Диссертация (1025150), страница 2
Текст из файла (страница 2)
Синтезированаоптимальнойиисследованыинвариантнойточностныехарактеристикипрограммыкалибровкиблокапроцедуракалибровкиблокаакселерометров БИНС;3. Синтезированаитерационнаяакселерометров БИНС;4. Экспериментальноподтвержденаэффективностьразработаннойоптимальной инвариантной программы и итерационной процедурыкалибровки блока акселерометров БИНС.Методы исследования. Решение поставленных задач осуществлялосьс использованием методов теории инерциальных навигационных систем,теории линейных векторных пространств, теории оценивания динамическихсистем.Научнаяновизна.Вдиссертацииполученыновыенаучныерезультаты:1.
Синтезировананелинейнаяматематическаямодельпроцессакалибровки блока акселерометров БИНС с использованием точногодвухстепенного испытательного стенда. Полученная модель позволяетрасширитьвозможностиинвариантнойкалибровкиблокаакселерометров и обеспечивает возможность точного и достоверногоопределения всех неизвестных параметров модели, характеризующихинструментальныепогрешностиакселерометровипогрешностивыставки испытательного стенда;2. Синтезирована оптимальная инвариантная программа калибровкиблока акселерометров, позволяющая сократить трудозатраты наосуществление калибровки без существенного снижения точностиопределенияинструментальныхпогрешностей.Синтезированапрограмма калибровки блока акселерометров БИНС с учетомквадратичныхсоставляющихпогрешностеймасштабныхкоэффициентов и исследованы ее точностные характеристики;93.
СинтезированаакселерометровдостоверностьитерационнаяБИНС,процедурапозволяющаяоценоккалибровкиповыситьинструментальныхблокаточностьипогрешностейакселерометров за счет учета неравноточности измерительных каналовблока акселерометров БИНС;4. Результатыпроведенныхподтверждаютэкспериментальныхэффективностьисследованийразработаннойоптимальнойинвариантной программы и итерационной процедуры калибровкиблока акселерометров БИНС.Практическая значимость.
Разработанная оптимальная инвариантнаяпрограмма и итерационная процедура калибровки позволяют с достаточнойточностьюосуществлятьИспользованиекалибровкупредложеннойблокаоптимальнойакселерометровинвариантнойБИНС.программыкалибровки позволяет снизить трудозатраты на этапе производства БИНС.Положения, выносимые на защиту:1. Нелинейная математическая модель процесса калибровки блокаакселерометровБИНСсиспользованиемизмеренийточногодвухстепенного испытательного стенда, включающая в свой составпараметры,характеризующиеинструментальныепогрешностиакселерометров и погрешности выставки испытательного стенда;2. Синтезированная оптимальная инвариантная программа калибровкиблока акселерометров БИНС из 18 измерительных положений,обеспечивающая значительное снижение трудоемкости процессакалибровки и результаты исследований ее точностных характеристик.МетодикасинтезаирезультатыхарактеристикинвариантныхакселерометровБИНСсисследованийпрограммучетомкалибровкиквадратичныхпогрешностей масштабных коэффициентов;точностныхблокасоставляющих103.
Синтезированнаяитерационнаяпроцедуракалибровкиблокаакселерометров БИНС, учитывающая неравноточность измерительныхканалов блока акселерометров БИНС и обеспечивающая точное идостоверное определение оценок инструментальных погрешностейакселерометров;4. Результатыэкспериментальныхисследований,подтверждающихэффективность разработанной оптимальной инвариантной программыи итерационной процедуры калибровки блока акселерометров БИНС.Достоверностьточностиполученныхоптимальноймоделированиярезультатамипрограммыитерационной«Инерциальныекалибровки, апроцедурыэкспериментальныхтехнологииРезультатырезультатов.такжекалибровкиисследований,численногосогласуютсяпроведенных«Технокомплекса»санализавсАОиспользованиемвысокоточного испытательного оборудования.Внедрение результатов.
Полученные в диссертации результатыприменяются в АО «Инерциальные технологии «Технокомплекса» приразработке и выпуске высокоточных инерциальных измерительных блоков иБИНС авиационного назначения.Личный вклад автора состоит в разработке и экспериментальномподтверждении эффективности: оптимальной инвариантной программыкалибровки,позволяющейсущественноснизитьтрудозатратынаосуществление калибровки блока акселерометров БИНС; итерационнойпроцедуры калибровки, обеспечивающей точное и достоверное определениеоценок инструментальных погрешностей блока акселерометров БИНС.Апробацияработы.Результатыдиссертациидокладывалисьиобсуждались на следующих конференциях: XXIII Санкт-Петербургскаямеждународная конференция по интегрированным навигационным системам(Санкт-Петербург, 2016); XLI Академические чтения по космонавтике,11посвященные памяти С.П.
Королева и других выдающихся отечественныхученых – пионеров освоения космического пространства (Москва, 2017);ТретьяВсероссийскаянаучно-техническаяконференция«Навигация,наведение и управление летательными аппаратами» (Москва, 2017).Публикации. Основные результаты диссертации изложены в 8публикациях, в том числе в 3 статьях, опубликованных в журналах,входящих в перечень ВАК РФ.Структура и объем диссертации.
Диссертация состоит из введения, 4глав, общих выводов и заключения, списка литературы из 81 наименования, атакже приложения. Материал изложен на 156 страницах машинописноготекста и включает 41 рисунок, 48 таблиц.Вовведенииобоснованаактуальностьтемыисследования,сформулированы цель и задачи, определены научная новизна и практическаязначимость полученных результатов.В первой главе осуществлен анализ требований к калибровке блокаакселерометров БИНС; приведена функциональная схема калибровки блокаакселерометров БИНС; синтезирована нелинейная математическая модельпроцесса калибровки блока акселерометров БИНС с использованием точногодвухстепенного испытательного стенда; проведен анализ наблюдаемостипараметров синтезированной модели.Во второй главе синтезирована оптимальная инвариантная программакалибровки блока акселерометров БИНС; проведен анализ точностныххарактеристикпроведенсинтезированнойанализточностныхоптимальнойхарактеристикпрограммыкалибровки;инвариантныхпрограммкалибровки для случая учета квадратичных составляющих масштабныхкоэффициентовакселерометров.всоставемоделиинструментальныхпогрешностей12В третьей главе синтезирована итерационная процедура калибровкиблокаакселерометровБИНС;проведеночисленноемоделированиесинтезированной итерационной процедуры калибровки.В четвертой главе проведены экспериментальные исследования,подтверждающие эффективность разработанной оптимальной инвариантнойпрограммы и итерационной процедуры калибровки блока акселерометровБИНС.В общих выводах и заключении приведены основные результатыисследований, проведенных в рамках диссертации.Автор выражает благодарность своему научному руководителю,сотрудникам кафедры приборов и систем ориентации, стабилизации инавигации МГТУ им.
Н.Э. Баумана, сотрудникам АО «Инерциальныетехнологии «Технокомплекса» за поддержку и помощь в научной работе.13Глава 1. Нелинейная математическая модель процессакалибровки блока акселерометров БИНС1.1.Анализ требований к калибровке блока акселерометров ипостановка задач исследованияВ составе инерциальной навигационной системы блок акселерометровреализует измерительные каналы ускорений, выходные данные которыхиспользуются для построения навигационного решения [13, 51, 52].
Блокакселерометров включает в свой состав: кронштейн, обеспечивающийфиксацию ортогональной триады акселерометров; термодатчики для каждогоизакселерометров;преобразованиеблоксервиснойаналоговыхэлектроники,сигналовосуществляющийчувствительныхэлементоввдискретный цифровой код.Важным технологическим этапом изготовления БИНС, позволяющимповысить ее точность является калибровка. Задача калибровки состоит вточном и достоверном определении оценок инструментальных погрешностейблока акселерометров по выходным данным его измерительных каналов.Полученные в ходе калибровки оценки инструментальных погрешностейиспользуются в составе навигационного алгоритма БИНС для уточненияизмерений блока акселерометров в режиме реального времени.Всвязисинструментальныхпредъявляютсяэтимкточностипогрешностейвысокиеидостоверностиблокатребования.ВопределенияакселерометровсвоюочередьБИНСточностьидостоверность определения оценок инструментальных погрешностей блокаакселерометров будет зависеть от выбранного способа калибровки, а такжеиспользуемых программ калибровки.В работах [1-3, 5, 17, 25-27, 33, 34, 46, 74, 75] рассмотрены основыинвариантногоподходавзадачекалибровкиакселерометров.Сутьинвариантного подхода заключается в синтезе математической моделиизмерений акселерометров, которая представляет собой либо композицию14измеренийакселерометров,приведеннуюквертикальнойосигеографической системы координат [17, 25-27], либо скалярное произведениевектора измерений акселерометров на самого себя [1, 3, 33, 34, 75].Способы калибровки, основанные на свойстве инвариантности,позволяютсвысокойточностьюидостоверностьюопределятьсистематические составляющие инструментальных погрешностей блокаакселерометров БИНС.
При этом потенциальная точность определенияоценокинструментальныхпогрешностейопределяетсястабильностьюизмерительных каналов блока акселерометров [34]. В качестве примераможно рассмотреть случай, когда стабильность измерительных каналовблока акселерометров не превышает 10 угл. сек (2σ). Тогда, с учетомвеличины метрологического эталона (модуль ускорения силы тяжести наместепроведенияиспытанийg 9.815179 м/с2 ),используемогодляосуществления процедуры калибровки, методическая ошибка инвариантногоподхода составит примерно: 10 угл.
сек (2σ) для смещений нулей и угловнеортогональности осей чувствительности; 48 ppm (2σ) для погрешностеймасштабных коэффициентов.Стоит отметить, что инвариантный подход так же может бытьиспользовандлякалибровкигироскопов.Так,результатыэкспериментальных исследований, полученные в [15, 32, 70, 71] позволяютсделать вывод, что использование инвариантного подхода позволяет свысокой точностью определить систематические составляющие дрейфовкольцевыхлазерныхгироскоповвысокоточныхБИНС.Приэтоминвариантный подход не позволяет обеспечить точное определениепогрешностей масштабных коэффициентов и углов неортогональности осейчувствительностикольцевыхлазерныхгироскопов.Этообусловленодостаточно высокими требованиями к стабильности измерительных каналовблока гироскопов БИНС.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
