Аннотация 2
ВВЕДЕНИЕ 7
1 ИССЛЕДОВАНИЕ АЛГОРИТМОВ НАВИГАЦИИ И ОРИЕНТАЦИИ 8
1.1 Анализ аппаратной части бесплатформенной инерционной навигационной системы 8
1.2 Описание модели Земли и системы координат 9
1.3 Описание объекта управления 10
1.4 Алгоритмы навигации и ориентации 11
1.4.1 Навигационный алгоритм 12
1.4.2 Матрица направляющих косинусы 17
1.4.3 Параметры ориентации Родрига-Гамильтона 20
1.3 Алгоритм навигации и ориентации, использующий промежуточные
параметры ориентации 23
1.4 Калибровка инерциальных чувствительных элементов с помощью
фильтра Калмана 25
2 МОДЕЛИРОВАНИЕ ТРАЕКТОРИИ ПОЛЕТА И БЕСПЛАТФОРМЕННОЙ
ИНЕРЦИОННОЙ НАВИГАЦИОННОЙ СИСТЕМЫ 27
2.1 Моделирование траектории полета объекта управления 27
2.2 Моделирование алгоритма ориентации и навигации на основе БИНС .... 30
3 ПРОГРАММНАЯ РЕАЛИЗАЦИЯ АЛГОРИТМА ОРИЕНТАЦИИ И
НАВИГАЦИИ 37
4 БЕЗОПАСНОСТЬ ЖИЗНЕДЕЯТЕЛЬНОСТИ 41
4.1 Анализ опасных и вредных производственных факторов 41
4.2 Требования к помещениям для работы с ПЭВМ 43
4.3 Освещение рабочей зоны 43
4.4 Микроклимат рабочей зоны 44
4.5 Меры защиты от поражения электрическим током 46
4.6 Пожарная безопасность 47
4.7 Организация рабочего места 48
4.8 Организация режима труда и отдыха рабочего 51
5 ОРГАНИЗАЦИОННО-ЭКОНОМИЧЕСКИЙ РАЗДЕЛ 52
5.1 Сетевое планирование 52
5.2 Построение сетевого графика 53
5.3 Расчет параметров событий сетевого графика 55
5.4 Расчет параметров работ сетевого графика 56
5.5 Расчет трудоемкости работ исполнителей 59
5.6 Определение затрат а выполнение работ 61
5.6.1 Материалы и комплектующие изделия 61
5.6.2 Основная заработная плата работ 62
5.6.3 Дополнительная заработная плата исполнителей работ 62
5.6.4 Отчисления на социальные нужды и обеспечение 62
5.6.5 Расходы на электричество 62
5.6.6 Накладные расходы 63
5.6.7 Смета затрат 63
5.7 Экономический эффект 64
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 65
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК 67
В настоящие время всё более широкое распространение получают бесплатформенные инерционные навигационные системы (БИНС) в связи с бурным развитием микроэлектроники процессорной техники. Как известно, в БИНС блок чувствительных элементов жестко крепится к корпусу, поэтому задача определения навигационного базиса решается алгоритмически и реализуется в бортовом вычислители математически. Одна из проблем, возникших при разработке БИНС - построение оптимальных алгоритмов работы бортового вычислителя.
Цель выполнения дипломной работы: программная реализация алгоритма ориентации и навигации для БИНС управляемой ракеты-мишени.
Для выполнения цели дипломной работы необходимо решить следующие задачи:
- моделирование траектории полёта ракеты-мишени по кинематическим уравнениям;
- анализ и выбор алгоритма ориентации и навигации (рассматриваются алгоритмы в параметрах Родрига-Г амильтона, направляющих косинусах);
- моделирование алгоритма ориентации и навигации в программе прикладных пакетов;
- управление траекторией ЛА по сигналам БИНС;
Для решения приведенных выше задач выполняется обзор литературы отечественных авторов. В качестве основной книги по вопросам ориентации и навигации БИНС используется «Основы построения бесплатформенных инерциальных навигационных систем» В. В. Матвеева.
В ходе выполнения работы в качестве основных были рассмотрены алгоритмы ориентации и навигации в направляющих косинусах и в параметрах Родрига- Гамильтона. Достоинствами данных алгоритмов является то, что уравнения БИНС, записанные с помощью этих кинематических параметров, — линейны, определены для любых углов рыскания, тангажа и крена. Размерность системы кинематических дифференциальных уравнений ориентации в параметрах Родрига-Г амильтона существенно меньше (на пять единиц) размерности системы кинематических уравнений Пуассона. В рассмотренной системе под полетом ракеты понимается плоскопараллельное движение с одним поворотом на угол в. Поэтому был выбран алгоритм пересчета координат из связанной в инерциальную систему с помощью матрицы направляющих косинусов.
Алгоритм управления траекторией ракеты представляет собой три последовательных действия:
1. Считывание информации с акселерометров и ДУСа;
2. Пересчет с помощью матрицы направляющих косинусов проекций ускорений и угловой скорости в инерциальную систему координат ;
3. Двойное интегрирования ускорений и получение координат ЛА в инерциальной системе координат.
С помощью прикладного пакета промаделировали динамические уравнения (2.1) - (2.12) и рисунка 2.2 получены траектории полета ракеты. Параметры полета:
• Дальность полета 372833,50 м;
• Максимальная высота 27260 м;
• Время полета 408,3 с.
При моделировании БИНС ускорения, подаваемые на вход акселерометров, определены из решения уравнений (2.1) - (2.12) и переданы на БИНС. Для определения координат летательного аппарата воспользовались ранее приведенным алгоритмом управления.
Из уравнения (2.1) - (2.12) получены параметры полетного задания, путем вычисления силы тяги и угла атаки от дальности полета. Записаны параметры полетного задания. Моделирования полета по полетному заданию проведено с помощью прикладного пакета программ Simulink.
Исходя из технического задания погрешность по дальности 2000м, получены требования к погрешностям инструментальных ошибок чувствительных элементов акселерометров и ДУС. С помощью блока выбора случайных величин в прикладном пакете Simulink задали случайное значение погрешности акселерометра и ДУСа, выбранные из расчетных значений. Далее погрешности подали на соответствующий блок БИНС. Ошибка по дальности Дт0 = 1750 м. Такая ошибка удовлетворяет условиям технического задания, поэтому при выборе ЧЭ необходимо учитывать их инструментальные ошибки именно из заданных значений.
В разделе БЖД были проанализированы опасные и вредные производственные факторы, воздействующие на оператора ПЭВМ. Указаны рекомендации по организации режима работы на ПЭВМ, рассмотрены меры по обеспечению эргономичности и безопасности рабочего места оператора.
В организационно-экономическом разделе было рассмотрено сетевое планирование НИР, оценены затраты на проведение работ, обоснован экономический эффект от разработки алгоритма ориентации и навигации.
