102-144_iz_168_referaty_KMU
.pdf
Материалы XVI конференции молодых ученых «Навигация и управление движением»
УДК 629 А.О. ДУКАРСКИЙ, И.В. ТКАЧЕНКО, Н.В. ТРЯСКИН, С.И.ЧЕПУРКО (СПбГМТУ)
Использование высокопроизводительных вычислений в задачах гидродинамики корабля. В современном судостроении возникает необходимость использования высокопроизводительных вычислений. Методы вычислительной гидродинамики и суперкомпьютерные технологии позволяют одновременно моделировать не только гидродинамику судна, но и динамику морской среды. В докладе приводятся результаты моделирования движения корабельных тел в безграничной жидкости, на тихой воде и на волнении. Обсуждаются способы задания волнения, моделирования турбулентности и решения междисциплинарных задач с помощью открытых программных пакетов
OpenFOAM и FlowFES.
УДК 62
А.Н. БОЧАРОВ (ГНЦ РФ ОАО «Концерн «ЦНИИ «Электроприбор», Университет ИТМО, С.-Петербург), Я.В. БЕЛЯЕВ (ГНЦ РФ ОАО «Концерн «ЦНИИ
«Электроприбор», С.-Петербург). Использование аддитивных технологий в прибо-
ростроении. Одним из направлений развития современных методов проектирования является использование быстрого прототипирования, в основе которого лежит применение компьютерных трехмерных моделей, математического моделирования и аддитивных технологий. В докладе рассматриваются особенности использования аддитивных технологий в приборостроении на примере задач оптимизации рабочего пространства, быстрого создания форм для литья, создания механизмов и их фрагментов. Полученный опыт позволяет сделать заключение об эффективности предложенных методов проектирования.
УДК 536.2, 629.5
Д.С. ГРОМОВ. (ГНЦ РФ ОАО «Концерн «ЦНИИ «Электроприбор», С.-Петербург).
Тепловая модель интерферометра волоконно-оптического гироскопа. Описывается тепловая модель интерферометра волоконно-оптического гироскопа. Подготовлена для расчета трехмерная геометрическая модель существующей конструкции интерферометра. Проведены расчеты её тепловых режимов в стационарном и нестационарном состояниях. Полученные результаты соотнесены с экспериментальными данными для верификации созданной тепловой модели. В целях обеспечения более равномерного распределения температур по волоконно-оптическому контуру промоделированы различные варианты изменений в конструкции прибора: применение поверхностных нагревателей; дополнительная теплоизоляция; использование различных материалов для изготовления каркаса катушки и основания интерферометра. Определены распределения температур по катушке интерферометра для каждого случая, сделаны выводы о целесообразности применения тех или иных методов, предложены рекомендации по доработке конструкции интерферометра в целях достижения необходимого теплового режима.
УДК 005
И.Е. АСОНОВ (СПбГПУ). Проведение образовательных школ в открытых мас-
терских цифрового производства FabLab. Фаблабы – открытые мастерские цифрового производства, цель которых помочь людям в реализации их научно-технических и творческих идей. Для реализации идеи помимо оборудования нужны также знания и материалы. В этой связи актуально проведение интенсивных образовательных мероприятий - школ, нацеленных на реализацию набора идей проектов за короткий срок (около недели).
В докладе обсуждается фаблаб Политех при проведении двух образовательных школ за последние полгода. В этих школах было реализовано 19 командных технических и творческих проектов. Отмечается, что для успешного проведения школы необ- ходим предварительный отбор проектных идей, их доработка с авторами, набор людей
132 Гироскопия и навигация
Материалы XVI конференции молодых ученых «Навигация и управление движением»
без проектных идей (для распределения по проектным командам в начале школы), закупка широкого спектра комплектующих для проектов, подготовка модераторов проектов и техников на оборудовании. По результатам напряженного труда итогом школы становятся реализованные проекты и сплоченные проектные команды, готовые продолжать работать в фаблабе.
УДК 621.86/.87
Р.Н. МАХУТОВ, А.П. ПОПОВ (ООО «ТВН», С.-Петербург), Р.А. СЕВОСТЬЯНОВ
(СПбГУ). Освоение технологии FabLab в процессе создания учебных стендов. Сего-
дня производственные техника и технологии достигли такого уровня, что их уже можно применять не только в вузовском, но и в школьном учебном процессе, «настраивая» мышление обучаемого на восприятие современных технологий, и это реализовано в FabLab. FabLab - это площадка для совместной работы, обмена знаниями и навыками, приобретения опыта работы в команде. Возможности технологии FabLab наиболее полно проявляются при реализации комплексных проектов, где необходимо использование знаний в разных областях техники. Доклад посвящен разработке и созданию автоматизированного стенда с удаленным доступом для проведения школьных лабораторных работ. Для стенда были разработаны генератор явления, система управления, включая дистанционный доступ, программное обеспечение. Стенд проходит тестовые испытания в FabLab «ТВН».
УДК 378:001
Д.П. ИВАНОВ, А.П. СОКОЛОВ, О.С. ЮЛЬМЕТОВА (ГНЦ РФ ОАО «Концерн
«ЦНИИ «Электроприбор», С.-Петербург). Индекс цитирования в WEB-ресурсах и его роль в повышении качества образовательного процесса. Индекс цитирования научных статей имеет большое значение в развитии и анализе деятельности каждого отдельно взятого учёного и научных коллективов в целом. В докладе приводятся общие понятия об индексе цитирования. Объясняются основные механизмы расчета индекса Хирша. Рассматриваются исторические аспекты создания научного индекса цитирования. На примере конкретной научной электронной библиотеки определяется процедура обработки значения индекса цитирования.
Результаты представленной работы позволяют повысить целевые показатели авторов - преподавателей, студентов и аспирантов в WEB-ресурсах.
Секция «ИНТЕГРИРОВАННЫЕ И СПУТНИКОВЫЕ НАВИГАЦИОННЫЕ СИСТЕМЫ»
УДК 531.383
Д.Ю. ЛАРИОНОВ (СПбГЭТУ «ЛЭТИ»). Методы и средства диагностики рельсового пути на основе инерциальных и геоинформационных технологий. Интегри-
рованные системы ориентации и навигации (ИСОН), применяемые в современных путеизмерительных вагонах и вагонах-дефектоскопах, являются дорогостоящими и не учитывают специфики движения железнодорожного транспорта. Учёт особенностей движения по железной дороге, а также совместная обработка данных инерциальных чувствительных элементов, приёмной аппаратуры спутниковой навигационной системы, базы данных геоинформационной системы (ГИС) и одометра вагона, позволяет снизить требования к точности чувствительных датчиков – наиболее дорогим компонентам ИСОН, тем самым сократив стоимость системы. Это создаёт предпосылки для широкого использования систем диагностики рельсового пути на регулярно курсирующих локомотивах и обеспечения непрерывного мониторинга состояния железной дороги.
№ 2 (85), 2014 |
133 |
Материалы XVI конференции молодых ученых «Навигация и управление движением»
В докладе приведена концепция построения ИСОН с использованием рельсовых стыков в качестве навигационных отметчиков. Рассмотрен алгоритм статистической обработки данных для создания и непрерывного обновления базы данных ГИС. Показана возможность увеличения точности системы путём отключения спутниковой коррекции при приближении к зонам искажения спутникового сигнала, информация о которых накапливается в ГИС и затем запрашивается из неё при последующих проездах.
УДК 531.3:681.5.01
А.В. СУМАРОКОВ (РКК «Энергия» им. С.П. Королева, Королев, МО). Об усред-
нении параметров орбитального движения Международной космической станции в космическом эксперименте GTS2. Рассматривается алгоритм усреднения параметров орбиты Международной космической станции (МКС), примененный при реализации совместного с европейским космическим агентством космического эксперимента Global Time System 2 (GTS2). Эти параметры используются для предсказания времени сеансов связи с наземными потребителями. В качестве первичной информации алгоритм использует данные о текущем векторе состояния МКС, полученные из навигационного контура системы управления движением и навигации МКС. В рассматриваемом алгоритме, полученные данные усредняются с использованием методов динамической фильтрации, после чего преобразуются в орбитальные данные в формате «Чарли», который является сокращенным аналогом двухстрочных элементов. Работоспособность предложенного алгоритма демонстрируется с помощью результатов математического моделирования и летно-конструкторских испытаний при включении аппаратуры GTS на борту МКС. Результаты обработки телеметрических данных, полученных в ходе орбитальных тестов показывают, что точность передаваемых в аппаратуру GTS орбитальных данных удовлетворяет поставленным требованиям.
УДК 629.7.075
А.Н. АЛЕКСЕЕВ (ОАО «Раменское приборостроительное конструкторское бю-
ро»). Реконфигурируемая система посадки на основе комплексной обработки ин-
формации. Представлены результаты разработки отказоустойчивой системы посадки на основе комплексной обработки информации от разнородных навигационных датчиков и механизмов реконфигурации системы для случаев информационных отказов. В качестве объекта применения рассматривается беспилотный летательный аппарата самолетного типа. Проведены теоретические исследования и разработаны предложения по структуре отказоустойчивой реконфигурируемой системы посадки. Выбраны тип, состав и уровень погрешности навигационных датчиков. Показана возможность наращивания системы посадки за счет дополнительных корректирующих средств. Оценена точность системы посадки в различных режимах функционирования при различной комбинации датчиков.
УДК 531.38
А.С. СМИРНОВ (МГУ им. М.В. Ломоносова, Москва), А.А. ПАНЁВ (МГУ им. М.В. Ломоносова, Лаборатория управления и навигации, Москва). Использование фильтра частиц для решения задачи навигации внутри помещений. Исследуется эффективность применения фильтра частиц или последовательного метода МонтеКарло в задаче навигации внутри помещений. Измерения мощности сигналов Wi-Fi/Bluetooth, традиционно используемые для решения этой задачи, имеют сильные флуктуации, что оказывает существенное влияние на точность позиционирования, для улучшения которой используется карта помещения и информация о динамике движения (направление движения, моменты остановок, детектирование шагов и определение их длины). Для определения данных о динамике движения используется инерциальный измерительный модуль низкого класса точности. Результаты обработки эксперимен-
134 |
Гироскопия и навигация |
Материалы XVI конференции молодых ученых «Навигация и управление движением»
тальных данных демонстрируют улучшение точности работы навигационных алгоритмов с 3 м при определении местоположения по мощности принимаемых сигналов, до 1.5 м при совместном использовании мощностей сигналов и данных инерциальноизмерительного блока в фильтре частиц.
УДК 629.7.05
Д.И. ВАНЮКОВА, С.С. ПОПОВ, П.А. СОКОЛОВ (ЗАО НПО «Мобильные инфор-
мационные системы», Москва). Совмещение цифрового картографического изображения местности с радиолокационным изображением. К числу навигационных средств летательного аппарата относятся радиолокационная система и цифровая карта местности. При этом информативность радиолокационного изображения может быть снижена вследствие появления так называемых радиотеней. В докладе рассматривается возможность повышения эффективности и информативности навигационного комплекса с помощью комплексирования цифровой картографической информации и радиолокационных изображений в зоне радиотеней. При получении изображения от радиолокационной системы осуществляется поиск возможных точек привязки к изображению карты местности, формирование эталонных изображений и их объединение. Данный метод позволяет отобразить объектовый состав местности в зонах радиотеней для возможности своевременной коррекции траектории движения.
УДК 629.13.014.57
Н.И. КУЛИЧКОВ, А.Т. ШПОКЯВИЧЮС (ОАО «ЦНИИАГ», Москва). Интегриро-
ванная навигационная система автоматизированной системы посадки ДПЛА. Как правило, дистанционно пилотируемые летательные аппараты (ДПЛА) получают наибольшие повреждения при посадке, как наиболее трудоемком, с точки зрения пилотирования, этапе полета. В ОАО «ЦНИИАГ» разрабатывается автоматизированная система посадки ДПЛА, позволяющая повысить надежность процедуры посадки. В состав системы входит интегрированная инерциально-спутниковая навигационная система с микромеханическими датчиками. В докладе предлагаются алгоритмы для различных режимов работы навигационной системы и демонстрируются результаты, полученные с использованием экспериментальных данных.
Секция «ЭЛЕКТРОННЫЕ И ЭЛЕКТРОМЕХАНИЧЕСКИЕ УСТРОЙСТВА СИСТЕМ НАВИГАЦИИ И УПРАВЛЕНИЯ»
УДК 681.325.3
И.В. ЕРШОВ (ГНЦ РФ ОАО «Концерн «ЦНИИ «Электроприбор», Университет ИТМО, С.-Петербург) Контроль преобразователей «угол-код» в динамическом ре-
жиме. Работа посвящена синтезу аппаратно-программного комплекса для контроля электронной части преобразователей «угол-код» в динамическом режиме. Аппаратная часть комплекса имитирует сигналы синусно-косинусных датчиков угла, изменяя их в соответствии с заданной траекторией движения вала. Проведен анализ существующей стендовой аппаратуры, показано, что в ней формирование изменения сигналов датчиков осуществляется с большой дискретностью по углу вследствие низкой частоты обновления кода в цифро-аналоговых преобразователях. Выявлены факторы, ограничивающие частоту обновления кода, основным из которых является пропускная способность интерфейса между управляющим компьютером и аппаратной частью комплекса. Предложены структуры комплекса с повышенной частотой обновления кода в цифроаналоговых преобразователях, обеспечивающие имитацию траектории движения вала с дискретностью, сравнимой с величиной статической погрешности преобразователей «угол-код».
№ 2 (85), 2014 |
135 |
Материалы XVI конференции молодых ученых «Навигация и управление движением»
УДК 681.2.002.2
И.В. СЛИСТИН, Н.А. КАЛДЫМОВ (Филиал ФГУП «НПЦ АП имени академика Н.А. Пилюгина» - «ПО «Корпус», г. Саратов). Аспекты конструирования универсального углозадающего поворотного стола для целей приборостроения. В докладе приведен анализ высокоточных углозадающих поворотных столов, выпускаемых в России и за рубежом и обоснована необходимость разработки собственного поворотного стола. Рассмотрены особенности конструирования высокоточного стола СПЦ-383 для испытаний навигационных приборов и их элементов. Рассмотрены пути обеспечения высокой нагрузочной способности за счет использования конической опоры с подшипниками скольжения, обеспечивающие технологичность конструкции и низкую себестоимость изготовления. Применение современных процессоров и специальных алгоритмов управления позволяет сделать поворотный стол универсальным, адаптируемым под различные задачи пользователя. СПЦ-383 прошел метрологическую аттестацию, подтвердил заявленную точность и был внесен в Госреестр СИ.
УДК 531.383-531.746
К. О. БАРЫШНИКОВ, А. Е. ЗАХАРОВ (Филиал ФГУП «ЦЭНКИ» - «НИИ ПМ имени академика В.И.Кузнецова», МГТУ имени Н.Э.Баумана). Система обработки сигналов инклинометра. Доклад посвящен построению системы обработки и преобразования аналоговых сигналов чувствительных элементов инклинометра в цифровой вид с минимальными потерями полезной информации. Скважинный прибор включает в себя 4 типа чувствительных элементов: волоконно-оптические гироскопы, акселерометры, магнитометры и термодатчики. Полезные сигналы, поступающие с чувствительных элементов, либо постоянные, либо меняются с низкой частотой, поэтому вместо стандартного АЦП последовательного приближения применяется 16-разрядный сигмадельта АЦП AD7705, производства фирмы «Analog Device». При работе с сигналами низкой частоты сигма-дельта АЦП позволяет повысить отношение сигнал/шум на несколько десятков децибел. Цифровая система производит обработку и преобразование цифровых сигналов, поступающих с АЦП, и передаёт обработанные данные на наземный пульт электропитания и связи, связанный с компьютером.
Авторами разработана электрическая схема системы обработки сигналов и собран макет. Результаты испытаний подтвердили заложенные технические характеристики.
УДК 681.324
Е.В. КНИГА (ФГУП «ОКБ «Электроавтоматика» им. П.А. Ефимова», С.-Петер-
бург). Особенности построения внутренней структуры модулей вычислительных систем класса интегрированной модульной авионики. Рассматривается задача про-
ектирования конструктивно-функциональных модулей интегрированной бортовой цифровой вычислительной системы, а также проблема определения номенклатуры и типовой структуры базовых компонентов. На основе анализа функциональных требования для конструктивно-функциональных модулей были выделены основные узлы: узел поддержки модуля, узел функций модуля, интеллектуальный узел электропитания, узел связи по межмодульному интерфейсу, узел связи с мезонинами, узел связи с внешними интерфейсами, узел контроля и диагностики. С использованием представленных узлов можно построить необходимое количество различных по назначению модулей. Таким образом, номенклатура модулей сокращается до пяти типов: модуль вычислительный, модуль ввода-вывода, графический модуль, модуль массовой памяти и модулькоммутатор.
Приводятся функциональные схемы полученных вычислительных элементов авионики, вводится система отношений (бинарных правил) по соответствию модулей и решаемых ими бортовых задач для автоматизации процессов проектирования отказоустойчивых вычислительных структур.
136 |
Гироскопия и навигация |
Материалы XVI конференции молодых ученых «Навигация и управление движением»
УДК 519.682
А. С. БУРЛАКОВ (Институт динамики систем и теории управления Сибирского отделения РАН, г. Иркутск). Описание архитектуры ЭВМ на примере ARM. Рас-
смотрен язык формального описания архитектуры ЭВМ и программа-эмулятор, для выполнения инструкций этого языка. Обсуждены возможности описания различного оборудования ЭВМ, например, параметров оперативной памяти, разрешения экрана и т.д. Показаны возможности предлагаемого эмулятора и формального языка по более гибкой настройке среды эмуляции на примере процессора ARM по сравнению с существующими программами, что в конечном счете позволяет сократить время, требуемое на эмуляцию новых архитектур.
Разработанный язык может найти применение при необходимости формального описание архитектуры ЭВМ, например для программы-дизассемблера, либо при составлении технической документации по архитектуре процессора.
УДК 65.012.122
А.М. ГРУЗЛИКОВ, Ю.М. СКОРОДУМОВ (ГНЦ РФ ОАО «Концерн «ЦНИИ «Элек-
троприбор», С.-Петербург). Планирование распределенных вычислений с миними-
зацией общего времени выполнения. Предлагается приближенный алгоритм планирования вычислений в распределенных системах реального времени. Проблема планирования формулируется как поиск наилучшей упорядоченности для заданий, т.е. для совокупностей задач, связанных отношением предшествования. Критерием, на основе которого формируется план вычислений, является минимум общего времени выполнения всех заданий. Алгоритм представляет собой развитие известного подхода, основанного на использовании оптимальных алгоритмов для разрешимых классов систем. Новизна предлагаемого алгоритма заключается в ослаблении ряда ограничений, свойственных известному подходу.
Работа проводилась при поддержке гранта РФФИ 13– 08– 00211 а.
УДК 65.012.122
А.М. ГРУЗЛИКОВ, Ю.М. СКОРОДУМОВ (ГНЦ РФ ОАО «Концерн «ЦНИИ
«Электроприбор», С.-Петербург). Использование динамических моделей при мони-
торинге распределений вычислений. Рассматривается возможность применения нестационарных динамических моделей при мониторинге распределений вычислений реального времени. Мониторинг нацелен на обнаружение аномальных событий в параллельных вычислениях. Предполагается, что вычисления реализуются асинхронным образом, а нарушения могут возникать как в результате отказов аппаратуры, так и из-за ошибок в программном обеспечении. Для описания вычислительной системы используется модель дискретной событийной системы. При этом функционирование системы описывается в терминах событий приема/выдачи информации из модулей программного обеспечения, а класс нарушений – как искажения этих обменов. Мониторинг вычислений осуществляется в рамках концепции тестового диагностирования. Новизна подхода заключается во введении в каждый программный модуль алгоритма для обработки тестовых данных. Алгоритмы носят динамический характер и срабатывают по событиям приема/выдачи информации каждый раз, когда исполняются алгоритмы обработки реальной информации.
Работа проводилась при поддержке гранта РФФИ 13– 08– 00211 а.
УДК 65.018
П.Е. ДАНИЛИН, Н.А. ЗАЙЦЕВА, Д.А. ИВЧЕНКОВ (ОАО «МИЭА», Москва). По-
строение систем контроля программного обеспечения для повышения надежности самолетных систем. Рассматривается задача контроля качества программноматематического обеспечения бортовой вычислительной системы на основе функцио-
№ 2 (85), 2014 |
137 |
Материалы XVI конференции молодых ученых «Навигация и управление движением»
нальных требований. Требования формализуются для проверки функциональной корректности, как отдельных компонент, так и программного обеспечения системы в целом. Определяются критерии расширения контроля параметров для проверки стойкости алгоритмов. Также определяются количественные и качественные показатели метрик, характеризующие достаточный уровень качества бортового программного обеспечения.
Проведен анализ качества программного обеспечения на примере системы самолетовождения в части расчета траектории полета. Выявлены основные критерии контроля функциональной пригодности на основе верификации в соответствии с требованиями по функционированию и оценки программной сложности системы. Сделаны выводы о возможности повышения надежности и снижения затрат ресурсов по поддержанию, как для существующих, так и для новых проектов программно-математического обеспечения за счет внедрения системы контроля.
УДК 621.391
П.В. КОНОВАЛОВ, С.В. БАТОВА, С.А. БЛАГОНРАВОВ (ФГУП «СПбОКБ
«Электроавтоматика» имени П.А. Ефимова»). Автоматизация процесса создания таблиц конфигурации для операционных систем реального времени. Рассматрива-
ется проблема автоматизации процесса создания таблиц конфигурации для операционных систем реального времени, соответствующих стандарту ARINC 653 и используемых в вычислительных компонентах (модулях) авионики. Целью является разработка автоматизированной среды конфигурирования программного обеспечения модулей в составе рабочего места программиста для операционной системы, разработанной в ОКБ «Электроавтоматика». Описывается программа «Конфигуратор ОС», являющаяся одним из компонентов разработанной автоматизированной среды проектирования, которая позволяет создавать и редактировать конфигурационные данные в интерактивном режиме. На примере готового проекта описан процесс подготовки конфигурационных данных для загрузки в целевой вычислитель.
По результатам опытной эксплуатации конфигуратора сделан вывод, что его использование снижает трудоемкость процесса конфигурирования на сложных проектах.
Секция «МИКРОМЕХАНИЧЕСКИЕ ДАТЧИКИ, СИСТЕМЫ И ТЕХНОЛОГИИ»
УДК 531.383-11
Р.С. ЕФРЕМОВ, А.С. КОВАЛЕВ (ГНЦ РФ ОАО «Концерн «ЦНИИ «Электропри-
бор», Университет ИТМО, С.-Петербург). Обзор существующих и перспективных методов корпусирования инерциальных МЭМС-устройств. Рассмотрены сущест-
вующие в настоящее время и перспективные методы корпусирования и типы корпусов, применяемых для изготовления инерциальных МЭМС. Отмечаются особенности, которые необходимо учитывать при выборе типа корпуса. Обосновываются типовые требования к корпусам инерциальных МЭМС-устройств на примере выбора корпуса для микромеханического гироскопа.
УДК 531.768
А.С. КУКАЕВ, Д.В. САФРОНОВ, С.Ю. ШЕВЧЕНКО, Е.П. ФИЛИППОВА,
А.В. ИВАНОВ (СПбГЭТУ «ЛЭТИ»). Исследование концепции кварцевого корпусирования инерциальных датчиков на поверхностных акустических волнах. Рас-
сматривается методика кварцевого корпусирования микродатчиков на поверхностных акустических волнах (ПАВ), которая позволят существенно улучшить характеристики микроакселерометров и микрогироскопов на ПАВ благодаря применению монолитных оптически прозрачных корпусов. В докладе описаны результаты компьютерного моделирования датчиков, реализующих рассматриваемую концепцию. Отдельное внимание уделено экспериментальным исследованиям по нанесению и корректировке структуры корпусированных ПАВ-преобразователей при помощи лазерного излучения.
138 |
Гироскопия и навигация |
Материалы XVI конференции молодых ученых «Навигация и управление движением»
УДК 531.383-11
А.В. СТАРЦЕВА, Д.Р. ГАГЛОЕВ, В.Ю. БОБОВ (ОАО «Концерн «ЦНИИ «Элек-
троприбор», С.-Петербург), А.С. КОВАЛЕВ (ОАО «Концерн «ЦНИИ «Электропри-
бор», Университет ИТМО, С.-Петербург). Исследование прочности проволочных
микросварных соединений алюминий-золото при изготовлении микромеханиче-
ских датчиков. Исследован процесс деградации микросварных соединений алюминийзолото в зависимости от температуры для двух типов соединений, отличающихся площадью контакта. Подтвержден линейный характер зависимости времени деградации соединений от температуры в координатах Аррениуса и определены значения энергий активации и коэффициентов, отвечающих за частоту столкновений реагирующих молекул золота и алюминия для каждого типа контактов. Приводятся результаты прогноза времени деградации соединений типа алюминий-золото в заданных температурных условиях эксплуатации микромеханических датчиков.
УДК 531.383-11
О.Н. КУЛИКОВА, А.С. КОВАЛЕВ (ОАО «Концерн «ЦНИИ «Электроприбор»,
Университет ИТМО, С.-Петербург). Разработка методики термотренировки для микромеханических датчиков. Обсуждаются вопросы разработки методики термотренировки микромеханических датчиков – гироскопов, предназначенной для стабилизации характеристик датчиков после их изготовления. Сопоставляются два метода задания температурных воздействий при термотренировке - с непрерывным профилем изменения температуры и с пошаговым изменением температур. Показано, что для отработки методики термотренировки и оценок достигаемых характеристик повторяемости показаний датчиков, а также необходимого количества термоциклов, необходимо учитывать профиль температурного воздействия. Приводятся результаты испытаний гироскопов и отмечаются особенности получаемых оценок повторяемости характеристик датчиков с использованием каждого метода. Показано, что в каждом методе повторяемость характеристик достигается при одинаковом количестве термоциклов, однако их значения зависят от вида воздействия, что требует учета при их оценке.
УДК 531.383-11:531.714.7
А.С. КОВАЛЕВ (ОАО «Концерн «ЦНИИ «Электроприбор», Университет ИТМО, С.-Петербург), Д.П. ЕЛИСЕЕВ (ГНЦ РФ ОАО «Концерн «ЦНИИ «Электроприбор»,
С.-Петербург). Исследование влияния линейных вибраций на ММГ RR-типа с уче-
том нелинейности емкостных датчиков. Приводится уточненная математическая модель микромеханического гироскопа, учитывающая изменения емкостных характеристик электростатических датчиков при воздействии линейных вибраций. Выполнены исследования по определению причин проявления «ложных» сигналов при вибрации с частотой, кратной частоте первичных и вторичных колебаний. Предложены способы компенсации указанных сигналов. Приведены результаты численного моделирования и экспериментальных данных.
УДК 531.76 + 621.382
К.А. СТРОГАНОВ, В.П. ПАЩЕНКО (ОАО «Авангард», С.-Петербург). Чувстви-
тельный элемент на основе МЭМС-ПАВ технологии как элемент систем навига-
ции и управления. Рассматривается возможность создания чувствительного элемента с применением интегрированной технологии микромеханики (МЭМС) и акустоэлектроники на основе поверхностных акустических волн (ПАВ) для устройств и систем навигации и управления, таких как акселерометры, инклинометры, датчики вибрации. Предлагаемый чувствительный элемент представляет собой микромеханическое устройство в виде консоли с элементом на ПАВ. Рассматривается возможность получения информационного сигнала от сенсора на основе такого чувствительного элемента считывающим устройством посредством приема и обработки переотраженного радиосигнала.
№ 2 (85), 2014 |
139 |
Материалы XVI конференции молодых ученых «Навигация и управление движением»
УДК 531.383-11
Я.В. БЕЛЯЕВ (ГНЦ РФ ОАО «Концерн «ЦНИИ «Электроприбор», С.-Петербург).
Анализ результатов вибрационных испытаний линейки микромеханических ком-
пенсационных гироскопов RR типа. Приведены результаты испытаний микромеханических компенсационных гироскопов RR типа разработки ОАО «Концерн «ЦНИИ «Электроприбор» на воздействие вибрации синусоидальной формы с амплитудой 8g в диапазоне частот от 150 до 2000 Гц на стенде TIRA vib 5220.
Для изделий с разными модификациями чувствительного элемента (с резонансными частотами 3 кГц и 8 кГц) и разными специализированными интегральными схемами (ММГ-ЭПТРОН, ММГ-ЭП1) показано появление ошибки выходного сигнала на частотах вибрации, соответствующих субгармоникам чувствительных элементов. Подтверждено выдвигаемое ранее предположение о возможности смещения наиболее влияющих субгармоник за пределы рабочего диапазона частот за счёт увеличения жесткости чувствительного элемента.
УДК 629.7.054'882
М.С. АНДРЕЕВА, В.И. БРЮХАНОВА (Филиал ФГУП «ЦЭНКИ» - «НИИ ПМ име-
ни академика В.И. Кузнецова», Москва). Предварительные результаты эксперимен-
тального исследования переходных процессов в микромеханическом вибрацион-
ном гироскопе резонансного типа. Приводятся результаты исследования влияния переходных процессов в выходном сигнале резонансных микромеханических гироскопов. Показано, что особенностью работы рассматриваемого гироскопа является наличие высокой нестабильности выходного сигнала от пуска к пуску, зависящей от предыдущих пусков и затянутый переходной процесс. Установлено, что наряду с температурой на выходной сигнал гироскопа оказывают влияние подвижные ионы в материале подвеса ротора, появление которых обуславливается особенностью конструкции и технологией изготовления. Для приведенной конструкции определен диапазон встроенного напряжения, характеризующего количество подвижных ионов. Анализируется возможность алгоритмической компенсации погрешностей, обусловленных вышеуказанными причинами с учетом особенностей построения систем наблюдения и управления, которые позволяют в режиме реального времени регистрировать изменения, как резонансных частот колебательных контуров гироскопа, так и их амплитуд.
УДК 629.7.05
А.О. КАЗАК, Д.В. МУХИН (СФТИ НИЯУ «МИФИ», г. Снежинск). Разработка микромеханического акселерометра. Цель работы − разработка одноосного микромеханического акселерометра (ММА) на основе ёмкостного преобразователя, который может быть использован на беспилотных и управляемых системах различного назначения. Рассматриваются типовые конструкции и принципы действия ММА. Приводятся расчеты размеров конструкции разрабатываемого акселерометра и его 3D модель, функциональная характеристика устройства и передаточная функция, которую можно использовать для моделирования переходных процессов и снятия частотной характеристики.
УДК 621.3
Д.П. КОЗЛОВ (ГНЦ РФ ОАО «Концерн «ЦНИИ «Электроприбор», Университет ИТМО, С.-Петербург), Н.В.МОИСЕЕВ (ГНЦ РФ ОАО «Концерн «ЦНИИ «Электропри-
бор», С.-Петербург). Исследование характеристик микромеханического акселеро-
метра ММА-ЭП1. Рассматривается микромеханический акселерометр ММА-ЭП1 компенсационного типа с диапазоном измерения ±15g, разрабатываемый в настоящее время
в ОАО «Концерн |
«ЦНИИ «Электроприбор». Описывается конструкция на базе чувст- |
вительного элемента LL-типа и специализированной интегральной схемы. Приведены |
|
140 |
Гироскопия и навигация |
Материалы XVI конференции молодых ученых «Навигация и управление движением»
структура и принцип работы датчика. Показаны разработанные экспериментальные методики в соответствии с IEEE 1293, программы для определения характеристик датчика и обоснован выбор аппаратуры. Особенностью некоторых экспериментальных методик является использование опорного датчикаакселерометра RS9010.B фирмы Colibrys, имеющего нестабильность нулевого сигнала на уровне 500 μg.
С использованием экспериментальной методики оценены характеристики акселерометра: полоса пропускания, нелинейность масштабного коэффициента, нестабильность нулевого сигнала по вариации Аллана, приведён обзор современных аналогов.
Секция «ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЕ УПРАВЛЕНИЕ В РОБОТОТЕХНИЧЕСКИХ СИСТЕМАХ»
УДК 007.52
Р.В. БЕЛОВ (ОАО АНПП «ТЕМП-АВИА»), Д.К. КАЗАНИН, К.О. ОГОРОДНИКОВ
(ОАО АНПП «ТЕМП-АВИА», АПИ НГТУ им. Р.Е. Алексеева, г. Арзамас). Алгоритмы управления строем группы подвижных объектов. Модель группы подвижных объек-
тов рассматривается как мультиагентная системы на плоскости, отдельные объекты (агенты) которой рассматриваются как материальные точки. Задачей работы является оценка возможности формирования строя группы подвижных объектов, то есть приведения мультиагентной системы в упорядоченное состояние, по различной первичной информации.
Предполагается, что агенты обмениваются между собой информацией о дальностях до других агентов и о собственных координатах и скоростях. Для оценки координат вектора состояния по дальностям и скоростям применяется градиентный метод с фиксированным шагом, а также централизованный и распределенный наблюдатели, использующие фильтр Калмана. Управление каждым объектом мультиагентной системы реализуется относительно некоего опорного (виртуального) объекта с соблюдением ограничения минимальной дальности между агентами.
Математическое моделирование предложенных алгоритмов подтвердило принципиальную возможность формирования строя подвижных объектов по измерениям дальностей между объектами и скоростей их движения.
УДК 681.51
А.С. БОРГУЛЬ (Университет ИТМО, С.-Петербург). Мультиагентная система
воздушных аппаратов для экологического мониторинга с двумя способами управления: автономным и с помощью сигналов электроэнцефалограммы. Рассмотрены два метода разработки мультиагентной системы воздушных аппаратов для экологического мониторинга. В первом методе управление подобной системой использует сигналы электроэнцефалограммы в качестве управляющих. Реализованная система распознавания позволяет идентифицировать сигналы электроэнцефалограммы, переводить их в управляющие команды и передавать для удаленного управления воздушным аппаратом. Второй метод реализует автономную систему управления с заданием движения по указанному маршруту. Система способна поддерживать движение роботов в заданной формации по оптимальной траектории с целью максимально быстрого исследования целевой территории. Основной задачей применения данных систем является мониторинг местности в случаях техногенных аварий и катастроф, стихийных бедствий. Каждый из аппаратов оснащен системой датчиков и видеокамерами, данные с которых могут как сохраняться в локальной памяти роботов, так и передаваться в режиме реального времени на базовую станцию.
№ 2 (85), 2014 |
141 |