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:

Шолохова Александра Леонидовна. Исследование конструктивно-технологических параметров автоматической системы регулирования периметра лазерного гироскопа с целью повышения его точности : Дис. ... канд. техн. наук : 05.11.14 : Москва, 2003 162 c. РГБ ОД, 61:04-5/1666

смотреть содержание
смотреть введение
Содержание к работе:

Введение 5

Глава 1. Состояние вопроса и постановка задачи 11

1.1. Анализ влияния конструктивно-технологических параметров

ЛГ на его точностные свойства 12

  1. Особенности конструктивно-технологических решений ЛГ 13

  2. Качественный анализ погрешностей ЛГ 16

  3. Повышение точностных свойств ЛГ 19

1.2. Основные факторы, обусловливающие необходимость
стабилизации периметра ЛГ, их влияние на точность прибора и
способы минимизации их воздействия 21

  1. Кривая усиления 22

  2. Дисперсионные свойства активной среды ЛГ и их влияние на точностные характеристики прибора 23

  3. Способы стабилизации периметра ЛГ 26

1.3.Анализ принципа действия и конструкции АСРП ЛГ 31

  1. Принцип действия АСРП ЛГ 31

  2. Особенности структуры и элементарные звенья АСРП ЛГ 32

  3. Анализ направлений исследования АСРП ЛГ 41

Постановка задачи исследования 44

Глава 2. Моделирование АСРП ЛГ 45

2.1. Обоснование методического подхода к моделированию АСРП ЛГ

  1. Уравнение объекта, реализующего кривую усиления 46

  2. Передаточные функции элементарных звеньев электронной части системы 49

  3. Общее уравнение АСРП ЛГ 57

  4. Анализ методов схемотехнического моделирования 59

2.2. Моделирование идеальной АСРП ЛГ 61

  1. Моделирование объекта, реализующего кривую усиления 61

  2. Моделирование электронной части системы 63

  3. Моделирование динамических свойств пьезокорректоров 69

  4. Анализ результатов моделирования 72

2.3.Анализ точности моделирования 80

Выводы 84

Глава 3. Исследование идеальной АСРП ЛГ 85

  1. Исследование влияния начальных условий работы системы на функционирование АСРП ЛГ 86

  2. Исследование влияния параметров звена UPT на функционирование АСРПЛГ 88

  3. Исследование влияния параметров источника опорного напряжения REF на функционирование АСРП ЛГ 91

  4. Исследование влияния параметров звена INT на функционирование АСРПЛГ 102

3.5.Исследование влияния параметров звена FLT на

функционирование АСРП ЛГ 110

Выводы

Глава 4. Исследование реальной АСРП ЛГ 114

  1. Моделирование реальной АСРП ЛГ 114

  2. Исследование возможностей усовершенствования АСРП ЛГ 126

  3. Исследование процесса переброса периметра в АСРП ЛГ 133 Выводы 142 Заключение 144 Литература 146 Приложения 154

Введение к работе:

Современное авиационное приборостроение в большей степени ориентировано на применение бесплатформенных инерциальных навигационных систем (БИНС). Характерные для настоящего времени требования к увеличению дальности полета при сохранении жестких требований к точности выхода в заданную точку маршрута наилучшим образом обеспечиваются при построении БИНС на основе безроторных гироскопов. Лазерный гироскоп (ЛГ) является одним из наиболее распространенных к применению в БИНС безроторных гироскопов, что обусловлено такими его свойствами, как высокая точность, широкий диапазон измеряемых скоростей, малая чувствительность к перегрузкам, удобство при согласовании с вычислительными устройствами, осуществляющими обработку информации. Отрицательной стороной применения ЛГ является необходимость его оснащения рядом электронных систем, предназначенных для нормализации его функционирования: обработки выходного сигнала и минимизации или компенсации основных погрешностей работы гироскопа, вызванных влиянием различных внешних и конструктивно-технол огич еских факторо в.

Одной из таких систем является автоматическая система регулирования периметра (АСРП) ЛГ, широко распространенная как в отечественном, так и в зарубежном приборостроении. АСРП ЛГ предназначена для регулирования длины оптического пути (периметра) встречных электромагнитных волн гироскопа при влиянии изменения окружающей температуры, механического отклонения при перегрузках прибора и других воздействиях на моноблок ЛГ. Однако повсеместное распространение систем автоподстройки периметра типа АСРП ЛГ основано исключительно на исторической или интуитивной базе. Отсутствие исследований в области взаимного влияния систем автоподстройки периметра и ЛГ приводит к тому, что в современных БИНС используются

гироскопы с отработанными системами регулирования периметра без анализа возможности повышения их точностных свойств. Некоторые особенности применения АСРП ЛГ, например, связанные с выбором оптимальной рабочей моды ЛГ или необходимостью возвращения рабочей точки в требуемый диапазон («перебросом» периметра), оказываются в настоящее время практически неисследованными областями.

Современные тенденции развития БИНС направлены на повышение точности чувствительных элементов, в том числе и ЛГ. Существует мнение, поддерживаемое некоторыми отечественными разработчиками ЛГ и его сервисной электроники [1], что повышение точности ЛГ за счет технологических методов в условиях настоящего времени является нецелесообразным, Таким образом, повышение точности электронных систем ЛГ является, возможно, наиболее простым методом улучшения точностных свойств гироскопа, в связи с чем исследование АСРП ЛГ приобретает наибольшую актуальность.

Тенденции минимизации массогабаритных показателей БИНС, характерные для настоящего времени, неразрывно связаны с минимизацией массогабаритных показателей собственно ЛГ и его сервисных субблоков. В этих условиях модернизация отработанных вариантов АСРП ЛГ на основе современной элементной базы без анализа возможностей упрощения структуры системы оказывается недостаточной, что придает исследованию АСРП ЛГ дополнительную значимость для специалистов в области сервисной электроники ЛГ.

Исследование АСРП ЛГ включает в себя следующие вопросы:

исследование влияния элементарных звеньев системы на чувствительность, быстродействие, устойчивость и точность АСРП ЛГ и собственно ЛГ;

исследование влияния на функционирование системы внешних воздействий:

- определение взаимосвязи параметров АСРГТ ЛГ с качественными

характеристиками ЛГ;

- анализ возможностей усовершенствования звеньев АСРГТ ЛГ с
целью улучшения качественных характеристик ЛГ.

Особенности настоящего времени связаны с достаточно жесткими ограничениями в области материальных затрат на наукоемкие отрасти приборостроения. В такой ситуации дорогостоящие натурные эксперименты наиболее целесообразно проводить на базе предварительного моделирования, потенциал которого ограничен только возможностями современных вычислительных средств. Таким образом, основой исследования функционирования АСРГТ ЛГ является формирование модели системы. Особенности структуры АСРП ЛГ - системы, большинство звеньев которой представляют собой электронные узлы, позволяют применять схемотехническое моделирование как наиболее удобный инструмент анализа. Исходными данными для моделирования являются эмпирические данные, полученные для рассматриваемого варианта системы с помощью серии различных экспериментов, некоторые технические данные БИНС, в составе которой применяется исследуемая АСРГТ ЛГ, а также электрические принципиальные схемы электронных узлов системы. Результатом моделирования является формирование модели функционирования замкнутой АСРП ЛГ при различных начальных условиях.

Полученная схемотехническая модель АСРП ЛГ является основным инструментом исследования влияния параметров элементов электронной части системы и режимов их функционирования, а также различных внешних воздействий на точностные характеристики системы и собственно ЛГ. Таким образом, модель АСРП ЛГ позволяет:

определить границы устойчивости системы,

оценить чувствительность системы регулирования,

установить степени влияния параметров и режимов функционирования электронных узлов системы на ее точность,

- исследовать функционирование системы в широком температурном
диапазоне,

- исследовать реакцию системы на переброс периметра.
Проведенные исследования АСРП ЛҐ позволяют:

определить параметры системы, определяющие быстродействие, устойчивость, чувствительность и точность АСРП ЛГ и собственно ЛГ;

вынести ряд рекомендаций по улучшению системы регулирования, связанных с оптимальным выбором параметров системы, применение которых позволяет повысить точностные свойства системы и собственно ЛГ, упростить схемное решение электронной части системы и минимизировать ее массогабаритные характеристики.

Моделирование АСРП ЛГ в общем случае представляет собой моделирование нелинейной системы. Известно, что наихудшая точность при моделировании нелинейных цепей с помощью современных программ схемотехнического моделирования составляет 10-15%. Таким образом, выданные в результате моделирования рекомендации к улучшению АСРП ЛГ перед физическим внедрением в систему нуждаются в обязательной экспериментальной проверке, которая является следующим этапом исследования.

Целью настоящей работы является создание научного подхода к формированию АСРП ЛГ, основанного на анализе взаимосвязи конструктивно-технологических параметров системы с качественными характеристиками ЛГ методами схемотехнического моделирования.

Первая глава работы посвящена исследованию состояния вопроса и постановке задачи, в ней кратко рассмотрены физические основы работы ЛГ, приведен качественный анализ погрешностей прибора, в том числе и погрешностей, связанных с нестабильностью периметра ЛГ, проанализированы причины их возникновения и способы минимизации их влияния, основным из которых является применение систем автоподстройки периметра. Здесь же проведен сравнительный анализ существующих

-9-активных способов стабилизации периметра прибора, рассмотрены

конструкции и варианты схемных реализаций звеньев наиболее

распространенной системы регулирования периметра - АСРП ЛГ.

Вторая глава посвящена моделированию АСРП ЛГ. Здесь определены уравнения элементарных звеньев системы и их функциональная взаимосвязь, сформировано уравнение АСРП ЛГ; проведена оценка методов исследования системы и сделан выбор в пользу методов схемотехнического моделирования; созданы модели каждого звена АСРП ЛГ, в том числе резонатора прибора и динамических свойств пьезокорректоров, позволившие сформировать идеальную модель функционирования системы при различных начальных условиях.

Третья глава связана с исследованиями АСРП ЛГ на базе созданной идеальной модели. Здесь с помощью варьирования различных параметров элементарных звеньев системы и начальных условий работы определены границы устойчивости АСРП ЛГ, факторы, влияющие на быстродействие и чувствительность системы, а также факторы, определяющие точность АСРП и собственно ЛГ, выявление которых позволяет снизить точностные требования к некоторым не влияющим на работу системы параметрам элементарных звеньев системы. Кроме того, в этой главе проведены предварительные исследования, направленные на упрощение схемной реализации системы.

Четвертая глава посвящена исследованию функционирования АСРП ЛГ с учетом неидеальности элементарных звеньев системы. В данной главе определены основные источники ошибок системы регулирования и рассмотрены возможные пути их минимизации, проанализирована возможность функционирования реальной системы при более простых или более экономичных реализациях некоторых элементарных звеньев АСРП ЛГ, а также создана температурная модель работы системы и проведено исследование процесса переброса периметра, по результатам которого

-10-вынесены рекомендации по уменьшению времени готовности АСРП ЛГ при

перебросе,

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".

Подобные работы
Лепе Сергей Николаевич
Разработка и исследование метода калибровки избыточных измерителей ускорения с целью повышения точности БИНС
Измайлов Андрей Евгеньевич
Исследование точности прецизионных акселерометров и повышение их качества
Бурамбаева Нурсауле Аманжоловна
Исследование влияния конструктивно-технологических параметров на надежность системы резистивных перемычек
Молчанов Алексей Владимирович
Исследование конструктивно-технологических характеристик лазерного гироскопа с целью повышения его качества
Фэн Лэй
Исследование технологического процесса пайки бессвинцовыми припоями с целью повышения надежности электронной аппаратуры
Садковская Ирина Владимировна
Разработка и исследование лазерного интерференционного жидкостного манометра высшей точности с целью повышения уровня обеспечения единства измерений низкого абсолютного давления
Садковская Ирина Владимировна
Разработка и исследование лазерного интерференционного жидкостного манометра высшей точности с целью повышения уровня обеспечения единства измерений низкого абсолютного давления
Пак Владимир Алексеевич
Разработка и исследование системы автоматической настройки многоцелевых станков с ЧПУ с целью повышения точности обработки систем координированных отверстий
Никитченко Инна Игоревна
Исследование температурных параметров подкомбинезонного пространства глубоководного водолаза как объекта системы автоматического регулирования температуры искусственной среды обитания
Кочуков Сергей Владимирович
Моделирование процесса накатывания резьбы на стержневых изделиях с целью повышения точности и качества

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