Автоматизация калибровки бесплатформенных инерциальных навигационных систем на волоконно-оптических гироскопах

• Автор: Ермаков, Владимир Сергеевич
• Шифр специальности: 05.13.06
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2007
• Место защиты: Пермь
• Количество страниц: 143 с. : ил.

ВВЕДЕНИЕ.

ГЛАВА 1. МАТЕМАТИЧЕСКИЕ МОДЕЛИ ОШИБОК БИНС И ИНЕРЦИАЛЬНЫХ ИЗМЕРИТЕЛЕЙ

1.1. Состояние разработок в области БИНС

на волоконнооптических гироскопах

1.2. Системы координат

1.3. Структурная схема БИНС на ВОГах

1.4. Математические модели ошибок инерциальных измерителей .

1.5. Математическая модель ошибок БИНС на ВОГах.

1.6. Анализ математической модели ошибок БИНС.

Редукция модели ошибок.

ВЫВОДЫ
ГЛАВА 2. КАЛИБРОВКА БИНС С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ МАТЕМАТИЧЕСКОЙ МОДЕЛИ СИСТЕМЫ.
2.1. Традиционные способы калибровки
2.1.1. Калибровочное оборудование.
2.1.2. Анализ существующих способов калибровки
2.2. Разработка способа калибровки БИНС
с использованием ее математической модели ошибок
2.2.1. Описание способа калибровки
2.2.2. Общий алгоритм процесса калибровки.
2.2.3. Методика выбора и определение необходимых ориентаций наклонноповоротного стола при калибровке БИНС
2.2.4. Аналитические решения математической модели
ошибок БИНС в различных ориентациях НПС.
2.3. Разработка алгоритмов определения
калибровочных коэффициентов ВОГов.
2.4. Разработка алгоритмов определения
калибровочных коэффициентов акселерометров.
2.5. Критерий оценки точности калибровки
ВЫВОДЫ .
ГЛАВА 3. ИМИТАЦИОННОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ ПРОЦЕССА ОПРЕДЕЛЕНИЯ СОСТАВЛЯЮЩИХ МОДЕЛИ ОШИБОК СИСТЕМЫ
3.1. Постановка задачи имитационного моделирования
3.2. Разработка структуры имитационного алгоритма и
схемы моделирования калибровки в среде МаОаЬ
3.3. Анализ результатов моделирования
ГЛАВА 4. АВТОМАТИЗИРОВАННАЯ СИСТЕМА КАЛИБРОВКИ БИНС С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ МАТЕМАТИЧЕСКОЙ МОДЕЛИ ОШИБОК СИСТЕМЫ
4.1. Разработка структуры и схемы автоматизированной
системы калибровки БИНС.
4.2. Схема управления НПС автоматизированной системы калибровки
4.3. Структура программноматематического обеспечения автоматизированной системы калибровки БИНС.
ВЫВОДЫ .
ЗАКЛЮЧЕНИЕ.
Библиографический список литературы .
Акт внедрения
Список обозначений
ВОГ волоконнооптический гироскоп.
БИНС бесплатформенная инердиальная навигационная система. КЛГ кольцевой лазерный гироскоп.
ИИ инерциальный измеритель.
НПС наклонноповоротный стол.
АСУП автоматизированная система управления производством. ДГТКУ двухрежимный гирогоризонткурсоуказатель.
ИИМ инерциальноизмерительный модуль.
АЦП аналогоцифровой преобразователь.
БВ бортовой вычислитель.
ПЭВМ персональная электронновычислительная машина.
ДУС датчик угловой скорости.
ДНГ динамическинастраиваемый гироскоп.
ССП собственная скорость прецессии.
ММО математическая модель ошибок.
АС автоматизированная система.
АСУ автоматизированная система управления.
САПР система автоматизированного проектирования.
АСНИ автоматизированная система научных исследований. ТКПА технологическая контрольноповерочная аппаратура. ПМО программноматематическое обеспечение.
ВВЕДЕНИЕ


Алгоритм предназначен для автоматизированного анализа характеристик погрешностей систем навигации. Калибровка БИНС является специфической областью научных исследований, составляющая существенную часть технологии их производства. Поэтому научные исследования по калибровке освещены в научных изданиях очень мало. Некоторые приемы калибровки динамическинастраиваемых гироскопов описаны в трудах д. Брозгуля 4. При выполнении исследований автор опирался на разработки и методики проведения калибровочных работ ведущих отечественных научнопроизводственных организаций и предприятий, таких как НИИПМ им. Кузнецова В. И. г. Москва, ОАО Раменское приборостроительное конструкторское бюро г. Раменское Московской области, ЦНИИ Электроприбор г. С.Петербург. Были использованы результаты и опыт научных исследований в данной области сотрудников Лаборатории управления и навигации механикоматематического факультета МГУ им. Ломоносова М. В., руководимой проф. Голованом 5, 6, 7. Использовались также результаты научных исследований, проводимых в ОАО Пермская научнопроизводственная приборостроительная компания ПНППК г. Пермь 8, 9, , , , , , , . На основании работ по математическому моделированию процессов изготовления специальных оптических волокон, проводимых под руководством зав. Прикладной математики Пермского государственного технического университета проф. Первадчука В. П. были сформулированы основные подходы к построению математической модели ошибок волоконнооптического гироскопа. Результаты работ доцентов кафедры Измерительновычислительные комплексы летательных аппаратов Пермского государственного технического университета Николаева С. Г. и Колеватова А. Из зарубежных исследователей необходимо отметить научные труды . Рассматриваемые в диссертационной работе задачи решаются с использованием методов и математического аппарата теории инерциальной навигации, теории линейных дифференциальных уравнений, теории АСУП, методов системного анализа, методов имитационного и натурного моделирования. БИНС с использованием математической модели ошибок и разработана структура ее программноматематического обеспечения. Существующие способы калибровки основаны на использовании только математических моделей ошибок инерциальных измерителей. Предложенный автором способ калибровки БИНС предполагает совместное использование математической модели ошибок системы и математических моделей ошибок инерциальных измерителей. Этот способ калибровки бесплатформенных инерциальных навигационных систем является естественным продолжением существующих способов калибровки БИНС отличающийся тем, что информационную нагрузку о значениях калибровочных коэффициентов несут не зашумленные сигналы инерциальных измерителей, как это было в известных способах калибровки, а выходные сигналы БИНС по углам ориентации, по значениям северной и восточной составляющих линейной скорости, являющихся при калибровке ошибками системы. Так как БИНС сама является хорошим фильтром, то эти ошибки являются слабо зашумленными, что приводит к более точному определению калибровочных коэффициентов. Положительным фактором является и то, что калибровка осуществляется в рабочем режиме БИНС с использованием бортовых навигационных алгоритмов. БИНС и аналитические соотношения, описывающие процесс определения калибровочных коэффициентов инерциальных измерителей легли в основу расчетных формул инструкции и методических материалов по калибровке БИНС. Апробация результатов исследования. Практическая проверка основных положений и расчетных соотношений, полученных автором, проведена с помощью имитационного и натурного моделирования нового способа калибровки БИНС. Основные научные и практические результаты исследований использованы и внедрены при создании в ОАО ПНППК г. Пермь макетных образцов двухрежимного гирогоризонткурсоуказателя на базе волоконнооптических гироскопов для наземных объектов ДПГКУ и двухрежимного гирогоризонткурсоуказателя на базе 3хкомпонентного волоконнооптического гироскопа БВОГ ДГТКУ1. V Международная научнотехническая конференция. Радиолокация, навигация, связь г. Воронеж, г.