно исследованиям температурного дрейфа ВОГ посвящен достаточно ограниченный круг работ (например, работы А.В.Голикова, В.Э. Джашитова, В.М. Панкратова). Хотя практически в каждом исследовании по волоконно-оптическим гироскопам отмечается существенность влияния температурных воздействий для этого типа датчиков. Поэтому представляется необходимой более глубокая теоретическая проработка сущности физических явлений и процессов, возникающих в приборе в реальных условиях.

Таким образом, разработка математических моделей влияния этих процессов на погрешности БИНС с ВОГ, создание на основе этих моделей алгоритмов и программных модулей численного анализа и синтеза конструкций с целью уменьшения температурного дрейфа имеет не только прикладное, но и теоретическое значение для интенсивного развития навигационного приборостроения в приоритетных отраслях современной техники. Все это и определяет актуальность темы данной диссертации и основное направление проведенных в ней исследований.

Основная цель работы - повышение точности, надежности и эффективности функционирования БИНС с ВОГ на основе учета температурных

Р«С НАЦИОНАЛЬНА* J 3

эа!

сг '

о»

возмущений и использования управляющих воздействий пассивного и активного характера.

Для достижения поставленной цели решены следующие задачи.

Создание математических моделей иерархической структуры нестационарных тепловых процессов БИНС с ВОГ.

Построение и исследование математической модели температурного дрейфа БИНС с ВОГ без термостабилизации.

Автоматизированный анализ тепловых процессов и температурного дрейфа БИНС с ВОГ с системой терморегулирования.

Научная новизна результатов проведенных исследований заключается в следующем.

-Впервые разработана иерархическая математическая модель нестационарных тепловых процессов в БИНС с ВОГ как без системы термостати-рования, так и для случая наличия системы терморегулирования.

Проведено математическое моделирование нестационарных трехмерных неоднородных тепловых процессов в БИНС с ВОГ, позволяющее получить количественную оценку ее температурного дрейфа.

Разработаны принципы и методы выбора схем реализации систем терморегулирования БИНС с ВОГ.

Показано, что близкие к ступенчатым температурные воздействия влияют значительно существеннее на температурный дрейф БИНС с ВОГ, чем гармоническое изменение температуры окружающей среды.

-Показано, что применение алгоритмической компенсации температурного дрейфа ВОГ, по данным математического моделирования, для нетермостатированного ВОГ позволяет уменьшить максимальные значения температурного дрейфа более чем в 3 раза.

- Проведен качественный анализ возможных мер пассивного характера
(без энергоемкой системы термостатирования) по повышению инвариантно
сти БИНС с ВОГ по отношению к внешним и внутренним температурным
возмущениям.

Достоверность полученных результатов проведенных исследований обеспечивалась корректностью применения современных математических методов, адекватностью разработанных моделей исследуемым физическим процессам, соответствием теоретических выводов данным натурных испытаний.

Теоретическое значение результатов, полученных в работе, заключается в построении математических моделей на основе распространения метода «тепловых балансов» для анализа температурного дрейфа БИНС с ВОГ в условиях различного рода нестационарных внешних и внутренних температурных возмущений.

Практическая значимость работы заключается в том, что разработан программный комплекс, позволяющий разработчику на стадии проектирования и испытаний анализировать влияние на температурный дрейф прибора изменений конструктивных параметров БИНС с ВОГ и изменений параметров нестационарных тепловых возмущений.

t -« т е»т

Результаты диссертации использованы при разработке конкретных БИНС с ВОГ отечественных предприятий.

Кроме того, что немаловажно, разработанная в диссертации математическая модель БИНС с ВОГ позволяет имитировать на Земле различные температурные ситуации на борту объекта, в том числе и аварийные.

Апробация работы. Основные результаты проведенных исследований доложены на двух Международных конференциях по интегрированным навигационным системам (г. Санкт-Петербург); Международной конференции «Проблемы и перспективы прецизионной механики и управления в машиностроении» (г. Саратов); на научных семинарах Института проблем точной механики и управления Российской академии наук (г. Саратов).

Публикации. По результатам диссертации лично и в соавторстве опубликовано 8 печатных работ. Сделано 2 доклада на двух Международных научно-технических конференциях.

Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, трех глав, заключения, списка используемой литературы, приложения. Общий объем диссертации составляет 266 страниц. Список используемой литературы состоит из 90 наименований.

Подобные работы
Кузнецов Андрей Юрьевич
Влияние параметрических возмущений гиродемпферов системы ориентации искусственного спутника Земли на его динамику
Шолохова Александра Леонидовна
Исследование конструктивно-технологических параметров автоматической системы регулирования периметра лазерного гироскопа с целью повышения его точности
Ермаков Владимир Сергеевич
Автоматизация калибровки бесплатформенных инерциальных навигационных систем на волоконно-оптических гироскопах
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
Егоров Андрей Валентинович
Устойчивость промышленных электротехнических систем при возмущениях в системах электроснабжения
Лукьянова Галина Владимировна
Алгоритмы компенсации внешних детерминированных возмущений в линейных системах
Богданов Михаил Васильевич
Разработка методов и средств повышения устойчивости электрической системы при конечных возмущениях
Зеленохат Ольга Николаевна
Разработка алгоритмов управления возбуждением синхронных генераторов для демпфирования качаний их роторов после больших возмущений в электроэнергетической системе
Колосов Геннадий Евгеньевич
Синтез оптимальных регуляторов в автоматических системах при случайных возмущениях

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