Главная » 2014»Август»15 » Скачать Метод калибровки блока маятниковых поплавковых акселерометров корабельной инерциальной навигационной системы. Тарановский, бесплатно
07:01
Скачать Метод калибровки блока маятниковых поплавковых акселерометров корабельной инерциальной навигационной системы. Тарановский, бесплатно
Метод калибровки блока маятниковых поплавковых акселерометров корабельной инерциальной навигационной системы
Диссертация
Автор: Тарановский, Дмитрий Олегович
Название: Метод калибровки блока маятниковых поплавковых акселерометров корабельной инерциальной навигационной системы
Справка: Тарановский, Дмитрий Олегович. Метод калибровки блока маятниковых поплавковых акселерометров корабельной инерциальной навигационной системы : диссертация кандидата технических наук : 05.11.03 / Тарановский Дмитрий Олегович; [Место защиты: Концерн "ЦНИИ "Электроприбор"] - Санкт-Петербург, 2009 - Количество страниц: 134 с. ил. Санкт-Петербург, 2009 134 c. :
Объем: 134 стр.
Информация: Санкт-Петербург, 2009
Содержание:
Список сокращений
Введение
Глава 1 Анализ особенностей использования БА в корабельных карданных ИНС
11 Использование информации акселерометров в ИНС
12 Согласование отсчетных систем координат и взаимозаменяемость БА в ИНС
13 Выводы по главе 1
Глава 2 Анализ модели и методов калибровки БА
21 Маятниковый поплавковый акселерометр компенсационного типа
22 Математическая модель трехосного БА:
23 Анализ возможности упрощения модели БА
24 Алгоритм учета модели Б А
25 Анализ методов калибровки Б А
26 Выводы по главе 2
Глава 3 Разработка и исследование метода калибровки БА при ограничении углов наклона
31 Основные положения метода калибровки
32 Формирование и модель измерений
33 Определение параметров Б А
34 Результаты моделирования
35 Анализ погрешностей методики выполнения измерений
36 Описание комплекта аппаратуры для калибровки
37 Выводы по главе 3
Глава 4 Экспериментальное исследование метода калибровки БА 90 41 Экспериментальное исследование погрешностей метода калибровки
42 Экспериментальная проверка метода калибровки БА
43 Экспериментальная проверка взаимозаменяемости Б А в составе ИНС
44 Выводы по главе 4
Введение:
Необходимым этапом подготовки инерциальной навигационной системы (ИНС) к работе является калибровка входящего в ее состав трехосного блока акселерометров (БА), под которой понимают определение параметров математической модели (модели показаний БА) - смещений нуля, масштабных коэффициентов, углов неортогональности измерительных осей акселерометров и т.д., а также угловая привязка показаний Б А к отсчетной системе координат (СК) гироприбора ИНС - определение углов рассогласования отсчетных СК блока акселерометров и гироприбора.
Калибровка БА, используемых в корабельных ИНС, производится при задании разворотов Б А в поле силы тяжести на поворотных устройствах (ПУ). При этом для малогабаритных бескарданных ИНС (БИНС) она выполняется в составе гироприбора (инерциального блока), а для карданных корабельных ИНС, обладающих значительными массой и габаритами - автономно, до установки БА в гироприбор ИНС.
Методам стендовой калибровки БА на поворотных устройствах в отечественной и зарубежной литературе посвящен целый ряд публикаций, среди которых можно выделить работы коллективов авторов из МИЭА (Чесноков Г.И. Поликовский Е.Ф. Молчанов А.В. и др.)[6,26,39,65], МГТУ им. Н.Э. Баумана (Коновалов С.Ф. и др.)[32,34], ФГУП ПО «Корпус» (Калихман Д.М. и др.)[13,30], МГУ имени М.В. Ломоносова (Бобрик Г.И., Матасов А.И. и др.)[12,22], университета Карлсруэ (Krohn A., Beigl М. и др.)[75]. Метод калибровки одноосных акселерометров с использованием ПУ на международном уровне регламентируется стандартом IEEE Std 1293-1998 [68], однако для калибровки БА регламентированные методы отсутствуют.
Большое время непрерывной работы и относительно большие габариты, характерные для корабельных карданных ИНС, обуславливают необходимость обеспечения замены БА в случае его отказа в процессе эксплуатации. Данное требование существенно отличает корабельные ИНС от БИНС, где в случае отказа акселерометров заменяется целиком гироприбор. Очевидно, что при установке БА на корпусе гироприбора его замена на подвижном объекте должна производиться без дополнительных регулировок в составе ИНС, т.е. без переопределения параметров угловой привязки показаний БА к отсчетной СК ИНС, которое требует выполнения наклонов гироприбора. Однако в известной литературе данный вопрос подробно не рассматривается.
Целью работы является разработка и исследование метода стендовой калибровки трехосного блока маятниковых поплавковых акселерометров в ограниченном диапазоне изменения углов наклона, соответствующем условиям работы блока акселерометров в корабельных карданных ИНС при его установке на корпусе гироприбора (по схеме БИНС).
Непосредственными задачами исследования являются:
• обоснование модели показаний БА и требований к точности калибровки её параметров для условий корабельной ИНС при установке БА на корпусе гироприбора;
• разработка и исследование метода стендовой калибровки БА в условиях ограниченного диапазона углов разворота в поле силы тяжести;
• анализ погрешностей методики выполнения измерений;
• анализ методов угловой привязки показаний БА к отсчетной системе координат гироприбора ИНС, обеспечивающих взаимозаменяемость БА в составе корабельной ИНС;
• экспериментальная проверка эффективности разработанного метода калибровки блока акселерометров.
Методы исследования
Решение поставленных задач основано на использовании основных положений теории инерциальной навигации, оптимальной фильтрации и компьютерного моделирования. Корректность разработанного метода калибровки проверялась как численным моделированием, так и экспериментально. Методика экспериментальной проверки включала контроль сходимости процедуры оценивания искомых параметров по величине невязки, а также контроль повторяемости результатов калибровки при переустановках БА на стенде и контроль повторяемости оценок погрешностей установки БА при калибровке разных образцов БА.
Новые научные положения, выносимые на защиту
1. Метод стендовой калибровки Б А на одноосном поворотном устройстве, предусматривающий определение параметров модели показаний при наклонах БА в ограниченном диапазоне, соответствующем рабочему диапазону измеряемых ускорений в корабельной ИНС.
2. Итеративный алгоритм оценивания параметров модели показаний БА по избыточному количеству измерений, обеспечивающий калибровку при большой начальной неопределенности в знании параметров модели и погрешностей установки блока на стенде.
3. Формализация метода угловой привязки блоков акселерометров к отсчетной системе координат гироприбора ИНС, обеспечивающего взаимозаменяемость БА в корабельных карданных ИНС за счет угловой привязки БА к единой отсчетной системе координат при стендовой калибровке БА.
Практическая значимость работы
1. Разработанный метод калибровки обеспечивает повышение точности измерения ускорения блоком маятниковых поплавковых акселерометров при работе в составе корабельной ИНС за счет адекватности условий калибровки условиям эксплуатации.
2. Предложенный метод калибровки обеспечивает взаимозаменяемость БА в ИНС и позволяет снять ограничения на величину углов привязки измерительных осей блока к отсчетной СК стенда и тем самым снизить трудоемкость его изготовления.
3. Разработанный стенд (комплект аппаратуры), реализующий предложенный метод калибровки БА, обеспечивает автоматизированное выполнение измерений и обработку результатов при минимальном участии оператора. Экспериментальный образец стенда изготовлен и находится в стадии опытной эксплуатации при производстве блоков ИУТ ДНИЯ.469158.007 в ЦНИИ «Электроприбор».
Апробация работы
Основные научные и практические результаты исследований по теме диссертации были доложены на VII - IX конференциях молодых ученых "Навигация и управления движением" (г.Санкт-Петербург, 2005, 2006, 2007), школе-семинаре "Навигация и управления движением" (г. Санкт-Петербург, 2008), VI Российской научно-технической конференции «Современное состояние и проблемы навигации и океанографии» (г. Санкт-Петербург, 2007), а также на 13-й Международной научной конференции «Системный анализ, управление и навигация» (г. Евпатория, 2008, грант РФФИ № 08-08-08141-з).
Публикации. По материалам диссертации опубликовано 6 статей и докладов.
Структура работы
Диссертация состоит из введения, четырех глав и заключения. Содержание работы по главам диссертации распределено следующим образом:
