Ваш браузер устарел и не обеспечивает полноценную и безопасную работу с сайтом.
Установите актуальную версию вашего браузера или одну из современных альтернатив.
Управление различными динамическими объектами, в частности возвращающимися в атмосферу летательными аппаратами, атмосферными летательными аппаратами, низколетающими дирижаблями, наземными динамическими объектами и др. осуществляется на основе информации от навигационного комплекса. Основными системами навигационного комплекса исследуемого дирижабля является инерциальная навигационная система и спутниковая навигационная система. Сигналы спутниковой навигационной системы имеют погрешности обусловленные незащищенностью радиоканала. В реальных условиях эксплуатации дирижабля сигналы спутниковой системы содержат от 15 % до 40 % аномальных измерений, а в условиях сильных пассивных или активных помех эти сигналы становятся вообще недоступными. В этом случае управление дирижаблем осуществляется на основе информации только от инерциальной навигационной системы.
В настоящей работе исследована инерциальная навигационная система состоящая из акселерометров установленных на гиростабилизированной платформе (ГСП). ГСП реализована на базе динамически настраиваемых гироскопов (ДНГ). ДНГ характеризуются относительной простотой, малым временем готовности к работе, высокими точностными характеристиками, незначительными габаритами и массой, малым энергопотреблением и др. Помимо достоинств, ДНГ имеют специфические погрешности. Выявление и последующая алгоритмическая компенсация погрешностей позволит существенно повысить точность навигационной информации, а, следовательно, и эффективность управления дирижаблем.
Алгоритмическая коррекция ГСП построенных на ДНГ осуществляется с помощью алгоритмов оценивания [1, 2] и путем формирования сигналов коррекции, представляющих собой формализованные возмущающие факторы, подаваемые с обратным знаком в структуру ГСП или в выходной сигнал навигационной системы. В любом случае необходимо исследовать погрешности системы и обуславливающие их возмущающие факторы, получить модели погрешностей, которые затем будут использованы в алгоритмах коррекции. При использовании алгоритмов оценивания типа фильтра Калмана и его адаптивных модификаций применяются известные модели погрешностей инерциальных навигационных систем [3, 4]. Однако при применениии более простых алгоритмов коррекции необходимо для формирования корректирующих сигналов исследовать погрешности и вызывающие их возмущающие факторы. Основные возмущающие факторы, действующие на ГСП изучены и погрешности, обусловленные этими факторами, успешно компенсируются [5, 6]. Некоторые из погрешностей менее изучены и их компенсация осуществляется редко. К таким погрешностям относятся, например, «румбовый» и «корпусной» дрейфы ГСП, построенной на двух трехстепенных ДНГ.
Румбовый дрейф — это систематический дрейф ГСП вокруг своих осей, зависящий от положения осей некорректируемой горизонтальной ГСП в азимуте при одном и том же положении корпуса ГСП относительно сторон света. Корпусной дрейф представляет собой систематический дрейф ГСП вокруг своих главных осей, зависящий от положения корпуса ГСП относительно сторон света при одном и том же исходном положении ГСП.
В процессе проведенных исследований получены упрощенные математические модели систематического дрейфа ГСП без учета инструментальных погрешностей ДНГ.
С помощью моделей систематического дрейфа ГСП осуществляется коррекция ГСП. Эти модели систематического дрейфа ГСП характеризуют методические погрешности, зависящие от положения ГСП и ее корпуса в азимуте.
Математическая модель движения гиросистемы, аналитические исследования методических погрешностей ГСП, которые были взяты за основу и на которые опирались при формировании упрощенных алгоритмов коррекции получены на основе математической модели трехcтепенного ДНГ разработанной Соловьевым В.М.
Аналитическое решение гиросистемы было найдено, следуя Пикару, методом последовательных приближений. Первый шаг решения — это отыскание периодического решения. Здесь следует иметь в виду, что правые части уравнений гироскопов содержали по четыре периодических возмущающих члена, два из которых в каждом уравнений, значительно превосходят по величине два других члена.
Второй шаг решения системы уравнений заключается в отыскании систематических составляющих в движении самой ГСП, для чего полученные периодические решения подставляются в периодические члены в правых частях уравнений и выделяются постоянные возмущения, находится реакция гиросистемы на постоянные возмущающие воздействия. При этом возмущающие моменты, вызванные инструментальными неточностями не учитывались.
Получены периодическое решение системы, т. е. решение при периодических возмущениях системы. Решение получено для случая движения ГСП обеспечивающего материализацию сопровождающего трехгранника географической системы координат.
Исследован систематический дрейф ГСП, вызванный действием постоянных во времени возмущающих моментов вокруг осей подвеса ДНГ и ГСП.
Азимутальный дрейф не зависит от положения ГСП в азимуте. Дрейф по всем трем каналам зависит от положения корпуса ГСП в азимуте.
Исследованы прецессионные уравнения движения системы. Члены высокого порядка в левых частях уравнений не учитываются, что приводит к искажению начала переходного процесса и практически не сказывается на времени его окончания.
При использовании ГСП с включенными стабилизирующими двигателями осуществляется быстрое слежение за положениями собственных кинетических моментов гироскопов. Систематический дрейф ГСП вызванный постоянными возмущающими моментами вокруг осей стабилизации и осей процессии быстро достигает своего установившегося значения.
Методические составляющие румбового и корпусного дрейфа могут быть скомпенсированы подачей сигналов на соответствующие моментные датчики ДНГ или путем формирования сигналов коррекции в выходные сигналы системы. Формирование сигналов коррекции осуществляются на основе информации с датчиков углов ГСП.
Предложено проводить компенсацию исследованных погрешностей с помощью адаптивного алгоритма оценивания, являющегося прямой модификацией фильтра Калмана [7, 8]. Сигналы измерений на алгоритм оценивания формируются с использованием датчиков углов прецессии, а в качестве модели использована модель погрешностей, обусловленная влиянием исследованных дрейфов.
