НАЦІОНАЛЬНИЙ АВІАЦІЙНИЙ УНІВЕРСИТЕТ

ФАКУЛЬТЕТ АЕРОНАВІГАЦІЇ, ЕЛЕКТРОНІКИ ТА ТЕЛЕКОМУНІКАЦІЙ

Кафедра авіоніки

КУРСОВА РОБОТА

(ПОЯСНЮВАЛЬНА ЗАПИСКА)

з дисципліни: "ПРИЛАДНЕ ОБЛАДНАННЯ ТА

КОМПЛЕКСИ ІНТЕГРОВАНОЇ АВІОНІКИ"

Тема: «Дослідження похибок інерціальної навігаційної системи, що коригується від швидкісних та позиційних коректорів»

Виконала: студентка групи АВ-411Б

__Романець_С.С.__

Керівник: к.т.н., доцент Слободян О.П.

Київ 2023

НАЦІОНАЛЬНИЙ АВІАЦІЙНИЙ УНІВЕРСИТЕТ

Факультет аеронавігації, електроніки та телекомунікацій

Кафедра авіоніки

Завдання на виконання курсової роботи

студентки___Романець_С.С.______

Тема курсової роботи: «Дослідження похибок інерціальної навігаційної системи, що корегується від швидкісних та позиційних коректорів»

1. Термін виконання роботи: з 06.03.2023 до 03.04.2023.

2. Вихідні дані до проекту: ІНС, що корегується від швидкісних та позиційних коректорів, повинна мати характеристики, які задані згідно з варіантом.

3. Етапи роботи над курсовим проектом:

• складання рівнянь помилок досліджуваної системи;

• визначення чисельних значень коефіцієнтів ланцюгів корекції ІНС;

• аналіз умов стійкості досліджуваної системи;

• одержання аналітичних залежностей помилок досліджуваної структури системи і визначення по них численних значень сталих помилок ІНС для випадку систематичних (постійних інструментальних похибок чутливих елементів ІНС і коректорів.

4. Перелік обов'язкового графічного матеріалу:

• схема модулювання досліджуваної системи;

• результати досліджень (перехідні процеси).

5. Завдання видав­­________________ (______________)

(підпис керівника) (П.І.Б. керівника)

«____»___________2023.

6. Завдання прийняв до виконання

(підпис студента)

Курсова робота захищена з оцінкою

Голова комісії:

Члени комісії: ___________________ ___________________

Зміст

1. Короткі теоретичні відомості.

2. Аналітичні дослідження й аналіз заданих схем комплексування системи “ІНС + коректор ”.

3. Рівняння помилок системи “ІНС + позиційний коректор”.

4. Якісний аналіз помилок системи.

5. Аналітичне дослідження помилок системи.

6. Дослідження моделі однокомпонентної ІНС із використанням програми візуального моделювання Simulink з блоку MATLAВ.

1. Короткі теоретичні відомості

Об'єкт дослідження – певна інерціальна система літака, що корегується від позиційного та швидкісного коректора.

Мета курсової роботи:

- дослідити взаємодію платформної ІНС із системами - коректорами;

- дослідити вплив позиційного коректора на точностні характеристики числення навігаційних параметрів і динаміку зміни похибок комплексної системи;

- виконати розрахунок коефіцієнтів корекції, що забезпечують мінімальні похибки.

Метод дослідження – математичне моделювання в програмному середовищі MatLab (Simulink).

На сучасних повітряних суднах (ПС) широко застосовують пілотажно-навігаційні системи (ПНС) на всіх режимах польоту. Без таких систем неможливе ефективне використання авіаційної техніки навіть при вирішуванні найпростіших льотних задач.

Впровадження ПНС в процес управління головним чином обумовлюється зростанням тенденцій інформаційного об'єднання ПНС з іншими комплексами бортового обладнання. Пілотажно-навігаційні системи, встановлені на сучасних літаках, суттєво підвищують ефективність і безпеку польотів.

Надійна робота ПНС забезпечується лише при чіткому та суворому дотриманні всіх правил технічної експлуатації, що вимагає від інженерно-технічного персоналу знань принципів роботи даних систем, а також певних практичних навичок, зокрема, з аналізу статичних і динамічних характеристик основних систем ПНО таких, як інерціальні системи навігації, супутникові навігаційні системи, радіосистеми ближньої і дальньої навігації, допплерівського вимірювача швидкості та кута зносу та ін.

Оптимальне алгоритмічне забезпечення пілотажно-навігаційних комплексів (ПНК) дозволяє використовувати нові принципи корекції систем числення шляху, наприклад, за допомогою глобальних радіонавігаційних супутникових систем або природних геофізичних полів Землі.

Маючи високий ступінь автономності роботи й перешкодозахищеності, інерціальні системи навігації можуть накопичувати помилки визначення координат місця розташування повітряного судна.

Крім того, визначення всіх навігаційних параметрів здійснюється з помилками, які мають коливальний характер з періодом коливань рівним періоду маятника Шулера. Ці властивості ІНС висувають чіткі вимоги до точності датчиків первинної інформації, більшість із яких у даний час не можуть бути технічно реалізовані. Вихід знаходять в організації періодичної корекції ІНС від інших систем навігації.

У процесі корекції ІНС здійснюється порівняння її показань із відповідними показаннями системи коректорами. Найчастіше виконується порівняння швидкостей або координат обумовлених систем. Проте використання достовірної інформації про швидкості польоту від зовнішньої системи-коректора не дозволяє усунути наростаючу в часі помилку визначення координат місця розташування ПС, де для усунення цієї помилки використовують позиційну або швидкісну корекцію від навігаційних систем, які визначають координати і швидкість ПС. Певна інформація про координати може надходити від навігаційних радіотехнічних систем, радіолокаційних і оптичних візирів, а також систем супутникової навігації. Інформація про швидкість видається системою повітряних сигналів, доплерівським вимірювачем швидкості та кута зносу, або системами супутникової навігації.

2. Аналітичні дослідження й аналіз заданих схем комплексування системи «ІНС + коректор»

Відповідно до варіанту №14, виконуємо дослідження помилок комплексування ІНС з позиційним коректором, тобто , К₂ = К₅ = 0.

№ вар.	похибка швидкісного коректора (м/c)	похибка позиційного коректора (м)	дрейф аксел Δаx 10-4 (м/с2 )	початк. відх. ГП Δβ (кут.хв)	дрейф ГП Δ 10-4(кут.хв/с)
14	0,4	400	3	5	2

Час моделювання – 10000 с.,

власна частота коливань системи – =0,01 с^-1.

Для усунення коливань та зменшення похибок ІНС можна використовувати коректор. Найкращою для позиційної корекції вважається супутникова система навігації.

Загальна схема комплексування ІНС із коректорами (рис.1) при використанні програми візуального моделювання Simulink наведена на рис.2.

Згідно з варіантом №14 схема комплексування має вигляд, наведений на рис.3.

Рис.1. Загальна схема комплексування однокомпонентної ІНС.

Рис.2. Загальна схема комплексування ІНС з коректорами при використанні програми візуального моделювання Simulink.

3. Рівняння помилок системи “ІНС + позиційний коректор”:

Позначимо:

 похибка виміру координати ,

 похибка виміру швидкості ,

 похибка виміру прискорення .

Для 1, 2, 3 суматорів схеми 1 запишемо рівняння:

(1)

,

де – малий кут, що характеризує похибку горізонтування ІНС;

–похибка акселерометра;

– кутова швидкість дрейфу ІНС;

6372000 м – геоцентрична відстань;

м/с² – стандартне прискорення сили ваги;

 показання позиційного коректора,

– його похибка.

Рівняння (1) з урахуванням виражень перепишемо у вигляді:

(2)

У виразі (2) позначимо:

вектор шуканих змінних (вектор стану системи).

Позначимо також:

(3)

Вектор стовпець вільних членів системи

а – характеристичний визначник досліджуваної системи, що має вигляд:

(4)

Рівняння досліджуваної системи можна записати:

(5)