Совершенствование схем и алгоритмов предварительной обработки информации избыточных блоков инерциальных датчиков

• Автор: Алешкин, Михаил Валерьевич
• Шифр специальности: 05.13.05
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2009
• Место защиты: Саратов
• Количество страниц: 141 с. : ил.

ВВЕДЕНИЕ.
1. ОБЗОР ИССЛЕДОВАНИЙ ПО ИЗБЫТОЧНЫМ БЛОКАМ ДАТЧИКОВ И АЛГОРИТМАМ ПРЕДВАРИТЕЛЬНОЙ ОБРАБОТКИ ИХ ИНФОРМАЦИИ. ПОСТАНОВКА ЗАДАЧИ ИССЛЕДОВАНИЯ

1.1. Определение отказов и идентификация отказавших датчиков в избыточных блоках

1.2. Оптимизация взаимной ориентации осей чувствительности датчиков

1.3. Методы детерминированной и стохастической фильтрации и оценивания в задачах обработки информации.

1.4. Постановка задачи исследования

2. ИССЛЕДОВАНИЕ ВЛИЯНИЯ КОЛИЧЕСТВА И ОРИЕНТАЦИИ ДАТЧИКОВ В БЛОКЕ НА ПОКАЗАТЕЛИ ТОЧНОСТИ И НАДЕЖНОСТИ.
2.1. Сравнительный анализ различных структур блоков одно и двухкомпонентньтх датчиков по надежности.

Сравнительный анализ по точности. Оптимизация ориентации.

однокомпонентных датчиков в блоке

2.3 Оптимизация ориентации двухкомпонентных датчиков в блоке.

Выводы.
3. ИССЛЕДОВАНИЕ АЛГОРИТМОВ ОБРАБОТКИ ИНФОРМАЦИИ БЛОКОВ ОДНО И ДВУХКОМПОНЕНТНЬХ АКСЕЛЕРОМЕТРОВ.
3.1. Алгоритмы, основанные на методах наименьших квадратов и максимального правдоподобия
3.2. Алгоритмы, основанные на применении фильтра Калмана.
3.3. Нейросетевые алгоритмы оценивания компонентов вектора ускорения
3.4. Определение параметров математических моделей блоков акселерометров на основе экспериментальных данных.
4. МАТЕМАТИЧЕСКОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ И ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ РАБОТЫ БЛОКА АКСЕЛЕРОМЕТРОВ И СИСТЕМЫ ОБРАБОТКИ ИЗБЫТОЧНОЙ ИНФОРМАЦИИ.
4.1. Программа синтеза и анализа цифрового формирующего фильтра.
4.2. Программа математического моделирования и обработки экспериментальных данных блока акселерометров и системы обработки избыточной информации.
4.3. Исследование влияния величин и дисперсии элементов ковариационной матрицы измерительных шумов и шумов динамических процессов на точность оценивания компонентов вектора кажущегося ускорения.
Выводы.
ЗАКЛЮЧЕНИЕ.
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ


Работа выполнялась в рамках основного научного направления вуза В. Полученные результаты использованы в НИР Разработка теоретических основ, математических моделей и алгоритмов управления многозвенными манипуляторами космических систем по информации микромеханических датчиков, входящей в аналитическую ведомственную целевую программу Развитие научного потенциала высшей школы на годы. Создан комплекс программ для моделирования работы и обработки экспериментальных данных избыточных измерительных блоков датчиков и алгоритмов обработки их информации с учетом погрешностей датчиков, шумов измерителей и наводок в виде детерминированных и случайных процессов с заданной спектральной характеристикой. Программный комплекс используется в учебном процессе кафедрой Приборостроение СГТУ при проведении практичесютх занятий, дипломного проектирования и выполнении квалификационных работ по направлению . Материалы работа, относящиеся к схемам построения блоков однокомпонентных датчиков, использованы в работе фшгаала ФГУП НГДА1ЬПО КОРПУС г. Саратов. Имеются соответствующие акты об использовании результатов исследования. ТРГУ, Таганрог, , Международной конференции Проблемы и перспективы прецизионной механики и управления в машиностроении ИПТМУ РАН, Саратов, , XIX, XX и XXI Международных научных конференциях Математические методы в технике и технологиях Воронеж, Ярославль, Саратов, , Международной научнопрактической конференции Интернет и инновации Саратов, , а также на научнотехнических семинарах кафедр Техническая кибернетика и информатика и Системы искусственного интеллекта Саратовского государственного технического университета в гг. В первом разделе рассмотрены известные результаты по схемам построения избыточных блоков ииерциальных датчиков, оптимизации взаимной ориентации их осей чувствительности, алгоритмам обработки избыточной информации. Проведенный анализ позволил сформулировать задачи исследования по выбору конфигурации блоков одно и двухкомпонентных инерциальных датчиков, построению соответствующих математических моделей, обоснованию выбора алгоритмов оценивания компонентов измеряемого вектора. Во втором разделе определяются матрицы направляющих косинусов углов ориентации осей чувствительности однокомпонентных и двухкомпонентных датчиков в блоках при условии выполнения заданных требований по надежности и точности оценивания трех компонентов векторов кажущегося ускорения и абсолютной угловой скорости. В третьем разделе изучаются точностные характеристики различных алгоритмов оценивания компонентов вектора кажущегося ускорения по информации блоков четырех двухкомпонентных и шести однокомпонеитных акселерометров. В качестве двухкомпонентных использовались микромеханические акселерометры ММА X3, в качестве однокомпонеитных прецизионные кварцевые акселерометры КХ1. Разработанное программное обеспечение позволило провести математическое моделирование и экспериментальные исследования работы блоков четырех двухкомпонентных и шести однокомпонентных акселерометров с системой обработки избыточной информации. Исследовано влияние величины и дисперсии элементов ковариационной матрицы измерительных шумов, наличия и параметров шумов динамических процессов. Разработаны рекомендации по применению конкретных алгоритмов в зависимости от характеристик инерциальных измерителей. ОБЗОР ИССЛЕДОВАНИЙ ПО ИЗБЫТОЧНЫМ БЛОКАМ ДАТЧИКОВ И АЛГОРИТМАМ ПРЕДВАРИТЕЛЬНОЙ ОБРАБОТКИ ИХ ИНФОРМАЦИИ. Рассмотрим постановку и достижения в решении задач выбора конфигурации и алгоритмов предварительной обработки избыточных блоков инерциальных датчиков, опубликованные в литературе и патентных документах. При изложении будем следовать работе , в которой в наиболее систематическом виде изложено современное состояние в решении этих задач, дополняя ее результатами других авторов. Будем считать, что для измерения вектора а достаточно любых трех исправных осей, т. Это означает, что любые три строки матрицы Я линейно независимы. Ранг матрицы Я равен трем. Г вектор матрицастолбец размерности . Ошибки из

Л1 ЬЫ7 Ал.