Використання методів надлишковості для забезпечення стійкості вимірювачів системи орієнтації і навігації

Скорочена інформація про документ
dc.contributor.advisorМироненко, Павло Степанович
dc.contributor.authorРоманов, Микола Олександрович
dc.date.accessioned2019-04-12T16:45:23Z
dc.date.available2019-04-12T16:45:23Z
dc.date.issued2018
dc.description.abstractenInformation-measuring systems serve for measuring various physical quantities, including accelerations, angular and linear velocities and displacements of objects for various purposes, collecting, processing information obtained from measuring devices, and developing control commands. The development of advanced navigation and motion control systems for various objects is associated with miniaturization of systems, a reduction in their cost, energy consumption and operating costs. Miniaturization of navigation systems requires the creation of small sensors - gyroscopes and accelerometers. The search for new opportunities for creating inertial sensors with the required characteristics and progress in the field of microelectronics led to the emergence of a new class of instruments - micromechanical sensors. Their appearance marked revolutionary changes in inertial technology. Relevance of the topic. The transition from precision mechanics to micromechanics does not allow a formal replacement of some by others. This is due to the fact that micromechanical accelerometers and gyroscopes, at this stage of development, have a lower scale factor stability, greater nonlinearity of the output characteristic, an increased noise level and a narrower measurement range. Therefore, it is actual to develop mathematical models that take into account the features of processes occurring in micromechanical devices and the creation on their basis of techniques for the synthesis of micromechanical devices with improved characteristics. The aim of the thesis is to improve the accuracy of axial micromechanical accelerometers, develop solutions, methods of analysis and synthesis of mechanical, electrical, structural and algorithmic subsystems in order to improve the stability of instruments to the effects of inertial disturbances. The object of research is axial micromechanical accelerometers, which are used in information and measurement systems for solving orientation and navigation problems. The subject of the study is electromechanical processes that reflect the specific features of the circuit implementations of axial micromechanical accelerometers, the interrelation of the parameters of these devices with their error in vibration conditions for the purpose of correction of indications. Research methods: basic on numerical methods for solving systems of differential equations and the theory of nonlinear oscillations of dynamical systems. Scientific novelty - for the first time the vibration error in micromechanical accelerometers is compensated for the created mathematical model of this error, using methods of excessive measurements in real time. Objectives of the study: 1. Implementation of search for circuit-constructive solutions for the implementation of micromechanical accelerometers, adapted to the operating conditions by an increased level of inertial disturbances. Analyzing the operation of a sensitive element under conditions of selected perturbations. 2. Construction of a generalized mathematical description of the instrument error model under selected operating conditions. Carrying out of the analysis with the purpose of definition of an opportunity of performance of additional measurements for formation of a contour of indemnification of an error. 3. Construction of mathematical models of micromechanical accelerometer for simulation simulation. Implementation, based on the results of simulation modeling, analysis of the results obtained to improve efficiency from their application and development of directions for possible further research.uk
dc.description.abstractruИнформационно-измерительные системы служат для измерения различных физических величин, в том числе ускорений, угловых и линейных скоростей и перемещений объектов различного назначения, сбора, обработки информации, получаемой с измерительных приборов, и выработки команд управления. Разработка перспективных систем навигации и управления движением объектов различного назначения связана с миниатюризацией систем, снижением их стоимости, энергопотребления и эксплуатационных расходов. Миниатюризация навигационных систем требует создания малогабаритных датчиков - гироскопов и акселерометров. Поиск новых возможностей создания инерционных датчиков с требуемыми характеристиками и прогресс в области микроэлектроники привели к появлению нового класса приборов - микромеханических датчиков. Их появление ознаменовало революционные изменения в инерциальной технологии. Актуальность темы. Переход от приборов точной механики к микромеханики не допускает формальной замены одних на другие. Это связано с тем, что микромеханические акселерометры и гироскопы, на данном этапе развития имеют более низкую стабильность масштабного коэффициента, большую нелинейность выходной характеристики, повышенный уровень шумов и более узкий диапазон измерения. Поэтому актуальной является разработка математических моделей, учитывающих особенности протекающих в микромеханических устройствах процессов и создание на их основе методик синтеза микромеханических приборов с улучшенными характеристиками. Целью диссертационной работы является повышение точности осевых микромеханических акселерометров, разработка решений, методик анализа и синтеза механической, электрической, структурной и алгоритмической подсистем с целью повышения устойчивости приборов к воздействию инерционных возмущений. Объект исследования - осевые микромеханические акселерометры, которые используются в информационно-измерительных системах для решения задач ориентации и навигации. Предметом исследования является электромеханические процессы, отражающие специфические особенности схемных реализаций осевых микромеханических акселерометров, взаимосвязь параметров этих приборов с их погрешностью в условиях вибраций с целью коррекции показаний. Методы исследования: основные на числовых методах решения систем дифференциальных уравнений и теории нелинейных колебаний динамических систем. Научная новизна - впервые проводится компенсация вибрационной погрешности в микромеханических акселерометров по созданной математической модели этой погрешности, с помощью методов избыточных измерений в реальном времени. Задачи исследования: 1. Осуществление поиска схемно-конструктивных решений по выполнению микромеханических акселерометров, адаптированных к условиям работы повышенным уровнем инерционных возмущений. Проведение анализа работы чувствительного элемента в условиях избранных возмущений. 2. Построение обобщенного математического описания модели погрешности прибора в избранных условиях эксплуатации. Проведение анализа с целью определения возможности выполнения дополнительных измерений для формирования контура компенсации погрешности. 3. Построение математических моделей микромеханического акселерометра для проведения имитационного моделирования. Осуществления, по результатам имитационного моделирования, анализа полученных результатов на предмет повышения эффективности от их применения и выработки направлений возможных дальнейших исследований.uk
dc.description.abstractukІнформаційно-вимірювальні системи служать для вимірювання різних фізичних величин, в тому числі прискорень, кутових і лінійних швидкостей і переміщень об'єктів різного призначення, збору, обробки інформації, одержуваної з вимірювальних приладів, та вироблення команд управління. Розробка перспективних систем навігації і управління рухом об'єктів різного призначення пов'язана з мініатюризацією систем, зниженням їх вартості, енергоспоживання і експлуатаційних витрат. Мініатюризація навігаційних систем вимагає створення малогабаритних датчиків - гіроскопів і акселерометрів. Пошук нових можливостей створення інерційних датчиків з необхідними характеристиками і прогрес в області мікроелектроніки привели до появи нового класу приладів - мікромеханічних датчиків. Їх поява ознаменувало революційні зміни в інерціальній технології. Актуальність теми. Перехід від приладів точної механіки до мікромеханіки не допускає формальної заміни одних на інші. Це пов'язано з тим, що мікромеханічні акселерометри і гіроскопи, на даному етапі розвитку мають більш низьку стабільність масштабного коефіцієнту, більшу нелінійність вихідної характеристики, підвищений рівень шумів і більш вузький діапазон вимірювання. Тому актуальною є розробка математичних моделей, що враховують особливості протікання в мікромеханічних приладах процесів, і створення на їх основі методик синтезу мікромеханічних приладів з поліпшеними характеристиками. Метою дисертаційної роботи є підвищення точності осьових мікромеханічних акселерометрів, розробка рішень, методик аналізу і синтезу механічної, електричної, структурної та алгоритмічної підсистем з метою підвищення стійкості приладів до впливу інерційних збурень. Об'єкт дослідження – осьові мікромеханічні акселерометри, які використовуються в інформаційно-вимірювальних системах для вирішення завдань орієнтації і навігації. Предметом дослідження є електромеханічні процеси, що відображають специфічні особливості схемних реалізацій осьових мікромеханічних акселерометрів, взаємозв'язок параметрів цих приладів з їх похибкою в умовах вібрацій з метою корекції показань. Методи дослідження: основні на числових методах розв’язання систем диференційних рівнянь та теорії нелінійних коливань динамічних систем. Наукова новизна вперше проводиться компенсація вібраційної похибки в мікромеханічному акселерометрі, по створеній математичній моделі цієї похибки, за допомогою методів надлишкових вимірювань в реальному часі. Практична цінність дисертаційної роботи полягає в тому, що створені математичні моделі, алгоритми, програми, які можуть бути використані при проектуванні акселерометрів з контуром корекції за додатковою інформацією про рух чутливого елемента. Задачі дослідження: 1. Здійснення пошуку схемно-конструктивних рішень по виконанню мікромеханічних акселерометрів, адаптованих до умов роботи підвищеним рівнем інерційних збурень. Проведення аналізу роботи чутливого елемента в умовах обраних збурень. 2. Побудова узагальненого математичного опису моделі похибки приладу в обраних умовах експлуатації. Проведення аналізу з метою визначення можливості виконання додаткових вимірів для формування контуру компенсації похибки. 3. Побудова математичних моделей мікромеханічного акселерометра для проведення імітаційного моделювання. Здійснення, за результатами імітаційного моделювання, аналізу отриманих результатів на предмет підвищення ефективності від їх застосування і вироблення напрямків можливих подальших досліджень.uk
dc.format.page92 с.uk
dc.identifier.citationРоманов, М. О. Викоритстання методів надлишковості для забезпечення стійкості вимірювачів системи орієнтації і навігації : магістерська дис. : 151 Автоматизація та комп'ютерно-інтегровані технології / Романов Микола Олександрович. – Київ, 2018. – 92 с.uk
dc.identifier.urihttps://ela.kpi.ua/handle/123456789/27198
dc.language.isoukuk
dc.publisher.placeКиївuk
dc.subjectінтелектуальний датчикuk
dc.subjectосьовий мікромеханічний акселерометрuk
dc.subjectматематична модельuk
dc.subjectсистематична похибка вібраціїuk
dc.subjectпрограмна модельuk
dc.subjectintelligent sensoruk
dc.subjectaxial micromechanical accelerometeruk
dc.subjectmathematical modeluk
dc.subjectsystematic error of vibrationuk
dc.subjectsoftware modeluk
dc.subject.udc531.383uk
dc.titleВикористання методів надлишковості для забезпечення стійкості вимірювачів системи орієнтації і навігаціїuk
dc.typeMaster Thesisuk

Файли

Контейнер файлів
Зараз показуємо 1 - 1 з 1
Ескіз
Назва:
Romanov_magistr.pdf
Розмір:
1.49 MB
Формат:
Adobe Portable Document Format
Опис:
Магістерська дисетація
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

Магістерські роботи (ПСОН)
Магістерські роботи