ВВЕДЕНИЕ 7
1. ВИДЫ ГСП 10
Четырехосная ГСП 10
ТГС со следящей ДР 13
1.2.1Управление ДР 13
2. ОСНОВНЫЕ КИНЕМАТИЧЕСКИЕ СООТНОШЕНИЯ 18
3. МЕТОДЫ СОСТАВЛЕНИЯ УРАВНЕНИЯ ДВИЖЕНИЯ 24
Метод Эйлера 24
Метод Даламбера 28
Метод Лагранжа 31
4. РЕАЛИЗАЦИЯ МОДЕЛИ В MATLAB 36
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 43
ПЕРЕЧЕНЬ СОКРАЩЕНИЙ 44
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК 45
ПРИЛОЖЕНИЕ А 48
ПРИЛОЖЕНИЕ Б 53
ПРИЛОЖЕНИЕ В 58
ПРИЛОЖЕНИЕ Г
Навигация - это наука об определении местоположения движущихся объектов и об управлении ими. Значимость теории навигации определяется высокими требованиями, предъявляемыми к характеристикам объектов, движущихся по земле, под водой, по воздуху, по баллистическим траекториям между точками на земной поверхности, по земным орбитам и в межпланетном пространстве.
Задача навигации, то есть определения текущих координат местоположения некоторого подвижного объекта, является одной из древнейших, известных человечеству. Как правило, для её решения используется информация о положении этого объекта относительно других с известными координатами. Другой известный подход к решению навигационной задачи заключается в использовании информации о собственных параметрах движения - линейных ускорениях и угловых скоростях. Такой метод носит название «инерциальная навигация», а работающие на этом принципе системы - инерциальными навигационными системами (ИНС). Ключевое достоинство этого метода - полная независимость объекта от внешних источников информации. Главными же его недостатками являются гораздо более строгие требования к условиям определения начальных навигационных параметров объекта и постепенное накопление ошибки решения навигационной задачи при отсутствии коррекции по внешним ориентирам из-за неидеальности чувствительных элементов ИНС.
Существующие ИНС можно разделить на две большие группы: платформенные и бесплатформенные инерциальные навигационные системы.
Среди платформенных ИНС наибольшее распространение получили трехосные гиростабилизированные платформы (ТГС). Гиростабилизированные платформы (ГСП) получили в последнее время самое широкое применение в системах автоматического управления и навигации летательных аппаратов. Гиростабилизированная платформа — гироскопическое устройство, предназначенное для стабилизации отдельных объектов или приборов, а также для определения угловых отклонений объектов. Гиростабилизированная платформа обычно состоит из 1, 2 или 3 гироскопов, электронной системы обработки сигналов. Также может содержать акселерометры и другие датчики. Гиростабилизированные платформы, как измерительный прибор, обычно используются в составе системы управления ракетами, космическими кораблями и орбитальными станциями, самолётами, морскими судами, подводными лодками и т. п. Также гиростабилизированые платформы применяются в системах видеонаблюдения на базе БПЛА и аэростатов. Дополнительная стабилизация гироскопами применяется в панорамных головках и других устройствах для киносъёмки с движения.
В ТГС стабилизированная площадка (СП) помещается в карданов подвес, состоящий из двух рамок: внутренней (ВР) и наружной (НР). Расположение осей ТГС выбирается исходя из конкретных условий применения и отличается, например, для самолета, корабля или баллистической ракеты. При выборе расположения осей ТГС на летательном аппарате (ЛА) руководствуются следующим правилом: угол поворота ЛА вокруг оси ВР должен быть минимальным и не превышать во всяком случае ±75 градусов.
На СП устанавливается два типа чувствительных элементов (ЧЭ): гироскопы и акселерометры. Гироскопы являются ЧЭ системы стабилизации ГСП, при этом используются либо три двухстепенных гироскопа (с одной осью чувствительности), либо два трёхстепенных (с двумя осями чувствительности). Для определённости примем случай, когда используется два гироскопа Г1 и Г2. Расположение ЧЭ на СП может быть различным и выбирается из условия получения минимальных ошибок из-за небаланса гироскопов для заданного типа траекторий ЛА, на которых предполагается использовать ГСП, а также исходя из удобства компоновки.
...
Результатом проделанной работы является спроектированная имитационная модель четырехосной гиростабилизированной платформы, позволяющая изменять параметры данной модели, что, в свою очередь, позволяет говорить об её универсальности.
Практическая ценность выполненной квалификационной работы заключается в нахождении пути, позволяющего проектировать такие сложные изделия как ГСП с меньшими трудозатратами и создании задела для дальнейших работ в этом направлении.
