Алгоритмічні засоби підвищення точності гіротеодолітів на обмежено рухомій основі
| dc.contributor.advisor | Лазарєв, Юрій Федорович | |
| dc.contributor.author | Мураховський, Сергій Анатолійович | |
| dc.date.accessioned | 2019-05-31T11:02:36Z | |
| dc.date.available | 2019-05-31T11:02:36Z | |
| dc.date.issued | 2019 | |
| dc.description.abstracten | In the dissertation the following scientific results were received: 1. The method for determining the parameters of motion of a sensitive element of a gyrotheodolite relative to the main axis - angle and angular velocity on the basis of infor-mation from the system of stabilization of the rotation of the gyromotor was first devel-oped. 2. The method of determining the angular velocity of a sensitive element in the azimuth on the basis of the state identifier is developed, the necessary eigenfrequencies are determined on the basis of the analysis of the frequency characteristics of the system. 3. The method of algorithmic compensation of a vibration error due to the use of internal sources of information of the device is improved, and the efficiency of the developed methods under the action on the gyrotheodolite of the translational vibration, both deterministic and random, is shown. The practical value of the results obtained is that on the basis of them it is possible to use land gyrocompasses and gyrotheodolites in conditions of a limited mobile basis, while the possibility of providing the necessary accuracy is possible. The developed methods for determining the parameters of the motion of a sensitive element of gyrotheodolite are protected by patents of Ukraine on the utility model. The development of modern ground-based means requires the use of middle and highaccuracy gyroscopic compasses in its composition. High requirements for gyrocompasses and gyrotheodolites, which are used in ground-based systems, necessitate the device to operate in conditions of linear and angular vibration. In our time, the development of new and improving existing methods for improving the accuracy of ground gyrocom-passes is relevant. The solution of the problem of increasing accuracy is possible both by constructive methods, and by means of mathematical processing of information, which is issued by the device. Possibility of using algorithmic means of increasing accuracy makes it possible to significantly reduce the costs of developing and manufacturing a gyrocom-pass, which is capable of operating under conditions of perturbation of the base. An overview of ground orientation systems based on a variety of principles is conducted. The gyrotheodolites created on the basis of rotor gyroscopes are considered, special attention is paid to devices and systems of domestic production. The analysis of possibilities of use of inertial navigation systems for azimuth determination is carried out. Gyroscopic devices that are integrated with satellite navigation systems and features of their use at the initial exhibition are considered. The analysis of methods for increasing the accuracy of gyroscopic terrestrial orientation methods has been carried out and one of the topical ways to increase the accuracy of gyrotheodolites is the use of algorithmic methods for increasing accuracy. An analysis of a mathematical model of the sensitive element was carried out, and it was clear that the precession and full equations. The model of the output signal to the gyrotheodolite, which is in practice in compensation mode, is broken down. An information model has been developed that includes the dynamic equations of motion of a sensitive element, external perturbations acting on the object of research, the signals generated in the auxiliary control systems, the excess information available in the device itself. The complex of software programs in the MATLAB system and the adequacy of the theoretical reservoirs has been broken down. An analysis of the effect of harmonic vibration on the accuracy of gyrotheodolite has been obtained, analytical dependences of the vibration error on the basis of frequency characteristics have been obtained. It is shown that the vibration error depends on the parameters of the device; direction of vibration and position of the main axis of the gyroscope relative to the meridian plane, amplitude-frequency characteristics of the device, as well as the amplitude and frequency of the overload point of the suspension. An analysis of the influence of random vibration on the accuracy of gyrotheodolite was obtained, ana-lytical dependences of the vibration error on the basis of correlation functions were obtained. It is shown that the vibration error depends on the parameters of the device; the direction of vibration, the dynamic characteristics of the device, as well as the variation of overload and the overwhelming frequency of the vibration of the suspension point. The analysis of ways to increase the accuracy of gyrotheodolites at work on a limitedly mobile basis is carried out and the use of the method of algorithmic compensation of vibrational error is proposed. The algorithmic compensation modeling is carried out on the basis of the developed information model of gyrotheodolite. The methods of determination of additional parameters of motion of a sensitive element of gyrotheodolite are considered. The method of differentiating the signal of the angle sensor, in the compensation feedback system, is developed and simulated. The observed synthesis was carried out to determine the estimation of the angular velocity of the sensitive element of the gyrotheodolite, and the eugenic frequencies of the observed one were chosen, which allow to reduce the estimation errors with a given frequency range. A simulation of algorithmic compensation of vibration error based on the determined angular velocity of a sensitive element in azimuth. The system of control of the angular speed of the gyromotor is considered. On the basis of the mathematical model of motion of a sensitive element in a nongyrostabilized plane, a method for estimating additional parameters of motion is developed. The simulation was carried out and the estimation errors were determined. The expanded software model of gyrotheodolite was developed and algorithmic compensation of vibration error was simulated on the basis of definite estimates for harmonic and random vibration of the base. The definition of typical accelerations in the places of installation of gyrotheodolite by hardware and software complex consisting of three accelerometers is carried out. On the basis of the spectral analysis of the experimental data obtained, it is shown that in the vibration spectrum there are frequencies close to the resonance frequencies of the oscillations of the sensitive element. Imitational simulation of vibration acceleration influence on accuracy of gyrotheodolite is carried out. The constructive scheme of gyroeodolite with compensating method of azimuth measurement is considered. The composition and characteristics of the stabilization system of the rotation of the gyromotor are analyzed. The output signals of the stabilization system are considered and compensation of the vibration error is made on the basis of experimental data. | uk |
| dc.description.abstractru | Развитие современных средств наземной ориентации требует использования в своем составе гироскопических компасов средней и высокой точности. Высокие требования к гирокомпасам и гиротеодолитам, которые используются в системах наземной ориентации, обусловливают необходимость работы прибора в условиях поступательной и угловой вибрации. В настоящее время актуальным является разработка новых и совершенствование существующих методов повышения точности наземных гирокомпасов. Решение задачи повышения точности возможно как конструктивными методами, так и с помощью средств математической обработки информации, выдаваемой прибором. Возможность использования алгоритмических средств повышения точности позволяет значительно уменьшить затраты на разработку и изготовление гирокомпаса, который способен работать в условиях возмущений основания. Проведен обзор современных средств наземного ориентирования, основанных на различных принципах работы. Рассмотрены гиротеодолиты, созданные на базе роторных гироскопов, особое внимание уделено приборам и системам отечественного производства. Проведен анализ возможностей использования инерциальных навигационных систем для определения азимутов. Рассмотрены гироскопические приборы, комплексированные со спутниковыми навигационными системами и особенности их использования при начальной выставке. Проведен анализ методов повышения точности гироскопических средств наземной ориентации и показано, что одним из актуальных путей повышения точности гиротеодолитов является использование алгоритмических методов повышения точности. Проведен анализ математической модели движения чувствительного элемента гиротеодолита, рассмотрены полные и прецессионного уравнения движения. Разработана модель выходного сигнала гиротеодолита, который работает в компенсационном режиме. Разработана информационная модель гиротеодолита на ограниченно подвижном основании, которая включает динамические уравнения движения чувствительного элемента, внешние возмущения, действующие на объект исследования, сигналы, которые формируются во вспомогательных системах управления, избыточную информацию, которая имеется в самом приборе. Разработан комплекс программных средств в системе MATLAB и проверена его адекватность известным теоретическим зависимостям. Проведен анализ влияния гармонической вибрации на точность гиротеодолита, получены аналитические зависимости вибрационной погрешности на основе частотных характеристик. Показано, что вибрационная погрешность зависит от параметров прибора; направления вибрации и положения главной оси гироскопа относительно плоскости меридиана, амплитудно-частотных характеристик прибора, а также амплитуды и частоты перегрузки точки подвеса. Проведен анализ влияния случайной вибрации на точность гиротеодолита, получены аналитические зависимости вибрационной погрешности на основе корреляционных функций. Показано, что вибрационная погрешность зависит от параметров прибора; направления вибрации, динамических характеристик прибора, а также дисперсии перегрузки и подавляющего частоты вибрации точки подвеса. Проведен анализ путей повышения точности гиротеодолита при работе на ограниченно подвижном основании и предложено использование метода алгоритмической компенсации вибрационной погрешности. Проведено моделирование алгоритмической компенсации на основе разработанной информационной модели гиротеодолита. Рассмотрены методы определения дополнительных параметров движения чувствительного элемента гиротеодолита. Разработан и смоделирован метод дифференцирования сигнала датчика угла, в системе компенсационной обратной связи. Проведен синтез наблюдателя для определения оценки угловой скорости чувствительного элемента гиротеодолита и выбраны собственные частоты наблюдателя, которые позволяют уменьшить погрешности оценивания в заданном частотном диапазоне. Проведено моделирование алгоритмической компенсации вибрационной погрешности на основе определенной угловой скорости чувствительного элемента в азимуту. Рассмотрена система управления угловой скоростью вращения гиромотора. На основе математической модели движения чувствительного элемента в негиростабилизованной плоскости разработан метод оценки дополнительных параметров движения. Проведено моделирование и определены погрешности оценивания. Разработана расширенная программная модель гиротеодолита и проведено моделирование алгоритмической компенсации вибрационной погрешности на основе определенных оценок при гармонической и случайной вибрации основания. Проведено определение типовых ускорений, действующих в местах установки гиротеодолита аппаратно-программным комплексом в составе трех акселерометров. На основе спектрального анализа полученных экспериментальных данных показано, что в спектре вибрации существуют частоты близкие к резонансным частотам колебаний чувствительного элемента. Проведено имитационное моделирование влияния виброускорений на точность гиротеодолита. Рассмотрена конструктивная схема гиротеодолита с компенсационным методом измерения азимута. Проанализирован состав и характеристики системы стабилизации оборотов гиромотора. Рассмотрены выходные сигналы системы стабилизации и проведена компенсация вибрационной погрешности на основе экспериментальных данных. | uk |
| dc.description.abstractuk | Розвиток сучасних засобів наземної орієнтації потребує використання у своєму складі гіроскопічних компасів середньої та високої точності. Високі вимоги до гірокомпасів та гіротеодолітів, які використовуються в системах наземної орієнтації обумовлюють необхідність роботи приладу в умовах поступальної та кутової вібрації. В наш час актуальним є розробка нових та вдосконалення існуючих методів підвищення точності наземних гірокомпасів. Вирішення задачі підвищення точності можливе як конструктивними методами, так і за допомогою засобів математичної обробки інформації, яка видається приладом. Можливість 23 використання алгоритмічних засобів підвищення точності дозволяє значно зменшити витрати на розробку та виготовлення гірокомпасу, який здатний працювати в умовах збурень основи. Проведено огляд сучасних засобів наземного орієнтування, що базуються на різноманітних принципах роботи. Розглянуто гіротеодоліти, створені на базі роторних гіроскопів, особливу увагу приділено приладам і системам вітчизняного виробництва. Проведено аналіз можливостей використання інерціальних навігаційних систем для визначення азимутів. Розглянуто гіроскопічні прилади, що комплексуються з супутниковими навігаційними системами та особливості їх використання при початковій виставці. Проведено аналіз методів підвищення точності гіроскопічних засобів наземної орієнтації та показано, що одним з актуальних шляхів підвищення точності гіротеодолітів є використання алгоритмічних методів підвищення точності. Проведено аналіз математичної моделі руху чутливого елементу гіротеодоліту, розглянуто повні та прецесійні рівняння руху. Розроблено модель вихідного сигналу гіротеодоліту, який працює в компенсаційному режимі. Розроблено інформаційну модель гіротеодоліту на обмежено рухомій основі, яка включає динамічні рівняння руху чутливого елементу, зовнішні збурення, що діють на об'єкт дослідження, сигнали, які формуються в допоміжних системах керування, надлишкову інформацію, яка наявна в самому приладі. Розроблено комплекс програмних засобів в системі MATLAB та перевірено його адекватність відомим теоретичним залежностям. Проведено аналіз впливу гармонічної вібрації на точність гіротеодоліту, отримано аналітичні залежності вібраційної похибки на основі частотних характеристик. Показано, що вібраційна похибка залежить від параметрів приладу; напрямку вібрації і положення головної осі гіроскопа відносно площини меридіану, амплітудно-частотних характеристик приладу, а також амплітуди і частоти перевантаження точки підвісу. Проведено аналіз впливу випадкової вібрації на точність гіротеодоліту, отримано аналітичні залежності вібраційної похибки на основі кореляційних функцій. Показано, що вібраційна похибка залежить від параметрів приладу; напрямку вібрації, динамічних характеристик приладу, а також дисперсії перевантаження і переважної частоти вібрації точки підвісу. Проведено аналіз шляхів підвищення точності гіротеодолітів при роботі на обмежено рухомій основі та запропоновано використання методу алгоритмічної компенсації вібраційної похибки. Проведено моделювання алгоритмічної компенсації на основі розробленої інформаційної моделі гіротеодоліта. Розглянуто методи визначення додаткових параметрів руху чутливого елементу гіротеодоліту. Розроблено та промодельовано метод диференціювання сигналу датчику кута, в системі компенсаційного зворотного зв’язку. Проведено синтез спостережувача для визначення оцінки кутової швидкості чутливого елементу гіротеодоліту та обрано власні частоти спостережувача, які дозволяють зменшити похибки оцінювання з заданому частотному діапазоні. Проведено моделювання алгоритмічної компенсації вібраційної похибки на основі визначеної кутової швидкості чутливого елементу в азимуті. Розглянуто систему керування кутовою швидкістю обертання гіромотора. На основі математичної моделі руху чутливого елементу в негіростабілізованій площині розроблено метод оцінювання додаткових параметрів руху. Проведено моделювання та визначено похибки оцінювання. Розроблено розширену програмну модель гіротеодоліту та проведено моделювання алгоритмічної компенсації вібраційної похибки на основі визначених оцінок при гармонічній та випадковій вібрації основи. Проведено визначення типових прискорень, що діють в місцях встановлення гіротеодолітів апаратно-програмним комплексом в складі трьох акселерометрів. На основі спектрального аналізу отриманих експериментальних даних показано, що в спектрі вібрації існують частоти близькі до резонансних частот коливань чутливого елементу. Проведено імітаційне моделювання впливу віброприскорень на точність гіротеодоліту. Розглянуто конструктивну схему гіротеодоліту з компенсаційним методом вимірювання азимуту. Проаналізовано склад та характеристики системи стабілізації обертів гіромотору. Розглянуто вихідні сигнали системи стабілізації та проведено компенсацію вібраційної похибки на основі експериментальних даних. | uk |
| dc.format.page | 165 с. | uk |
| dc.identifier.citation | Мураховський, С. А. Алгоритмічні засоби підвищення точності гіротеодолітів на обмежено рухомій основі : дис. … канд. техн. наук. : 05.11.03 – гіроскопи та навігаційні системи / Мураховський Сергій Анатолійович. – Київ, 2019. – 165 с. | uk |
| dc.identifier.uri | https://ela.kpi.ua/handle/123456789/27786 | |
| dc.language.iso | uk | uk |
| dc.publisher.place | Київ | uk |
| dc.subject | гіротеодоліт | uk |
| dc.subject | наземний гірокомпас | uk |
| dc.subject | поступальна вібрація | uk |
| dc.subject | вібраційна похибка | uk |
| dc.subject | алгоритмічна компенсація | uk |
| dc.subject | ідентифікатор стану | uk |
| dc.subject | імітаційне моделювання | uk |
| dc.subject | gyrotheodolite | uk |
| dc.subject | land gyrocompass | uk |
| dc.subject | linear vibration | uk |
| dc.subject | vibrational error | uk |
| dc.subject | algorithmic compensation | uk |
| dc.subject | state identifier | uk |
| dc.subject | imitational simulation | uk |
| dc.subject | гиротеодолит | uk |
| dc.subject | наземный гирокомпас | uk |
| dc.subject | поступательная вибрация | uk |
| dc.subject | вибрационная погрешность | uk |
| dc.subject | алгоритмическая компенсация | uk |
| dc.subject | идентификатор состояния | uk |
| dc.subject | имитационное моделирование | uk |
| dc.subject.udc | 531.383(043.3) | uk |
| dc.title | Алгоритмічні засоби підвищення точності гіротеодолітів на обмежено рухомій основі | uk |
| dc.type | Thesis Doctoral | uk |
Файли
Контейнер файлів
1 - 1 з 1
Вантажиться...
- Назва:
- Murakhovskyi_diss.pdf
- Розмір:
- 9.38 MB
- Формат:
- Adobe Portable Document Format
- Опис:
Ліцензійна угода
1 - 1 з 1
Ескіз недоступний
- Назва:
- license.txt
- Розмір:
- 1.86 KB
- Формат:
- Item-specific license agreed upon to submission
- Опис: