Оптимизация программно-алгоритмического обеспечения коррекции ошибок инерциальных навигационных систем на основе идентификации и моделирования
Диссертация
На основе разработанных программных средств была решена задача полного моделирования ошибок ИКС в наиболее приближенных к реальным полетам эволюциях JIA. Проведенное моделирование алгоритмов на основе данных летных экспериментов, показало достаточную адекватность построенных моделей. Оптимизированный комплекс моделей ошибок позволяет построить схему коррекции, обеспечивающую достаточно высокую… Читать ещё >
Содержание
- Глава 1. Состояние проблемы и задачи исследования
- 1. 1. Состояние проблемы идентификации ошибок ИНС
- 1. 1. 1. Оптимальный фильтр Калмана-Бьюси
- 1. 1. 2. Структура ошибки ИНС с учетом эволюции вектора со- ^ стояния JIA
- 1. 1. Состояние проблемы идентификации ошибок ИНС
- 1. 3. Методы построения алгоритмов идентификации
- 1. 3. 1. Метод сопряженных градиентов
- 1. 3. 2. Метод вращающихся координат
- 1. 4. Построение динамических прогнозирующих фильтров
- 1. 4. 1. Обзор методов идентификации ПФ
- 1. 4. 1. 1. Рекуррентный метод наименьших квадратов (РМНК)
- 1. 4. 12. Обобщенный рекуррентный метод наименьших квадратов
- 1. 4. 13. Рекуррентный метод вспомогательных переменных
- 1. 4. 1. 4. Метод стохастической аппроксимации
- 1. 4. 15. Общая схема рекуррентных алгоритмов
- 1. 4. 1. 6. Модифицированные вычислительные алгоритмы на основе ^ рекуррентного метода наименьших квадратов
- 1. 4. 1. Обзор методов идентификации ПФ
- 2. 1. Математические модели объекта управления
- 2. 1. 1. Математическая модель JIA
- 2. 1. 2. Балансировочные параметры
- 2. 1. 3. Режим стабилизации
- 2. 1. 4. Математическая модель среды движения
- 2. 2. Математическая модель ИНС
- 2. 3. Тестовые алгоритмы и программа движении JIA по маршруту
- 3. 1. Математическое моделировании ОФК при различных вариантах ^ внешней коррекции
- 3. 1. 1. Описание принципов построения самонастраивающегося ал- ^ горитма оценивания погрешностей ПНК
- 3. 1. 2. Практическая реализация алгоритма
- 3. 1. 2. 1. Горизонтальные каналы
- 3. 1. 3. Тестовые алгоритмы и программы для коррекции ошибок g^ навигационных параметров
- 3. 2. Построение модели прогнозирующего фильтра ПФ ошибок ИНС 87 3.2.1. Алгоритмы выделении тренда
- 3. 2. 2. Алгоритмы выделении динамических составляющих ошибок
- 3. 3. Результаты
- 4. 1. Результаты оптимизации
- 4. 1. 1. Коррекция ошибок скорости по х и у
- 4. 1. 2. Коррекция ошибок местоположении по ср и X
- 4. 1. 3. Исследование влияния шумов измерителей НП на ^ ^ точности ПФ ошибок
- 4. 2. Практические замечания
- 4. 2. 1. Входные и выходные сигналы для второго этапа разра- ^^ ботки ПФ
- 4. 2. 2. Влияние шага интегрирования
- 4. 2. 3. Сглаживание параметров входных сигналов модели ^ динамических ошибок ПФ
- 5. 1. Оптимизация блока коррекции ИНС
- 5. 2. Формирование требований к электронным модулям АЦП
- 5. 2. 1. Выбор частоты дискретизации входного сигнала
- 5. 2. 2. Длительность выборки АЦП
- 5. 2. 3. Разрядность АЦП
- 5. 3. Модель ошибок АЦП
Список литературы
- Авиационная радионавигация: Справочник./А.А. Сосновский, И. А. Хаймович, Э. А. Лутин, И.Б. Максимов- Под ред. А. А. Сосновского. -М.: Транспорт, 1990. 264 с.
- Андерсен Т. Введение в многомерный статистический анализ. -М.: Физматгиз. 1963. -500с.
- Андреев В.Д. Теория инерциальной навигации. Корректируемые системы.-М.: Наука, 1967.
- Аэромеханика самолета /Под ред. А. Ф. Бочкарева и В. В. Андреевского. -М.: Машиностроение, 1985. -360с.
- Бадер А., Костюков В. М., Тихонов В. А. Алгоритмы комплексной обработки информации навигационных систем. Журнал «Авиакосмическое приборостроение» № 4, 2004 г.-
- Бартеньев О.В. Современный Фортран. -3-е изд., и перераб. —М.: ДИАЛОГ-МИФИ, 2000. 448с.
- Батенко А.П. Системы терминального управления. -М.: Радио и связь, 1984. -160с.
- Батищев Д.И. Поисковые методы оптимального управления. -М.: Сов. радио, 1975. -216с.
- Бейко И.В., Бублик Б. Н., Зинько П. М. Методы и алгоритмы решения задач оптимизации. Киев: Вища шк., 1983. -512с.
- Белоцерковский С.М., Качанов Б. О., Кулифеев Ю. Б., Морозов В. И. Создание и применение математических моделей самолетов. -М.: Наука, 1984. -140с.
- Берестов JI.M., Поплавский Б. К., Мирошниченко JI.JI. Частотные методы идентификации летательных аппаратов. -М.: Машиностроение, 1985.-184с.
- Бессонов А.А., Свердлов JI.3. Методы статистического анализа погрешностей устройств автоматики. Л.: Энергия, 1974. 144 с.
- Блажнов Б.А., Несенюк Л. П., Пешехонов В. Г., Старосельцев Л. П. Миниатюрные интегрированные системы ориентации и навигации для гидрографических судов и катеров. Гироскопия и навигация, 2001, № 1
- Боднер В.А. Оператор и летательный аппарат. -М.: Машиностроение, 1976. -224с.
- Боднер В.А. Оптимизация терминальных стохастических систем. -М.: Машиностроение, 1986. -207с.
- Боднер В.А., Закиров Р. А., Смирнова И. И. Авиационные тренажеры. -М.: Машиностроение, 1978. -192с.
- Бородин В.Т., Рыльский Г. И. Пилотажные комплексы и системы управления самолетов и вертолетов. -М.: Машиностроение, 1978. -216с.
- Брайсон А., Хо Ю-Ши. Прикладная теория оптимального управления: Пер. с англ. -М.: Мир, 1972. 544с.
- Браммер К., Зиффлинг Г. Фильтр Калмана—Бьюси: Детерминированные наблюдения и стохастическая фильтрация /Пер. с нем. -М.: Наука, 1982.
- Бранец В.Н., Шмыглевский И. П. Введение в теорию бесплатформенных инерциальных навигационных систем. М.: Наука, 1992.
- Бюшгенс Г. С., Студнев Р. В. Динамика пространственного движения самолета. -М.: Машиностроение, 1965. -370с.
- Бюшгенс Г. С., Студнев Р. В. Аэродинамика самолета: динамика продольного и бокового движения. -М.: Машиностроение, 1979. -352с.
- Веремеенко К. К. Тихонов В.А. Навигационно-пилотажный комплекс на основе спутниковой радионавигационной системы.// Радиотехника, № 1, 1996.
- Волков Е.А. Численные методы. -М.: Наука, 1982. -256с. 92.
- Высоцкий Б.Ф., Алексеев В. И. и др.- Под ред. Высоцкий Б. Ф. Цифровые фильтры и устройства обработки сигналов на интегральных микросхемах: Справочное пособие. М., «Радио и связь», 1984. 216 с.
- Горбатенко С.А., Макашов Э. М., Голушкин Ю. Ф. и др. Механика полета. -М.: Машиностроение, 1969. -420с.
- Горенштейн И.А., Шульман И. А. Инерциальные навигационные системы. М., «Машиностроение», 1970. 231 с.
- Гришин В.Н., Дятлов В. А., Милов JI.T. Модели, алгоритмы и устройства идентификации сложных систем. -Д.: Энергоатомиздат, 1985. -104с.
- Гроссман К., Каплан А. А. Нелинейное программирование на основе безусловной минимизации. -Новосибирск: Наука, 1981. -183с.
- Гуськов Ю.П. Дискретно-непрерывное управление программным выведением самолетов. -М.: Машиностроение, 1987. -128с.
- Гуськов Ю.П., Загайнов Г. И. Управление полетом самолетов. -М. «Машиностроение», 1980. 213 с.
- Дейч A.M. Методы идентификации динамических объектов. -М.: Энергия, 1979. -239с.
- Дженкинс Г., Ватте Д. Спектральный анализ и его приложения /Пер. с англ. -М.: Мир, 1971. Т. 1. -316с.
- Доброленский Ю.П. Динамика полета в неспокойной атмосфере. -М.: Машиностроение, 1969. -256с.
- Дроздов В.Н., Мирошин И. В., Скорубский В. И. Системы автоматического управления с микро-ЭВМ. Л.: Машиностроение, 1989. -284с.
- Егоров Ю. Г. Способ калибровки гироскопов. Патент РФ № 2/2/134, 1998, 16 с.
- Егоров Ю. Г. Интегрированные системы идентификации математической моделей инструментальных погрешностей инерциальных навигационных систем. РАН, ммро-8, м. 1997, 137 с.
- Жданюк Б.Ф. Основы статистической обработки траекторных измерений. -М.: Радио и связь, 1978. -384с.
- Ивахненко А.Г., Юрачковский Ю. П. Моделирование сложных систем по экспериментальным данным. -М.: Радио и связь, 1987. -120с.
- Изерман Р. Цифровые системы управления. -М.: Мир, 1989. -541с
- Икрамов Х.Д. Численное решение матричных уравнений. -М.: Наука, 1984.-192с.
- Касьянов В.А., Ударцев Е. П. Определение характеристик воздушных судов методами идентификации. -М.: Машиностроение, 1988. -170с.
- Кашин Г. М., Федоренко Г. И. Автоматическое управление продольным движением упругого самолета. -М.: Машиностроение, 1974. -312с.
- Кашьяп Р.Л., Рао А.Р. Построение динамических стохастических моделей по экспериментальным данным /Пер. с англ. -М.: Наука, 1983. -384с.
- Костюков В.М., Запорожец А. В. Проектирование систем отображения информации. -М.: Машиностроение, 1992. -336с.
- Костюков В.М., Брусанов В. В. Идентификация характеристик сложных динамических объектов с помощью квазирекуррентных алгоритмов оценивания. Изв. вузов СССР. Приборостроение, т. 32, № 10. ЛИТМО, 1989.
- Кочетков Ю.А. Использование априорной информации в методе наименьших квадратов. Техническая кибернетика //Изв. АН СССР, № 2, 1967. с. 17−29.
- Красовский А.А. Системы автоматического управления полетом и их аналитическое конструирование. -М.: Наука, 1973. -558с.
- Кринецкий Е.И. Летные испытания ракет и космических аппаратов. -М.: Машиностроение, 1979. -461с.
- Крутько П.Д., Максимов А. И., Скворцов Л. М. Алгоритмы и программы проектирования автоматических систем. — М.: Радио и связь, 1988. — 306 с
- Кузовков Н.Т., Салычев О. С. Инерциальная навигация и оптимальная фильтрация. М.: Машиностроение, 1982.
- Кулифеев Ю.Б. Дискретно-непрерывный метод идентификации непрерывных систем. ДАН СССР. Механика твердого тела. 1981. № 5. с. 4755
- Кульбак С. Теория информации и статистика / Пер. с англ. -М.: Наука, 1967. -407с.
- Леонов В.А. Математическая обработка экспериментальных данных. -М.: МАИ, 1975. -104с.
- Лернер А.Я., Розенман Е. А. Оптимальное управление. -М.: Энергия, 1970. -360с.
- Летов A.M. Математическая теория процессов управления. -М.: Наука, 1981. -256с.
- Ли Р. Оптимальные оценки, определение характеристик и управление. -М.: Наука, 1966. -176с.
- Линник Ю.В. Метод наименьших квадратов и основы теории обработки наблюдений. М. «Физматгиз» 1962, 349 с.
- Люстерник Л.А., Соболев В. И. Элементы функционального анализа. М., «Наука», 1965.
- Макс Ж. методы и техники обработки сигналов при физических измерениях. Т. 2. Пер. с фр.- Под ред. Волкова Н.Г.- М.: Мир, 1983. -256с.
- Мясников В.А., Петров В. П. Авиационные цифровые системы контроля и управления. Л.: Машиностроение, 1976.
- Никамин В.А. Аналого-цифровые и цифро-аналоговые преобразователи. Справочник. СПб. гКОРОНА принт- М.: «Альтекс-А», 2003. — 224 с.
- Овчаренко В.Н. Проверка достоверности оценок параметров и структуры математической модели по экспериментальным данным //Сб. науч. тр. / МАИ, 1990: Оптимизационные задачи динамики полета, с. 72—80.
- Помыкаев И. И. Селезнев В.П., Дмитроченко JI.A., Навигационные приборы и системы. М.: Машиностроение, 1983.
- Пашковский Н.М., Леонов В. А., Поплавский Б. К. Летные испытания самолета и обработка результатов испытаний. -М.: Машиностроение, 1985. -416с.
- Петров А.К., Минин В. В. Анализ качества больших адаптивных стохастических систем. -М.: МАИ, 1991.
- Петров Б.С. Вопросы теории инерциальных навигационных систем. М.:Наука, 2003.
- Рудис В.И. Полуавтоматическое управление самолетом. -М.: Машиностроение, 1978. -152с.
- Себер Дж. Линейный регрессионный анализ. -М.: Мир, 1980. -456с.
- Сейдж Э.П., Мелса Дж. Теория оценивания и ее применение в связи и управлении. -М.: Связь, 1976. -396с.
- Селезнев В.П. Навигационные устройства. -М.: Машиностроение, 1974, 600 с.
- Сильвестров М.М., Козиоров Л. М., Пономаренко В. А. Автоматизация управления летательными аппаратами с учетом человеческого фактора. -М.: Машиностроение, 1986. -184с.
- Снешко Ю.И. Исследования в полете устойчивости и управляемости самолета. -М.: Машиностроение, 1971. -328с.
- Современная теория систем управления/ Под ред. К. Т. Леондеса. -М.: Наука, 1970.-512с.
- Современные методы идентификации систем: Пер. с англ. /Под ред. П. Эйкхоффа. -М.: Мир, 1986. -398с.
- Соболев В.И. Информационно-статистическая теория измерений. Учебник для вузов. -М.: Машиностроение, 1983. 224 с.
- Спиди К., Гудвин Р., Браун Дж. Теория управления: Пер. с англ. -М.: Мир, 1973. -247с.
- Структурная идентификация математической модели движения самолета /Васильченко К.К., Кочетков Ю. А., Леонов В. А., Поплавский Б. К. -I.: Машиностроение, 1993. -352с.
- Теряев Е.Д., Шамриков Б. М. Цифровые системы и поэтапное управление. -М.: Наука, 1999. 330с.
- Тихонов А.Н., Арсении В. Я. Методы решения некорректных задач. -М.: Наука, 1974. -244с.
- Тихонов В.А., Репников А. В. Оценивание погрешностей пило-тажно-навигационного комплекса с использованием декомпозирующих фильтров с настраиваемой структурой модели, Оборонная техника, 1995, № 9/10.
- Ушкар М.Н. Микропроцессорные устройства в радиоэлектронной аппаратуре. Под ред. Высоцкого Б. Ф. -М.: радио и связь, 1988. 128 с.
- Химмельблау Д. Прикладное нелинейное программирование. -М.: Мир, 1975. -536с.
- Хофер Э., Лундерштедт Р., Численные методы оптимизации, перевод с немецкого Т.А. Летовой, под редакцией д.т.н. В. В. Семенова, Москва Машиностроение 1981 г.
- Челпанов И.Б. Оптимальная обработка сигналов в навигационных системах. М., «Наука», 1967. 392 с.
- Marins J. L, Xiaoping Y., Bachmann E.R., McGhee R.B., Zyda V.J. An Extended Kalman Filter for Quaternion-Based Orientation Estimation Using
- MARG Sensors. Proceedings of the 2001 IEEE/RSJ International Conference on Intelligent Robots and Systems Maui, Hawaii, USA, Oct. 29 Nov. 03, 2001.
- Philips R.E., Schmidt G.T. GPS/INS Integration/ AGARD Lection Series 207, Lection 9, 1996.
- Schmidt G.T. INS/GPS Technology Trends / Advances in Navigation Sensors and Integration Technology, LS 232, Lection 1, Moscow 31 May-1 June, 2004.
- Schmidt G.T. INS/GPS Integration Architectures / Advances in Navigation Sensors and Integration Technology, LS 232, Lection 5, Moscow 31 May-1 June, 2004.