Диссертация (1025150), страница 3

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

Текст из файла (страница 3)

В качестве примера можно рассмотреть случай,когда стабильность измерительных каналов угловых скоростей не превышает0.01 град/ч (2σ). Тогда, с учетом величины метрологического эталона15(модуль угловой скорости суточного вращения Земли U 15.041 град/ч),используемого для осуществления процедуры калибровки гироскопов,методическая ошибка инвариантного подхода в определении погрешностеймасштабныхкоэффициентовиугловнеортогональностиосейчувствительности гироскопов составит примерно 665 ppm (2σ) и 137 угл. сек(2σ) соответственно. Для точного определения указанных параметров в [15,70, 71] используется способ калибровки с привлечением измерений датчиковугла положения точного двухстепенного испытательного стенда, а в [32] –способ калибровки с использованием навигационного решения [35, 36, 57,58].КалибровкаблокаакселерометровБИНСсиспользованиеминвариантного подхода сопряжено с рядом ограничений, связанных: сневозможностьюпогрешностейобусловленнымиопределенияблокаполногоакселерометров;неравноточностьюснабораинструментальныхметодическимиизмерительныхошибками,каналовблокаакселерометров; снижением точности калибровки в условиях, когда значениясистематических составляющих инструментальных погрешностей блокаакселерометров достигают больших величин.Использование инвариантного подхода в задаче калибровки блокаакселерометров позволяет определить в явном виде только смещения нулей ипогрешности масштабных коэффициентов акселерометров.

При этом 6параметров, характеризующих неортогональности осей чувствительностиакселерометров, определяются в виде 3 их линейных комбинаций и ненаблюдаемы по отдельности [34]. Другими словами, использованиеинвариантного подхода позволяет ортогонализировать оси чувствительностиакселерометров, но не позволяет определить их ориентацию относительноприборной системы координат [38].Напрактикехарактеризуютсяизмерительныеканалынеравноточностью,котораяблокаакселерометровобусловленаразличнойинтенсивностью шумовых составляющих, как акселерометров, так и блока16сервисной электроники. Использование инвариантного подхода в этомслучае может привести к снижению точности определения оценокинструментальных погрешностей акселерометров.

Это связано с тем, чтоматематическая модель измерений, лежащая в основе инвариантногоподхода, является композицией выходных данных 3 измерительных каналовблока акселерометров. Следовательно, наличие в составе калибруемого блокаакселерометров,кхарактеризующегосяприведеткпримеру,болеетому,чтоодноговысокимиоценкиизмерительногошумовымиканала,характеристиками,инструментальныхпогрешностейакселерометров, соответствующих менее шумным измерительным каналам,будут определены c методической ошибкой. В связи с этим, возрастает рольсинтеза процедуры калибровки, позволяющей в условиях неравноточностиизмерительных каналов блока акселерометров повысить точность идостоверность оценок инструментальных погрешностей акселерометров.В основе рассмотренных ранее инвариантных способов калибровкилежат линейные математические модели измерений акселерометров, которыеверны только в первом приближении.

Следовательно, в случае калибровкиблокаакселерометров,систематическиххарактеризующихсясоставляющихбольшимиинструментальныхвеличинамипогрешностей,использование инвариантного подхода будет сопряжено с методическимиошибками. При этом величина методических ошибок будет пропорциональнаквадрату величин искомых параметров. Указанные методические ошибкимогут быть скомпенсированы посредством реализации итерационнойпроцедуры уточнения.Таким образом, актуальной представляется задача: создания новогоспособа калибровки блока акселерометров, основанного на свойствеинвариантности и обеспечивающего возможность определения полногонабораинструментальныхпогрешностейакселерометров;синтезаитерационной процедуры калибровки, которая независимо от степенинеравноточности измерительных каналов блока акселерометров, а также17величины инструментальных погрешностей акселерометров обеспечиваетточное и достоверное определение их оценок.Зависимость инструментальных погрешностей акселерометров оттемпературыокружающейсреды,обуславливаетнеобходимостьосуществления калибровки в некотором диапазоне температур, которыйопределяется условиями эксплуатации и целевым назначением БИНС [59].Наиболее распространенный способ построения температурной моделиинструментальных погрешностей акселерометров подразумевает проведениеиспытаний(осуществлениепроцедурыкалибровки)приразличныхзначениях температуры окружающей среды, обеспечиваемой температурнойкамерой испытательного стенда [67].

При этом предполагается, чтоиспытания проводятся в условиях постоянной температуры, т.е. обеспеченотепловое равновесие между заданной температурой окружающей среды итемпературой собственного нагрева испытуемого блока акселерометров.Оценки смещений нулей, погрешностей масштабных коэффициентов,углов неортогональности осей чувствительности, сформированные в ходепроведения испытаний, используются для построения температурной моделиинструментальныхпогрешностейакселерометров.Дляэтогооценкиинструментальных погрешностей аппроксимируются или интерполируются сучетомусредненныхСформированнаятакимизмеренийобразомтермодатчиковмодельакселерометров.используетсявсоставенавигационного алгоритма БИНС для компенсации инструментальныхпогрешностей блока акселерометров по измерениям их температурныхдатчиков.ДляБИНСавиационногоназначенияусловияэксплуатацииограничены диапазоном температур от -50 0С до +60 0С.

Следовательно,построение температурной модели инструментальных погрешностей блокаакселерометров в соответствии с выше приведенным способом будетсопряжено с существенными трудозатратами. При этом трудозатраты наосуществление калибровки будут определяться: длительностью установления18теплового равновесия; количеством измерительных положений выбраннойпрограммыкалибровки;длительностьюрегистрацииизмеренийакселерометров и термодатчиков в каждом измерительном положениипрограммы калибровки.Снижение трудозатрат на осуществление калибровки акселерометров вэтом случае может быть достигнуто посредством подбора программыкалибровки, которая включает в свой состав рациональное количествоизмерительных положений.В работах [28-30, 62] рассмотрены некоторые вопросы, связанные ссинтезомиисследованиемточностныххарактеристикоптимальныхинвариантных программ калибровки, предназначенных для осуществленияоперативного контроля и диагностики акселерометров.

Авторы приводятрезультаты сравнительного анализа точностных характеристик программкалибровки,включающихвсвойсоставразличноеколичествоизмерительных положений.Междутем,оптимальныхвопросы,программсвязанныекалибровкиссинтезомточныхинвариантныхакселерометровслабоисследованы. В связи с этим, актуальной представляется задача синтезапрограмм калибровки блока акселерометров, позволяющих сократитьтрудозатраты на осуществление процедуры калибровки без существенногосниженияточностиопределенияинструментальныхпогрешностейакселерометров.1.2.Функциональная схема калибровки блока акселерометровФункциональнаясхема,реализующаякалибровкублокаакселерометров БИНС с использованием двухстепенного испытательногостенда, представлена на Рисунке 1.1.Блок конфигурации программ испытаний (БКПИ) – позволяетоператору определить вид и состав программ испытаний.19Блок управляющих сигналов (БУС) – позволяет сформировать командыуправленияиспытательнымстендом.Наборуправляющихкомандобеспечивает: фиксированныеповоротыназаданныеуглывокругвнутренней/внешней оси испытательного стенда; вращение вокруг внутренней/внешней оси испытательного стенда сзаданной угловой скоростью; стабилизацию температуры внутри камеры испытательного стенда; изменение температуры внутри камеры испытательного стенда всоответствии с заданной циклограммой.Рисунок 1.1.Функциональная схема калибровки блока акселерометров БИНСБлок регистрации измерений (БРИ) – позволяет сформироватьизмерительную информацию, которая включает в свой состав: измерения акселерометров; измерения температурных датчиков акселерометров; измерения датчиков угла положения испытательного стенда повнешней/внутренней оси; измерения угловой скорости вокруг внешней/внутренней осииспытательного стенда; измерения температуры внутри камеры испытательного стенда.20Блок обработки информации (БОИ) – реализует процедуру калибровкиакселерометров.Блок проверки и контроля (БПК) – позволяет оценить точностьсформированных оценок инструментальных погрешностей акселерометров.ИспытуемыйблокакселерометровБИНСустанавливаютсянаиспытательном стенде.

Характеристики

Список файлов диссертации