Автореферат (1025149), страница 2

Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла (страница 2)

Результаты диссертации докладывались и обсуждалисьна следующих конференциях: XXIII Санкт-Петербургская международная конференция по интегрированным навигационным системам (Санкт-Петербург, 2016);XLI Академические чтения по космонавтике, посвященные памяти С.П. Королеваи других выдающихся отечественных ученых – пионеров освоения космическогопространства (Москва, 2017); Третья Всероссийская научно-техническая конференция «Навигация, наведение и управление летательными аппаратами» (Москва,2017).Публикации.

Основные результаты диссертации изложены в 8 публикациях, в том числе в 3 статьях, опубликованных в журналах, входящих в переченьВАК РФ, общим объемом 3,54 п.л.Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, 4 глав,общих выводов и заключения, списка литературы из 81 наименования, а такжеприложения.

Материал изложен на 156 страницах машинописного текста и включает 41 рисунок, 48 таблиц.Содержание работыВо введении обоснована актуальность темы исследования, сформулированы цель и задачи, определены научная новизна и практическая значимость полученных результатов.В первой главе осуществлен анализ требований к калибровке блока акселерометров БИНС; приведена функциональная схема калибровки блока акселерометров БИНС; синтезирована нелинейная математическая модель процесса ка3либровки блока акселерометров БИНС с использованием точного двухстепенногоиспытательного стенда; проведен анализ наблюдаемости параметров синтезированной модели.Функциональная схема калибровки блока акселерометров БИНС с использованием двухстепенного испытательного стенда представлена на Рис. 1.Блок акселерометров БИНС устанавливаются на испытательном стенде.

После чего оператор назначает в БКПИ (блок конфигурации программ испытаний)необходимые программы испытаний, которые загружается в БУС(блок управляющих сигналов), гдеформируются команды управленияиспытательным стендом. Измерительная информация для определения оценок инструментальных по- Рис. 1. Функциональная схема калибровкиблока акселерометров БИНСгрешностей акселерометров, сформированная в процессе проведения испытаний, накапливается в БРИ (блок регистрации измерений), а затем передается в БОИ (блок обработки информации), гдереализуется процедура калибровки акселерометров.Измерительная информация для осуществления контроля точности из БРИ,а также оценки инструментальных погрешностей акселерометров с выхода БОИ,подаются на вход БПК (блок проверки и контроля), где осуществляется контрольточности.Синтезированная нелинейная математическая модель измерений блока акселерометров, включает в свой состав инструментальные погрешности акселерометров и малые погрешности выставки испытательного стенда в плоскости местного горизонта:J *  J *Л  J *Н  W*  Γ Л Υ Л  Γ Н Υ Н  W* ,(1)где J X*J *   J Y* J * Z1 0 0  X, Γ Л   0 1 0 00 0 1 0Υ Л  *X*Y*ZW*wY*wZ* w*XKX ,TXKYKZ0Y  ZY000Z100200300X04Z00000XY56 1 XY ZXYZ1 0 0, Γ Н   0 1 0 ;0 0 1 3 , Υ Н  E XTEYEZ  ;T cos  , X  sin  sin  ,  X   cos  sin  ,  Y  0,  Y  cos  ,  Y  sin  ; Z  sin  ,  Z   cos  sin  ,  Z  cos   cos  ;K X  1  12   22 1  k X   1,1  1 1  k X , 4   4 1  kY ;K Y  1   32   42 1  kY   1, 2   2 1  k X , 5   5 1  k Z ;K Z  1   52   62 1  k Z   1, 3   3 1  kY , 6   6 1  k Z ;E X  K X  3 X   1 X   1  3 Y   1 Y    2  3 Z   1 Z ;EY  K Y  3 Y   1 Y    3  3 X   1 X    4  3 Z   1 Z ;E Z  K Z  3 Z   1 Z    5  3 X   1 X    6  3 Y   1 Y ;Здесь J*  нормированный вектор невязки измерений блока акселерометров в*собственных осях; J Л  линейная составляющая модели; J *Н  нелинейная4составляющая модели; W*  нормированный вектор измерительных шумов; ΥЛ вектор состояния для линейной составляющей модели; ΥН  вектор нелинейныхсоставляющих модели; Γ Л  матрица наблюдений для вектора Υ Л ; Γ Н  матрица*наблюдений для вектора Υ Н ; i (i  x, y, z)  смещения нулей акселерометров;ki (i  x, y, z)  погрешностимасштабныхкоэффициентовакселерометров;_____ j ( j  1, 6 )  углы неортогональности осей чувствительности акселерометров;1,3  погрешности выставки испытательного стенда в плоскости местного горизонта; Ei (i  x, y, z)  составляющие вектора Υ Н , выраженные относительно па_____раметров Ki (i  x, y, z) ,  j ( j  1, 6 ) , 1,3 ;   угол поворота испытательного стенда вокруг внешней оси;   угол поворота испытательного стенда вокруг внутреннейоси.Синтез нелинейной математической модели процесса инвариантной калибровки блока акселерометров осуществлялся на основе выражения (1):(2)L  LЛ  LН  WБ*  HЛ XЛ  Hη XН  Hη W* ,где H Л   X Y  Z  X2 Y2  Z2  X Y  X  Z Y ZXЛ*X*Y*ZH η   X Y  Z ,KXKYKZX Н  E X  X  X   Y  Y   Z Z  X  X   Y  Y   Z Z ;1   3  2   5  4   6  1  3 ;TEYEZ  ,TW *  w*XwY*.* TZwЗдесь L  нормированный вектор невязки измерений блока акселерометров, соответствующий вертикальной оси географической системы координат; LЛ  линейная составляющая модели; LН  нелинейная составляющая модели; WБ* нормированный вектор измерительных шумов; XЛ  вектор состояния для линейной составляющей модели; XН  вектор нелинейных составляющих модели; H Л матрица наблюдений для вектора X Л ; H η  вектор, составленный из элементовматрицы направляющих косинусов.Векторно-матричные уравнения (1), (2) представляют собой нелинейнуюматематическую модель процесса калибровки блока акселерометров БИНС с использованием точного двухстепенного испытательного стенда, включающая всвой состав 14 неизвестных параметров, из которых: 12 параметров характеризуют инструментальные погрешности акселерометров; 2 параметра характеризуютмалые погрешности выставки испытательного стенда в плоскости местного горизонта.Анализ наблюдаемости калибруемых параметров осуществлялся на основесинтезированной нелинейной математической модели процесса калибровки блокаакселерометров БИНС (1), (2).

Для этой цели были введены в рассмотрение 3группы фиксированных поворотов блока акселерометров (Рис. 2).5Рис. 2. Схема осуществления фиксированных поворотов: а) схема установки блока акселерометров на испытательном стенде б) 1 группа поворотов; в) 2 группаповоротов; г) 3 группа поворотовTЗдесь J Б  0 g 0  вектор кажущегося ускорения, измеряемый акселерометрами в ходе проведения калибровки; g  модуль вектора ускорения силы тяжести.Модель измерений (1), соответствующая заданным фиксированным поворотам (Рис. 2) имеет следующий вид:_____J*k  J *Л  Wk*  Γ Л ΥЛ  Wk* , (k  1, 3 ),kk(3)kгдеΓЛΓЛ121 001 000 10 01 00 11 0 0ΓЛ   0 1 03 0 0 1cos    sin  000 sin   *X  *X  *X 01** Y  Y  *Y  sin   0  ; *  *  * 0 sin  000cos    cos   0  Z  Z  Z K K K YX sin  0cos  0000 cos    X KZ  KZ  KY 000 sin   cos  010 ;  .Υ,Υ,ΥЛЛЛ0cos  000 sin   0  sin  3  13  23  1 2  3  3 sin  0cos  000cos   0  4 4 5 0cos  0sin  00 sin   0  ; 6  5  6 0000sin   cos  01  1  1  1        3 3 30 001 0 cos  0000Здесь k  порядковый номер группы поворотов.Модель процесса инвариантной калибровки (2), соответствующая заданнымфиксированным поворотам (Рис.

2) имеет следующий вид:_____Lk  LЛ  WБ*  H Л XЛ  Hη Wk* , (k  1, 3 ),kгдеkkk  sin   cos  sin   cos    cos  sin  , sin   cos  sin   cos   cos   sin  ,H Л  cos   sin   cos 2   sin 2    sin   cos  ,1HЛHЛ222322(4)k  X Л  *Y1XЛXЛ23*ZKY*X*ZKXKZ*X*YKXKYKZ   ;   .T4  6 ;T2513TПараметры  , K i i  x, y, z  определяются из модели процесса инвариантной*i__________калибровки (4). При этом параметры  j ( j  1, 6) в составе векторов X Лk (k  1, 3 )представлены в виде линейных комбинаций и не наблюдаемы по отдельности.Для определения указанных параметров используется модель измерений акселе_____рометров (3), в составе которой параметры  j ( j  1, 6) представлены в явном виде.6Модель измерений акселерометров (3) не обладает свойством инвариантности.Следовательно, с учетом известных оценок параметров *i , K i i  x, y, z  , сформированных по (4), из модели измерений (3) с достаточной точностью определяются_____параметры  j ( j  1, 6),  1,3 .Таким образом, установлено, что синтезированная нелинейная математическая модель процесса калибровки блока акселерометров БИНС позволяет определить все неизвестные параметры.Во второй главе синтезирована оптимальная инвариантная программа калибровки блока акселерометров БИНС; проведен анализ точностных характеристик синтезированной оптимальной программы калибровки; проведен анализточностных характеристик инвариантных программ калибровки для случая учетаквадратичных составляющих масштабных коэффициентов в составе модели инструментальных погрешностей акселерометров.В процессе синтеза инвариантных программ калибровки блока акселерометров БИНС использовались следующие критерии оптимальности: максимальное подавление влияния измерительного шума на точность калибровки блока акселерометров; снижение трудозатрат на осуществление калибровки блока акселерометров; обеспечение равномерного изменения проекции вектора кажущегосяускорения на ось чувствительности каждого из испытуемых акселерометров.

Характеристики

Список файлов диссертации