Информационно-измерительная система для определения параметров ориентации малогабаритного робота

• Автор: Богданов, Максим Борисович
• Шифр специальности: 05.11.16
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2002
• Место защиты: Тула
• Количество страниц: 167 с. : ил

СОДЕРЖАНИЕ

ПЕРЕЧЕНЬ ОСНОВНЫХ ОБОЗНАЧЕНИЙ,

СИМВОЛОВ И СОКРАЩЕНИЙ

ВВЕДЕНИЕ

Глава 1. ОБЪЕКТ И ЗАДАЧИ ИССЛЕДОВАНИЯ

1.1 Малогабаритные роботы

1.2 Назначение и технические требования, предъявляемые

к системе ориентации малогабаритного робота

1.3 Структура и состав систем ориентации

1.3.1 Системы ориентации, имеющие в своем составе

гироскопы и акселерометры

1.3.2 Системы ориентации, не имеющие в своем составе
гироскопы и акселерометры
1.3.3 Обоснование выбора типа системы ориентации
и состава чувствительных элементов
1.4 Обзор научных работ, посвященных разработке и
исследованию ИИС для определения параметров ориентации, построенных на двухстепенных гиротахометрах
1.4.1 Двухстепенные гиротахометры
1.4.2 Параметры ориентации
1.4.3 Алгоритмы определения параметров
ориентации и способы их реализации в вычислителе
1.4.4 Погрешности ИИС для определения параметров ориентации
1.5 Постановка задачи исследования
Глава 2. МАТЕМАТИЧЕСКАЯ МОДЕЛЬ И СТРУКТУРНАЯ СХЕМА ИИС ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ПАРАМЕТРОВ ОРИЕНТАЦИИ МАЛОГАБАРИТНОГО РОБОТА
2.1 Математическая модель
трехкомпонентного измерителя угловой скорости
2.1.1 Математические модели погрешностей трехкомпонентного измерителя угловой скорости, обусловленных реакцией двухстепенных гиротахометров
на вращение корпуса вокруг перекрестных осей
2.1.2 Математические модели погрешностей трехкомпонентного измерителя угловой скорости, обусловленных реакцией двухстепенных гиротахометров на ускоренное движение корпуса вокруг осей подвеса гироузлов
2.1.3 Математические модели погрешностей трехкомпонентного измерителя угловой скорости, обусловленных эффектом некоммутативности конечных поворотов
2.2 Математическая модель влияния времени преобразования
устройства сопряжения на показания трехкомпонентного
измерителя угловой скорости
2.3 Математическая модель процесса вычисления параметров ориентации
по сигналам трехкомпонентного измерителя угловой скорости
2.4 Математическая модель ИИС
2.5 Структурная схема ИИС
2.6 Выводы
Глава 3. ИССЛЕДОВАНИЕ РАБОТЫ ИИС
ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ПАРАМЕТРОВ ОРИЕНТАЦИИ МАЛОГАБАРИТНОГО РОБОТА
3.1 Алгоритмическое и программное обеспечение
3.2 Анализ работы ИИС с идеальными трехкомпонентным
измерителем угловой скорости и устройством сопряжения
3.3 Анализ погрешностей ИИС
3.3.1 Методы расчет погрешностей ИИС для определения
параметров ориентации
3.3.2 Влияние погрешностей трехкомпонентного измерителя угловой
скорости, обусловленных эффектом некоммутативности конечных поворотов, на точность определения
параметров ориентации
3.3.3 Влияние погрешностей трехкомпонентного измерителя угловой скорости, обусловленных реакцией двухстепенных гиротахометров на вращение корпуса вокруг перекрестных осей,
на точность определения параметров ориентации
3.3.4 Влияние погрешностей трехкомпонентного измерителя угловой скорости, обусловленных реакцией двухстепенных гиротахометров на ускоренное движение корпуса вокруг осей подвеса гироузлов,
на точность определения параметров ориентации
3.3.5 Влияние погрешностей трехкомпонентного измерителя угловой
скорости, обловленных ступенчатой характеристикой потенциометрических датчиков угла поворота гироузлов и порогом чувствительности двухстепенных гиротахометров, на точность определения параметров ориентации
3.3.6 Влияние погрешностей трехкомпонентного измерителя угловой
скорости, обусловленных динамическими погрешностями двухстепенных гиротахометров,
на точность определения параметров ориентации
3.3.7 Требования к идентичности характеристик
двухстепенных гиротахометров
3.3.8 Влияние времени преобразования сигналов трехкомпонентного
измерителя угловой скорости в устройстве сопряжения
на точность определения параметров ориентации
3.3.9 Оценка влияния погрешностей элементов ИИС
на точность определения параметров ориентации

необходимо уменьшать или компенсировать; 3) динамическая погрешность ГТ при нерегулярной качке близка к погрешностям прибора в условиях гармонической качки (при малом коэффициенте нерегулярности).
Наиболее существенной методической погрешностью двухстепенного ГТ является погрешность от влияния угловой скорости ю2 по перекрестной оси [29, 67], которая возникает при вращении корпуса ГТ одновременно вокруг измерительной оси шх и перпендикулярной к ней перекрестной оси (й2.
При качке объекта относительно двух осей юу и <в2 перпендикулярных
измерительной оси ГТ в выходном сигнале двухстепенного ГТ появляется постоянная составляющая, объясняемая эффектом некоммутативное конечных поворотов [29, 30, 47, 52, 58, 71, 80, 81]. Величина этой погрешности в размерности угловой скорости может составлять (для прецизионного поплавкового ДУС) 180^/ [52]. Отмечается [30, 71], что особенно существенна данная погрешность для ИИС, построенных по принципу бесплатформенных систем ориентации, где её рекомендуется учитывать в вычислителе, путем обработки сигналов трех измерителей угловой скорости с взаимноперепендикулярными измерительными осями.
Все известные методы компенсации погрешностей двухстепенных ГТ сводятся либо к суммированию сигналов двух ГТ с осями чувствительности, направленными в разные стороны, либо к изменению конструктивных параметров приборов. Например, для уменьшения динамической погрешности прибора частота собственных незатухающих колебаний гироузла должна быть в 8-10 раз выше максимальной частоты измеряемой угловой скорости, а относительный коэффициент демпфирования равен 0,4...0,8 [30]. При этом для уменьшения-ам-плитудной погрешности необходимо выбирать ( = 0,707, а для уменьшения фазовых погрешностей (, = 0,866 [67]. Другой («наиболее радикальный») способ уменьшения динамических погрешностей - это использование электрических цепей коррекции, формирующих передаточную функцию, обратную переда-