Модель погрешностей чувствительных элементов БИНС

1. Модель погрешностей ДУС

Модель дрейфов ЛГ и ВОГ может быть аппроксимирована в виде суммы трех составляющих:

(16)

- Погрешности калибровки начального смещения нуля и его нестабильности в пуске;

- Погрешности масштабного коэффициента, которая определяет составляющую, пропорциональную измеряемой величине;

- «Шумовой» составляющей, характеризующей флуктуационные погрешности гироскопов.

Для ДНГ и ММГ следует учесть в модели дополнительные составляющие дрейфа, зависящие от линейных ускорений.

2. Модель погрешностей линейных акселерометров

Модель погрешностей линейных акселерометров, как правило, имеет также три составляющих:

(17)

- Погрешность смещения нуля и его нестабильности в пуске;

- Погрешности масштабного коэффициента, которая определяет составляющую, пропорциональную измеряемой величине;

- «Шумовой» составляющей, характеризующей флуктуационные погрешности датчиков.

Содержание работы

Моделирование

1) Загрузите модель «ideal_IIM.mdl» имитирующую идеальные выходные данные ИИМ.

2) Создайте алгоритм идеальной работы автономной БИНС, выбрав параметры ориентации для своего варианта в соответствии с таблицей 1.

3) Установите начальные значения в «интеграторах» (Integrator) в соответствии с таблицей 2.

4) Выведите вырабатываемые параметры навигации и ориентации на предусмотренные «осциллографы» (Scope) и блоки для записи в файл. Запустите процесс моделирования.

5) Доведя процесс моделирования до конца, получите выходные данные работы идеальной БИНС. Пронаблюдайте колебания Шулера в вырабатываемых навигационных параметрах.

Измерительная часть

6) Создайте блоки, имитирующие погрешности выходных сигналов чувствительных элементов. Установите переключатели для возможности переключения между идеальным и неидеальным сигналом, подаваемым в алгоритм работы идеальной БИНС.

7) Установите переключатель выходного сигнала ДУС в положение соответствующее сигналу, вырабатываемому с погрешностью. Установите значения погрешностей ДУС в соответствии со 2 столбцом таблицы 3. Измените название в блоке для записи в файл. Переключатель выходного сигнала блока акселерометров в положение идеального выхода. Запустите процесс моделирования.

8) Доведя процесс моделирования до конца, установите значения погрешностей ДУС в соответствии с 3 столбцом таблицы 3. Измените название в блоке для записи в файл. Запустите процесс моделирования.

9) Доведя процесс моделирования до конца, установите переключатель выходного сигнала ДУС в положение идеального выхода, а переключатель выходного сигнала блока акселерометров в положение соответствующее сигналу, вырабатываемому с погрешностью. Установите значения погрешностей акселерометров в соответствии с 4 столбцом таблицы 3. Измените название в блоке для записи в файл. Запустите процесс моделирования.

10) Доведя процесс моделирования до конца, установите значения погрешностей акселерометров в соответствии с 5 столбцом таблицы 3. Измените название в блоке для записи в файл. Запустите процесс моделирования.

11) Доведя процесс моделирования до конца, установите переключатель выходного сигнала ДУС и акселерометров в положение соответствующее сигналу, вырабатываемому с погрешностью. Установите минимальные значения погрешностей ДУС и акселерометров. Измените название в блоке для записи в файл. Запустите процесс моделирования.

12) По записанным файлам (должно получиться 6 файлов) постройте графики погрешностей выработки параметров ориентации, составляющих линейной скорости в навигационной системе координат и координат места.

13) Проанализируйте как влияют погрешности ДУС и акселерометров на вырабатываемые БИНС параметры.

Таблица 1. Варианты

Номер варианта	Параметры ориентации
1,4	Углы Эйлера-Крылова
2,5	Направляющие косинусы
3,6	Кватернионы

Таблица 2 Начальные условия

Величина	Значение
Название	Обозначение
Матрица ориентации		[1 0 0; 0 1 0; 0 0 1]
Углы курса, бортовой и килевой качки		0°, 0°, 0°
Кватернион		[1; 0; 0; 0]
Составляющие вектора линейной скорости		0, 0, 0 м/с
Широта		60°
Долгота		30°
Высота		0 м

Таблица 3 Составляющие погрешностей чувствительных элементов

	ДУС	Акселерометры
Дрейф нуля	±0.01 /ч	±5 /ч	±5·10-4 м/с2	±3·10-3 м/с2
Погрешность МК, %	0.001	0.1	0.02	0.1

Содержание отчета.

1. Цель работы.

2. Схема имитирующая непрерывный алгоритм идеальной работы БИНС с описанием работы, входящих в нее блоков.

3. Графики погрешностей выработки параметров ориентации, составляющих линейной скорости в навигационной системе координат, координат места при различных комбинациях точностных параметров ЧЭ.

4. Анализ влияния погрешностей ДУС и акселерометров на вырабатываемые БИНС параметры.

5. Выводы.

Контрольные вопросы

1. Суть метода инерциальной навигации.

2. Первичные навигационные измерения.

3. Суть решения задачи ориентации.

4. Суть решения задачи навигации.

5. Принцип работы акселерометра.

6. Что такое кажущееся ускорение?

7. Для чего нужны ДУС?

8. Основные системы координат: инерциальная СК, сопровождающий географический трехгранник, связанная с объектом СК.

9. Параметры ориентации (углы курса, бортовой и килевой качки).

10. Как влияет погрешность выходных данных акселерометров на выработку параметров ориентации, составляющих вектора линейной скорости, координаты места?

11. Как влияет погрешность выходных данных ДУС на выработку параметров ориентации, составляющих вектора линейной скорости, координаты места?

Литература.

1. Матвеев В.В., Распопов В.Я.Основы построения бесплатформенных инерциальных навигационных систем. Учебное пособие для вузов./ Под ред. В.Я. Распопова. СПб «Электроприбор», 2009.

2. Емельянцев Г.И. Курс лекций «Основы навигации» (печатная версия лекций - в учеб. центре ЦНИИ «Электроприбор», электронная версия лекций размещена в корпоративной локальной сети ЦНИИ «Электроприбор» на сайте отдела 17 - раздел «Учебные курсы», а также в виде отдельного файла Lek_nav.doc - в учеб. центре ЦНИИ «Электроприбор»).

3. Ю.Лазарев. MatLAB 5.x (Библиотека студента). «Ирина»/BHV. Киев, 2000.

ПРИЛОЖЕНИЕ