WWW.DISSERS.RU

БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА

загрузка...
   Добро пожаловать!

Pages:     | 1 ||

m-

максимальный порядок погрешности акселерометра, учитываемый в модели метода калибровки.

Для определения всех параметров измерителя ускорения необходимо составить не менее N уравнений (1), причем N определяется как:

.

Составление N уравнений (1) должно производиться таким образом, чтобы определитель полученной системы уравнений был максимален, что обеспечит наиболее точное решение системы уравнений и позволит проводить калибровку с наименьшей методической погрешностью. Для этого вектор ускорения силы тяжести Земли должен измеряться в минимум N различных положениях измерителя. Анализ показал, что для m менее 4 максимум определителя системы уравнений достигается при следующем наборе положений измерителя относительно вектора ускорения силы тяжести:

  1. ось чувствительности каждого акселерометра направлена вертикально вверх и вертикально вниз (2n положений). Этот набор положений представлен на рис.2.
  2. 2n положений, когда ось чувствительности каждого акселерометра расположена в горизонтальной плоскости в двух противоположных направлениях (рис.3).

Рис.2. Первая группа положений для калибровки n-мерного измерителя ускорения. Ri – ось чувствительности акселерометра i

Рис.3. Вторая группа положений для калибровки n-мерного измерителя ускорения

  1. 2n(n-1) положений, когда биссектриса между осями чувствительности каждой пары акселерометров направлена вертикально вверх, вертикально вниз и расположена в горизонтальной плоскости в двух противоположных направлениях (рис.4). Если форма измерителя симметрична, как у четырехосного измерителя, то таких положений n*(n-1).

Рис.4. Третья группа положений для калибровки n-мерного измерителя ускорения. Ri, Rk – оси чувствительности акселерометров i и k

В конце главы подробно описывается математическая модель метода для наиболее актуального на сегодняшний день избыточного измерителя линейного ускорения – для четырехосного измерителя, состоящего из акселерометров АК-6. Порядок погрешностей m в уравнении (1) в таком случае был принят равным 2, что позволило описать сигнал акселерометра АК-6 с достаточной точностью.

В третьей главе приводятся результаты анализа математической модели метода калибровки.

Анализ математической модели метода калибровки четырехосных измерителей ускорения проводился методом Монте-Карло. Для этого была разработана статистическая модель погрешностей акселерометров АК-6. Проведенные исследования показали, что величины нулевых сигналов и отклонений базовых поверхностей акселерометров АК-6 подчиняются нормальному закону распределения, а величины масштабных коэффициентов - равномерному закону распределения.

С использованием полученных статистических моделей была разработана программа на языке C++, реализующая математическую модель метода калибровки четырехосных измерителей ускорения и позволяющая проводить анализ этого метода. Схема программы анализа математической модели представлена на рис.5.

Рис.5. Схема программы анализа математической модели: W – задаваемая матрица погрешностей акселерометров; - задаваемая матрица погрешностей формы измерителя; WK – матрица погрешностей акселерометров, полученная в результате калибровки; K - матрица погрешностей формы измерителя, полученная в результате калибровки;
1.. 18 – ошибки калибровки; W – матрица показаний избыточного измерителя; N количество положений, в которых измерялись выходные сигналы акселерометров.

При помощи указанной программы было проведено исследование точности анализа математической модели. С учётом полученной точности исследовались методические и инструментальные погрешности метода калибровки, что позволило определить возможные пути повышения точности метода, а также сформулировать требования к параметрам рабочего места для калибровки. Схема рабочего места, необходимого для проведения калибровки избыточных измерителей ускорения, представлена на рис.6.

Рис.6. Схема рабочего места для калибровки четырехосного измерителя ускорения: 1 – код угла поворота; 2 – угол поворота; 3 – выходные токи акселерометров; 4 – выходные напряжения акселерометров; 5 – коды выходных напряжений; 6 – измеренные погрешности измерителя ускорения.

Основные параметры такого рабочего места - это точность поворотного устройства и вольтметра. Результаты проведенного анализа необходимой точности поворотного устройства представлены на рис.7.

Проведенные исследования позволили определить оптимальный с точки зрения точности калибровки состав рабочего места, а также спрогнозировать возможное снижение точности калибровки при применении менее точного оборудования.

Четвертая глава посвящена экспериментальной проверке результатов моделирования. В ней приводятся схемы проведённых экспериментов и особенности их реализации.

Рис.7. Зависимость ошибки определения нулевого сигнала от погрешностей поворотов измерителя ускорения в процессе калибровки.

Рис.8. Зависимость погрешности определения параметров избыточного измерителя от погрешности измерения напряжения вольтметром (мкВ): 1) погрешность определения квадратичной погрешности (угл. сек.); 2) погрешность определения нулевого сигнала (угл.сек.); 3) погрешность определения углов рассогласования (угл.сек.); 4) погрешность определения масштабных коэффициентов (10-3%).

В ходе эксперимента результаты калибровки предлагаемым методом сравнивались с векторным методом калибровки акселерометров.

Для проведения калибровки четырехосного измерителя ускорения была разработана технологическая оснастка, позволяющая проводить калибровку на стандартном поворотном устройстве с погрешностью установки в каждое положение до 1°.

Исходя из полученных в ходе моделирования погрешностей исследуемого метода калибровки и известной точности векторного метода калибровки, был определен теоретический разброс параметров, получаемых в ходе калибровки. Проведенные эксперименты подтвердили результаты теоретических исследований.

В пятой главе изложены перспективы применения исследуемого метода калибровки для измерителя угловой скорости на базе лазерных гироскопов, где в качестве эталона используется модуль вектора угловой скорости вращения Земли.

В главе проводится моделирование шумовой составляющей сигналов лазерного гироскопа и приводятся результаты предварительного моделирования калибровки триады лазерных гироскопов предложенным методом. Полученные результаты позволяют сделать вывод о возможности применения предложенного метода к лазерным гироскопам и о перспективности дальнейших исследований в этом направлении.

Основные результаты и выводы работы

В процессе исследований, проведенных в рамках данной диссертационной работы, были получены следующие основные результаты:

  1. В результате анализа современного состояния существующих методов калибровки измерителей ускорения разработан метод калибровки избыточных измерителей ускорения, основанный на использовании модуля вектора ускорения силы тяжести Земли в качестве эталона.
  2. Разработана математическая модель метода калибровки избыточных измерителей линейного ускорения, что позволило провести исследование метода калибровки.
  3. Разработана методика анализа математической модели метода калибровки избыточных измерителей линейного ускорения, основанная на применении статистических моделей погрешностей акселерометра АК-6 и метода Монте-Карло и позволившая определить точностные характеристики и функциональные возможности метода калибровки.
  4. Проведены исследования методических и инструментальных погрешностей метода калибровки избыточных измерителей ускорения, что дало возможность сформулировать рекомендации по определению параметров рабочего места для проведения калибровки.
  5. Результаты экспериментальных исследований подтвердили адекватность математической модели метода калибровки.
  6. Разработанный метод внедрен в производственных условиях МИЭА.

Публикации по теме диссертации
  1. Лепе С.Н. Разработка и исследование метода калибровки избыточных измерителей ускорения с целью повышения точности БИНС./ Приборы, 2008, №3 (93), с.40-43.
  2. Лепе С.Н. Математическое моделирование скалярного метода калибровки избыточных измерителей ускорения./ Научные труды «МАТИ» - РГТУ им. К.Э. Циолковского, 2005, вып. 4 (80), c.205-209.
  3. Лепе С.Н. Применение скалярного метода калибровки акселерометров для избыточных измерителей ускорения./ Тезисы докладов
    30-й Международной молодежной научной конференции «Гагаринские чтения» - М.: Издательство «МАТИ»-РГТУ им. К.Э. Циолковского, 2004, т.6, с.86.
  4. Лепе С.Н. Вопросы применения скалярного метода калибровки избыточных измерителей ускорения./ Тезисы докладов Всероссийской научно-технической конференции «Новые материалы и технологии» - М.: Издательство «МАТИ»-РГТУ им. К.Э. Циолковского, 2004, с.99.
  5. Лепе С.Н. Исследование погрешностей скалярного метода калибровки четырехосного измерителя ускорения./ Тезисы докладов 31-й Международной молодежной научной конференции «Гагаринские чтения» - М.: Издательство «МАТИ»-РГТУ им. К.Э. Циолковского, 2005, т.3, с.50.
  6. Лепе С.Н. Исследование методических погрешностей скалярного метода калибровки четырехосного измерителя ускорения./ Тезисы докладов
    33-й Международной молодежной научной конференции «Гагаринские чтения» - М.: Издательство «МАТИ»-РГТУ им. К.Э. Циолковского, 2007, т.6, с.71-72.
  7. Лепе С.Н. Определение параметров рабочего места для калибровки четырехосного измерителя ускорения скалярным методом./ Тезисы докладов 33-й Международной молодежной научной конференции «Гагаринские чтения»- М.: Издательство «МАТИ»-РГТУ им. К.Э. Циолковского, 2007, т.6, с.72-73.
  8. Лепе С.Н. Качественный анализ методов калибровки акселерометров./ Тезисы докладов 32-й Международной молодежной научной конференции «Гагаринские чтения»- М.: Издательство «МАТИ»-РГТУ им. К.Э. Циолковского, 2006, т.3, с.53-54.
  9. Крузе С.В., Лепе С.Н., Молчанов А.В., Поликовский Е.Ф. Калибровка триады лазерных гироскопов./ Гироскопия и навигация, 2006, №4(55), стр.87.
  10. Лепе С.Н., Поликовский Е.Ф. Калибровка и балансировка триады лазерных гироскопов скалярным способом./ Тезисы докладов 34-й Международной молодежной научной конференции «Гагаринские чтения»- М.: Издательство «МАТИ»-РГТУ им. К.Э. Циолковского, 2008, т.3, с.80.
Pages:     | 1 ||






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