Correction schemes for the gyromagnetic compass

Скорочена інформація про документ
dc.contributor.authorMeleshko, Vladyslav
dc.contributor.authorRomanov, Valery
dc.date.accessioned2023-03-01T11:03:51Z
dc.date.available2023-03-01T11:03:51Z
dc.date.issued2022
dc.description.abstractenIn connection with the significant progress in the improvement of sensitive elements (gyroscopes, accelerometers, magnetometers), as well as the increased possibilities of information processing by computational means, it became necessary to use modern algorithms for constructing correction systems for the gyromagnetic compass. The object of research is the correction circuits: with an adaptable proportional-integral-differential (PID) controller, with a Fuzzy controller, with a Kalman filter for correcting the gyroscopic meter according to the magnetic heading sensor. In this case, the well-known scheme of a gyromagnetic compass with a torque proportional-integral (PI) correction is taken as the basis for comparison. Smoothing of the oscillatory error of a magnetic compass, which may be predominant, is considered. The subject of research is the accuracy characteristics in the steady state. The study is carried out by simulating the operation of a gyromagnetic compass. The root mean square error (rms) and the mean value of the error are taken as the correction characteristics. At the same time, the transitional process of the initial exhibition is also controlled. In the algorithms under study, new solutions are applied. In the differential PID channel, a quarter-period delay of the dominant oscillations is applied, and the gain of the differential channel is adjusted according to the oscillation frequency. This setting allows you to almost completely smooth out the oscillatory error of the gyromagnetic compass by compensating for the oscillatory error with the received signal in the differential circuit. In the Kalman filter scheme, the resulting heading error estimate is in antiphase with the error. After the introduction of a delay in the estimate for half a period of fluctuations, the estimate almost completely corresponds to the error. As a result, the oscillatory error can be almost completely eliminated in the instrumental heading value. The article shows that all three investigated correction schemes show better characteristics in comparison with the known basic scheme. The highest accuracy can be achieved when applying the Kalman filter with the necessary settings for the perturbation, observation and initial error matrices. The simplest to implement is a circuit with an adaptable PID controller. Its characteristics are close to the scheme with the Kalman filter.uk
dc.description.abstractukУ зв'язку зі значним прогресом у вдосконаленні чутливих елементів приладів (гіроскопів, акселерометрів, магнітометрів), а також збільшеними можливостями обробки інформації обчислювальними засобами виникла необхідність у застосуванні сучасних досконалих алгоритмів побудови систем корекції гіромагнітного компасу. Об'єктом дослідження є схеми корекції: з адаптованим пропорційно-інтегрально-диференціальним (ПІД) регулятором, з регулятором з нечіткою логікою (Fuzzy controller), з фільтром Калмана для корекції гіроскопічного вимірювача за значеннями магнітного датчику курсу. Водночас, за основу для порівняння береться відома схема гіромагнітного компасу з моментною пропорційно-інтегральною корекцією. Розглядається згладжування коливальної помилки магнітного компаса, яка може бути переважаючою. Предмет дослідження - характеристики точності за усталеного режиму. Дослідження проводиться за умови моделювання роботи гіромагнітного компасу. Як характеристики корекції прийняті середня квадратична помилка (rms) і середнє значення помилки. Водночас, контролюється також перехідний процес початкової виставки. У досліджуваних алгоритмах застосовано нові рішення. У диференціальному каналі ПІД застосовано затримку на чверть періоду коливань, а коєфіцієнт передачі диференціального каналу налаштовується за частотою коливань. Подібне настроювання дозволяє майже повністю згладити коливальну помилку гіромагнітного компаса за умови компенсації коливальної помилки отриманим сигналом диференціального контура. У схемі з фільтром Калмана отримано оцінку помилки курсу перебуває у протифазі з помилкою. Після введення затримки оцінки на півперіоду коливань оцінка практично повністю відповідає помилці. Таким чином в приладному значенні курсу можна майже повністю усунути коливальну помилку. У статті показано, що всі три досліджувані схеми корекції показують кращі характеристики порівняно з відомою базовою схемою. Найбільшої точності можна досягти при застосуванні фільтра Калмана з необхідними налаштуваннями матриць збурення, вимiрювання та матриці початкових помилок. Найбільш простою для реалізації є схема з адаптованим ПІД-регулятором. Її характеристики близькі до схеми з фільтром Калмана.uk
dc.format.pagerangeС. 10-19uk
dc.identifier.citationMeleshko, V. Correction schemes for the gyromagnetic compass / Vladyslav Meleshko, Valery Romanov // Вісник КПІ. Серія Приладобудування : збірник наукових праць. – 2022. – Вип. 63(1). – С. 10-19. – Бібліогр.: 17 назв.uk
dc.identifier.urihttps://ela.kpi.ua/handle/123456789/53223
dc.language.isoenuk
dc.publisherКПІ ім. Ігоря Сікорськогоuk
dc.publisher.placeКиївuk
dc.sourceВісник КПІ. Серія Приладобудування : збірник наукових праць, 2022, Вип. 63(1)uk
dc.subjectgyromagnetic compassuk
dc.subjectcorrection circuituk
dc.subjectproportional-integral-differential controlleruk
dc.subjectfuzzy controlleruk
dc.subjectKalman filteruk
dc.subjectгіромагнітний компасuk
dc.subjectсхема корекціїuk
dc.subjectпропорційно-інтегрально-диференціальний регуляторuk
dc.subjectнечіткий контролерuk
dc.subjectфільтр Калманаuk
dc.subject.udc629.05uk
dc.titleCorrection schemes for the gyromagnetic compassuk
dc.title.alternativeСхеми корекції гіромагнітного компасуuk
dc.typeArticleuk

Файли

Контейнер файлів
Зараз показуємо 1 - 1 з 1
Ескіз
Назва:
VKPI-sPr_2022-63_p10-19.pdf
Розмір:
1.22 MB
Формат:
Adobe Portable Document Format
Опис:
Завантажити
Ліцензійна угода
Зараз показуємо 1 - 1 з 1
Ескіз недоступний
Назва:
license.txt
Розмір:
9.1 KB
Формат:
Item-specific license agreed upon to submission
Опис:
Завантажити

Зібрання

Вісник КПІ. Серія Приладобудування: збірник наукових праць, Вип. 63(1)