WWW.DISSERS.RU

БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА

загрузка...
   Добро пожаловать!

Pages:     || 2 |

Объявление о защите кандидатской диссертации

Ф.И.О.:

Лепе Сергей Николаевич

Название диссертации:

«Разработка и исследование метода калибровки избыточных измерителей ускорения с целью повышения точности БИНС»

Специальность

05.11.14 – технология приборостроения

Отрасль науки:

технические науки

Шифр совета:

Д.212.110.01

Тел.уч секретаря диссертационного совета

915-54-41

E-mail ученого секретаря диссертационного совета:

baranovp@mail.ru

Дата защиты диссертации

23 июня 2008

Место защиты диссертации:

г. Москва, Берниковская набережная д. 14, аудитория 602

Дата размещение на сайте Университета www.mati.ru

22 мая 2008

Дата принятия диссертации к защите

12 мая 2008

Председатель диссертационного совета Суминов И.В.
Д.212.110.01

Ученый секретарь диссертационного совета Баранов П.Н.
Д.212.110.01

На правах рукописи

Лепе Сергей Николаевич

РАЗРАБОТКА И ИССЛЕДОВАНИЕ МЕТОДА КАЛИБРОВКИ ИЗБЫТОЧНЫХ ИЗМЕРИТЕЛЕЙ УСКОРЕНИЯ С ЦЕЛЬЮ ПОВЫШЕНИЯ ТОЧНОСТИ БИНС

Специальность 05.11.14

«Технология приборостроения»

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени

кандидата технических наук

Москва - 2008

Работа выполнена в ГОУ ВПО «МАТИ» - Российском государственном технологическом университете имени К.Э. Циолковского на кафедре «Технология производства приборов и систем управления летательных аппаратов».

Научный руководитель:

доктор технических наук, профессор, Суминов Вячеслав Михайлович

Официальные оппоненты:

доктор физико-математических наук, профессор,

Жбанов Юрий Константинович

кандидат технических наук,

Абдулин Рашид Раисович

Ведущая организация:

Федеральный научно-производственный центр ОАО «Раменское приборостроительное конструкторское бюро»

Защита диссертации состоится на заседании совета по защите докторских и кандидатских диссертаций Д.212.110.01 при «МАТИ» - Российском государственном технологическом университете имени К.Э. Циолковского по адресу: 109240 г. Москва, Берниковская набережная д. 14, аудитория 602.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ГОУ ВПО «МАТИ» - Российского государственного технологического университета имени К.Э.Циолковского.

Автореферат разослан «22» ___мая___ 2008 г.

Ученый секретарь
Диссертационного совета Д.212.110.01

кандидат технических наук, профессор __________________Баранов П.Н.

Общая характеристика работы

Актуальность темы

Исследования в области развития бесплатформенных инерциальных навигационных систем (БИНС) направлены прежде всего на решение двух основных задач – на повышение надежности и точности этих систем. Задачу повышения надежности БИНС часто решают, применяя избыточные измерители параметров движения – линейного ускорения и угловой скорости объекта. В свою очередь, одним из возможных способов повышения точности БИНС является повышение точности определения параметров измерителей первичной информации, то есть повышение точности их калибровки.

Анализ существующих способов определения параметров избыточных измерителей линейного ускорения показал, что им присущи следующие недостатки:

  • нелинейные погрешности, присутствующие в выходном сигнале акселерометров, измеряются существующими методами с недостаточной точностью;
  • точность метода, используемого для измерения погрешностей взаимного расположения акселерометров в избыточном измерителе, недостаточна для современных БИНС;
  • калибровка прецизионных измерителей линейного ускорения требует использования дорогостоящих прецизионных поворотных устройств;
  • существующие методы калибровки избыточных измерителей линейного ускорения обладают низкой степенью автоматизации.

Всё перечисленное выше определяет актуальность разработки и исследования метода калибровки избыточных измерителей линейного ускорения, обладающего улучшенными характеристиками и расширенными функциональными возможностями и позволяющего повысить точность БИНС.

Цель работы

Целью настоящей работы являются теоретическое обоснование и практическая реализация метода калибровки избыточных измерителей линейного ускорения. Для достижения поставленной цели решались следующие задачи:

  • анализ современного состояния способов калибровки измерителей линейного ускорения;
  • теоретическое обоснование и разработка метода калибровки избыточного измерителя ускорения;
  • анализ точностных характеристик и функциональных возможностей полученного метода калибровки;
  • экспериментальное подтверждение полученных результатов.

Научная новизна

  1. Разработана и теоретически обоснована методика математического моделирования метода калибровки избыточных измерителей линейного ускорения. Методика моделирования позволяет проводить моделированию методов калибровки измерителей ускорения с любым числом акселерометров.
  2. Предложена математическая модель метода калибровки четырехосного измерителя ускорения, позволяющая исследовать точностные характеристики, возможности и ограничения метода.
  3. Разработана и обоснована методика анализа математической модели метода калибровки избыточных измерителей ускорения, основанная на статистической модели погрешностей сигналов акселерометров. Применение этой методики позволяет с достаточной точностью оценить погрешности метода калибровки.
  4. Разработана методика определения параметров рабочего места для калибровки избыточных измерителей ускорения, позволяющая оптимизировать соотношение точностных характеристик метода калибровки и его себестоимости.

Методы исследования

Полученные результаты базируются на комплексном применении основных положений теории матриц, аналитической геометрии, теории инженерного эксперимента, а также на применении методов математической статистики и численных методов.

Практическая значимость работы

  1. Разработан метод калибровки избыточных измерителей ускорения, применение которого позволит:
  • значительно снизить требования к точности испытательного оборудования, что позволит уменьшить себестоимость калибровки;
  • автоматизировать процесс калибровки;
  • снизить трудоемкость калибровки;
  • повысить точность БИНС.
  1. Разработана методика определения параметров рабочего места для проведения предложенной калибровки.
  2. Разработанный метод калибровки применен к избыточным измерителям линейного ускорения, составленным из акселерометров АК-6, разработанных в ОАО «МИЭА».

Апробация работы

Основные результаты работы докладывались и обсуждались на следующих научно-технических конференциях: на 30, 31, 33-й Международных молодежных научных конференциях «Гагаринские чтения» (Москва, 2004, 2005, 2007 гг.); Всероссийской научно-технической конференции «Новые материалы и технологии» (Москва, 2004г.); 25-й конференции памяти Н.Н. Острякова (Санкт-Петербург, 2006 г.).

Публикации

Основное содержание диссертации отражено в 10 публикациях, список которых приведен в конце автореферата.

Структура и объем диссертации

Диссертация состоит из введения, пяти глав, заключения, списка литературы из 106 наименований и 2 приложений. Материал изложен на 99 страницах, которые иллюстрированы 40 рисунками, графиками и 12 таблицами.

Краткое содержание работы

Во введении обоснована актуальность и практическая значимость работы. Сформулирована цель работы, приведена структура диссертации и краткое содержание основных разделов.

В первой главе проводится анализ существующих методов калибровки, рассматриваются причины возникновения погрешностей измерителя ускорения и их влияние на точность БИНС.

В качестве объекта исследования в работе использовался измеритель ускорения, составленный из прецизионных акселерометров АК-6. Проведенный анализ позволил определить конструктивные и точностные характеристики акселерометра, выявить основные погрешности прибора и причины их возникновения. Полученные величины погрешностей акселерометра позволили провести анализ влияния погрешностей акселерометров на точность определения координат БИНС. Это дало возможность определить необходимые точностные характеристики исследуемого метода калибровки.

В результате сравнительного анализа существующих методов калибровки акселерометров и акселерометрических систем было определено, что наиболее перспективным методом калибровки акселерометрических систем является скалярный метод калибровки ортогональных триад акселерометров. В работе исследуется возможность применения этого метода к калибровке избыточных систем.

В конце главы показаны особенности построения и использования избыточных измерителей линейного ускорения.

Вторая глава посвящена разработке математической модели метода калибровки избыточных измерителей линейного ускорения.

Исследуемый в настоящей работе метод калибровки избыточных измерителей ускорения основан на применении модуля вектора ускорения силы тяжести Земли в качестве эталона. Это, во-первых, значительно упрощает калибровку измерителя в собранном виде, что дает возможность определить погрешности установки акселерометров в измеритель и использовать эту информацию для корректировки сигналов датчиков. Во-вторых, использование такого эталона позволяет значительно снизить требования, предъявляемые к точности поворотного устройства, применяемого при калибровке.

Предложенный метод калибровки включает в себя (рис.1):

  • измерение ускорения силы тяжести Земли в определенных положениях измерителя и получение массива показаний измерителя ускорения;
  • составление и решение системы линейных уравнений, связывающих измеренный модуль вектора ускорения силы тяжести с погрешностями измерителя;
  • алгоритмическую компенсацию погрешностей измерителя.

Рис.1. Схема метода калибровки измерителя ускорения:

A – серия поворотов измерителя ускорения; G – вектор ускорения силы тяжести Земли; W – матрица показаний акселерометров; – матрица погрешностей акселерометров; – матрица погрешностей установки датчиков в измерителе

При создании математической модели метода калибровки избыточных измерителей ускорения решались следующие задачи:

  • исследование измерителя ускорения как преобразователя вектора ускорения силы тяжести в матрицу показаний измерителя;
  • выработка подхода к составлению и решению уравнений, связывающих вектор показаний с погрешностями измерителя;
  • выработка подхода к составлению такой системы поворотов, которая обеспечила бы наибольшую точность метода калибровки.

В ходе моделирования был разработан метод «разбиения на триады», позволяющий значительно упростить и унифицировать подход к составлению уравнений, связывающих квадрат модуля измеренного вектора силы тяжести с погрешностями измерителя.

Полученное уравнение для n-мерного измерителя ускорения представляет собой:

(1)

где:

- матрица ортов осей чувствительности каждого из n акселерометров;

- матрица показаний избыточного измерителя;

B -

измеренный вектор ускорения силы тяжести;

–матрица погрешностей акселерометров n-мерного измерителя ускорения;

- матрица отклонений каждой оси чувствительности от номинального значения;

wj –

выходной сигнал j-ого акселерометра без учёта погрешностей;

jk-

погрешность j-ого акселерометра порядка k;

Pages:     || 2 |






© 2011 www.dissers.ru - «Бесплатная электронная библиотека»