Sb95706

ПАИНСсквазигеографическойориентациейосей. Работа ПА ИНС вква-

зикоординатах принципиально не отличается от работы в географических координатах. Трехгранник хуz, связанный с СП, в этом случае моделирует квазигеографический трехгранник q q q . Как и ранее, сигналы акселерометров

пропорциональны проекциям кажущегося ускорения объектов на оси х и у:

Компенсируемые составляющие ускорения в данном случае:

На входы первых интеграторов подают сигналы:

Составляющие скорости и координаты местоположения вычисляют, как и ранее:

Квазикурс Кq снимается с ДУ3, а углы качек с ДУ1 и ДУ2 (см. рис. 3.6). ДлясохраненияСПквазигеографическойориентациинаДМгироскоповнеобходимо подавать сигналы:

Выражения (3.10) (3.13) определяют алгоритмы работы ПА ИНС в квазигеографической системе координат.

42

q(0)

Рис. 3.8. Структурная схема ПА ИНС с квазигеографической ориентацией осей

Структурная схема алгоритмовИНС,работающейв квазигеографической системе, представлена на рис. 3.8 и аналогична схеме ИНС на рис. 3.7. Разница состоит в отсутствии блоков выработки R1 и R2 (в полярных районах при

q 10 можно считать R1 R2 b , поскольку погрешность определения

скорости за счет этого допущения не превышает 3 10–3 уз), а также в том, что для вычисления компенсирующих ускорений и угловых скоростей коррекции СП наряду с квазиширотой необходима и квазидолгота (рис. 3.8).

При сравнении (3.2) и (3.10) для компенсирующих ускорений и (3.7), (3.13) для угловых скоростей видны преимущества ИНС, работающей в квази-

ческих координатах при 80 ; 5,7 tg ).

3.5.Влияние типа объекта, времени работы

итребований по точности на выбор типа ИНС

Рассмотренныетипы ИНС существенно различаются по условиямработы ЧЭ, по степени сложности СП, по требованиям, предъявляемым к вычисли-

тельным устройствам.

43

ВПА ИНС гироскопы ориентированы неизменно по отношению к вектору силы тяжести, для чего на их датчики момента поступают соответствующие сигналы. Точность выработки выходных параметров в ПА ИНС существенно зависит от характеристик схемы управления гироскопами.

ВИНС ГТ, ИНС AT и БИНС гироскопы работают в неуправляемом режиме, что дает более высокую точность. Однако в этих ИНС гироскопы меняют свою ориентацию по отношению к вектору силы тяжести, что служит источником дополнительных погрешностей. Наиболее тяжелые условия для работы гироскопов возникают в БИНС. Здесь ротор гироскопа может отклоняться от корпуса на большие углы, в результате чего возникают вредные моменты.

Следует отметить, что в ИНС ГТ оба интегратора включены в замкнутый контур построителя вертикали, а в ПА ИНС второй интегратор не охвачен обратной связью, что приводит к погрешностям вторичного интегрирования, нарастающим во времени.

Акселерометры в ПА ИНС и ИНС ГТ работают в благоприятных условиях, поскольку их оси чувствительности практически перпендикулярны вектору силы тяжести и на них проектируются только горизонтальные составляющие ускорений объекта, существенно меньшие ускорения свободного падения g. В ИНС AT и БИНС диапазон измеряемых ускорений, как правило, в 5…10 раз больше, чем в ИНС других типов.

СтепеньсложностиСПИНСхарактеризуетсячисломосейкардановаподвеса (ИНС ГТ шесть-семь; ИНС AT четыре-пять; ПА ИНС три-четыре; БИНС ноль), т. е. наиболее сложной по кинематике и наиболее громоздкой будет ИНС ГТ, а наиболее простой БИНС.

Таким образом, учитывая выше описанное, достоинства и недостатки ИНС различного типа можно свести в таблицу.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Составление уравнений движения объекта базируется на основных теоремах кинематики и динамики твердого тела. В данном учебном пособии различные методы составления и решение дифференциальных уравнений движения рассмотрены на примере трехстепенного астатического гироскопа. Гироскопические устройства входят в состав инерциальных навигационных систем, принцип работы которых заключается в определении углового положения и координат объекта. При этом разнообразие объектов, различие их траекторий, параметров и времени движения определяют особенности ИНС как при теоретических расчетах, так и при их технической реализации.

45

Список литературы

1.Тарг С. М. Краткий курс теоретической механики: учеб. для втузов. М.:

Высш. шк., 2001.

2.Яблонский А. А. Курс теоретической механики: учеб. пособие: в 2 ч.: Динамика. 3-е изд., испр. и доп. М.: Высш. шк., 1966.

3.Лурье А. И. Аналитическая механика. М.: Наука, 1976.

4.Бранец В. Н., Шмыглевский И. П. Применение кватернионов в задачах ориентации твердого тела. М.: Наука, 1973.

5.Давыдов В. Б., Торопов Ю. А. Практикум по дисциплине «Приборы навигации и ориентации» / ЭТИ. СПб., 1992.

6.Каргу Л. И. Гироскопические приборы и системы. Л.: Судостроение,

1988.

7.Горенштейн И. А., Шульман И. А. Инерциальные навигационные системы. М.: Машиностроение, 1970.

8.Бромберг П. В. Теория инерциальных систем навигации. М.: Наука,

1979.

9.Лукьянов Д. П., Распопов В. Я., Филатов Ю. В. Основы теории гироскопов / ГНЦ РФ ОАО «Концерн «ЦНИИ «Электроприбор». СПб., 2015.

10.Инерциальные навигационные системы морских объектов / Д. П. Лукьянов, А. В. Мочалов, А. А. Одинцов, И. Б. Вайсгант. Л.: Судостроение, 1989.

46

47