Расчетно-экспериментальная оценка оптимизационного алгоритма начальной выставки инерциальной платформы
Авторы: Наумченко В.П.
Опубликовано в выпуске: #5(161)/2025
Раздел: Авиационная и ракетно-космическая техника | Рубрика: Динамика, баллистика, управление движением летательных аппаратов
Приведены результаты экспериментальной отработки нового оптимизационного алгоритма начальной выставки, подходящего для инерциальных навигационных систем платформенного или бесплатформенного класса на вращающемся основании. Ранее в своих теоретических исследованиях концепции построения оптимизационного алгоритма начальной выставки инерциальных навигационных систем для ракет космического назначения, влияния шумов измерений на точность и быстродействие выставки, а также для моделирования работы алгоритма автор выбирал метод наискорейшего спуска в качестве основы. На заключительном этапе исследования приведены результаты полунатурного моделирования алгоритма при решении задачи начальной выставки платформы, а также частных, но не менее важных с точки зрения применения, задач горизонтирования одноосной платформы, азимутального гирокомпасирования и выставки бесплатформенной навигационной системы с вращающимся блоком чувствительных элементов вокруг оси вращения, равноотклоненной от осей чувствительности измерительных каналов. В качестве первичного измерителя был использован бесплатформенный измерительный блок на базе вибрационно-струнных акселерометров и волоконно-оптических гироскопов, а для имитации платформы — трехосный имитатор движения. Проведены оценка разброса полученных результатов и сравнение их с результатами имитационного моделирования с целью подтверждения правильности составленных моделей.
EDN JDMYRY
Литература
[1] Алешин Б.С., Тювин А.В., Черноморский А.И., Плеханов В.Е. Проектирование бесплатформенных инерциальных навигационных систем. Москва, Изд-во МАИ-ПРИНТ, 2010, 378 с.
[2] Xu H., Geng D., Fan Z., Wu D., Chen M. An automatic vehicle navigation system based on filters integrating inertial navigation and global. Positioning Systems. Machines, 2024, vol. 12, no. 9, 663. https://doi.org/10.3390/machines12090663 URL: https://www.mdpi.com/2075-1702/12/9/663 (дата обращения: 10.03.2025).
[3] Liang M., Zheng D., Li K., Fang X., Wu G. Application and prospect of strapdown inertial navigation system in coal mining equipment. Sensors, 2024, vol. 24, no. 21, 6836. https://doi.org/10.3390/s24216836 URL: https://www.mdpi.com/1424-8220/24/21/6836 (дата обращения: 10.03.2025).
[4] Sathit P., Chatchapol C., Phansak I. Non-linearity analysis of ship rolls gyro-stabilizer control system. Sustainable Marine Structures, 2021, vol. 3, iss. 1, pp. 8–21. https://doi.org/10.36956/sms.v3i1.316 URL: https://journals.nasspublishing.com/index.php/sms/article/view/316 (дата обращения: 10.03.2025).
[5] Xiaoyu Zhang, Qianjie Liu, Jun Liu, Qingyuan Zhu. Using gyro stabilizer for active anti-rollover control of articulated wheeled loader vehicles. Proceedings of the Institution of Mechanical Engineers, Part I: Journal of Systems and Control Engineering, 2021, no. 235 (2), pp. 237–248. https://doi.org/10.1177/0959651820937114 URL: https://journals.sagepub.com/doi/10.1177/0959651820937114 (дата обращения: 10.03.2025).
[6] Кривошеев С.В., Лукин К.О. Одноосный силовой горизонтальный гиростабилизатор. Пат. № 2748143 Российская Федерация, 2021, бюл. № 14, 10 с.
[7] Норсеев С.А., Буров Д.А., Тютюгин Д.Ю. Методы гирокомпасирования для выносного высокоточного гирокомпаса. Известия ТулГУ. Технические науки, 2020, вып. 1, с. 51–64.
[8] Feng Sun, Jianzhong Xia, Yueyang Ben, Haiyu Lan. Time-varying parameters based gyrocompass Alignment for marine SINS with large heading misalignment. IEEE/ION Position, Location and Navigation Symposium – PLANS 2014, pp. 1379–1383. IEEE Xplore. DOI: 10.1109/PLANS.2014.6851513 URL: https://ieeexplore.ieee.org/document/6851513 (дата обращения: 10.03.2025).
[9] Spielvogel A.R., Whitcomb L.L. Adaptive bias and attitude observer on the special orthogonal group for true-north gyrocompass systems: Theory and preliminary results. The International Journal of Robotics Research, 2020, vol. 39, iss. 2–3, pp. 321–338. DOI: 10.1177/0278364919881689 URL: https://journals.sagepub.com/doi/10.1177/0278364919881689 (дата обращения: 10.03.2025).
[10] Jinyong Yang, Guanqin Zhang, Zhe Huang et al. Research on position and orientation measurement method for roadheader based on vision/INS. In: Proc. SPIE 10621, 2017, International Conference on Optical Instruments and Technology: Optoelectronic Measurement Technology and Systems, 2018, vol. 10621, pp. 1062105-1–1062105-12.
[11] Liu H.Y., Tsa, S., Tsai M.L., Chiang K.W. An initial alignment method of inertial navigation system for the static state. International Archives of the Photogrammetry, Remote Sensing and Spatial Information Sciences — ISPRS Archives, 2022, vol. 43, iss. B1-2022, pp. 227–233. URL: https://spie.org/Publications/Proceedings/Volume/10621. (дата обращения: 10.03.2025).
[12] Jiazhen Lu, Lili Ye, Jong Dong. Applied singular value decomposition method in transfer alignment and bias calibration. IET Radar, Sonar & Navigation, 2020, vol. 14, iss. 5, pp. 700–706. DOI: 10.1049/iet-rsn.2019.0397 URL: https://colab.ws/articles/10.1049%2Fiet-rsn.2019.0397 (дата обращения: 10.03.2025).
[13] Веремеенко К.К., Жарков М.В., Кузнецов И.М., Пронькин А.Н. Трансферная выставка бесплатформенной инерциальной навигационной системы: алгоритмические особенности и численный анализ характеристик. Авиационная техника, 2020, № 4, с. 57–64.
[14] Наумченко В.П., Илюшин П.А., Пикунов Д.Г., Соловьев А.В. Оценка влияния шумов инерциальных датчиков на точность выставки гироплатформы. Вестник НИЯУ МИФИ, 2022, т. 11, № 6, с. 425–441. https://doi.org/10.26583/vestnik.2022.16 URL: https://vestnikmephi.elpub.ru/jour/article/view/16?locale=ru_RU (дата обращения: 10.03.2025).
[15] Наумченко В.П., Илюшин П.А., Пикунов Д.Г., Соловьев А.В. Оптимизационный подход к начальной выставке платформенной инерциальной системы при воздействии шумов. Вестник Московского авиационного института, 2023, т. 30, № 2, с. 158–168. DOI: 10.34759/vst-2023-2-158-168 URL: https://vestnikmai.ru/publications.php?ID=174946 (дата обращения: 10.03.2025).
[16] Наумченко В.П. Зависимость параметров выведения РКН на орбиту от начальной выставки платформенной инерциальной системы. Вестник Московского авиационного института, 2024, т. 31, № 4, с. 185–196. URL: https://vestnikmai.ru/publications.php?ID=174946 (дата обращения: 10.03.2025).
[17] Васильев Ф.П. Методы оптимизации: в 2-х кн. Новое изд., перераб. и доп. Москва, МЦНМО, 2011. Кн. 1, 620 с.
[18] Dvurechensky, P., Shtern, S., Staudigl. First-Order Methods for Convex Optimization. EURO Journal on Computational Optimization, 2021, vol. 9, no. 100015, 73 p. https://doi.org/10.48550/arXiv.2101.00935 URL: https://arxiv.org/abs/2101.00935 (дата обращения: 10.03.2025).
[19] Харьков И.А., Шустров А.Д., Селиванова Л.М. Трехкомпонентный дифференциальный вибрационно-струнный акселерометр. Вестник МГТУ им. Н.Э. Баумана. Сер. Приборостроение, 2003, вып. 4, с. 120–125. URL: http://vestnikprib.ru/catalog/bcomm/hidden/400.html (дата обращения: 10.03.2025).
[20] Курбатов А.М., Курбатов Р.А., Горячкин А.М. Повышение точности волоконно-оптического гироскопа за счет подавления паразитных эффектов в интегрально-оптических фазовых модуляторах. Гироскопия и навигация, 2019, т. 27, № 2, с. 52–69. DOI: 10.17285/0869-7035.2019.27.2.052-069 URL: https://www.elektropribor.spb.ru/nauchnaya-deyatelnost/zhurnal/elektronnaya-versiya/152/1202/ (дата обращения: 10.03.2025).
[21] Acutronic Simulation & Test International [Электронный ресурс]. URL: https://www.actidyn.com/en/product/two-and-three-axis-motion-simulators/tri-axis-motion-simulators-st3300-series#productstabs (дата обращения: 14.11.2024).