Использование функциональной избыточности блока чувствительных элементов бесплатформенного инерциального блока для повышения надежнос

 

В каждом выставленном положении  рассматриваемого прогона проводилась обработка измерительной информации, поступающей с соответствующей ОЧ МА, вычислялось среднее ускорение по каждой оси, в соответствии с найденными значениями масштабного коэффициента и смещения "нуля" (см. таблицу 5.3).

Далее вычислялась оценка вектора g для четверки и каждой тройки измерителей по следующей формуле:

 

g = Ö(( )2 + ( )2 + ( )2)

(5.16)

 

Затем эти значения сравнивались с номиналом по формуле (вычислялась погрешность измерений модуля вектора кажущегося ускорения): 

ε = gизм - gэт

(5.17)

   где ε - погрешность измерений модуля вектора кажущегося ускорения;

g^изм – оценка вектора g;

g^эт – эталонное значение вектора g в месте проведения испытаний.

На рисунке 8 представлена графическая интерпретация погрешностей измерений модуля вектора кажущегося ускорения МА прибора БИБ-ДНГ относительно номинала в месте проведения испытаний. Зеленым цветом построена погрешность вычисления с использованием четырех измерителей, различными оттенками синего – для трех и оранжевым осредненные показания всех четырех троек.

Погрешности вычисленные по четверке измерителей и осредненные показаниям по тройкам являются одной и той же оценкой вычисленной разними способами. С точки зрения реализации алгоритма обработки высокочастотной информации (съем происходит с тактом 0,004 с) удобно использование обработки информации сразу с 4-х измерителей, нежели производить обработку со всех троек и производить усреднение. Однако нахождение погрешности способом осреднения все же было проведено и данные так же представлены на рисунке 8 для подтверждения правильности всех расчетов.

В соответствии с рисунком 8 мы наблюдаем две ситуации.  Оценка вектора g, с использованием 4-х измерителей представляет собой как бы обобщенную оценку всех измерений, в которых использовались тройки. Из этого следует, что при одном знаке (положительном или отрицательном, все оценки по тройкам больше номинала, или все меньше) оценок всех троек (первая ситуация), как например в пА1_1 рисунка 6, будут существовать оценки лучше среднего и оценки хуже среднего. Но если знаки различны, как например в пА1_0 рисунка 7, мы можем наблюдать вторую ситуацию, при которой среднее (оценка, с использованием 4-х измерителей) точнее измерений любой из возможных троек, составленных из этой четверки.

Отличия оценок погрешности  вектора g в исходных положениях в начале и конце прогона объясняется неточностью выставки прибора в исходное положение в конце рассматриваемого прогона.

Наличие наибольших погрешностей в каждом положении выставки, таких как погрешность высчитанная для «2-3-4» положения пА1_3 или «1-3-4» для пА1_8, объясняется отсутствием в тройке измерителей того, который выставлен соосно с измеряемым вектором, т.е. отсутствует в этой тройке измеритель погрешности пересчета измерений которого в ПСК минимальны.

Получается, что мы можем  говорить о повышении точности оценок модуля вектора кажущегося ускорения при использовании функциональной избыточности в некоторых случаях. В остальных случаях нельзя сказать, как об улучшении, так и об ухудшении результатов измерений.

 

 

Таблица 5.3 - Погрешности измерений модуля вектора кажущегося ускорения МА прибора БИБ-ДНГ, 10^-5 * м/с²

Выставляемое характерное положение	Используемые в расчетах измерители
	1,2,3	1,2,4	2,3,4	1,3,4	1,2,3,4
пА1_0	-43,47	46,83	46,91	-43,56	1,60
пА1_1	29,97	63,07	29,85	29,74	38,17
пА1_2	40,57	80,82	40,25	40,26	50,49
пА1_3	34,42	35,23	276,42	35,95	95,24
пА1_4	32,79	32,54	-68,73	32,25	7,32
пА1_5	-64,94	30,26	29,81	29,96	6,18
пА1_6	-88,88	34,30	33,64	33,71	3,06
пА1_7	41,55	41,33	42,64	-138,08	-3,11
пА1_8	43,08	42,22	43,81	-148,69	-4,87
пА1_0	-57,57	22,72	23,13	-57,64	-17,41
Среднее по всем положениям	-3,25	42,93	49,77	-18,61	17,67

 

 

 

Рисунок 8 – Графическая интерпретация погрешностей измерений модуля вектора кажущегося ускорения посредством МА прибора БИБ-ДНГ для десяти выставленных положений на поворотном столе ЛАИ, м/с2

 

 

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

 

1 Проведя анализ на парирование ОВН в приборе БИБ-ВОГ, мы можем сделать вывод, что наличие четырех ВОГ для измерения угловых скоростей обеспечивает нам только обнаружение факта ошибки и физического парирования ОВН, но не обеспечивает нам аналитического парирование ОВН без каких-либо дополнительных сведений. Для выполнения парирования ОВН рекомендуется добавить один дополнительный ВОГ.

2 В приборе БИБ-ДНГ аналитическое парирование неисправности обеспечивается только в случае наличия неисправностей по обеим связанным осям. В случае же когда одна ось неисправна парирование ОВН не обеспечивается. Таким образом, наличие трех двухосных ДНГ также не обеспечивает полностью аналитическое парирование ОВН при данном расположении ОЧ гироскопов. Рекомендуется выставить ОЧ ДНГ так, чтобы они не были сонаправлены друг другу и обеспечивалась функциональная избыточность измерителей.

3 Количество МА как в приборе БИБ-ДНГ, так и в приборе БИБ-ВОГ не обеспечивает аналитического парирование ОВН. Рекомендуется добавить один дополнительный.

4  Так же важно расположение ОЧ измерительных приборов. Рекомендуется расположение любых трех осей, как для ВОГ, так и для ДНГ, и для МА, не лежащих в одной плоскости, чтобы обеспечивалась функциональная избыточность измерителей.

5  Увеличение ЧЭ до пяти позволяет нам говорить об обеспечении принципа ОВН, при условии некомпланарности всех троек измерителей.

6  В данной работе рассмотрен метод обработки избыточных измерений. На примере четырех МА прибора БИБ-ДНГ показано, что в условиях исправной работы функционально избыточного количества измерителей повышается точность оценок измеряемого вектора.

+ задача решалась  применительно к заданному количеству  измерителей и к конкретной  конфигурации их осей чувствительности

 

 

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ

 

1 Епифанов, А.Д. Надежность систем управления [Текст] / А.Д. Епифанов – М.: Машиностроение, 1975. – 180 с., ил.

2  Епифанов, А.Д. Избыточные системы управления летательными аппаратами [Текст] / А.Д. Епифанов – М.: Машиностроение, 1978. – 144 с., ил.

3  Дмитриченко, Л.А.  Бесплатформенные инерциальные  навигационные системы [Текст] / Л.А. Дмитриченко, В.П. Гора, Г.Ф. Савинов – М.: МАИ, 1984. – 64 с., ил.

4  Филиал ФГУП "ЦЭНКИ" "НИИ ПМ". Модель измерительных каналов бесплатформенного инерциального блока КИНД34-059-01. КИНД.Э001.3243, 2011. – 13 с., ил.

5 Филиал ФГУП "ЦЭНКИ" "НИИ ПМ". Модель измерительных каналов бесплатформенного инерциального блока КИНД34-052. КИНД.Э001.1966, 2007. – 26 с., ил.

6 Пащенко, И.А. Excel 2007 [Текст] / И.А. Пащенко – М.: Эксмо, 2009. – 496 с., ил.

7 Жаров, Н.В. AutoCAD 2009. Официальная русская версия. Эффективный самоучитель [Текст] / Н.В. Жаров – СПб.: Наука и техника, 2009. – 608 с., ил.

8 Смирнов, Н.В. Курс теории вероятностей и математической статистики для технических приложений [Текст] / Н.В. Смирнов, И.В. Дунин-Барковский. – М.: Наука, 1969. – 511с.: ил.

9  Кутовой, В.М. Исследования характеристик бесплатформенного инерциального блока на базе волоконно-оптических гироскопов в процессе наземной отработки [Текст] / В.М. Кутовой, О.И. Маслова, С.Ю. Перепелкина, М.А. Чапцова, М.В. Антонова, А.А. Игнатьев, Е.Ю. Ковалева, А.М. Курбатов, Л.З. Новиков // ХVIII Санкт-Петербургская международная конференция по интегрированным навигационным системам. - СПб.: ЦНИИ "Электроприбор", 2011. С. 142 - 151.

10  Водичева, Л.В. Повышение надежности и точности бесплатформенного инерциального измерительного блока при избыточном количестве измерителей [Текст] / Л.В. Водичева // Гироскопия и навигация. – СПб.: ЦНИИ "Электроприбор", 1997, №1. С. 55 – 67.

11  ФГУП "НПО автоматики". Программа прогонов от 14.05.2010 №315/317 прибора КИНД34-057 на поворотном столе КИН-52 ЦМК НП, 2010 г.

12  Гантмахер, Ф.Р. Теория матриц [Текст] / Ф.Р. Гантмахер. – М.: ФИЗМАТЛИТ, 2004. – 560 с.: ил.

13  Перепелкина, С.Ю.  Организация программной синхронизации  бесплатформенного инерциального блока и макета специализированного вычислительного устройства на базе "Малахит-7" [Текст] / С.Ю. Перепелкина, П.В. Ситников, А.А. Федотов // Ракетно-космическая техника: научно-технический сборник. Сер. ХI. Системы управления ракетных комплексов, вып. 1. - Екатеринбург: ФГУП "НПО автоматики им. академика Н.А. Семихатова", 2010. С. 125 - 136.

+ отчет Базанова