Другие журналы

научное издание МГТУ им. Н.Э. Баумана

НАУКА и ОБРАЗОВАНИЕ

Издатель ФГБОУ ВПО "МГТУ им. Н.Э. Баумана". Эл № ФС 77 - 48211.  ISSN 1994-0408

77-30569/327254 Исследование наблюдаемости ошибки азимутального ориентирования и инструментальных погрешностей трехосного гиростабилизатора инерциальной системы ориентации радиотелескопа

# 03, март 2012
Файл статьи: Егоров_P.pdf (159.71Кб)
авторы: Егоров Ю. Г., Смирнов С. В.

УДК 529.17.06

МГТУ имени Н.Э. Баумана

egoroviu2@yandex.ru

ins10@mail.ru

Для непрерывного определения положения зеркальной системы радиотелескопа в режиме измерений предложена оригинальная инерциальная система ориентации на базе трехосного гиростабилизатора [1].

В инерциальных системах ориентации, построенных на базе трехосных гиростабилизаторов, для азимутальной выставки или коррекции азимутального положения могут применяться методы автономного азимутального ориентирования, использующие только внутреннюю автономную измерительную информацию. В инерциальных системах ориентации, в которых основным режимом работы трехосного гиростабилизатора является режим приведения гироплатформы в плоскость горизонта [1, 2, 3], автономное азимутальное ориентирования или коррекцию азимутального положения гироплатформы целесообразно осуществлять путем измерения токов в каналах горизонтального приведения гироплатформы.

Ошибки азимутального ориентирования гироплатформы при применении данного способа автономного азимутального ориентирования в основном зависят от инструментальных погрешностей трехосного гиростабилизатора (ТГС), а именно: ошибок чувствительных элементов и отклонений масштабных коэффициентов в каналах приведения; ошибок выставки гироблоков и акселерометров на гироплатформе; уходов гироплатформы; динамических ошибок в каналах приведения.

Для исключения (минимизации) влияния инструментальных погрешностей ТГС на точность решения задачи автономного азимутального ориентирования применяют измерения токов в каналах горизонтального приведения при нескольких различных азимутальных положениях гироплатформы. Методы автономного азимутального ориентирования с использованием нескольких измерительных положений имеют ряд существенных недостатков, в основном связанных с необходимостью проведения быстрых разворотов гироплатформы в измерительные положения. Данных недостатков лишены способы автономного азимутального ориентирования, использующие непрерывное вращение гироплатформы [4].

В связи с этим целью работы является исследование условия наблюдаемости ошибки азимутального ориентирования и инструментальных погрешностей трехосного гиростабилизатора в способе автономного азимутального ориентирования по измерениям токов в каналах горизонтального приведения с вращением гироплатформы в азимуте путем применения командной прецессии. Результаты данных исследований использованы для построения рационального прецизионного алгоритма азимутального ориентирования по рассматриваемому способу.

В процессе автономного азимутального ориентирования трехосный гиростабилизатор находится по горизонтальным каналам в режиме приведения, а по азимутальному каналу — в режиме стабилизации с командной прецессией, обеспечивающей вращение гироплатформы в азимуте.

Ошибку ориентирования гироплатформы в этом случае удобно задавать вектором малого поворота , характеризующим малое отклонение в положении гироплатформы от модельного. Модельный (расчетный) трехгранник описывает движение приборного трехгранника (связанного с осями гироплатформы) относительно географического трехгранника в предположении отсутствия инструментальных погрешностей ТГС.

За измерения в системе азимутального ориентирования удобно принять вектор , в котором ,  – отклонения токов в каналах горизонтального приведения от расчетных значений в процессе вращения гироплатформы по азимуту.

Тогда на основе прецессионной теории уравнения состояния и наблюдений системы автономного азимутального ориентирования гироплатформы по измерениям токов в каналах горизонтального приведения с вращением гироплатформы в азимуте можно представить следующей парой:

где:

 – вектор состояния;

 – вектор ошибок ориентирования гироплатформы;

 – вектор инструментальных погрешностей ТГС; , ,  – составляющие ухода гироплатформы по соответствующим осям; ,  – ошибки в соответствующих каналах горизонтального приведения;  – ошибка в канале управления азимутальной прецессией; , , ,  – углы выставки горизонтальных гироблоков и акселерометров относительно плоскости гироплатформы;  – угол неперпендикулярности входных осей горизонтальных гироблоков в горизонтальной плоскости;

 – вектор, характеризующий интенсивность измерительного шума в каналах горизонтального приведения гироплатформы;

 – кососимметрическая матрица, образованная составляющими угловой скорости движения приборного трехгранника относительно географического;

 – вектор ошибок угловой скорости движения приборного трехгранника:  – ошибка угловой скорости по азимутальному каналу, ,  –  ошибки угловой скорости приведения гироплатформы в горизонт;

 – матрица измерений размерности 2×15, зависящая от первоначальной выставки гироплатформы , закона управления движением гироплатформы  и времени .

Исследование наблюдаемости ошибки азимутального ориентирования  и инструментальных погрешностей ТГС (вектора ) было проведено с использованием интегрального критерия для непрерывных динамических систем [5], связанного с исследованием невырожденности матрицы , в которой  – переходная матрица системы.

Время интегрирования  соответствовало времени полного оборота гироплатформы по азимуту. Исследовались условия наблюдаемости при постоянном значении угловой скорости вращения гироплатформы и для случая переменной угловой скорости вращения гироплатформы . Результаты исследования наблюдаемости ошибок ориентирования гироплатформы  и составляющих вектора инструментальных погрешностей представлены в таблице.

Видно, что ошибка азимутального ориентирования гироплатформы  наблюдаема полностью (отмечена знаком “плюс”), а остальные параметры или также полностью наблюдаемы, или наблюдаемы в линейной комбинации друг с другом (отмечены номерами параметров, входящих в линейную комбинацию). Кроме того, переменная скорость командной прецессии гироплатформы  вокруг вертикальной оси позволяет увеличить количество раздельно наблюдаемых параметров.

Таблица

Результаты исследования наблюдаемости

Управ-ление

Параметр

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11

12

13

14

Пост.

1

6

8

14

+

3

5

7

12

+

3

5

7

12

1

6

8

14

3

5

7

12

1

6

8

14

+

10

13

+

3

5

7

12

10

13

1

6

8

14

Перем.

1

6

8

+

3

5

7

+

3

5

7

1

6

8

3

5

7

1

6

8

+

+

+

+

+

+

 

Полученные результаты исследования наблюдаемости ошибки азимутального ориентирования и инструментальных погрешностей ТГС показали потенциально высокую эффективность применения метода автономного азимутального ориентирования по измерениям токов в каналах горизонтального приведения с вращением гироплатформы в азимуте и являются основой для построения прецизионного алгоритма азимутального ориентирования и исследования его погрешностей.

 
Список литературы

1.    Артеменко Ю.Н., Егоров Ю.Г., Парщиков А.А., Смирнов С.В. Инерциальная система ориентации зеркальной системы радиотелескопа // Гироскопия и навигация. 2006. №4(55). С. 89.

2.    Егоров Ю.Г., Смирнов С.В. Ошибки ориентирования зеркальной системы радиотелескопа // Труды XXXI академических чтений по космонавтике / Под общей редакцией А.К.Медведевой. М.: Комиссия РАН, 2007. C. 313.

3.    Егоров Ю.Г., Смирнов С.В. Конструкция и основные характеристики инерциальной системы ориентации зеркальной системы радиотелескопа // Труды XXXI академических чтений по космонавтике / Под общей редакцией А.К.Медведевой. М.: Комиссия РАН, 2007. C. 313-314.

4.    Егоров Ю.Г. Способ выставки и калибровки инерциальной навигационной системы. АС СССР №18299577, 1992. 21 с.

5.    Справочник по теории автоматического управления / Под ред. А.А.Красовского М.: Наука, Гл.ред.физ-мат.лит, 1987. 712 с.

Поделиться:
 
ПОИСК
 
elibrary crossref ulrichsweb neicon rusycon
 
ЮБИЛЕИ
ФОТОРЕПОРТАЖИ
 
СОБЫТИЯ
 
НОВОСТНАЯ ЛЕНТА



Авторы
Пресс-релизы
Библиотека
Конференции
Выставки
О проекте
Rambler's Top100
Телефон: +7 (915) 336-07-65 (строго: среда; пятница c 11-00 до 17-00)
  RSS
© 2003-2022 «Наука и образование»
Перепечатка материалов журнала без согласования с редакцией запрещена
 Тел.: +7 (915) 336-07-65 (строго: среда; пятница c 11-00 до 17-00)