LibRar.Org.Ua — Бібліотека українських авторефератів

Загрузка...

Головна Транспорт → Алгоритмічні методи підвищення точності коректованого гіроскопічного компаса

НАЦІОНАЛЬНИЙ ТЕХНІЧНИЙ УНІВЕРСИТЕТ УКРАЇНИ

"КИЇВСЬКИЙ ПОЛІТЕХНІЧНИЙ ІНСТИТУТ"






Рахмуни Мохамед



УДК 531.383



АЛГОРИТМІЧНІ МЕТОДИ ПІДВИЩЕННЯ ТОЧНОСТІ

КОРЕКТОВАНОГО ГІРОСКОПІЧНОГО КОМПАСА


Спеціальність 05.11.03 – "Гіроскопи та навігаційні системи"


Автореферат дисертації на здобуття наукового ступеня

кандидата технічних наук










КИЇВ – 2003Дисертацією є рукопис

Робота виконана на кафедрі приладів і систем керування літальними апаратами Національного технічного університету України "Київський політехнічний інститут" Міністерства освіти і науки України

Науковий керівник

Лауреат державних премій СРСР та України,

доктор технічних наук, професор

Збруцький Олександр Васильович

Національний технічний університет України "Київський політехнічний інститут", завідувач кафедри приладів і систем керування літальними апаратами, декан факультету авіаційних та космічних систем

Офіційні опоненти:

доктор технічних наук, професор

Карачун Володимир Володимирович

Національний технічний університет України "Київський політехнічний інститут", завідувач кафедри біотехніки та інженерії


кандидат технічних наук, старший науковий співробітник

Захарін Фелікс Михайлович

Науковий центр військово-повітряних сил,

провідний науковий співробітник

Провідна установа

Український державний морський технічний університет,
Міністерство освіти і науки України, м. Миколаїв


Захист відбудеться 24.10.2003 р. о 15 годині на засіданні спеціалізованої вченої ради Д26.002.07 при Національному технічному університеті України "Київський політехнічний інститут" за адресою: 03056, м. Київ, проспект Перемоги, 37, корп.1, ауд. 163.


З дисертацією можна ознайомитись в бібліотеці Національного технічного університету України "Київський політехнічний інститут" за адресою: 03056, м. Київ, проспект
Перемоги, 37.


Автореферат розісланий "22.09.2003 р.

Вчений секретар спеціалізованої вченої ради

д.т.н., професор



Л.М. Рижков


ЗАГАЛЬНА ХАРАКТЕРИСТИКА РОБОТИ

Актуальність теми. В останні десятиліття відбувається постійне підвищення інтенсивності руху водного транспорту, що пов'язано з розширенням сфер його використання і поліпшенням технічних характеристик суден. Зростання інтенсивності руху суден вимагає підвищення рівня безпеки судноплавства, що, в свою чергу, зумовлює зростання вимог до точності і надійності роботи навігаційних приладів, які використовуються на суднах.

Одним з основних навігаційних приладів є гіроскопічний компас, призначення якого – визначати поточний курс суден та інших морських рухомих об'єктів. Сучасний розвиток таких об'єктів, підвищення інтенсивності судноплавства і виникнення потреб щодо точного визначення місцеположення і курсу малотоннажних суден типу катерів та яхт, поставили на порядок денний такі завдання, як, з одного боку, підвищення точності гірокомпасів, а з другого боку – зниження їхньої вартості, габаритів, маси, потужності споживання і часу готовності. Таким вимогам можуть задовольнити коректовані гірокомпаси (КГК), побудовані на основі сучасних чутливих елементів, насамперед – динамічно настроюваних гіроскопів (ДНГ), які при малих масогабаритних характеристиках і енергоспоживанні забезпечують високу точність вимірювань.

Дослідженню гірокомпасів різних типів присвячені велика кількість робіт вітчизняних та зарубіжних вчених. Сучасні досягнення базуються на працях академіка В.М. Кошлякова, Ю.К. Жбанова, М.В. Чічінадзе, Л.М. Рижкова та ін.

Подальше удосконалювання КГК на ДНГ визначило актуальність вирішення наступних задач: дослідження особливостей похибок КГК, зумовлених тепловими факторами, і розробка ефективних алгоритмів компенсації цих похибок.

На теперішній час використовуються два шляхи боротьби з тепловими збуреннями – калібрування і термостатування. Калібрування навігаційних приладів, зокрема КГК, проводиться в лабораторних умовах при визначених температурах і не передбачає врахування впливу прискорення та інших факторів. Другий спосіб є більш точним, але при його використанні з'являються інші проблеми: збільшення ваги, споживання додаткової електроенергії, зменшення ресурсу приладу.

Застосування методів теорії ідентифікації і оптимальної фільтрації до коректованого гіроскопічного компаса довело, що при відшуканні функції зв'язку між дрейфами ДНГ у його двох вимірювальних каналах, зумовлених однаковими збурюючими факторами (тепловими, магнітними та іншими полями), гірокомпас як система керування стає спостережною. При цьому точність курсовказання збільшується.

Такий підхід, що не розглядався раніше в літературі, розробляється автором у даній роботі.

Зв'язок роботи з науковими програмами, планами, темами. Робота виконувалася як складова частина досліджень, що проводяться кафедрою приладів та систем керування літальними апаратами НТУУ "КПІ" та Науково–аналітичним центром критичних технологій навігаційного приладобудування (НАЦ КТНП) при НТУУ "КПІ" відповідно до державних та галузевих науково-технічних програм. Наукові та практичні результати дисертаційної роботи використовувалися:

1. Міжнародним науково-навчальним центром інформаційних технологій та систем НАН України та Міністерства освіти та науки України при виконанні робіт за договором №2Г/1863-92 від 17 листопада 1997 р. "Концепція й інтелектуально висока технологія керування рухомими об'єктами". Здобувач брав участь у розробці математичної моделі, яка дає можливість досліджувати дрейфи ДНГ у нестаціонарному тепловому полі і знаходити взаємозв'язок між ними.

2. НАЦ КТНП при НТУУ "КПІ" при виконанні науково-дослідної роботи "Розробка принципів побудови систем навігації і керування рухомими об'єктами з використанням методів штучного інтелекту", держреєстрація 0100U000882 КВНТДІ.2 12.11.03 від 10.12.2001. Здобувач брав участь у розробці нейронной мережі для системи навігації і курсоуказания.

Мета і задачі досліджень. Метою дисертаційної роботи є розробка алгоритму оцінювання похибок коректованого гірокомпаса, що дозволяє аналітичними засобами підвищити точність крсовказання, узагальнення математичної моделі похибок динамічно настроюваного гіроскопа і дослідження взаємозв'язку його дрейфів з тепловими чинниками.

Для досягнення поставленої мети були розв'язані наступні задачі:

1. Узагальнено теорію похибок ДНГ і розроблено математичну модель його теплових дрейфів, яка враховує фізичні фактори, що впливають на ДНГ, і їхній взаємний зв'язок по двох вимірювальних осях.

2. Розроблені і досліджені функції зв'язку між дрейфами ДНГ у двох вимірювальних каналах для забезпечення спостережливості системи, що описує похибки КГК на основі ДНГ.

3. Розроблені і досліджені алгоритм фільтра Калмана для підвищення точності КГК і оцінено ступінь впливу похибок задавання параметрів на