THE MOTION CONTROL SYSTEM OF THE SENSITIVE ELEMENT OF A GYROTHЕODOLITE IN A NON-GYROSTABILIZED PLANE

Autor: Boyarchuk, Anatolii, Myronenko, Pavlo, Murakhovsky, Serhii
Jazyk: ukrajinština
Rok vydání: 2019
Předmět:
Zdroj: Вісник Київського політехнічного інституту. Серія Приладобудування; № 57(1) (2019); 19-25
Вестник Киевского политехнического института. Серия приборостроение; № 57(1) (2019); 19-25
Bulletin of Kyiv Polytechnic Institute. Series Instrument Making; № 57(1) (2019); 19-25
ISSN: 0321-2211
2663-3450
Popis: Розглянуто характеристики сучасних гіротеодолітів як пристроїв для наземного орієнтування. Показано, що для підвищення точності приладів в умовах зовнішніх збурень можна використовувати методи зменшення амплітуди коливань чутливого елементу в негіростабілізованій площині. Розглянуто кінематику поворотів та рівняння руху чутливого елементу гіротеодоліту.Запропоновано нову систему керування положенням чутливого елементу гіротеодоліту в негіростабілізованій площині. Формування зворотного зв'язку проводиться методами модального керування. Проведено розрахунок коєфіцієнтів регулятора. Розроблено спостережувач, інформація з якого використовується при формуванні керуючого впливу. Показано збіжність оцінок спостережувача точним значенням змінних стану системи.Проведено аналіз частотних характеристик розімкненої та замкненої систем. Показано, що частотні характеристики розімкненої системи мають резонансні піки на частотах, які відповідають полюсам передаточних функцій. За рахунок вибору власної частоти замкненої системи досягнуто значне зменшення коєфіцієнту передачі в області середніх частот. За результатами моделювання показано, що застосування запропонованої системи керування дозволяє суттєво зменшити амплітуду вимушених коливань чутливого елементу, а також забезпечує демпфірування власних коливань. Проведено моделювання роботи системи керування при неточних вимірюваннях кутового відхилення чутливого елементу в негіростабілізованій площині. Вимірювальний шум вважається білим шумом, причому показано, що випадкова складова вихідного сигналу має значно меншу амплітуду порівняно з некерованою системою.У подальшому дослідження можуть бути спрямовані на розробку методів підвищення точності гіротеодолітів з використанням інформаційних сигналів у системі керування.
Рассмотрены характеристики современных гиротеодолитов как устройств для наземного ориентирования. Показано, что для повышения точности приборов в условиях внешних возмущений можно использовать методы уменьшения амплитуды колебаний чувствительного элемента в негиростабилизированной плоскости. Рассмотрены кинематику поворотов и уравнения движения чувствительного элемента гиротеодолита.Предложена новая система управления положением чувствительного элемента гиротеодолита в негиростабилизированной плоскости. Формирование обратной связи проводится методами модального управления. Проведен расчет коэффициентов регулятора. Разработан наблюдатель, информация с которого используется при формировании управляющего воздействия. Показана сходимость оценок наблюдателя к точным значением переменных состояния системы.Проведен анализ частотных характеристик разомкнутой и замкнутой систем. Показано, что частотные характеристики разомкнутой системы имеют резонансные пики на частотах, соответствующих полюсам передаточных функций. За счет выбора собственной частоты замкнутой системы достигнуто значительное уменьшение коэффициента передачи в области средних частот. По результатам моделирования показано, что применение предложенной системы управления позволяет существенно уменьшить амплитуду вынужденных колебаний чувствительного элемента, а также обеспечивает демпфирование собственных колебаний. Проведено моделирование работы системы управления при неточных измерениях углового отклонения чувствительного элемента в негиростабилизированной плоскости. Измерительный шум считается белым шумом, причем показано, что случайная составляющая выходного сигнала имеет значительно меньшую амплитуду по сравнению с неуправляемой системой. В дальнейшем исследования могут быть направлены на разработку методов повышения точности гиротеодолитов с использованием информационных сигналов в системе управления.
The characteristics of modern gyrotheodolites as devices for land orientation are considered. It is shown that to improve the accuracy of devices under external disturbances, methods of reducing the amplitude of oscillations of a sensitive element in a non-gyrostabilized plane can be used. The kinematics of turns and the equations of motion of the sensitive element of the gyrotheodolite are considered.A new system for controlling the position of the sensitive element of the gyrotheodolite in the non-gyrostabilized plane is proposed. The formation of feedback is carried out by modal control methods. The calculation of the coefficients of the regulator is shown. An observer has been developed, information from which is used in the formation of a control signal. The convergence of the observer’s estimates to the exact value of the system state variables is shown.The frequency characteristics of open-loop and closed-loop systems is analyzed. It is shown that the frequency characteristics of an open-loop system have resonance peaks at frequencies corresponding to the poles of the transfer functions. By choosing the natural frequency of the closed-loop system, a significant reduction in the transmission coefficient in the medium frequency range has been achieved. According to the simulation results, it is shown that the application of the proposed control system allows to significantly reduce the amplitude of forced oscillations of the sensitive element, and also provides damping of natural oscillations. A simulation of the operation of the control system was carried out with inaccurate measurements of the angular deviation of the sensitive element in the non-gyrostabilized plane. Measuring noise is considered white noise, and it is shown that the random component of the output signal has a much smaller amplitude compared to the open-loop system. Further studies can be directed to the development of methods for improving the accuracy of gyrotheodolites using information signals in the control system.
Databáze: OpenAIRE
Externí odkaz: