Способ полунатурного моделирования движения инерциальной навигационной системы летательного аппарата

Авторы патента:

G01P21/00 - Элементы конструкции измерительных приборов

G01C25/00 - Изготовление, калибровка, чистка или ремонт приборов и устройств, отнесенных ко всем вышеуказанным группам данного подкласса (испытание, юстировка, балансировка компасов G01C 17/38)

B64F5/60 - Способы проектирования, изготовления, сборки, чистки, эксплуатации или ремонта самолетов, не отнесенные к другим группам

Владельцы патента RU 2783797:

Акционерное общество "Военно-промышленная корпорация "Научно-производственное объединение машиностроения" (RU)

Изобретение относится к способу полунатурного моделирования движения инерциальной навигационной системы летательного аппарата. Для полунатурного моделирования движения инерциальной навигационной системы летательного аппарата используют бортовую вычислительную машину объекта испытаний, имитатор линейных перемещений и вычислительное устройство. Воспроизводят угловое движение объекта испытаний с применением трехстепенного динамического стенда, при котором угловое движение имитируют физически, путем закрепления объекта испытаний на трехстепенном динамическом стенде и задании соответствующих программ разворота от системы управления стенда по каждой из осей стенда. Линейное движение объекта испытаний задают в вычислительном устройстве в виде значений перегрузок n_X, n_Y, n_Z, значения которых передают в имитатор линейных перемещений одновременно с массивом данных покоящегося инерциального прибора, содержащим информацию о проекциях приращения кажущейся скорости на оси приборной системы координат. После чего в имитаторе линейных перемещений преобразовывают данные с использованием информации о перегрузках n_X, n_Y, n_Z и угловом положении летательного аппарата, при этом учитывают реальные погрешности акселерометров из состава инерциального прибора объекта испытаний. Далее получают сформированный массив данных, содержащий информацию о проекциях приращения кажущейся скорости на оси приборной системы движущегося инерциального прибора, после чего сформированный массив данных передают в бортовую цифровую вычислительную машину объекта испытаний. Обеспечивается повышение качества и точности полунатурного моделирования. 1 з.п. ф-лы, 1 ил.

Изобретение относится к области приборостроения и может найти применение для полунатурного моделирования движения летательных аппаратов.

В настоящее время при разработке нового летательного аппарата большое внимание уделяется наземной отработке его программного обеспечения. Наиболее приближенным к реальному является моделирование движения летательного аппарата на полунатурном стенде. При этом часть приборов и устройств приходится заменять на имитаторы. К таким устройствам относятся, например, гироскопические приборы, так как реальное движение на полунатурном стенде создать сложно. И это, в первую очередь, касается линейного движения.

Известен испытательный стенд для проведения кинематических испытаний (патент РФ №2351899), наиболее близкий к рассматриваемому техническому решению и выбранный в качестве наиболее близкого аналога. Испытательный стенд представляет собой трехстепенной стенд (с местом под монтаж объекта испытаний), установленный на основание, позволяющее осуществлять перемещение карданова подвеса с объектом испытаний в двух взаимно перпендикулярных направлениях, тем самым имитируя линейное движение летательного аппарата. Недостатком наиболее близкого аналога является ограниченный диапазон возможных к воспроизведению линейных ускорений, времени воздействия линейного ускорения, а также сложность конструкции, эксплуатации и обслуживания.

Технической задачей предлагаемого изобретения является повышение качества полунатурного моделирования движения летательных аппаратов в неограниченном диапазоне линейных скоростей и ускорений путем физического задания углового движения инерциального прибора из состава объекта испытаний и имитации линейного движения объекта испытаний программными средствами.

Для решения поставленной задачи в состав комплекса полунатурного моделирования движения инерциальной навигационной системы летательного аппарата вводят бортовую цифровую вычислительную машину объекта испытаний, а для имитации линейного движения объекта испытаний - имитатор линейных перемещений и вычислительное устройство, в котором рассчитывается математическая модель движения летательного аппарата. Воспроизводят угловое движение объекта испытаний с применением трехстепенного динамического стенда, при котором угловое движение имитируют физически, путем закрепления объекта испытаний на трехстепенном динамическом стенде и задании соответствующих программ разворота от системы управления стенда по каждой из осей стенда. Линейное движение объекта испытаний задают в вычислительном устройстве в виде значений перегрузок n_X, n_Y, n_Z, значения которых передают в имитатор линейных перемещений одновременно с массивом данных покоящегося инерциального прибора, содержащим информацию о проекциях приращения кажущейся скорости на оси приборной системы координат. После чего в имитаторе линейных перемещений преобразовывают данные с использованием информации о перегрузках n_X, n_Y, n_Z и угловом положении летательного аппарата, при этом учитывают реальные погрешности акселерометров из состава инерциального прибора объекта испытаний. Далее получают сформированный массив данных, содержащий информацию о проекциях приращения кажущейся скорости на оси приборной системы движущегося инерциального прибора, после чего сформированный массив данных передают в бортовую цифровую вычислительную машину объекта испытаний.

Информацию об угловой скорости объекта испытаний передают в бортовую цифровую вычислительную машину от датчика угловой скорости, установленного на трехстепенном динамическом стенде.

Для пояснения способа полунатурного моделирования движения инерциальной навигационной системы летательного аппарата представлен чертеж, где введены следующие обозначения:

1 - бортовая цифровая вычислительная машина объекта испытаний;

2 - вычислительное устройство с моделью движения объекта;

3 - трехстепенной динамический стенд;

4 - система управления трехстепенного динамического стенда;

5 - имитатор линейных перемещений;

6 - инерциальный прибор.

В состав комплекса полунатурного моделирования, представленного на чертеже, входит бортовая цифровая вычислительная машина объекта испытаний 1, вычислительное устройство с моделью движения объекта 2, трехстепенной динамический стенд 3 с системой управления трехстепенного стенда 4 и имитатор линейных перемещений 5.

Объект испытаний закрепляют на трехстепенном динамическом стенде 3 и имитируют физически его угловое движение в соответствии с заданными программами разворота от системы управления трехстепенного динамического стенда 4 по каждой из его осей.

Информация о проекциях угловой скорости ω_X, ω_Y, ω_Z на связанные оси объекта поступает из вычислительного устройства с моделью движения объекта 2 в систему управления трехстепенного динамического стенда 4, в которой происходит расчет требуемых углов и угловых скоростей поворота по осям О₁, О₂, О₃ трехстепенного динамического стенда 3 и выдача необходимых управляющих сигналов на исполнительные механизмы трехстепенного динамического стенда 3.

Линейное движение объекта испытаний задают в вычислительном устройстве 2 в виде значений перегрузок n_X, n_Y, n_Z, значения которых передают в имитатор линейных перемещений 5.

Одновременно с этим в имитатор линейного перемещения 5. поступает массив данных от инерциального прибора 6, содержащим информацию о проекциях приращения кажущейся скорости на оси приборной системы координат покоящегося инерциального прибора.

Далее в имитаторе линейных перемещений 5 происходит преобразование данных с использованием информации о перегрузках n_X, n_Y, n_Z и угловом положении летательного аппарата, полученных из вычислительного устройства с моделью движения объекта 2, при этом учитывают реальные погрешности акселерометров из состава инерциального прибора объекта испытаний 6.

В результате получают массив данных, содержащий информацию о проекциях приращения кажущейся скорости на оси приборной системы движущегося инерциального прибора 6 в виде нулевых сигналов акселерометров, который из имитатора линейных перемещений 5 поступает в бортовую цифровую вычислительную машину объекта испытаний 1

Так же, при необходимости, для получения информации об угловой скорости объекта испытаний одновременно с инерциальным прибором 6 на трехстепенной динамический стенд 3 можно установить датчик угловой скорости и, организовав связь между датчиком угловой скорости и бортовой цифровой вычислительной машиной объекта испытаний 1, тем самым дополнительно приблизить результаты моделирований к реальному поведения объекта испытаний в движении.

Предложенный способ полунатурного моделирования движения летательного аппарата является оптимальным, так как модель погрешностей гироскопа является гораздо более сложной, чем модель погрешностей акселерометра. В связи с чем, задавая в процессе полунатурного моделирования угловое движение объекта испытаний физически и имитируя его линейное движение программными средствами с учетом модели погрешностей акселерометров, предложенный способ позволяет получить результат моделирований, максимально приближенный к реальному поведению гироскопических приборов при реальном движении объекта испытаний.

1. Способ полунатурного моделирования движения инерциальной навигационной системы летательного аппарата, включающий воспроизведение углового и линейного движения с применением трехстепенного динамического стенда, при котором угловое движение объекта испытаний имитируют физически, путем его закрепления на трехстепенном динамическом стенде и задании соответствующих программ разворота от системы управления стенда по каждой из осей стенда, отличающийся тем, что в состав комплекса полунатурного моделирования движения инерциальной навигационной системы летательного аппарата вводят бортовую цифровую вычислительную машину объекта испытаний, а для имитации линейного движения объекта испытаний - имитатор линейных перемещений и вычислительное устройство, в котором рассчитывают математическую модель движения летательного аппарата, где линейное движение объекта испытаний задают в виде перегрузок n_X, n_Y, n_Z, значения которых передают в имитатор линейных перемещений одновременно с массивом данных, содержащим информацию о проекциях приращения кажущейся скорости на оси приборной системы координат покоящегося инерциального прибора, после чего в имитаторе линейных перемещений преобразовывают данные с использованием информации о перегрузках n_X, n_Y, n_Z и угловом положении летательного аппарата, при этом учитывают реальные погрешности акселерометров из состава инерциального прибора объекта испытаний и получают массив данных, содержащий информацию о проекциях приращения кажущейся скорости на оси приборной системы движущегося инерциального прибора, после чего сформированный массив данных передают в бортовую цифровую вычислительную машину объекта испытаний.

2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что информацию об угловой скорости объекта испытаний передают в бортовую цифровую вычислительную машину от датчика угловой скорости, установленного на трехстепенном динамическом стенде.

Изобретение относится к области приборостроения. Способ комбинированной калибровки блока акселерометров заключается в том, что по полученным измерениям формируется единый массив невязок полученных и ожидаемых измерений вектора кажущегося ускорения и его абсолютного значения.

Низкочастотный стенд для калибровки и испытаний акселерометров и сейсмоприемников // 2757971

Изобретение относится к калибровочной и испытательной технике. Низкочастотный стенд для калибровки и испытаний акселерометров и сейсмоприемников дополнительно содержит бесконтактный электропривод, приводящий в движение подвижную вращающуюся платформу, балансировочные грузы, установленные на подвижную вращающуюся платформу, блок электроники, состоящий из внутреннего источника питания, понижающего преобразователя, микроконтроллера, датчика влажности и температуры, информационного дисплея и цифрового входа для подключения к компьютеру, также на подвижной платформе установлен блок микромеханических датчиков для контроля ее углового положения и контроля углового положения двух полуосей, на которых закреплена подвижная платформа, относительно плоскости горизонта.

Способ скалярной калибровки блока акселерометров // 2753150

Изобретение относится к области приборостроения и может быть использовано при тестировании и проверке работоспособности чувствительных элементов инерциальных систем навигации. Способ скалярной калибровки блока акселерометров дополнительно содержит этапы, на которых перед калибровкой определяют оптимальные угловые положения блока для измерений путем минимизации углового функционала так, чтобы минимизировать влияние неучитываемых погрешностей в условиях проведения калибровки.

Способ уменьшения чувствительности виброчастотного акселерометра к боковому ускорению // 2718474

Изобретение относится к области изготовления, регулировки и испытаний навигационных приборов и устройств и может быть использовано при регулировке виброчастотных акселерометров. Способ уменьшения чувствительности виброчастотного акселерометра к боковому ускорению, заключается в том, что в акселерометре, содержащем рамочный корпус и основание, осуществляют фиксацию рамочного корпуса на основании сначала с помощью одного штифта и двух крепежных элементов, определяют резонансную частоту при отсутствии бокового ускорения, затем измеряют резонансную частоту при действии бокового ускорения и получают требуемое значение величины изменения резонансной частоты путем поворачивания рамочного корпуса на углы α и/или β, после чего выполняют по месту с рамочным корпусом отверстие в основании и окончательно жестко фиксируют рамочный корпус на основании вторым штифтом.

Комплекс устройств для измерения параметров механических колебаний высокотемпературных объектов // 2705747

Комплекс устройств относится к области приборостроения и может быть использован для дистанционного контроля работоспособности средств измерения параметров механических колебаний по преимуществу высокотемпературных объектов. Комплекс содержит два устройства - измерительно-усилительный блок и блок регистрации.

Устройство и способ для испытания инерциального датчика // 2699308

Группа изобретений относится к устройству для испытания инерциального датчика, в частности датчика ускорения и/или датчика скорости вращения. Устройство для испытания инерциального датчика, предназначенного для транспортного средства и имеющего по меньшей мере две точки крепления, содержащее по меньшей мере один первый колебательный элемент, к которому прикрепляется инерциальный датчик, и по меньшей мере один первый модуль возбуждения, соотнесенный с первым колебательным элементом для сообщения первому колебательному элементу ускорения по меньшей мере в одном направлении.

Способ обнаружения неисправности датчика ускорения и измерительная система // 2683818

Группа изобретений относится к способу обнаружения неисправности датчика ускорения. Способ обнаружения неисправности датчика ускорения, при котором с помощью датчика ускорения формируют сигнал, причем при контроле проверяют, отвечает ли зависимый от сигнала параметр (а) заданному условию в отношении эталонного значения (r1, r2, r3), и с помощью контроля определяют наличие дефекта датчика ускорения, при этом с помощью счетчика времени подсчитывают время и в случае, если скорость объекта превышает заданный верхний предел скорости, при контроле проверяют, превышает ли параметр (а) заданное эталонное значение (r3), пока время достигает заданного значения времени, причем при каждом превышении эталонного значения (r3) предпоследний счетчик времени сбрасывают и время продолжают подсчитывать этим счетчиком времени только тогда, когда скорость объекта превышает заданный верхний предел скорости.

Контрольно-проверочный комплекс для проверки доплеровских измерителей скорости и сноса // 2676225

Изобретение относится к измерительной технике, а именно к устройствам для контроля и измерения электрических параметров авиационного радиооборудования, а именно доплеровских измерителей скорости и сноса. Технический результат решения заключается в создании контрольно-проверочного комплекса для проведения проверок ДИСС в полуавтоматическом режиме, что обеспечивает повышение надежности и достоверности результатов комплексной проверки параметров проверяемого оборудования во всех режимах функционирования, возможности проведения полуавтоматических проверок.

Способ и устройство калибровки инерциальных измерительных модулей // 2669263

Группа изобретений относится к области калибровки инерциальных измерительных модулей (ИИМ). Способ калибровки ИИМ включает закрепление ИИМ на платформе калибровочного стенда с обеспечением совпадения одной из измерительных осей ИИМ с осью вращения двигателя стенда с допустимым отклонением не более 5°, вращение платформы с закрепленным ИИМ с изменяющейся угловой скоростью вокруг 3-х взаимно перпендикулярных осей платформы, запись измеренных датчиками ИИМ проекций угловых скоростей и кажущихся ускорений; оценивание и компенсацию в сигналах акселерометров составляющих, обусловленных смещением их чувствительных элементов относительно оси вращения платформы; оценивание остаточной несбалансированности платформы с закрепленным ИИМ и введения компенсирующих ее сигналов в контур управления двигателя стенда; оценивание составляющих моделей ошибок датчиков ИИМ, включающих погрешности масштабного коэффициента и нулевые сигналы акселерометров, погрешности масштабного коэффициента, нулевые сигналы и коэффициенты g-чувствительности датчиков угловой скорости, осуществляемое на основе записанных проекций угловых скоростей и кажущихся ускорений.

Способ тарировки датчика микроускорений в условиях космического полета // 2669164

Изобретение относится к космической технике и может быть использовано при тарировке датчика микроускорений на космическом аппарате (КА) в условиях штатного космического полета. Сущность изобретения заключается в том, что в способе тарировки датчика микроускорений в условиях космического полета дополнительно воздействие на жесткозакрепленный на КА датчик микроускорений выполняют путем приложения к КА калибровочного импульса посредством включения двигательной установки КА, до и после интервала приложения калибровочного импульса измеряют параметры орбиты КА, по изменению параметров орбиты КА определяют фактическое значение приложенного к КА импульса, по показаниям датчика определяют значения микроускорений на интервале приложения калибровочного импульса, производят сравнение величины импульса, определенной по показаниям датчика на интервале приложения калибровочного импульса, с фактическим значением приложенного калибровочного импульса, определенным по изменению параметров орбиты КА, и по результатам данного сравнения осуществляют тарировку датчика.

Способ измерения ошибок начальной выставки инерциальной навигационной системы без привязки к внешним ориентирам // 2779274

Изобретение относится к приборостроению, в частности к инерциальным навигационным системам (ИНС), и может быть использовано для измерения ошибок начальной выставки ИНС без привязки к внешним ориентирам. Способ измерения ошибок начальной выставки ИНС заключается в том, что устанавливают блок чувствительных элементов (БЧЭ) так, чтобы отмеченные на БЧЭ противоположные точки лежали на нанесенной прямой линии.