ОБНАРУЖЕНИЕ НЕИСПРАВНОСТЕЙ ДАТЧИКОВ САУ ГТД С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ МЕТОДА МАКСИМАЛЬНОГО ПРАВДОПОДОБИЯ

Ломанова Н.Г.

Пермский государственный технический университет

Рассматриваемый метод обнаружения неисправностей относится к алгоритмам, которые основаны на информационной избыточности. Как правило в этих алгоритмах используются невязки, формируемые некоторой системой наблюдения, разработанной исходя из гипотезы об отсутствии неисправностей элементов системы. Для формирования невязок можно использовать “обновляющие процессы” фильтра Калмана или невязки упрощенного фильтра максимального правдоподобия оценок, который имеет рекурсивную структуру фильтра Калмана, но включает операцию сравнения с пороговым значением.

Динамическая модель САУ ГТД характеризуется двумя параметрами состояния пв и пк. Уравнения системы наблюдения имеют вид

\У^=n.+k+v^, [y2 =nk +b2+v2>

где Ь, и Ь2 смещения выходных сигналов датчиков или переменные, подверженные резким изменениям; V, и v2 - ошибки измерения типа белого шума.

Дискретная динамическая модель и модель наблюдений в стандартной векторно-матричной форме

Система наблюдения для процесса, определяемого уравнениями (1) и (2), в общем виде описывается уравнением

х{к +1) = Ах(к) + Ви(к) + Кг,

где г = у(к +1) - Сх{к) - невязка, которая управляет системой обнаружения неисправностей. Известно, что если Q и R - ковариционные матрицы соответственно шума возмущения системы и

шума измерений, то может быть найдена оптимальная система, называемая фильтром Калмана, с матричным коэффициентом усиления, определяемым уравнением К = PCTR~l, где Р - ковариационная

матрица ошибок прогноза.

Невязки, сформированные системой наблюдения, должны обеспечить идентификацию неисправных датчиков. Факт неисправности проявляется в компонентах так называемого «триггер-вектора» z, которые превышают пороговое значение. Структура «триггер-вектора» для каждой неисправности определяется

то каждое изменение выходного сигнала приводит к изменению соответствующей компоненты триггер-вектора. Матрица F стремится к нулю, если интервал времени между появлениями неисправностей велик. В этом случае уравнение (3) принимает вид:

Таким образом, выбор матричного коэффициента К, при котором матрица Я эквивалентной системы наблюдения удовлетвояет уравнению (4), устанавливает соответствие между компонентами триггервектора z = Sr и неисправностями датчиков. Именно эту функцию выполняет «обнаруживающий

фильтр».

АНАЛИЗ ОШИБОК ВОЛОКОННО-ОПТИЧЕСКОГО ГИРОСКОПА ПРИ РАЗЛИЧНЫХ ТЕМПЕРАТУРНЫХ УСЛОВИЯХ

Лекомцев С.А.

Пермская научно-производственная приборостроительная компания

Данная работа посвящена анализу погрешностей ВОГ и возможным методам компенсации ряда погрешностей. Особое внимание уделялось анализу температурных погрешностей и способам их компенсации.

Волоконно-оптические гироскопы имеют в составе оптического интерферометра (основного чувствительного элемента) целый ряд элементов изменяющих свои характеристики под воздействием температуры. В тоже время в оптическом блоке и в электронной схеме прибор, присутствуют элементы, выделяющие тепловую энергию. Такие как излучатель (чаще всего это суперлюминисцентный диод) и электронные компоненты, обеспечивающие питание излучателю. Стоит также отметить, что наиболее значительный вклад в погрешность выходного сигнала прибора вносит появление температурных градиентов в оптическом блоке прибора. Величина температурных градиентов, вызванных нагревом силовых элементов электроники и излучателя, максимальна в течении некоторого времени после включения прибор из холодного состояния. Что ведет к появлению значительной погрешности выходного сигнала прибора, как в начальный момент работы прибора, так и при изменении температуры окружающей среды. Особенно сильно проявляется влияния тепловых градиентов вызванных разогревом внутренних элементов прибора в малогабаритных приборах, где очень мало расстояние между элементами, и очень сложно обеспечить хороший отвод тепла.

На Рис. 1 представлен часовой дрейф ВОГ при различных температурных условиях и нулевой угловой скорости.

(мин.)

&(град/ч)

Рисунок 1

Из графика видно, что выходной сигал ВОГ имеет случайную и систематическую погрешность. Особенно хорошо видна зависимость различных составляющих погрешностей прибора от температуры. В статье приведены анализ различных составляющих погрешности прибора и предложены методы Уменьшения некоторых из них. Дополнительно приведен анализ влияния погрешностей ВОГ на результаты работы навигационных систем и систем стабилизации.

ОБЕСПЕЧЕНИЕ ДИНАМИЧЕСКОГО ДИАИАЗОНА АВТОНОМНЫХ РЕГИСТРАТОРОВ УДАРНЫХ СИГНАЛОВ С ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЯМИ ИЗМЕРИТЕЛЬНОЙ ИНФОРМАЦИИ В ВИДЕ ПЬЕЗОАКСЕЛЕРОМЕТРОВ

Леньков С.В., Колясев В.А., Молин С.М. (ФТИ УрО РАН, г. Ижевск), Белямов В.А. (РФЯЦ-ВНИИЭФ, г.Саров)

При создании образцов новой техники довольно часто проводят ударные испытания, как отдельных узлов, так и всего изделия. Общая характеристика ударного испытания - возникновение кратковременной ударной нагрузки на длительном интервале наблюдения. Преобразование измерительной информации при проведении ударных испытаний, как правило, осуществляется пьезоэлектрическими датчиками ускорения.

Для уникальных ударных испытаний применяют автономные регистраторы. Основные требования к данным регистраторам это обеспечение автономности и работоспособности регистратора на борту испытываемого изделия. Автономность регистратора - основное свойство, обеспечивающее его работу на борту испытываемых объектов. Под ней понимается энергетическая, конструктивная и функциональная независимость регистраторов при проведении измерений во время действия ударной нагрузки.

Ударные испытания часто являются однократными, разрушающими испытаниями изделия, что значительно повышает требования к калибровке и установке параметров измерительных каналов. Пьезоэлектрические акселерометры обладают ярко выраженными резонансными свойствами. Рабочий диапазон датчика выбирается не более половины резонансной частоты датчика. Априорная информация при этом имеет значительный разброс, так как получается на основе достаточно грубых оценок. Поэтому при проведении испытаний спектр воздействия может достигать резонансной частоты датчика, что приведет к перегрузке измерительного канала. Кроме того, достаточно низкочастотное ударное воздействие может сопровождаться высокочастотными механическими возмущениями, что также приводит к перегрузке измерительного канала. Регулировку коэффициента усиления и частотных характеристик в автономном регистраторе осуществлять очень трудно (а в процессе испытании и вообще невозможно), поскольку это связано с понижением надежности регистратора, аппаратными и энергетическими затратами. Поэтому для обеспечения динамического диапазона измерительного канала регистратора авторами прелагается использовать АЦП с большой разрешающей способностью, высокочастотную фильтрацию сигнала в усилителе сигнала с датчика, а затем восстановление сигнала в ЭВМ по известной передаточной функции фильтра в усилителе сигнала датчика. Кроме того, авторами предлагается методика оценки динамического диапазона автономных регистраторов по известным значениям параметров АЦП (разрядность, число эффективных разрядов, отношение сигнал-шум).

Рассмотрим влияние разрядности (разрешения) АЦП на динамический диапазон автономного регистратора. Максимальная относительная погрешность оцифровки амплитуды ударного импульса определяется отношением величины уровня шума АЦП к амплитуде импульса (для идеального АЦП величина шума равна шагу квантования)

динамический диапазон автономного регистратора при этом определится отношением максимального входного напряжения АЦП к амплитуде входного сигнала при заданной точности оцифровки, определенной из выражения (1),

где А - шаг квантования входного сигнала по напряжению, um- максимальное входное напряжение АЦП, А - амплитуда ударного импульса (входного сигнала АЦП), М - число уровней квантования, у число шумящих младших разрядов (уровней квантования) АЦП регистратора.

Например, для идеального АЦП (у = 1), при М= 16 и 8 =0,01 D =50дБ, при М= 16 и 8 =0,001

выделением последовательных низкочастотных приближений и множества деталей.