Наукові основи та принципи побудови приладової системи вимірювання прискорення мобільного робота

Скорочена інформація про документ
dc.contributor.authorРудик, Андрій Вікторович
dc.date.accessioned2018-06-05T09:13:02Z
dc.date.available2018-06-05T09:13:02Z
dc.date.issued2018
dc.descriptionРобота виконана в Національному авіаційному університеті Міністерства освіти і науки України.uk
dc.description.abstractenIn the dissertation is solved the scientific-applied problem of increasing the accuracy of measuring the acceleration of the mobile robot (MR) instrument system due to the development of new methods and measuring instrument (MI). The method of determining the parameters of the motion of the MR with the averaging of the coordinate codes in the interval of time, the effectiveness of which depends on the number of coordinates used for calculating, has been further developed. The mathematical models of the influence of working conditions (environment) on the MI coefficient of sensitivity and the dependence of ultrasonic velocity in the air on the group of climatic factors and wind speed are proposed. The generalized equation of errors of the SINS accelerometers is detailed, the components of the random error of accelerometers are analyzed and the models of their formation from white noise and white sequence are presented. The method of estimating the SINS errors in the short time interval on the values of instrumental errors of inertial sensors without simulation of the SINS algorithm has been further developed. The method of estimation of the minimum value of the error variance of constant component estimation of the Alan variation method of averaging and determination of optimal averaging time is developed. It is proposed to determine the equivalent parameters of capacitive MEMS sensors based on the measurement results of the phase shift angle between the voltage at the converter output and the ratio of amplitudes of these voltages. The phase-frequency measuring method of the amplitude and the ratio of the amplitude of the alternating voltages has been further developed. The method of selecting the optimum sampling frequency of sensors and actuators signals in the control system of MR with the consideration of their structural connections is improved. An artificial neural network for the determine the distance of the MR to the obstacle, which takes into account the nature and complexity of the relationship between the information parameters, is developed, trained and analyzed. Experimental investigations of created MI and calibration of inertial sensors have been carried out, which confirm the adequacy of the developed theoretical positions and the effectiveness of the proposed methods.uk
dc.description.abstractruВ диссертационной работе решена научно-проблема повышения точности измерения ускорения приборной системы мобильного робота (МР) за счёт разработки новых методов и средств измерения (СИ). Получил дальнейшее развитие метод определения параметров движения МР с усреднением кодов координат на интервале времени, эффективность которого зависит от количества использованных для вычислений координат. Предложены математические модели влияния рабочих условий (среды) на отклонение коэффициента чувствительности СИ от номинального значения и зависимости скорости ультразвука в воздухе от группы климатических факторов и скорости ветра. Детализировано обобщённое уравнение погрешностей акселерометров БИНС, составлена блок-схема формирования погрешностей в выходном сигнале акселерометров, а также проанализированы составляющие случайной погрешности акселерометров и представлены модели их формирования из белого шума и белой последовательности. Получила дальнейшее развитие методика оценки погрешностей БИНС на коротком временном интервале по значениям инструментальных погрешностей инерциальных сенсоров без моделирования алгоритма БИНС, при этом доказано, что МЭМС гироскопы со временем накапливают значительно большие погрешности определения параметров движения и ориентации в сравнении с акселерометрами такого же класса точности. Разработана методика оценки минимального значения дисперсии погрешности оценивания постоянной составляющей вариации Алана методом усреднения и определения оптимального времени усреднения, что важно при калибровании инерциальных сенсоров и позволяет эффективно идентифицировать структуру шумов в канале СИ. Детализирована модель погрешностей БИНС при определении скорости и координат МР и показано, что их точность определяется погрешностями ориентации, а величина погрешностей БИНС зависит от динамики движения объекта. Предложено определять эквивалентные параметры емкостных МЭМС сенсоров по результатам измерения угла фазового сдвига и отношения амплитуд напряжений на выходе измерительного преобразователя (патенты Украины на изобретение №57135 и №57836). Получил дальнейшее развитие фазочастотный метод измерения амплитуды переменного напряжения и отношения амплитуд таких напряжений, при этом погрешности разработанных СИ в основном определяются точностью измерения (или преобразования) временных интервалов. Усовершенствована методика выбора оптимальной частоты дискретизации сигналов сенсоров и исполнительных устройств в системе управления МР с учётом их структурных связей, что позволяет получить оптимальную программу опроса. Разработана методика определения параметров паразитной фазовой модуляции при модуляции амплитуды входного сигнала полосового фильтра (ПФ) по разным законам при его расстройке. Разработаны два варианта реализации инерциальных микросистем ориентации на основе фильтра Калмана, которые прошли испытания и показали устойчивое функционирование при длительной эксплуатации, а также ультразвуковой дальномер системы технического зрения МР с повышенной точностью оценки параметров движения за счёт учёта показаний сенсоров климатических параметров. Разработана, научена и проанализирована искусственная нейронная сеть для определения расстояния МР до препятствия, которая наилучшим образом учитывает характер и сложность взаимосвязи между информационными параметрами. Разработана методика определения корректирующих коэффициентов для инерциального измерительного модуля и магнитометра, определяемых в процессе калибрования и используемых при интеграции в программный код вычислителя при определении их выходных сигналов. Проведены экспериментальные исследования разработанных СИ и калибровка инерциальных сенсоров, которые подтверждают адекватность разработанных теоретических положений и эффективность предложенных методов.uk
dc.description.abstractukВ дисертаційній роботі вирішено науково-прикладну проблему підвищення точності вимірювання прискорення приладової системи мобільного робота (МР) за рахунок розробки нових методів і засобів вимірювання (ЗВ). Отримав подальший розвиток метод визначення параметрів руху МР з усередненням кодів координат на інтервалі часу, ефективність якого залежить від кількості використовуваних для обчислень координат. Запропоновано математичні моделі впливу робочих умов (середовища) на коефіцієнт чутливості ЗВ та залежності швидкості ультразвуку в повітрі від групи кліматичних факторів і швидкості вітру. Деталізовано узагальнене рівняння похибок акселерометрів БІНС, проаналізовано складові випадкової похибки акселерометрів і наведено моделі їх формування з білого шуму і білої послідовності. Отримала подальший розвиток методика оцінки похибок БІНС на короткому часовому інтервалі за значеннями інструментальних похибок інерціальних сенсорів без моделювання алгоритму БІНС. Розроблено методику оцінки мінімального значення дисперсії похибки оцінювання постійної складової варіації Алана методом усереднення і визначення оптимального часу усереднення. Запропоновано визначати еквівалентні параметри ємнісних МЕМС сенсорів за результатами вимірювань кута фазового зсуву між напругами на виході перетворювача та відношення амплітуд цих напруг. Отримав подальший розвиток фазочастотний метод вимірювання амплітуди та відношення амплітуд змінних напруг. Удосконалено методику вибору оптимальної частоти дискретизації сигналів сенсорів і виконавчих пристроїв в системі керування МР з врахуванням їх структурних зв’язків. Розроблено, навчено і проаналізовано штучну нейронну мережу для визначення відстані МР до перешкоди, яка найкраще враховує характер і складність взаємозв’язку між інформаційними параметрами. Проведено експериментальні дослідження створених ЗВ та калібрування інерціальних сенсорів, що підтверджують адекватність розроблених теоретичних положень та ефективність запропонованих методів.uk
dc.format.page45 с.uk
dc.identifier.citationРудик А. В. Наукові основи та принципи побудови приладової системи вимірювання прискорення мобільного робота : автореф. ... д-ра техн. наук : 05.11.01 – Прилади та методи вимірювання механічних величин / Рудик Андрій Вікторович. – Київ, 2018. – 45 с.uk
dc.identifier.urihttps://ela.kpi.ua/handle/123456789/23235
dc.language.isoukuk
dc.publisher.placeКиївuk
dc.subjectприскоренняuk
dc.subjectприладова системаuk
dc.subjectмобільний роботuk
dc.subjectакселерометрuk
dc.subjectінерціальний сенсорuk
dc.subjectбезплатформна інерціальна навігаційна система (БІНС)uk
dc.subjectоцінка параметрів рухуuk
dc.subjectваріація Аланаuk
dc.subjectфільтрація сигналівuk
dc.subjectкалібруванняuk
dc.subjectaccelerationuk
dc.subjectdevice systemuk
dc.subjectmobile robotuk
dc.subjectaccelerometeruk
dc.subjectinertial sensoruk
dc.subjectstrapdown inertial navigation system (SINS)uk
dc.subjectestimation of parameters of motionuk
dc.subjectAllan variationuk
dc.subjectsignal filteringuk
dc.subjectcalibrationuk
dc.subjectускорениеuk
dc.subjectприборная системаuk
dc.subjectмобильный роботuk
dc.subjectакселерометрuk
dc.subjectинерциальный сенсорuk
dc.subjectбесплатформная инерциальная навигационная системаuk
dc.subjectоценка параметров движенияuk
dc.subjectвариация Аланаuk
dc.subjectфильтрация сигналовuk
dc.subjectкалибровкаuk
dc.subject.udc621.865.8/(043.3)+681.2:531.7](043.3)uk
dc.titleНаукові основи та принципи побудови приладової системи вимірювання прискорення мобільного роботаuk
dc.typeThesisuk

Файли

Контейнер файлів
Зараз показуємо 1 - 1 з 1
Ескіз
Назва:
Rudyk_aref.pdf
Розмір:
2.38 MB
Формат:
Adobe Portable Document Format
Опис:
Завантажити
Ліцензійна угода
Зараз показуємо 1 - 1 з 1
Ескіз недоступний
Назва:
license.txt
Розмір:
7.74 KB
Формат:
Item-specific license agreed upon to submission
Опис:
Завантажити

Зібрання

Автореферати (вільний доступ)