Добірка наукової літератури з теми "Інерціальний вимірювальний модуль"

У статті розглянуто нову автоматизовану систему моніторингу наявності шкідливих та вибухонебезпечних газів на базі безпілотного літального апарата. Встановлено, що така система є необхідною для попередження про можливі загрози вибухів чи отруєння газами, проведення рятувальних робіт тощо. Описано розроблену конструкцію безпілотного літального апарата, яка складається з рами, безщіткових двигунів, модулів електронного контролю швидкості, контрольної плати, інерціальної навігаційної системи і модуля прийому та передачі. Зазначено функціональну схему автоматизованої системи моніторингу наявності шкідливих та вибухонебезпечних газів на базі безпілотного літального апарата. Проведено статичний експеримент розробленої системи, основною ідеєю проведення якого було вивчення залежності відстані джерела газу до вимірювальної системи та покази концентрації газу. Досліджено датчики газів MQ-5 та MQ-9. Також наведено результати статичного експерименту на відкритому повітрі, де досліджено залежність вимірюваної концентрації газу від відстані між джерелом газу та вимірювальним модулем. Цей експеримент демонструє кореляцію між відстанню від джерела газу та виміряним рівнем концентрації газу. Проаналізовано результати льотних експериментів розробленої автоматизованої системи моніторингу, які показують кореляцію між відстанню від джерела газу та виміряним рівнем концентрації газу під час автоматичного польоту.

Статтю зосереджено на проблемах синтезу робастних систем управління, призначених для експлуатації на безпілотних літальних апаратах. Головною метою дослідження є розробка алгоритму синтезу робастного закону управління рухом безпілотного літального апарата за умови використання неортогонального вимірювача, що являє собою надмірну конфігурацію гіроскопічних датчиків, побудованих на технологіях мікроелектромеханічних систем. Розробку регулятора було виконано на основі робастного структурного синтезу. Для досягнення поставленої мети було розроблено модель поздовжнього руху безпілотного літального апарата. Матриці стану, управління та спостереження цієї моделі було визначено за допомогою технології Aerosim засобами системи MatLab. Для розв’язання поставленої проблеми було використано методи теорії управління польотом у частині створення моделі поздовжнього руху безпілотного літального апарата; методи побудування надмірних неортогональних конфігурацій інерцальних датчиків рухомих об’єктів; методи сучасної теорії управління у частині створення алгоритмів робастного структурного синтезу та методи математичного моделювання. У статті представлено результати моделювання синтезованої системи у вигляді перехідних процесів для вхідних ступінчатих та імпульсних впливів. Наведені графічні залежності демонструють високу якість процесів управління в умовах дії збурюючи впливів. Отримані результати можуть бути корисними для рухомих об’єктів широкого класу, на яких використовуються надмірні вимірювальні системи, але найбільш доцільно їх використання в проблематиці управління безпілотними літальними апаратами. Ключові слова: система управління, неортогональний прилад, інерціальний датчик, надмірність, робастний регулятор

Статтю зосереджено на проблемах синтезу робастних систем управління, призначених для експлуатації на безпілотних літальних апаратах. Головною метою дослідження є розробка алгоритму синтезу робастного закону управління рухом безпілотного літального апарата за умови використання неортогонального вимірювача, що являє собою надмірну конфігурацію гіроскопічних датчиків, побудованих на технологіях мікроелектромеханічних систем. Розробку регулятора було виконано на основі робастного структурного синтезу. Для досягнення поставленої мети було розроблено модель поздовжнього руху безпілотного літального апарата. Матриці стану, управління та спостереження цієї моделі було визначено за допомогою технології Aerosim засобами системи MatLab. Для розв’язання поставленої проблеми було використано методи теорії управління польотом у частині створення моделі поздовжнього руху безпілотного літального апарата; методи побудування надмірних неортогональних конфігурацій інерцальних датчиків рухомих об’єктів; методи сучасної теорії управління у частині створення алгоритмів робастного структурного синтезу та методи математичного моделювання. У статті представлено результати моделювання синтезованої системи у вигляді перехідних процесів для вхідних ступінчатих та імпульсних впливів. Наведені графічні залежності демонструють високу якість процесів управління в умовах дії збурюючи впливів. Отримані результати можуть бути корисними для рухомих об’єктів широкого класу, на яких використовуються надмірні вимірювальні системи, але найбільш доцільно їх використання в проблематиці управління безпілотними літальними апаратами. Ключові слова: система управління, неортогональний прилад, інерціальний датчик, надмірність, робастний регулятор

Широке розповсюдження дешевих мікроелектромеханічних чутливих елементів призвело до відповідного зростання сфер їхнього застосування. Спираючись на підходи інерціальної навігації, теорії керування та стабілізації, стало можливим розробка алгоритмічного забезпечення для різноманітних автономних транспортних засобів, роботів, тощо. Так ідеологія індикаторних гіростабілізаторів у поєднанні із класничими задачами по керуванню оберненими маятниками, покладені на сучасні технічні засоби, дозволяє легко синтезувати гіроскопічностабілізовані платформи з прийнятною точністю. Актуальним стає задача розробки оптимальних систем керування нестійкими об’єктами з використанням мікроелектромеханічних чутливих елементів та недорогих мікроконтролерів. Мета даної роботи полягає в спробі реалізувати оптимальне управління двоколісною платформою для її стабілізації у вертикальному положенні з загальнодоступних компонентів, модулів. Дана мета потребує вирішення наступних дослідницьких завдань: • аналіз сучасних об’єктів гіроскопічної стабілізації та матеріально-технічної бази; • створення математичної моделі гіростабілізованої платформи; • розробка аналітичного та програмного забезпечення для керування нестійким маятником; • створення макету системи та проведення досліджень. Для виконання поставлених завдань та досягнення мети цієї дипломної роботи були використані методи теорії автоматичного керування, безплатформної інерціальної навігації. Наукова новизна роботи полягає у впровадженні алгоритму безплатформної інерціальної системи орієнтації для визначення кутової орієнтації платформи та у формуванні пропорційно-інтегрально-диференціального регулятора керування швидкістю обертання кроковими двигунами колес. Практична значимість роботи розробці алгоритмічно-програмного комплексу стабілізації двоколісною платформою, що використовує повноцінний мікроелектромеханчний інерціальний вимірювальний модуль, систему початкового калібрування сигналів чутливих елементів, визначення поточних кутів нахилу основи та розрахунку швидкості обертання двигунів ПІД регулятором. Об'єктом дослідження роботи є двоколісна гіростабілізована платфорам. Предметом дослідження виступає програмно-алгоритмічне забезпечення керування платформою.
The widespread use of cheap microelectromechanical sensing elements has led to a corresponding increase in their areas of application. Based on the approaches of inertial navigation, control theory and stabilization, it became possible to develop algorithmic software for various autonomous vehicles, robots, etc. Thus, the ideology of indicator gyrostabilizers in combination with the classic tasks of inverted pendulum control, assigned to modern technical means, allows you to easily synthesize gyroscopically stabilized platforms with acceptable accuracy. The task of developing optimal control systems for unstable objects using microelectromechanical sensing elements and inexpensive microcontrollers is becoming urgent. The purpose of this work is to try to implement optimal control of the two-wheeled platform to stabilize it in a vertical position from publicly available components, modules. This goal requires the solution of the following research tasks: • analysis of modern objects of gyroscopic stabilization and material and technical base; • creation of a mathematical model of the gyrostabilized platform; • development of analytical and software for unstable pendulum control; • creating a system layout and conducting research. Methods of the theory of automatic control, free platform inertial navigation were used to perform the tasks and achieve the goal of this thesis. The scientific novelty of the work is the introduction of the algorithm of free platform inertial orientation system to determine the angular orientation of the platform and the formation of proportional-integral-differential speed control of stepper motors. The practical significance of the work is the development of algorithmic and software complex stabilization two-wheeled platform using a full microelectromechanical inertial measuring module, the system of initial calibration of signals of sensitive elements, determining the current angles of inclination of the base and calculating engine speed. The object of study is a two-wheeled gyrostabilized platforms. The subject of the study is the software and algorithmic software for platform management.

Дисертаційну роботу присвячено вирішенню наукової проблеми створення теорії нових способів автономного визначення навігаційних параметрів рухомих та нерухомих об’єктів шляхом створення методів визначення широти і довготи за допомогою інерціально-вимірювального модулю на нерухомій основі, визначення широти та довготи та курсу на рухомій основі, що дозволяє в порівнянні з традиційними алгоритмами БІНС обходитися без інтегрування показників акселерометрів, а визначення довготи потребує лише інтегрування показників гіроскопів.
The dissertation is devoted to solving a scientific problem creation of a theory of new methods for autonomous determination of navigation parameters of moving and stationary objects by creating methods for determining latitude and longitude using an inertial measurement unit on a fixed base, determining latitude, longitude and heading on a moving base, which makes it possible, in comparison with traditional SINS algorithms, to do without integration accelerometers output signals, and determination of longitude requires only the integration of gyroscopes output signals. The development of autonomous navigation and orientation systems has recently become of great importance. Such autonomous systems are primarily gimbaled inertial navigation systems (INS) and strapdown inertial navigation systems (SINS). The main principle of operation of INS and SINS is double integration of accelerometer output signals, as well as integration of gyroscope output signals into SINS. The presence of errors in accelerometers and gyroscopes leads to a growth in location errors over time. The first way to increase the accuracy of SINS is to improve their sensitive elements. The second way to increase the accuracy of SINS is to adjust their readings on satellite, astronavigation and other systems. However, such integrated navigation systems are no longer autonomous. It is important to create such autonomous inertial navigation systems that would not depend on the impressions of satellite and other navigation systems, would have sufficient accuracy and at the same time would have an affordable price. But alas, there is still no theory of such autonomous navigation systems, which would determine the location by different from standard algorithms for double integration of accelerometer readings. That is, there is a problem of creating new ways of autonomous determination of navigation parameters using sensitive elements of medium accuracy. Moreover, for fixed objects the autonomous determination of the initial coordinates or location is relevant, and for the moving ones - the autonomous determination of the location by different from the standard algorithms of double integration of the accelerometer readings. This necessitates the development of new scientifically sound methods and algorithms for autonomous determination of navigation parameters of moving and stationary objects, which would provide acceptable accuracy in determining the location in the conditions of external interference to radio navigation systems.
Диссертационная работа посвящена решению научной проблемы создания теории нового автономного определения навигационных параметров подвижных и неподвижных объектов путем создания методов определения широты и долготы с помощью инерциально-измерительного модуля на неподвижном основании, определения широты, долготы и курса на подвижном основании, что позволяет в сравнении с традиционными алгоритмами БИНС обходиться без интегрирования показаний акселерометров, а определение долготы требует только интегрирования показаний гироскопов.