АСТАТИЧНИЙ ІДЕНТИФІКАТОР В СИСТЕМІ КЕРУВАННЯ ЧУТЛИВИМ ЕЛЕМЕНТОМ ГІРОТЕОДОЛІТА

Автор(и)

  • Анатолій Боярчук КП СПБ «Арсенал»
  • Павло Мироненко Національний технічний університет України «Київський політехнічний інститут імені Ігоря Сікорського», приладобудівний факультет
  • Сергій Мураховський Національний технічний університет України «Київський політехнічний інститут імені Ігоря Сікорського», приладобудівний факультет
  • Руслан Іваненко Український науково-дослідний інститут спеціальної техніки та судових експертиз Служби безпеки України, Київ https://orcid.org/0000-0002-1447-6275

DOI:

https://doi.org/10.20535/1970.61(1).2021.237067

Ключові слова:

гіротеодолит, астатичний ідентифікатор стану, система керування

Анотація

Розглянуто основні особливості умов роботи засобів наземного орієнтування. Показано, що при наявності зовнішніх збурень можливим є виникнення додаткової похибки вимірювань. Наведено основні характеристики зовнішніх збурень.

Запропоновано нову структуру регулятора зворотного зв’язку, до складу якого входить астатичний ідентифікатор стану. Розглянуто математичну модель приладу у формі простору станів з врахуванням зовнішніх збурень. Керування положенням чутливого елементу запропоновано проводити методом модального керування за неповним вектором стану. Припускається, що вимірюваним параметром для ідентифікації вектору стану є кут відхилення чутливого елементу гіротеодоліту в азимуті. Проведено аналіз спостережуваності при заданій структурі матриць стану і вимірювань. Для зменшення похибки оцінювання, що виникає внаслідок наявності неконтрольованих збурень, в ідентифікаторі стану використовуються як пропорційний, так і інтегральний канали зворотного зв'язку. Визначено коефіцієнти спостережувача, що має астатичну складову в рівнянні стану у припущенні, що процес оцінювання має бути аперіодичним.

Проведено моделювання роботи астатичного ідентифікатору на основі розробленої програмної моделі. Коефіцієнти програмної моделі обрано на основі конструктивних рішень, що використовуються на сучасному етапі розвитку систем визначення азимутальних напрямків на базі гіротеодолітів. Розраховано коефіцієнти спостережувача для заданих параметрів приладу. Результати моделювання показали, що застосування запропонованого методу дозволяє суттєво зменшити вплив постійної складової зовнішнього збурення. Похибка оцінювання кутових координат і швидкостей, які використовуються в системі керування положенням чутливого елементу, астатичним ідентифікатором стану прямує до нуля, у той час, як статична система має постійну складову похибки. 

У подальших дослідженнях планується побудова узагальненої системи, яка включає керування рухом чутливого елементу як в азимуті, так і в негіростабілізованій площині.

Біографії авторів

Анатолій Боярчук , КП СПБ «Арсенал»

Провідний конструктор

Павло Мироненко , Національний технічний університет України «Київський політехнічний інститут імені Ігоря Сікорського», приладобудівний факультет

Кандидат технічних наук, доцент, доцент кафедри приладів і систем орієнтації та навігації приладобудівного факультету

Сергій Мураховський, Національний технічний університет України «Київський політехнічний інститут імені Ігоря Сікорського», приладобудівний факультет

приладобудівний факультет, доцент кафедри приладів і систем орієнтації і навігації

Руслан Іваненко, Український науково-дослідний інститут спеціальної техніки та судових експертиз Служби безпеки України, Київ

Старший науковий співробітник

Посилання

Yu.Yu. Yuriev, “Modern gyroscopic devices of azimuth orientation”, In Proc. VI International Scientific and Technical Conference «INSTRUMENT МАКING: state and prospect», 24-25 April 2007, pp. 24-25. (In Ukrainian)

“GYROMAT 5000. The Most Accurate Precision-Surveying Gyroscope in the World”, 2013. [Online].

Available: https://www.dmt-group.com/fileadmin/user_upload/GYROMAT_5000_En.pdf . [Accessed: Apr. 05, 2019]

“GYROMAX™ Gyroscopes”, 2014. [Online]. Available: http://www.gmt-heger.com/index.php?id=8&lang=en

Andrew R. Spielvogel; Louis L. Whitcomb, “A stable adaptive attitude estimator on SO(3) for true-North seeking gyrocompass systems: Theory and preliminary simulation evaluation”, In Proc. 2017 IEEE International Conference on Robotics and Automation, May 29 -June 3 2017, pp. 3231 – 3236.

Yu.Yu. Yuriev, E.S. Mashinistov, O.M. Likhotkin, “Small device for azimuthal orientation of directions. Development prospects”, In Proc. VIII International Scientific and Technical Conference «INSTRUMENT МАКING: state and prospect», 28-29 April 2009, pp. 23-24. (In Ukrainian)

S.A. Murakhovsky, Yu.F. Lazarev, P.S. Mironenko, “Dynamics of the land compensating pendulum gyrocompass”, Bulletin of the Engineering Academy of Ukraine, vol. 2, pp. 125-130, 2010. (In Russian)

S.A. Murakhovsky, “Gyrotheodolite error estimation under random vibration”, Bulletin of NTUU "KPI". Series Instrument making, is. 45, pp. 23-30, 2013. (In Ukrainian)

A.O. Boyarchuk, P.S. Myronenko, S.A. Murakhovsky, “PD-regulator in the contour of compensatory feedback of gyroedodolith”, Bulletin of NTUU "KPI", Series Instrument making, is. 55(1), pp. 19-25, 2018. (In Ukrainian)

N.T. Kuzovkov, Modal control and observing devices. Moscow: Mashinostroenie, 1976. (In Russian)

A.O. Boyarchuk, P.S. Myronenko, S.A. Murakhovsky, “Control system of gyrotheodolite sensitive element in non-gyrostabilized plane”, Bulletin of NTUU "KPI", Instrument making series, is. 57(1), pp. 19-25, 2019. (In Ukrainian)

A.O. Boyarchuk, P.S. Myronenko, S.A. Murakhovsky, “Gyrotheodolite control system that provides invariance of the output signal relative to the vibrational accelerations of the base”, Bulletin of the Engineering Academy of Ukraine, vol. 1, pp. 52-57, 2020. (In Ukrainian)

##submission.downloads##

Опубліковано

2021-06-30

Як цитувати

Боярчук , А., Мироненко , П. ., Мураховський, С., & Іваненко, Р. . (2021). АСТАТИЧНИЙ ІДЕНТИФІКАТОР В СИСТЕМІ КЕРУВАННЯ ЧУТЛИВИМ ЕЛЕМЕНТОМ ГІРОТЕОДОЛІТА. Вісник Київського політехнічного інституту. Серія Приладобудування, (61(1), 13–19. https://doi.org/10.20535/1970.61(1).2021.237067

Номер

Розділ

ТЕОРІЯ ТА ПРАКТИКА НАВІГАЦІЙНИХ ПРИЛАДІВ І СИСТЕМ