Анализ влияния погрешностей начальной выставки и конечной жесткости конструкции на показания бесплатформенной инерциальной навигационной системы с внутренней системой амортизации и демпфирования

Аннотация

В предыдущих работах авторов подтверждена принципиальная возможность обеспечения вибростойкости применяемого в бесплатформенном измерительном блоке вибрационно-струнного акселерометра и представлен облик системы амортизации и демпфирования. Для этого создана математическая модель, на основе которой разработана программа на языке Python, позволяющая исследовать эффективность изменения параметров системы амортизации и демпфирования итерационным методом. Здесь проведена оценка влияния работы выбранной системы амортизации и демпфирования на точность выполнения целевой задачи и определены особенности облика блока. Полученные уточнения внедрены в программу на языке Python. Оценены результаты исследования при итерационном задании характеристик системы амортизации и демпфирования. Математическая модель бесплатформенной инерциальной навигационной системы построена на основе волоконно-оптических гироскопов и вибрационно-струнных акселерометров. Проведена оценка влияния массы элементов конструкции системы амортизации и демпфирования, а также погрешностей начальной выставки на точность работы бесплатформенной инерциальной навигационной системы. Согласно полученным результатам, сделан вывод о необходимости дальнейшего исследования методами поиска оптимальных решений в многокритериальной задаче

Просьба ссылаться на эту статью следующим образом:

Илюшин П.А., Наумченко В.П., Пикунов Д.Г. и др. Анализ влияния погрешностей начальной выставки и конечной жесткости конструкции на показания бесплатформенной инерциальной навигационной системы с внутренней системой амортизации и демпфирования. Вестник МГТУ им. Н.Э. Баумана. Сер. Приборостроение, 2025, № 1 (150), с. 91--112. EDN: XKXQJW

Литература

[1] Водичева Л.В., Бельский Л.Н., Маслова О.И. и др. Оптимальное проектирование прецизионных малогабаритных БИНС для высокоманевренных подвижных объектов. Вестник СГАУ, 2009, № 4, с. 186--199. EDN: NAYGTR

[2] Козлов Д.И., Аншаков Г.П., Мостовой Я.А. и др. Управление космическими аппаратами зондирования Земли. Компьютерные технологии. М., Машиностроение, 1998.

[3] Сапожников И.Н., Неизвестных Ю.И., Духанин Н.Н. и др. Приоритет --- точность. М., Рестарт, 2006.

[4] Харьков И.А., Шустров А.Д., Селиванова Л.М. Трехкомпонентный дифференциальный вибрационно-струнный акселерометр. Вестник МГТУ им. Н.Э. Баумана. Сер. Приборостроение, 2003, № 4 (53), с. 120--125.

[5] Росин Э.И., Малышев В.В. Пружинный амортизатор. Патент СССР 507723. Заявл. 06.01.1975, опубл. 26.03.1976.

[6] Росин Э.И., Богданова В.Д., Рыбкин В.К. Пространственный виброгаситель. Патент СССР 557219. Заявл. 30.12.1975, опубл. 05.05.1977.

[7] Суконкина М.Л., Гайнов С.И. Обзор методов и устройств виброзащиты приборных платформ. Труды НГТУ им. Р.Е. Алексеева, 2013, № 4, с. 311--319. EDN: SEZXGX

[8] Алифанов О.М., Медведев А.А., Соколов В.П. Малые космические аппараты как эволюционная ступень перехода к микро и наноспутникам. Труды МАИ, 2011, № 49. URL: https://trudymai.ru/published.php?ID=28112

[9] Гаврилин Б.Н., Галавкин В.В., Голубев К.А. и др. Амортизированный блок датчиков первичной информации бесплатформенных инерциальных навигационных систем. Патент РФ 121364. Заявл. 16.12.2011, опубл. 20.10.2012.

[10] Топильская С.В., Бородулин Д.С., Корнюхин А.В. Обеспечение стойкости к механическим воздействиям малогабаритного гироскопического измерителя вектора угловой скорости. Космическая техника и технологии, 2018, № 3, с. 61--68. EDN: XYUQZN

[11] Подчезерцев В.П., Топильская С.В. К обоснованию выбора параметров амортизации инерциальной системы ориентации. Вестник МГТУ им. Н.Э. Баумана. Сер. Приборостроение, 2021, № 3 (136), с. 113--128. DOI: http://dx.doi.org/10.18698/0236-3933-2021-3-113-128

[12] Бирюкова М.В., Туфан А., Ермаков В.Ю. Подход к снижению виброактивности малых космических аппаратов. Вестник МГТУ им. Н.Э. Баумана. Сер. Машиностроение, 2023, № 1 (144), с. 4--21. DOI: http://dx.doi.org/10.18698/0236-3941-2023-1-4-21

[13] Максимов С.А., Наумченко В.П., Илюшин П.А. и др. Анализ системы амортизации и демпфирования бесплатформенного инерциального измерительного прибора. Труды МАИ, 2023, № 129, с. 1--33. DOI: https://doi.org/10.34759/trd-2023-129-20

[14] Илюшин П.А., Наумченко В.П., Пикунов Д.Г. и др. Исследование обеспечения стойкости к внешним вибрационным возмущениям бесплатформенного инерциального измерительного прибора при помощи нелинейных элементов системы амортизации. Молодежь. Техника. Космос. Тр. 14 Общерос. молодеж. науч.-техн. конф. Т. 2. СПб., БГТУ Военмех, 2022, с. 29--31.

[15] Илюшин П.А., Наумченко В.П., Пикунов Д.Г. и др. Моделирование работы нелинейной системы амортизации и демпфирования бесплатформенного инерциального измерительного прибора. Вестник НИЯУ МИФИ, 2022, т. 11, № 6, с. 403--412. DOI: https://doi.org/10.26583/vestnik.2022.15

[16] Жуков Ю.А., Коротков Е.Б., Матвеев С.А. и др. Виброзащита прецизионного оборудования космических аппаратов от внутренних источников возмущений. Космические аппараты и технологии, 2021, № 4, с. 217--226. DOI: https://doi.org/10.26732/j.st.2021.4.05

[17] Нашиф А., Джоунс Д., Хендерсон Дж. Демпфирование колебаний. М., Мир, 1988.

[18] Chen X., Wang W. Extracting and compensating for FOG vibration error based on improved empirical mode decomposition with masking signal. Appl. Opt., 2017, vol. 56, iss. 13, pp. 3848--3856. DOI: https://doi.org/10.1364/AO.56.003848

[19] Song R., Chen X. Analysis of fiber optic gyroscope vibration error based on improved local mean decomposition and kernel principal component analysis. Appl. Opt., 2017, vol. 56, iss. 8, pp. 2265--2272. DOI: https://doi.org/10.1364/AO.56.002265

[20] Микляшев А.В. Погрешность волоконно-оптического гироскопа при угловых колебаниях. Известия вузов. Приборостроение, 2019, т. 62, № 11, с. 982--988. DOI: https://doi.org/10.17586/0021-3454-2019-62-11-982-988

[21] Делэйе Ф. Бортовая инерциальная система координат Spacenaute® для европейской ракеты-носителя "Ариан-6" на основе волнового твердотельного гироскопа. Гироскопия и навигация, 2018, т. 26, № 4, с. 3--13. DOI: https://doi.org/10.17285/0869-7035.2018.26.4.003-013

[22] Арнольд В.И. Геометрия кватернионов. М., МЦНМО, 2017.

[23] Илюшин П.А., Наумченко В.П., Пикунов Д.Г. Анализ качества работы инерциальных приборов при воздействии внешних вибрационных возмущений. Новые материалы и технологии в ракетно-космической авиационной и других высокотехнологичных отраслях промышленности. Сб. матер. 17-й Молодеж. конф. М., 2021, с. 18--24.

[24] Илюшин П.А., Наумченко В.П., Соловьев А.В. Анализ шумовых характеристик бесплатформенного инерциального блока космического назначения. Тез. докл. XXII Науч.-техн. конф., 2021, с. 261--263.

[25] Наумченко В.П., Илюшин П.А., Пикунов Д.Г. и др. Обработка показаний инерциальных приборов на унифицированном программно-математическом комплексе. Вопросы электромеханики. Труды ВНИИЭМ, 2023, т. 195, № 4, с. 8--16. EDN: GNJHPP

[26] Антонова М.В., Корнюхин А.В. Виброиспытания бесплатформенного инерциального блока на базе волоконно-оптических гироскопов. Инженерный журнал: наука и инновации, 2012, № 3. DOI: http://dx.doi.org/10.18698/2308-6033-2012-3-122

[27] Курбатов А.М., Курбатов Р.А. Способ повышения точности волоконно-оптических гироскопов при воздействии вибраций. Патент РФ 2627020. Заявл. 25.08.2016, опубл. 02.08.2017.