Диссертация (1025150), страница 12

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

Текст из файла (страница 12)

сек№CJ , угл. секТочность калибровки блока акселерометров12345-2.9-1.8-5.5-7.3-1.27891011-3.4-5.73.01.6-4.76-2.912№J , угл. сек№CJ , угл. сек138.5196.1181.6244.3CC140.0200.715-5.1212.5161.9224.1172.9235.7-3.9Рисунок 4.11.Точность итерационной процедуры калибровки блока акселерометров102Здесь ось абсцисс – характеризует количество измерительных положенийпрограммы калибровки; ось ординат – характеризует точность калибровкиакселерометров.По данным из Таблицы 4.5 и Рисунка 4.11 видно, что послекомпенсацииоценокинструментальныхпогрешностеймаксимальноезначение невязки измерений блока акселерометров составляет 9 угл. сек. Приэтом,характеристикацентрированаоколонулевогозначения(математическое ожидание 0.1 угл. сек), а разброс относительно среднегозначения не превышает 4.3 угл. сек.

Наклон характеристики относительнооси абсцисс связан с несущественным изменением систематическихсоставляющихобусловленоинструментальныхизмененияпогрешностейтемпературыакселерометров,окружающейсредызачтовремяосуществления процедуры калибровки (не более 1 0С).Стоит отметить, что в случае расчета информационной невязки понаборуизмерений,сформированномуприповторномзапуске,характеристика может быть сдвинута относительно нулевого значения (осиабсцисс). При этом величина сдвига будет определяться случайнойсоставляющейинструментальныхпогрешностейакселерометров(погрешность от запуска к запуску).Такимобразом,результатыпроведенногоэкспериментальногоисследования позволяют сделать вывод, что предложенная итерационнаяпроцедура калибровки блока акселерометров БИНС позволяет с высокойточностью и достоверностью определять инструментальные погрешностиакселерометров.1034.5.Экспериментальное исследование точностных характеристикоптимальной инвариантной программы калибровки блокаакселерометровЭкспериментальноеисследованиеточностныххарактеристикоптимальной инвариантной программы калибровки блока акселерометровпроводилось с использованием 2 наборов измерений, сформированных водном запуске при температуре окружающей среды +60 0С.Первый набор измерений был сформирован с использованиемпрограммы калибровки из 24 измерительных положений (Приложение 3,Таблица П.3.3).

Второй набор измерений был сформирован с использованиемоптимальной программы калибровки из 18 измерительных положений(Приложение 3, Таблица П.3.4).Оценкиинструментальныхпогрешностейвыставкипогрешностейиспытательногоакселерометровстенда,полученныеисиспользованием итерационной процедуры калибровки приведены в Таблицах4.6, 4.7.Таблица 4.6.Оценки инструментальных погрешностей акселерометров (программакалибровки из 24 измерительных положений)kˆ y , %̂ x , угл.сек ̂ y , угл .секkˆx , %̂ z , угл.секkˆz , %688.395321-603.9521121228.104943-12.103842-1.797041-3.706115 ˆ 1 , угл .секˆ 2 , угл.секˆ3 , угл.сек-525.145179189.619687628.096244ˆ4 , угл.сек ˆ 5 , угл.сек ˆ 6 , угл.сек-89.889194721.811616959.666036 ˆ1 , угл.сек ˆ3 , угл .сек-32.251766-5.103546104Таблица 4.7.Оценки инструментальных погрешностей акселерометров (программакалибровки из 18 измерительных положений)̂ x , угл.сек̂ y , угл .сек̂ z , угл.секkˆx , %kˆ y , %kˆz , %688.721735-602.639561227.281506-12.098777-1.791125-3.696050 ˆ 1 , угл .секˆ 2 , угл.секˆ3 , угл.сек-527.676336192.307690629.911623ˆ4 , угл.сек ˆ 5 , угл.сек ˆ 6 , угл.сек-87.751712722.129532958.948375 ˆ1 , угл.сек ˆ3 , угл .сек-32.202775-5.420848Разность оценок инструментальных погрешностей акселерометров,рассчитанная по данным из Таблиц 4.6, 4.7 приведена в Таблице 4.8.Таблица 4.8.Разность оценок инструментальных погрешностей акселерометров x , угл.сек y , угл.сек z , угл.секkx , ppmk y , ppmkz , ppm-0.326414-1.3125510.823437-50.656693-59.160974-100.6502051 , угл.сек2 , угл.сек 3 , угл.сек2.531156-2.688004-1.8153794 , угл.сек 5 , угл.сек 6 , угл.сек-2.137482-0.3179160.7176611, угл.сек 3 , угл.сек-0.0489900.317302105ПоданнымизТаблицы_____ˆ *i i  x, y, z , ˆ j  j  1, 6 , ˆ1,3 ,4.8видно,сформированныесчтооценкииспользованиемпрограммы калибровки из 18 измерительных положений и программыкалибровки из 24 измерительных положений практически не отличаются.При этом оценки погрешностей масштабных коэффициентов kˆi i  x, y, z  ,сформированные с использованием указанных программ различаются на 51,59 и 101 ppm соответственно.

Такое различие обусловлено несущественнымнагреванием блока акселерометров (не более 1 oС) в ходе осуществлениипроцедуры калибровки.Уточненные измерения блока акселерометров, полученные по даннымиз Таблиц П.3.3, П.3.4 (Приложение 3), 4.6, 4.7 в соответствии (4.8)приведены в Таблицах П.3.5, П.3.6 (Приложение 3)Всоответствиис(4.9)поуточненнымизмерениямблокаакселерометров (Приложение 3, Таблицы П.3.5, П.3.6) определим точностькалибровки блока акселерометров (Таблицы 4.9, 4.10, Рисунки 4.12, 4.13).Таблица 4.9.Точность калибровки блока акселерометров (программа калибровки из 24измерительных положений)№123456J C , угл.сек-9.3-0.9-6.0-16.8-6.3-5.2№789101112J C , угл.сек-4.5-9.62.9-1.4-5.8-0.5№131415161718J C , угл.сек9.4-3.4-5.14.18.83.3№192021222324J C , угл.сек6.86.78.87.85.68.6106Таблица 4.10.Точность калибровки блока акселерометров (программа калибровки из 18измерительных положений)№123456J C , угл.сек3.21.4-6.13.2-3.0-2.6№789101112J C , угл.сек2.40.6-2.41.1-0.10.8№131415161718J C , угл.сек-0.20.40.6-0.30.3-0.6Рисунок 4.12.Точность калибровки блока акселерометров (программа калибровки из 24измерительных положений)107Рисунок 4.13.Точность калибровки блока акселерометров (программа калибровки из 18измерительных положений)По данным из Таблицы 4.9 и Рисунка 4.12 видно, что послекомпенсации оценок инструментальных погрешностей, полученных сиспользованием программы калибровки из 24 измерительных положений,максимальное значение невязки измерений блока акселерометров составляет17угл.сек.Приэтом,характеристикацентрированаоколонуля(математическое ожидание 0.1 угл.

сек.), а разброс относительно среднегозначения не превышает 7.2 угл. сек.По данным из Таблицы 4.10 и Рисунка 4.13 видно, что послекомпенсации оценок инструментальных погрешностей, полученных сиспользованием программы калибровки из 18 измерительных положений,максимальное значение параметра  J C составляет 7 угл. сек.

При этом,характеристика центрирована около нуля (математическое ожидание 0.1 угл.сек), а разброс относительно среднего значения не превышает 2.3 угл. сек.108Такимобразом,экспериментальногорезультатыисследованияпроведенногопозволяютсравнительногосделатьвывод,чтопредложенная оптимальная инвариантная программа калибровки из 18измерительных положений не уступает по точности программе калибровкииз 24 измерительных положений, но при этом позволяет существенноснизить трудозатраты на осуществление процедуры калибровки.Стоит отметить, что оптимальная инвариантная программа калибровкииз18измерительныхположенийпозволяетсущественноповыситьэффективность исследования температурной зависимости инструментальныхпогрешностейакселерометровблагодаряснижениютрудозатратнаосуществление процедуры калибровки на 33%.4.6.Экспериментальное исследование температурной зависимостиинструментальных погрешностей блока акселерометровДляпостроенияпогрешностейтемпературнойакселерометровнамоделиосновеинструментальныхоптимальнойинвариантнойпрограммы калибровки из 18 измерительных положений было сформировано13 наборов измерений (в 13 запусках) в диапазоне температур окружающейсреды от -550С до +600С (Таблица 4.11).Таблица 4.11.Температура окружающей среды№1T,0С -55234567-50-40-30-20-1008910111213+10 +20 +30 +40 +50 +60Оценки инструментальных погрешностей акселерометров, полученныес использованием итерационной процедуры калибровки приведены вТаблицах 4.12 – 4.14.109Таблица 4.12.Оценки смещений нулей акселерометров№̂ x , угл.сек̂ y , угл .сек̂ z , угл .сек11055.502794-725.574146425.84618221027.115545-714.099183411.2742523975.886723-694.604428381.9621514924.870676-679.627374355.4027355877.297850-669.374136332.1634416830.205722-659.926342309.6741007785.822174-650.274763288.7320808742.871826-641.331363269.5271039705.078729-632.370872252.30987410680.751808-626.616568237.91499511681.330026-622.341858232.53261312683.369904-614.056125228.33250813688.395321-603.952112228.104943Таблица 4.13.Оценки погрешностей масштабных коэффициентов№kˆx , %kˆ y , %kˆz , %1-12.872145-1.996035-5.2462952-12.863420-1.987543-5.1865393-12.837871-1.975036-5.061994110Таблица 4.13.

(продолжение)№kˆx , %kˆ y , %kˆz , %4-12.799651-1.968732-4.9184485-12.749061-1.964659-4.7674926-12.689782-1.961660-4.6083817-12.623120-1.953644-4.4454288-12.548024-1.939305-4.2857759-12.468224-1.920359-4.13945310-12.382295-1.898284-4.00955111-12.293814-1.873779-3.89768912-12.200109-1.845904-3.80454813-12.103842-1.797041-3.706115Таблица 4.14.Оценки углов неортогональности осей чувствительности№ ˆ1 , угл.сек ˆ 2 , угл.сек ˆ 3 , угл.секˆ4 , угл.сек ˆ 5 , угл.сек ˆ 6 , угл.сек1-536.091355200.946947666.280344-116.438590729.179380983.4718612-533.862150196.607250663.196061-115.288463730.568151981.8574723-529.721932187.596829658.245087-114.016802734.480978979.5197074-525.057163181.653187651.356161-112.702766734.817308976.9132545-521.278170175.727533645.179585-111.816476736.495977974.3488706-519.115825169.403703639.130792-111.167152735.647549972.6318127-516.730557165.606272633.797828-110.155920735.406275968.8034208-514.223192161.416480626.633608-109.322438737.067887964.903452111Таблица 4.14.

(продолжение)№ ˆ1 , угл.сек ˆ 2 , угл.сек ˆ 3 , угл.секˆ4 , угл.сек ˆ 5 , угл.сек ˆ 6 , угл.сек9-511.209408157.015428619.274366-106.610990737.947172959.17158410-509.635165154.033189610.813254-104.636135736.448437953.34280311-506.337269153.699483601.471903-102.140604732.942742947.02555612-514.205525169.648726606.178571-97.634793730.008967948.44216513-525.145179189.619687628.096244-89.889194721.811616959.666036Зависимость оценок инструментальных погрешностей акселерометров(Таблицы 4.12 – 4.14) от температуры будем описывать полиномом 3порядка:f T   c0  c1T  c2T 2  c3T 3 .(4.10)Здесь f T   зависимость инструментальной погрешности акселерометра от_____температуры T ; с p  p  0, 3   неизвестные коэффициенты полинома 3порядка._____Неизвестные коэффициенты с p  p  0, 3в (4.10) определяются всоответствии с алгоритмом метода наименьших квадратов:ˆ  H TT H T 1 H TT Z est ,Xгде 1 Tc1 cˆ0  cˆ 1 Tc2ˆ   1 , H T  X cˆ  ... ... 2 cˆ  1 Tc 313Tc12Tc22...Tc132Tc31  est1 Tc32  est2 ., Z est  ...

...  est Tc313  13 (4.11)112ЗдесьX̂ вектороценокнеизвестныхкоэффициентов;H T  матрицаизмерений; Zest вектор измерений, составленный из оценок однородныхинструментальныхпогрешностейакселерометров(смещениянулей,погрешности масштабных коэффициентов, углы неортогональности осейчувствительностиакселерометров);Tc  усредненныеизмерениятермодатчиков акселерометров (усреднение производится в течение всеговремени осуществления процедуры калибровки).Оценки неизвестных коэффициентов с p , полученные в соответствии с(4.11), приведены в Таблице 4.15.Таблица 4.15.Оценки неизвестных коэффициентов1C11Погрешностьс̂0ˆ x (T )0.004355140-2.698490e-054.440437e-081.769397e-09ˆ y (T )-0.0032626306.480993e-06-6.697841e-085.028723e-10ˆ z (T )0.001663937-1.325394e-054.777320e-083.876172e-10kˆ x (T )-0.1277214575.392194e-055.801534e-07-2.137426e-09kˆ y (T )-0.0196738406.935637e-06-4.587306e-092.576800e-09kˆz (T )-0.0483449150.0001663.784587e-07-8.559168e-09ˆ1 (T )-0.0025440242.231624e-066.225995e-09-4.272519e-10ˆ 2 (T )0.000873187-4.048721e-06-9.255571e-098.541417e-10ˆ3 (T )0.003155043-4.055817e-06-4.282142e-089.204418e-10ˆ 4 (T )-0.0005432094.068738e-07-6.083867e-092.368224e-10ˆ5 (T )0.0035628897.997481e-07-5.350058e-09-1.843664e-10ˆ 6 (T )0.004740834-1.915015e-06-3.461492e-085.274542e-10Зависимостьсˆ1 ,значений0сˆ2 , C02инструментальныхсˆ3 , C03погрешностейакселерометров от температуры, сформированная по данным из Таблицы4.15 приведена на Рисунках 4.14 – 4.16.113Рисунок 4.14.Зависимость смещений нулей от температуры114Рисунок 4.15.Зависимость погрешностей масштабных коэффициентов от температуры115Рисунок 4.16.Зависимость от температуры углов неортогональности осей чувствительности акселерометров116По данным из Рисунка 4.14 видно, что в отличие от акселерометров Y,Z смещение нуля акселерометра Х наиболее сильно зависит от температуры.Так, за время осуществления калибровки смещения нулей акселерометров Y,Z изменились менее чем на 0.01 м/с2.

Характеристики

Список файлов диссертации