logo МЕЖДУНАРОДНАЯ ОБЩЕСТВЕННАЯ ОРГАНИЗАЦИЯ
АКАДЕМИЯ НАВИГАЦИИ И УПРАВЛЕНИЯ ДВИЖЕНИЕМ
ул. Малая Посадская, 30, Санкт-Петербург, Россия, 197046. Тел. (812) 499-82-10, (812) 499-78-38.
Факс (812) 232-33-76. E-mail: academy@eprib.ru URL: http://www.acanud.ru
XIV КОНФЕРЕНЦИЯ МОЛОДЫХ УЧЕНЫХ "НАВИГАЦИЯ И УПРАВЛЕНИЕ ДВИЖЕНИЕМ"
13 - 16 марта 2012 г., Санкт-Петербург, Россия

РЕФЕРАТЫ ДОКЛАДОВ


Новые образовательные технологии в области навигации и управления


 
О.М. Яшникова, Д.О.Тарановский, А.А.Краснов, А.С. Ковалев, О.С. Юльметова, И.В. Семенов, П.В. Юхта Конференции молодых ученых "Навигация и управление движением"  
В докладе анализируется опыт почти 15-летнего развития российских конференций молодых ученых "Навигация и управление движением". Обоснована сложившаяся форма проведения конференций, включающая комплекс мероприятий, предполагающий наряду с традиционной частью конференции проведение Интернет-форума, школу-семинар и отбор докладов с последующим их редактированием для сборника трудов конференции. Приведено описание технологий работы оргкомитета и руководителей секций с авторами на всех этапах конференции. Конференция стала традиционной пользующейся авторитетом и популярностью площадкой общения для молодых ученых, работающих в академических и прикладных институтах, университетах, промышленных предприятиях и коммерческих организациях. Приведенные статистические данные показывают устойчивый рост интереса к конференции и, следовательно, эффективность используемых организационным комитетом технологий работы.
А.Е.БАРАБАНОВ (1954)
СПбГУ, С.-Петербург
Д.В.РОМАЕВ (1984)
ЗАО "Навис", С.-Петербург
УДК 517.977
Стенд для разработки автопилота малогабаритного радиоуправляемого вертолета  
Представлен ряд лабораторных работ по навигации и управлению движением малогабаритным электрическим вертолетом. Оборудование состоит из радиоуправляемого вертолета, трех механических стендов, предназначенных для ограничения степеней свободы движения вертолета и телевизионной системы слежения, построенной на базе двух WEB камер. Данная система была разработана и установлена в Санкт-Петербургском государственном университете. Система предназначена для наглядного обучения студентов в следующих областях: online обработка телевизионных изображений, построение и настройка навигационных фильтров, структурная и параметрическая идентификация модели движения, синтез и последующая настройка стабилизирующих регуляторов.
Р.Э. СЕЙФУЛЛАЕВ (1989)
Санкт-Петербургский Государственный Университет, Санкт-Петербург
УДК 62-50
Гибридное управление системой "маятник на тележке" на основе энергетических алгоритмов скоростного градиента и линейных матричных неравенств.  
Целью работы является исследование алгоритмов раскачки и влияния запаздывания на процесс стабилизации маятниковых систем на примере системы "маятник на тележке". Предлагается новый алгоритм раскачки маятника, основанный на методе скоростного градиента и энергетических целевых функций, и его теоретическое обоснование. Алгоритм вертикальной стабилизации основан на дискретном управлении при неопределенном шаге дискретизации с известной верхней границей, значение которой находится с помощью решения линейных матричных неравенств. Сконструированы различные лабораторные установки, управляемые программным блоком Lego Mindstorms NXT, которые наглядно демонстрируют работоспособность полученных алгоритмов и могут применяться как в образовательных целях, так и в исследовательской работе.
А.Ю.ГРУША(1988)
СПбГУ
УДК 37.01:007
Учебный стенд для обработки звука  
Представляется учебный стенд для лабораторных заданий студентов по задачам идентификации и распознавания сигналов. Стенд состоит из микрофонного массива, блока синхронизации и АЦП.
Предположительный круг задач охватывает следующие:
  • Предварительный анализ данных и обнаружение неисправностей;
  • Оценка параметров модели;
  • Оценка передаточной функции линейной модели;
  • Эхо компенсация;
  • Оценка параметров нелинейной модели;
  • Определение карты распространения звукового сигнала в пространстве;
  • Разделение голосов;
  • Смежные задачи.
    Теоретическая база для решения задач состоит из методов идентификации систем, теории устойчивости систем с обратной связью, гармонического анализа и отдельных разделов теории моделирования, распознавания и обработки звука.
    Рассматриваются примеры постановок задач и методы их решения. Все эксперименты и необходимые расчеты могут быть выполнены студентами самостоятельно.
  • С.А.КОЛЮБИН (1986), А.А. ПЫРКИН (1985), А.С. БОРГУЛЬ (1990), К.А. ЗИМЕНКО (1990)
    СПб НИУ ИТМО, Санкт-Петербург
    УДК 681.53, 372.862, 378.16
    Мехатронные и робототехнические комплексы для изучения методов адаптивного и оптимального управления на практике.  
    Современные подходы должны делать процесс обучения наглядным, а сам предмет увлекательным. Последние технологические достижения позволяют поднять уровень обучения в области теории управления на качественно новый уровень. Среди подобных средств в, первую очередь, можно выделить мехатронные и робототехнические комплексы. Эти системы имеют очевидные преимущества по сравнению с компьютерным моделированием и обретают все большую популярность.
    В данной работе представлены два мехатронных комплекса, которые активно используются в образовательном процессе на кафедре Систем управления и информатики СПб НИУ ИТМО в курсах работ по адаптивному и оптимальному управлению. Мехатронный маятниковый комплекс, имитирующий динамику маятника с инерционным колесом на подвижном основании, используется для изучения методов непрямого адаптивного управления. Имеющаяся установка позволяет получать в режиме реального времени графики переходных процессов и сопоставлять их с реальным поведением системы. Автономный мобильный робот, балансирующий на шаре, построенный на базе конструктора LEGO Mindstorms NXT, в свою очередь, позволяет проиллюстрировать для студентов на практике основы синтеза оптимальных регуляторов. Студенты могут самостоятельно собрать робота и запрограммировать его с помощью специального пакета системы Matlab.
    Е.В.УCИК (1989)
    Санкт-Петербургский Государственный Университет, Математико-механический факультет, Санкт-Петербург
    УДК 62-50
    Компьютерная лабораторная установка с видео зрением  
    Цель работы - создание компьютерной лабораторной установки для исследования алгоритмов навигации и группового управления мобильными роботами.
    В практических задачах автоматического управления часто возникает задача синтеза алгоритма управления динамическими каскадными системами. Данные системы состоят из двух блоков: неприводимой стабилизируемой системы и интегратора (цепи интеграторов). Система, описывающая движение мобильных роботов, как раз относится к такому типу, а роль интегратора в данном случае играет скорость изменения угла. Данная задача решается на основе процедуры пошагового (попятного) синтеза, или как ее еще называют - бэкстеппинг (англ. backstepping).
    Задача синхронизации нелинейных аффинных систем с помощью обратной связи к настоящему времени хорошо исследована и одним из подходов к решению данной задачи является подход, основанный на пассивности объекта. Кроме того существуют результаты о стабилизации нелинейных аффиных систем с помощью обратной связи, включающие условия пассивности объекта.
    Решается задача синхронизации двух нелинейных систем с помощью метода бэкстеппинга, которая сводится к задаче пассификации и стабилизации каскадных систем в случае когда система описывается в форме Лурье с функциональной неопределенностью. Этот класс систем ранее в задачах пассификации не рассматривался. Этим подход, сформулированный в настоящей работе и отличается от существующих подходах пассификации каскадных систем. Данные методы требуют полного знания всех параметров объекта и не могут быть применимы к рассматриваемым системам.
    Для проверки работы алгоритмов были созданы универсальная лабораторная установка, позволяющая реализовывать не только эти, но и другие алгоритмы, а также система дистанционного управления мобильными роботами.
    А.С. Боргуль (1990), К.А. Зименко (1990), А.А. Маргун (1990)
    Санкт-Петербургский Научно-Исследовательский Университет Информационных Технологий, Механики и Оптики
    УДК 681.51
    АВТОНОМНЫЙ РОБОТ "МОТОБОТ" ДЛЯ ОБУЧЕНИЯ СТУДЕНТОВ СОВРЕМЕННЫМ МЕТОДАМ УПРАВЛЕНИЯ  
    В современной России, как и в мире в целом, падает интерес школьников и студентов к изучению точных наук, среди которых важнейшими являются математика, физика, информатика и т.п. Можно бесконечно рассуждать о причинах, но, представляется, надо искать выходы из данной ситуации и поднимать статус точных наук у школьников и студентов. Именно привлечение или вовлечение в образовательный процесс является тем инструментом, который позволит вернуть былую славу и популярность точным наукам.
    В ответ на эти проблемы была решена задача управления одноколейным мобильным роботом, построенном на базе Lego Mindstorms NXT. Для макета робота разработан регулятор, обеспечивающий устойчивое вертикальное положение при перемещении по горизонтальной плоскости с возможностью дистанционного управления траекторией движения. Это может послужить серьезным подспорьем для вовлечения студентов в образовательный процесс, поскольку знания, полученные теоретически можно сразу же проверять на практике.
    Помимо этого, в условиях современной загруженности дорог одноколейный транспорт, обладающий маневренностью и малыми габаритами, представляет собой особую ценность. Схожие разработки ведутся мировыми лидерами в производстве мотоциклов, используются в качестве дополнительной системы стабилизации. Алгоритмы управления, полученные в ходе этой работы, могут применяться для таких задач.
    Такие системы востребованы в рамках курсов по обучению езде на велосипеде детей с отклонениями, для повышения устойчивости двухколесных транспортных средств. Также просчитанная математическая модель может использоваться в симуляторе мотоцикла, при обучении водителей.
    Г.П.ОБЛАПЕНКО (1992), К.С.ОВЧИННИКОВ (1991), А.А.СЕМАКОВА (1991), А.Е.ТРИФОНОВ(1991)
    СПбГУ, Санкт-Петербург
    УДК 62-50
    Робототехнические системы перехвата цели  
    Рассматриваются две робототехнические системы перехвата цели, главное различие которых заключается в способе <отслеживания> цели. В первой системе слежение осуществляется с помощью ультразвукового датчика движения, которым оснащен перехватчик. Во второй системе слежение осуществляется веб-камерой. Оба проекта реализованы с помощью роботов LEGO Mindstorms NXT и программного пакета MATLAB. Каждая система является хорошим комплексом для обучения: на примере простой задачи можно познакомиться с основными этапами разработки систем управления, приобрести необходимые навыки и знания для формализации задач кибернетики и грамотной оценки параметров.
    А.А. Капитонов (1988) (СПбНИУ ИТМО, Санкт-Петербург),
    А.В. Хованский (1991) (СПбНИУ ИТМО, Санкт-Петербург),
    А.А. Хасанов (1992) (СПбНИУ ИТМО, Санкт-Петербург),
    А.С. Крупенькин (1992) (СПбНИУ ИТМО, Санкт-Петербург),
    С.А. Колюбин (1987) (СПбНИУ ИТМО, Санкт-Петербург)
    УДК 681.51
    Lego MindStorms, поле для студенческих научно-исследовательских проектов  
    Сегодня перед научным сообществом встает непростая и интересная задача: как сделать науку привлекательной и популярной. Как привлечь внимание студентов к непростым фундаментальным исследованиям. В докладе мы поделимся личным опытом организации и развития студенческой лаборатории. Опишем лабораторные работы на базе Lego NXT, которые позволили вовлечь студентов в научно-исследовательский процесс. Так же приведем примеры технических решений для апробации результатов фундаментальных исследований проведенных на кафедре СУиИ ИТМО.
    Понятно, что не мы одни сталкиваемся с проблемами вовлечения молодых людей в науку. Студенты, как правило, тяжело воспринимают абстрактные математические теории, вследствие чего теряют интерес к предмету. Молодежь хочет чего-то простого и понятного, что можно потрогать собственными руками, провести собственные эксперименты, поработать в команде. Но ни один профессор не допустит студентов к серьезному научному оборудованию, оно очень дорогое. Конечно, можно остановиться на компьютерном моделировании, сборке схем и построении графиков. Но это не дает учащемуся понятия о применимости этих результатов в жизни. И современная индустрия игрушек предлагает довольно оригинальные решения данного вопроса. Вы без труда можете приобрести такие вещи как Bioloid, Boe bot, Pololu 3pi robot и т.д.
    Мы же решили остановиться на Lego Mindstorms NXT, так как программируемый блок этого конструктора имеет достаточное количество средств разработки. Он без особых усилий подключается к Matlab, что позволяет использовать полученные алгоритмы, без необходимости самому переводить их в программный код. К тому же Lego NXT обладает большим функционалом, чем Pololu 3pi robot и Boe bot, но при этом гораздо дешевле и проще чем Bioloid.
    Данный доклад представляет развитие результатов работы нашего научного коллектива кафедры СУИ ИТМО, представленных на 18th World Congress of the International Federation of Automatic Control (IFAC). Презентованный доклад получил широкий отклик у публики, причем не только на конгрессе, но так же на просторах Интернета. http://www.youtube.com/user/itmo4robots#p/u/6/c_3rLbaPsos.
    А.В. ЛАДОНКИН (1987), МАШНИН М.Н. (1985)
    ФГБОУ ВПО "Тульский государственный университет", Тула
    Образовательные аспекты в проектировании микросистемной авионики малоразмерных беспилотных летательных аппаратов.  
    В статье рассматриваются задачи, состав и процедуры проектирования систем автоматического управления малоразмерными беспилотными летательными аппаратами (БПЛА). Приводятся результаты разработки научно-учебного комплекса по изучению элементной базы, измерительных модулей и системы автоматического управления малоразмерных БПЛА.
    Авионика БПЛА представляет собой комплекс аппаратных и программных средств, включающих бортовую и наземную аппаратуру управления, взаимодействующих через радиоканал связи. Она обеспечивает управления двигателем и рулевыми приводами для всех режимов полета БПЛА.
    Проектирование авионики - системный процесс, включающий научные исследования, интеграцию собственно бортового оборудования носителя, разработку на единой программной основе органично связанной с авионикой инфраструктуры (в том числе встроенной), отработку, сертификацию, эксплуатацию, обучение, тренажеры, учебно-тренировочные полеты. Проектирование авионики может быть обеспечено только специально обученным высококвалифицированным научным и инженерно-техническим персоналом.
    Комплексный характер авионики как отрасли техники, так и науки, требует системной подготовки специалистов. В Тульском государственном университете, на кафедре "Приборы управления" на научной основе разработок САУ для БПЛА, создан научно-учебный комплекс по изучению состава и основ проектирования САУ БПЛА.
    Т.А. ЛЕПИХИН (1982), Н.А. ЖАБКО (1980), М.В. СОТНИКОВА (1984)
    Санкт-Петербургский государственный университет, Санкт-Петербург
    УДК 681.5.01
    Анализ и синтез систем управления учебными динамическими объектами  
    Работа посвящена вопросам использования специализированных экспериментальных учебных устройств в качестве объектов управления в образовательном процессе. Представлен комплекс лабораторных работ по анализу и синтезу систем управления для каждого из учебных динамических устройств. Приведены краткие описания используемых устройств и отмечены их особенности в рамках задач теории управления.
    В работе предложены содержательные формулировки задач, решаемых в комплексе представленных лабораторных работ. При этом основными направлениями проведения учебного процесса являются идентификация математических моделей объектов, синтез цифровых законов управления, обработка сигналов и реализация алгоритмов в режиме реального времени, программирование робототехнических систем. Проанализированы преимущества использования среды MATLAB в процессе решения задач, входящих в представляемый комплекс. В качестве примеров лабораторных работ приведены два варианта: первый посвящен вопросам управления системой магнитной левитации, а второй - программированию движений робота-манипулятора.

    Гироскопические системы


     
    Лысенко А. С., Елисеенков А. Е.
    ОАО "КОНЦЕРН "ЦНИИ "ЭЛЕКТРОПРИБОР"
    РЕЗУЛЬТАТЫ ИСПЫТАНИЙ ГИРОИНКЛИНОМЕТРА, ПОСТРОЕННОГО ПО ПРОДОЛЬНОЙ СХЕМЕ С СИСТЕМОЙ АВТОКОМПЕНСАЦИИ ДРЕЙФОВ ДУС  
    В связи с появлением новых технологий бурения, а также из-за насыщенной сетки скважин на буровой необходима прецизионная инклинометрия. Продольная схема непрерывного гироинклинометра (ГИ) является наиболее простой.
    Опыт эксплуатации существующего ГИ УГИ 42-120/60 показывает, что, при проведении непрерывной съёмки нефтегазовых скважин, с изменением температуры растёт не зависящий от ускорения дрейф ДУС. При движении ГИ по стволу скважины происходит неравномерное вращение прибора (или вращение отсутствует), что приводит к накоплению ошибки выработки координат и необходимости частых остановок с целью коррекции угла азимута и определения этих дрейфов на остановках.
    Предлагается метод автокомпенсации, критерием для которого является минимизация накопленной погрешности, обусловленной корпусными дрейфами. В процессе работы происходит отслеживание уровня "естественной" автокомпенсации уходов ДУС. Исходя из этого, вырабатывается закон изменения угла системы автокомпенсации.
    В работе приводятся результаты стендовых и скважинных испытаний.
    Г.А. ИВАНОВА (1984), В.Г. ТЕРЕШИН (1951)
    Уфимский государственный авиационный технический университет, Уфа
    УДК 531.383-531.746
    О выборе гироскопических датчиков для системы подземной навигации  
    Расширение сферы применения гироскопических инклинометров стимулирует разработчиков к поиску альтернативных датчиков первичной информации с целью увеличения точности, надежности и уменьшения стоимости измерительного модуля. В работе рассмотрены перспективы внедрения инерциальных датчиков на базе динамически настраиваемых, волоконно-оптических, волновых твердотельных гироскопов в системы подземной навигации. Приведены результаты моделирования, позволившие выявить зависимость погрешности определения азимута от точности применяемых датчиков. Показано, что случайный дрейф последних не должен превышать 0,4 град/час, а погрешность масштабного коэффициента -5%. Предложен подход, позволяющий выбрать датчик, основанный на информации о требуемой точности определения азимута, а также на его стоимостных, эксплуатационных и габаритно-массовых характеристиках. Показано, что увеличение надежности инклинометра возможно при совместном применении гироскопического и магнитометрического модулей.
    Соколов Д.А.
    ЗАО " СКБ приборов подземной навигации"
    Падерина Т.В.
    ОАО " Концерн " ЦНИИ " Электроприбор"
    Инклинометрическая съемка скважин в условиях высоких широт  
    Для высокоширотного арктического региона создание систем разработки шельфовых месторождений нефти и газа является исключительно сложной научно-технической задачей.. Предложенная ранее гироскопическая MWD - система нового типа, построенная по принципиально иной, чем существующие, так называемой, диаметральной схеме, обеспечивая режим инвариантного компасирования, позволяет добиться приемлемой точности инклинометрической съемки скважин в указанных широтах. Однако конструктивная реализация такой схемы при полном развороте главной оси двухосного датчика угловой скорости (ДУС) в диаметральной плоскости затруднена. В работе исследуется и показывается возможность реализация режима инвариантного компасирования и при значительном снижении угла прокачки в диаметральной плоскости, что позволяет существенно упростить конструкцию модуля ориентации гироскопической системы и повысить его надежность.
    А.А. Скворцов (1990), В.П. Сидоров (1987)
    ГНЦ РФ-ЦНИИ "Электроприбор", С.-Петербург
    УДК.531.383-11
    Результаты разработки системы гиростабилизации и наведения линии визирования универсального перископа.  
    В докладе представлены результаты теоретических исследований и расчетов, которые показывают, что создание высокоточной безредукторной цифровой с комбинированным управлением (от навигационного комплекса корабля и двух волоконно-оптических гироскопов) системы непосредственной гиростабилизации и наведения линии визирования универсального перископа, принципиально возможно. Разработана и описана структурная схема алгоритма формирования сигналов в цифровой системе управления приводами системы гиростабилизации перископа. В соответствии с заданными моментами инерции кардановых колец и поворотного зеркала, моментами трения на осях, угловыми и линейными движениями перископа определены суммарные возмущающие моменты на осях, которые вызывают динамические погрешности стабилизации. На основании полученных данных осуществлен выбор моментных двигателей.
    А. А. СТОЛБОВ (1970), А. Ю. СОКОЛОВ (1989)
    ГНЦ РФ ОАО "Концерн ЦНИИ "Электроприбор", Санкт-Петербург
    Особенности контроля датчиков угла кардановых подвесов в составе инерциальной навигационной системы на неуправляемых гироскопах с использованием автономного измерения  
    Рассматривается задача контроля погрешностей датчиков угла (ДУ) высотно-азимутального следящего карданова подвеса с дополнительным наружным кольцом в составе инерциальной навигационной системы (ИНС) на неуправляемых гироскопах (НГ). Для контроля используется формируемое в ИНС автономное измерение - разность измеренного и расчётного значений косинуса угла между векторами кинетических моментов НГ. В число контролируемых характеристик ДУ входят параметры модели погрешности точного отсчета датчика, представляющим собой 128 и 256 пространственные гармоники от угла поворота вала. По результатам анализа уравнений, связывающих параметры модели погрешностей ДУ с автономным измерением, показана возможность калибровки ДУ одновременно двух кардановых подвесов при ориентации соответствующих НГ в плоскости земного экватора. Установлено, что ряд параметров модели погрешностей ДУ образуют линейные комбинации, не разделимые при неизменном положении наружных кардановых колец. Для разделения контролируемых параметров предложен алгоритм их последовательного оценивания. Исключение влияния на измерение составляющих, в данный момент не подлежащих контролю, обеспечивается за счет поддержания неизменного угла разворота соответствующего кольца вращением наружного кольца по определенному закону. Во избежание эффекта складывания высотного и азимутального колец карданова подвеса, приводящему к нарушению работы гироскопических следящих систем, вводятся ограничения на угол разворота наружных колец. Работоспособность предложенной методики подтверждена результатами численного моделирования.
    ДЕПУТАТОВА Е.А. (1983)
    Филиал ФГУП "НПЦ АП" - "ПО "Корпус", г. Саратов
    УДК 531.383
    Стенды с цифровыми системами управления.  
    В современном точном приборостроении наземные испытания измерителей угловых скоростей и блоков на их основе требуют применения прецизионных поворотных стендов, задающих с высокой точностью и стабильностью вращение с постоянной или изменяющейся по определенному закону угловой скоростью в широком диапазоне (от 0,01 до 10000°/с). Настоящая статья посвящена разработке новых схемотехнических решений построения широкодиапазонных поворотных стендов с цифровыми системами управления (ЦСУ), где в качестве инерциальных чувствительных элементов (ИЧЭ) применяются различные измерители угловых скоростей и кажущихся ускорений. Введение ЦСУ позволит стендам выйти на новый уровень точностных характеристик, а также, в случае необходимости, позволит изменять динамические свойства стендов путем перепрограммирования цифровой части их регуляторов. При этом решаются задачи:
  • разработка схемотехнических решений построения стендов нового поколения - стендов с ИЧЭ и ЦСУ;
  • синтез цифровых регуляторов систем управления стендов и ИЧЭ;
  • анализ синтезированных систем в частотной и временной областях и проведение экспериментальных исследований для подтверждения правильности предлагаемых решений;
  • оценка влияния помех широкодиапазонных стендов с ЦСУ;
  • разработка методик и алгоритмов повышения точности задания угловых скоростей стендами нового поколения.
    Достоверность и обоснованность результатов подтверждаются соответствием теоретических результатов, в том числе полученных математическим моделированием, с результатами экспериментальных исследований.
    Научная новизна полученных результатов заключается в следующем:
    1. предложены два базовых принципа построения широкодиапазонных стендов с ЦСУ. На базе предложенных принципов разработаны три схемотехнических решения построения стендов, защищенные патентами РФ на изобретения;
    2. показано, что в стендах возможна смена ИЧЭ вне зависимости от класса ИЧЭ и типа его обратной связи. Смена ИЧЭ не ведет к изменению конструкции и функциональной электроники стенда, а обеспечивается за счет подстройки коэффициентов цифровой части регулятора в ЦСУ стенда;
    3. получены новые алгоритмы цифровой стабилизации движений ИЧЭ и платформы стенда, обеспечивающие требуемые точностные характеристики и частотные свойства этих приборов;
    4. разработано программно-математическое обеспечение, реализующее математические модели погрешностей предлагаемых стендов;
    5. разработана методика калибровки приводного двигателя стенда, улучшающая точностные характеристики стенда.
    Практическая значимость заключается в том, что полученные результаты позволяют:
    1. повысить точность и стабильность задаваемой угловой скорости в предлагаемых схемотехнических решениях построения стендов;
    2. снизить энергопотребление и габаритно-массовые характеристики;
    3. обеспечить возможность задания широкого диапазона программных движений вращения платформы стенда, а не только постоянных по величине и направлению, либо изменяющихся по гармоническому закону;
    4. обеспечить возможность изменения динамических характеристик стенда и ИЧЭ путем перепрограммирования цифровой части их регуляторов в управляющих процессорах без изменения функциональной электроники;
    5. с введением ЦСУ ликвидировать зависимость масштабного коэффициента и полосы пропускания стенда от угловой скорости при использовании в качестве ИЧЭ акселерометров, измеряющих центростремительное ускорение.
    Применение полученных результатов позволяет не только повысить точность задания угловой скорости поворотных стендов, но также дает возможность создания универсального стенда с требуемыми габаритно-массовыми, энергетическими, динамическими и точностными характеристиками.
    Результаты, полученные в статье, были использованы на филиале ФГУП "НПЦ АП им. Н.А. Пилюгина" - "ПО <Корпус" (г. Саратов) в качестве опытной разработки программно-математического обеспечения при решении задач синтеза цифровых регуляторов и способов повышения точности задания угловой скорости поворотными стендами, а именно:
    - принципы построения поворотных стендов и инерциальных чувствительных элементов с цифровыми системами управления;
    - алгоритмы реализации цифровых регуляторов в виде разностных уравнений вычисления управляющих воздействий в микроконтроллерах процессорных модулей, находящихся в цепях обратных связей;
    - а также методика калибровки приводного двигателя стенда.
    Алгоритмы реализации цифровых регуляторов были апробированы при расчетах кварцевого маятникового акселерометра с ЦСУ и широкодиапазонного поворотного стенда с ЦСУ, построенного по второму базовому принципу и имеющего ДУС и акселерометры с аналоговыми системами управления в качестве ИЧЭ.
  • С.Л. ЛАКОЗА (1988), В.В. МЕЛЕШКО (1944)
    НТУУ "КПИ", Киев
    УДК 629.7
    Оптимальное размещение двухкомпонентных инерциальных датчиков  
    Рассматривается возможность размещения любого количества двухкомпонентных инерциальных датчиков оптимальным образом. Проблема оптимальной ориентации 1-осных датчиков решена. Но это не относится к 2-осным датчикам. Существует несколько методов нахождения оптимальной конфигурации. Первый использует оценку компонентов измеренного вектора с применением МНК. Второй - метод информационных фильтров. Количественная мера информации с датчиков описывается информационной матрицей , которая не зависит от наблюдений. Это позволяет определить оптимальное размещение на основе геометрии системы. Предложено следующее размещение датчиков: первые оси чувствительности расположены равномерно на поверхности конуса, а положение второй оси чувствительности задается её поворотом вокруг первой на угол . Была найдена информационная матрица для данных конфигураций. В результате исследований найден критерий выбора оптимальной ориентации датчиков . Получена зависимость между углами и область их значений, которая позволяет максимизировать критерий. Показано существование бесконечного количества оптимальных размещений по данному методу.
    А.В. КУЛИКОВ (1983)
    ОАО "Пермская Научно-Производственная Приборостроительная Компания", г. Пермь
    УДК 629.7.054.07
    Юстировка инерциальной системы на основе апостериорной обработки данных.  
    Рассматривается метод юстировки и калибровки бесплатформенной инерциальной навигационной системы на наземном объекте, основанный на апостериорной обработке данных. Задача решается в условиях, когда некоторые параметры угловой ориентации объекта и системы неизвестны, при этом нет возможности использовать специальные измерительные приспособления, контролирующие положение измерительных осей системы относительно строительных осей объекта. Реализация метода требует наличия записей показаний датчиков инерциальной системы при изменении ориентации объекта по углу тангажа. Полученные данные используются для натурного моделирования работы системы при различных сочетаниях значений юстировочных углов и калибровочных параметров. В результате моделирования вычисляется значение целевой функции, величина которой зависит от ошибок показаний системы в контрольных точках. Вычисление её значения производится при выполнении ряда условий, в частности, необходимо, чтобы измерения инерциальной системы на этапе подъёма и спуска по тангажу в симметричных контрольных точках были одинаковы. Наискорейшее нахождение минимума указанной целевой функции осуществляется при использовании нелинейного программирования реализующего метод <прямого поиска>. При глобальном минимуме целевой функции значения юстировочных углов близки к их истинному значению, систематические составляющие погрешностей скомпенсированы. Успешное решение задачи юстировки с использованием данного метода возможно при значительных инструментальных погрешностях инерциальных измерителей.
    Ю.В. ПАРЫШЕВА (1985), Е.Л. АЛИЕВСКАЯ (1968), Л.В. ВОДИЧЕВА (1953)
    ФГУП "НПО автоматики им. академика Н.А. Семихатова"
    УДК 519.711.3:[531.383:629.7.05]
    К вопросу определения продольной угловой скорости быстровращающегося объекта с помощью поперечных датчиков угловой скорости  
    Быстрое вращение объекта вокруг продольной оси, используемое для угловой стабилизации некоторых классов летательных аппаратов, приводит к очень жестким, и в большинстве случаев, нереализуемым требованиям к погрешности масштабного коэффициента датчика угловой скорости, входящего в состав бесплатформенной инерциальной системы ориентации (БИСО) и имеющего ось чувствительности, параллельную оси вращения. Авторами был проведен анализ различных способов решения этой проблемы и исследован метод, не требующий дополнительных аппаратурных затрат. Метод основан на принудительно задаваемой регулярной прецессии объекта и оценке угловой скорости собственного вращения вокруг продольной оси по показаниям поперечных датчиков угловой скорости. Результаты этих исследований опубликованы в трудах Санкт-Петербургской международной конференции по интегрированным навигационным системам и журнале "Гироскопия и навигация". Одним из основных ограничений использования предложенного метода на практике является влияние возмущающих факторов, приводящих к отклонению угловой траектории объекта от регулярной прецессии. В докладе рассматриваются пути решения этой проблемы. Показано, что погрешности определения угловой скорости, обусловленные отличием реального объекта от идеального осесимметричного тела и отклонением осей приборной системы координат от главных осей инерции тела, могут быть скомпенсированы алгоритмически. Разработанные алгоритмы позволяют снизить ошибки определения продольной составляющей угловой скорости на один-два порядка. В докладе приводятся аналитические соотношения, описание математической модели работы БИСО, с помощью которой проводились исследования, и результаты моделирования.
    М. Н. МАШНИН (1985)
    ФБГОУ ВПО Тульский государственный университет, Тула
    УДК 531.383
    Компенсация ускорений, действующих на систему ориентации на борту малоразмерного беспилотного летательного аппарата.  
    В работе рассматривается влияние ускорений малоразмерного беспилотного летательного аппарата (МБПЛА) на бесплатформенную гировертикаль (БГ) и способ компенсации погрешностей, возникающих в результате этого влияния путем введения блока коррекции (БК). БК формирует поправки для значений проекций gx , gy, gz., спрогнозированных фильтром Винера. Значения поправок формируются в БК путем преобразования разностного сигнала передаточными функциями W1(p), W2(p), :, Wn(p), соответствующими эталонному режиму полета МБПЛА. Сигнал управления, формируемый наземной аппаратурой управления или автопилотом, определяет режим движения МБПЛА, в зависимости от которого в контур коррекции включается одна из передаточных функций W1(p), W2(p), :, Wn(p).В работе приводятся результаты математического моделирования БГ на различных режимах полета с учетом действующих линейных ускорений (до 9,8 м/с2) с включением БК и без него. БК позволяет снизить погрешность БГ для условий полета МБПЛА более чем в 6 раз.
    Е.А. ЕЛКИН (1982)
    Московский государственный университет геодезии и картографии (МИИГАиК), Москва
    УДК 59.31.29
    К вопросу о методе "виртуального" измерения углового положения объекта  
    Задача высокоточных угловых измерений актуальна для различных областей современной техники. Наиболее часто она встречается в навигации (гироскопы), геодезии, строительстве (уровни, отвесы, нивелиры, тахеометры), тяжелом машино- и авиастроении (оптические коллиматоры). Применяемые способы и методы измерения углового положения контролируемого основания базируются на известных физических принципах. Общим же в классических угловых измерениях остается следующее: создание направления на подвижном основании физическими элементами измерительных устройств и сохранение их положения в независимой от подвижного основания системе координат (инерциальной или связанной с Землей). В докладе рассматривается способ угловых измерений, основанный на т.н. <виртуальном> методе хранения исходного заданного направления, отклонение от которого фиксируется через результаты угловых отсчетов поворотов основания (платформы), производящихся с момента начала движения. При этом независимая система координат создается инерционной вращающейся массой. Данная методика защищена патентом на изобретение РФ. Автор доклада защитил кандидатскую диссертацию по теме доклада. Проведено построение математической модели системы, подготовлены материалы для изготовления опытного образца. Научные исследования по данной теме удостоены Гранта Президента РФ для поддержки молодых ученых в 2011 году.

    Навигация и управление движением


     
    В.В. ЦОДОКОВА (1984), С.В. ГАЙВОРОНСКИЙ (1986)
    ГНЦ РФ ЦНИИ "Электроприбор", Санкт-Петербург
    УДК 528.5
    Алгоритм определения астрономического азимута оптико-электронным астровизиром.  
    Оптико-электронный астровизир (ОЭАВ) предназначен для определения астрономического азимута опорного геодезического направления (ОГН) по наблюдениям звезд. Принцип действия ОЭАВ заключается в регистрации последовательности кадров, содержащих изображение пеленгуемой звезды, измерении горизонтального угла между направлением на звезду и ОГН, с последующим расчетом видимого азимута звезды и астрономического азимута ОГН. Известные алгоритмы определения астрономического азимута невозможно применить из-за особенности разработанного ОЭАВ, которая заключается в том, что ОГН задается нормалью к поверхности вертикального зеркала собственного контрольного элемента (КЭ), входящего в состав ОЭАВ, а наблюдение звезды осуществляется при помощи наклонного зеркала КЭ. Таким образом, в режиме астронаблюдений пеленгуемая звезда и визирная марка, обозначающая положение нормали к поверхности КЭ, наблюдаются в двух различных плоскостях.
    В работе рассмотрены два разработанных алгоритма определения азимута, приведены результаты их сравнительного анализа, выполненного на основе полученных экспериментальных данных. Показано, что выбранный алгоритм определения астрономического азимута обеспечивает необходимую точность за заданное время наблюдения.
    А.Ю. Краснов (1990), А.Д. Феськов (1989), С.М. Власов (1990)
    Санкт-Петербургский Научный Исследовательский Университет Информационных Технологий, Механики и Оптики
    УДК 681.51
    Система управления движением надводного судна  
    Цель данного проекта является создание системы управления движением надводного судна. Система управления должна обеспечивать возможность решения широкого класса задач (динамическое позиционирование в точке, стабилизация линейных скоростей судна и т.п.).
    После обзора аналогов было произведено кинематическое и динамическое моделирование выбранного прототипа. Был разработан распределитель упоров, позволяющий решать задачу управления многомерным нелинейным объектом. Были получены математические модели движения судна в швартовном режиме (при малых скоростях) и режиме полного хода. На основе выбранных моделей были синтезированы законы управления в условиях неопределенности и внешних возмущений.
    В рамках проекта был изготовлен макет надводного судна, на котором осуществляется апробация синтезированных алгоритмов управления. Отличительной особенностью такого робототехнического устройства является возможность более точного моделирования в смысле приближения к реальным условиям функционирования надводных судов. В макете реализованы системы определения локальных координат и беспроводной передачи данных для удаленного управления. Проведены экспериментальные исследования разработанных алгоритмов управления.
    Т.Н. Козлова (1989)
    СПбГМТУ, С.-Петербург
    УДК 68
    Оценка некоторых алгоритмов телеуправления двумя необитаемыми подводными аппаратами.  
    Использование двух телеуправляемых необитаемых подводных аппаратов (НПА) вместо одного обладает очевидными преимуществами, такими как увеличение просматриваемой области морской среды бортовой гидроакустической аппаратурой НПА и тем самым повышение эффективности процесса поиска объекта наблюдения, ускорение поиска объекта наблюдения в случае потери контакта с ним гидроакустической аппаратуры носителя НПА, возможность коррекции траектории одного НПА при обнаружении объекта наблюдения другим и др. В докладе рассматриваются некоторые алгоритмы телеуправления двумя НПА, используемые при различном маневрировании объекта наблюдения. Целью исследования является оценка и определение оптимальных алгоритмов телеуправления двумя НПА. Результатом работы являются рассчитанные значения параметров движения двух телеуправляемых НПА, по которым можно сделать вывод, что наиболее приемлемым, с точки зрения организации процесса телеуправления является метод изменения скорости одного телеуправляемого НПА.
    Н.А. ЖАБКО (1980)
    Санкт-Петербургский государственный университет, Санкт-Петербург
    УДК 517.977.5
    Синтез ПИД-регулятора для управления курсом судна с учетом модальных требований  
    Рассматривается задача синтеза законов управления движением судна по заданному курсу с учетом требования астатизма при наличии дополнительных ограничений по расположению корней характеристического полинома замкнутой линейной системы.
    В работе в качестве основы принимается широко используемый на практике закон управления, содержащий пропорциональную, интегрирующую и дифференцирующую составляющие по курсу (ПИД-регулятор). Обсуждается проблема синтеза таких регуляторов с учетом модальных требований. Предлагается подход, базирующийся на выборе коэффициентов закона управления на основе решения специальной оптимизационной задачи с размещением части собственных чисел матрицы замкнутой системы в заданной области. При этом дополнительно обеспечивается выполнение комплекса требований к качеству динамики соответствующих переходных процессов.
    АРЕФИНА А. И. (1987)
    Санкт-Петербургский государственный университет, С.-Петербург
    УДК 681.5.013
    Спектральный подход к среднеквадратичному синтезу для систем с запаздыванием.  
    При проектировании адаптивных систем управления движением морскими судами, функционирующих в режиме реального времени, весьма важным оказывается требование простоты используемых алгоритмов. Для таких задач характерны ограниченность вычислительных ресурсов и необходимость быстрого реагирования на разнообразные и непрерывно меняющиеся внешние воздействия. Особую значимость имеет учет транспортного запаздывания в канале управления, существенно усложняющий алгоритмы синтеза, в частности, основанные на теории среднеквадратичной оптимизации.
    В работе рассматривается задача минимизации среднеквадратичных функционалов для линейных стационарных систем с запаздываниями. Предлагается алгоритм построения передаточной функции оптимального регулятора, основанный на спектральном подходе, который позволяет получить более простые вычислительные схемы по сравнению с известными методами. Приводится пример синтеза системы управления курсом морского судна.
    А. А. ИОСЕЛЕВСКИЙ(1992), А. Д. СТЕПАНОВ (1993)
    СПбГЭТУ "ЛЭТИ", ЗАО "ТРАНЗАС", Санкт-Петербург
    УДК 621.391.161
    Определениехарактеристик средств активного управления в задачах динамического позиционирования.  
    В настоящее время большое распространение получили суда с системами динамического позиционирования (ДП) настройка которых зависит от знания характеристик средств активного управления (САУ).
    Обычно необходимые характеристики САУ определяют при ┐проведении ходовых испытаний системы ДП.
    В работе предложены специальные маневры, позволяющие определить зависимость упоров подруливающих устройств и гребных винтов от параметров движения судна в процессе натурных испытаний.
    Определение характеристик САУ связано с определением продольных и угловых ускорений, не измеряемых напрямую. Сложность этой задачи связана с наличием шумов в измеренияхдатчиков движения.
    В данной работе предложена методика оценки переменных состояния, их скоростей и ускорений, основанная на фильтрации сигналов и получения производных в частотной области.Использование указанной методики позволяет определить силы и моменты, создаваемые САУ, и их зависимость от параметров движения судна.
    В работе приведены примеры использования предложенной методики для оценки характеристик САУ судна водоизмещением 800 т, оборудованного одним НПУ и двумя винтами регулируемого шага.
    М.Р. Алкина (1980), д.т.н. Н.А. Зайцева
    ОАО МИЭА, Москва
    УДК 629.7.075
    Методы получения унифицированных алгоритмов расчета параметров взлетно-посадочных характеристик  
    Рассматривается задача разработки программно-математического обеспечения расчета взлетно-посадочных характеристик, имеющего базовую составляющую и использующего принципы модульности и унификации. На основе анализа перечня параметров взлетно-посадочных характеристик воздушных судов различного назначения, проводится их разделение на общие и уникальные. Анализ общей части номограмм позволяет классифицировать их на "типовые" и "нетиповые", с учетом особенностей представления различными разработчиками воздушных судов. Предлагается два метода приведения <нетиповых> номограмм взлетно-посадочных характеристик к типовому унифицированному виду: первый - на этапе формирования базы данных летно-технических характеристик, и второй - в бортовом вычислителе в зависимости от текущих условий полета. Применение указанных методов позволяет выделить базовую составляющую модуля расчета взлетно-посадочных характеристик, инвариантную к типу воздушного судна, и повысить коэффициент унификации с 0,5 до 0,83.
    А.В.Сумароков (1982)
    РКК "Энергия" им. С.П. Королева, Королев, МО
    УДК 531.3:681.5.01
    Об управлении движением Многоцелевого лабораторного модуля с помощью реактивных двигателей на автономном участке полета.  
    В работе рассматривается алгоритм управления движением Многоцелевого лабораторного модуля с помощью двигательной установки, который должен обеспечивать одновременное управление как движением центра масс (ц.м.), так и движением вокруг центра масс на участке автономного полета. Двигательная установка, обеспечивающая выполнение всех динамических операций на участке автономного полета, состоит из 42 двигателей трех типов. Среди них: 16 двигателей точной стабилизации, которые используются только для управления движением вокруг ц.м.; 24 двигателя причаливания и стабилизации, которые используются для управления движением и ц.м. и вокруг ц.м.; 2 двигателя коррекции и сближения (ДКС), которые используются для управления движением только ц.м. Рассматриваемый в работе алгоритм управления не затрагивает использование ДКС. В работе рассматривается решение трех основных подзадач: определение потребного изменения скорости космического аппарата на каждом вычислительном такте бортовой центральной вычислительной машины; реализация потребного изменения угловой скорости с помощью реактивных двигателей путем выбора оптимальной схемы включения двигателей; прогнозирование изменения параметров движения космического аппарата. Особое внимание в работе также уделяется быстродействию предложенного алгоритма управления.
    М.В. СОТНИКОВА (1984)
    Санкт-Петербургский государственный университет, Санкт-Петербург
    УДК 517.977.5
    Прогнозирующее управление скоростью движения высокоскоростных судов с интерцепторами  
    Рассматривается задача управления скоростью движения высокоскоростного судна, оборудованного интерцепторами. Управляющее воздействие осуществляется с помощью кормовых и носовых интерцепторов и регулированием тяги гребного винта. Целью управления является достижение заданной скорости движения. При этом критерием качества является быстродействие.
    В рамках известных подходов поставленная задача решается заданием программных выдвигов интерцепторов в зависимости от текущей скорости хода, что не всегда приводит к оптимальному результату. В работе предлагается метод, основанный на применении алгоритмов управления с прогнозом, который обеспечивает формирование управления с обратной связью в режиме реального времени для регулирования величин выдвигов интерцепторов и тяги гребного винта. Показано, что применение данного подхода обеспечивает достижение желаемой цели за меньшее время, чем базовый закон программного управления интерцепторами.
    П.Е. Данилин (к.т.н.) (1980), И.В. Калинина (к.т.н), А.С. Ласточкин (1990)
    УДК 629.7.075
    Влияние текущих условий полета на выполнение вертикального разворота.  
    В условиях введения сокращенного минимума вертикального эшелонирования выдвигаются все более жесткие требования к выдерживанию вертикальной траектории полета воздушных судов.
    В нормативных документах жестко регламентируется вертикальная траектория полета ВС от точки вылета до пункта назначения, а также строго описаны участки вертикального перехода.
    В работе рассматривается влияние текущих параметров полета (ЛТХ ВС, метеоусловия, ограничения, накладываемые навигационной базой данных на вертикальную траекторию) на построение траектории вертикального разворота и расчет линейного упреждения вертикального разворота (ЛУВР). В статье предлагается алгоритм определения траектории вертикального перехода, и приводятся результаты полунатурного моделирования, подтверждающие работоспособность предлагаемого алгоритма в различных условиях полета.
    А.Ю. САВЧЕНКО (1983)
    929 Государственный летно-испытательный центр имени В.П. Чкалова, г. Ахтубинск
    , Н.И. СЕЛЬВЕСЮК (1972)
    ВУНЦ ВВС "Военно-воздушная академия им. проф. Н.Е. Жуковского и Ю.А. Гагарина", г. Москва
    УДК 517.938
    Организация управления групповым полетом беспилотных летательных аппаратов.  
    Рассматривается задача организации управления группой беспилотных летательных аппаратов (БЛА).
    В настоящее время управление группой БЛА производиться соответствующим количеством операторов по нескольким каналам одновременно или раздельно во времени одним оператором. Недостатки очевидны.
    Предлагается в системе управления БЛА использовать децентрализованные алгоритмы с модельной координацией, что позволит использовать один канал управления для всех БЛА в группе. При этом оператор управляет только ведущим БЛА. Для других БЛА сигналы управления формируются по информации об управляющем сигнале ведущего с использованием эталонных моделей остальных БЛА в группе.
    Разработана методика аналитического синтеза предкомпенсаторов для предложенного алгоритма, обеспечивающих точное выдерживание относительных параметров движения БЛА в группе. Получен численный алгоритм расчета стабилизирующих децентрализованных регуляторов и его программная реализация в среде MATLAB. Проведены численные исследования, подтверждающие эффективность предложенных алгоритмов управления.
    Работа выполнена при поддержке Гранта Президента РФ ? МД-1248.2011.8.
    К. В. МАЛЫНКИН (1979), И. Б. МУХИН (1989)
    ЗАО НПО "Мобильные Информационные Системы", г. Москва
    УДК 629.7.05
    Применение аналитической кратномасштабной модели рельефа при решении бортовых геоинформационных задач.  
    Важнейшие бортовые геоинформационные задачи, от которых зависит безопасность и эффективность применения авиационных комплексов, решаются с применением баз данных по рельефу земной поверхности. Предлагается при организации базы данных рельефа использовать аналитическую кратномасштабную модель данных, позволяющую получать информацию о рельефе с <адекватным> сложившимся условиям уровнем детализации. Такой подход позволяет обеспечить возможность достижения "баланса" между точностью и скоростью решения целевых задач и доступными на текущий момент ресурсами бортовой вычислительной системы. В работе иллюстрируется выполнение ряда геоинформационных задач, решаемых с применением данной модели: нахождение профиля рельефа на текущей ортодромии, формирование 2D и 3D изображений местности, построение зоны действия радиотехнического навигационного средства.
    С.Н.КОХОВЕЦ (1983)
    в/ч 49719, Лен. обл. м. Громово
    УДК 629.7.083
    Оптимизация программы технического обслуживания и ремонта авиационного оборудования по критерию средних потерь в самолетовылетах.  
    Рассматривается возможность разработки <гибкой> программы технического обслуживания и ремонта (ТО и Р) авиационной техники в зависимости от условий эксплуатации. Программа ТО и Р представляет собой документ, устанавливающий выбранные стратегии технического обслуживания и ремонта. Зарубежный опыт убедительно показывает, что с внедрением новых, более современных программ ТО и Р самолётов, основанных на прогрессивных стратегиях, повышается регулярность полётов при одновременном существенном сокращении расходов на обслуживание и ремонт.
    В докладе решается задача по оптимизации периодичности работ, выполняемых на авиационном оборудовании. В качестве критерия оптимизации выбираются средние потери в самолетовылетах. Функционал средних потерь в самолетовылетах зависит от времени нахождения объектов авиационного оборудования в состоянии скрытого отказа, времени простоя самолетов из-за проведения аварийно-восстановительных работ, а также времени простоя из-за выполнения различных видов работ по техническому обслуживанию. Задача оптимизации формируется как определение такой периодичности выполнения работ по техническому обслуживанию, при которой обеспечиваются минимальные потери в самолетовылетах. Успешная разработка и внедрение оптимизации программы ТО и Р приведет к повышению исправности и готовности к применению авиационной техники, значительному сокращению расходов на эксплуатацию и ремонт

    Интегрированные и спутниковые навигационные системы


     
    В.Г. Никитин (1950), А.А. Демьянов (1986)
    Санкт-Петербургский государственный университет аэрокосмического приборостроения, С.-Петербург
    УДК 621.391.01
    Анализ влияния степени интеграции инерциально-спутниковой навигационной системы  
    В ходе данной работы было исследовано влияние отказов аппаратуры на изменение показателя целостности и вероятности появления ложных и необнаруженных отказов, с использованием графо-аналитического метода оценки. В ходе исследования разработаны модели спутниковой системы посадки с учетом отказов. В ходе данной работы были исследованы изменения показателя целостности, показателей ложного и необнаруженного отказов, проведен анализ наиболее степени влияния отказа одного из блока интегральной системы на данные показатели.
    П. В. Глушков (1986)
    Представительство коммерческой компании "Уайт Дварф Лимитед" (Британские Виргинские острова), Санкт-Петербург
    УДК 621.396.98:629.195
    Применение частотно-временной модели автокорреляционной функции сигнала СРНС для ослабления влияния отраженных лучей на качество позиционирования.  
    Современные портативные СРНС приемники используются в городской среде, где источниками ошибок являются низкий уровень принимаемых сигналов и наличие отраженных лучей. Одновременный прием прямого и отраженных лучей в научной литературе называют <многолучевостью>. Под влиянием многолучевости система слежения за задержкой (ССЗ) и система частотной автоподстройка (ЧАП) приемника могут давать смещенные оценки задержки и частоты принимаемого сигнала, что ухудшает качество позиционирования. Целью работы является уменьшение этого влияния.
    Предлагается использовать частотно-временную модель автокорреляционной функции (АКФ) СРНС сигнала для обнаружения многолучевости по искажениям, вызванным ей в значениях корреляции принимаемого сигнала и локальной реплики. При наличии многолучевости, суперпозиция нескольких моделей АКФ в некоторых случаях позволяет оценить параметры присутствующих в сигнале лучей, что позволяет правильно скорректировать работу ССЗ и ЧАП. Работа метода была промоделирована для различных случаев с одним отраженным сигналом и ошибка в оценке параметров не превышает 15%.
    Д.Е.ЮДАКИН (1985)
    Представительство коммерческой компании "Уайт Дварф Лимитед" (Британские Виргинские острова), Санкт-Петербург
    УДК 621.396.98:629.195
    Повышение эффективности метода сверхдлинных когерентных накоплений посредством предвычисления информации навигационных сообщений.  
    В условиях плотной городской застройки на точность определения координат приемником спутниковых радионавигационных систем (СРНС) существенное влияние оказывают ошибки, вызванные эффектом многолучевого распространения сигналов. Ранее был предложен метод борьбы с многолучевостью для подвижного потребителя, основанный на применении сверхдлинных когерентных накоплений. Для создания сверхдлинного когерентного накопления необходимо знать модулирующие символы навигационного сообщения. Символы можно декодировать непосредственно в ходе обработки сигнала, при достаточной его мощности и сравнительно небольшом уровне помех. В то же время существует возможность предвычислить их на основе известной навигационной информации, хранящейся в приемнике СРНС, что позволяет повысить эффективность метода.
    Целью данной работы является реализация алгоритма предвычисления цифровой информации навигационных сообщений СРНС GPS и ГЛОНАСС и исследование его работы в составе метода Сверхдлинных Когерентных Накоплений (СКН).
    В ходе работы анализировалась структура навигационных сообщений СРНС, а так же получена статистика повторяемости элементов таких сообщений. Апробация алгоритма в модельных условиях симулятора СРНС и в условиях плотной городской застройки показала, что объем предвычисленых битов данных достаточен для эффективного функционирования метода СКН.
    С.А. ПЛАТОНОВ (1986)
    ФГУП ЦНИИмаш, Королёв
    УДК 629.793:527.
    Исследование систематических ошибок кодовых измерений для системы ГЛОНАСС.  
    Рассматриваются систематические ошибки измерения кодовых псевдодальностей навигационными приёмниками различных фирм-производителей при наблюдении навигационных спутников системы ГЛОНАСС. Было проведено исследование на предмет поиска систематических ошибок кодовых измерений, выполняемых в обоих частотных диапазонах (L1 и L2) по стандартному (C/A) и точному (P) коду. Исследование проведено для ряда приёмников, установленных на базовом пункте Информационно-аналитического центра (ИАЦ) ФГУП ЦНИИмаш, а также для нескольких постоянно работающих опорных станций, входящих в состав различных сетей (IGS, Euref, Trignet, NGS и др.). В результате было выявлено наличие систематических ошибок кодовых измерений для определённых пар <приёмник-спутник>, проявляющееся на длительном интервале времени. При исследовании использовалась высокоточная эфемеридно-временная информация (ЭВИ) в формате SP3 Final, вычисляемая в ИАЦ. Обработка выполнялась в программном комплексе апостериорного мониторинга систем ГЛОНАСС и GPS с использованием высокоточной ЭВИ, разработанным автором.
    Для вычисления численных значений систематических ошибок для пар "приёмник-спутник" автором было разработано программное обеспечение. Результаты были получены для приёмников, используемых в ИАЦ для выполнения глобального сетевого мониторинга ГЛОНАСС в режиме, близком к реальному времени. Полученные значения систематических ошибок были использованы для калибровки используемых приёмников, что даёт возможность получать более корректные результаты мониторинга ГЛОНАСС в части оценки её точностных характеристик.
    И. О. Скакун (1987)
    ЦНИИмаш, г. Королев
    УДК: 629.783:527
    Физическая реализация эталонной шкалы времени в интересах повышения качества контроля эфемеридно-временного обеспечения ГЛОНАСС на базе ИАЦ КВНО.  
    Контроль тактико-технических характеристик (ТТХ) ГЛОНАСС является одной из основных задач ИАЦ КВНО ФГУП ЦНИИмаш. Повышение требований к качеству предоставляемых потребителям стандартных услуг ГНСС, в том числе, к повышению точности передаваемых сигналов времени, предполагает создание специальных методов синхронизации шкал времени, используемых при контроле ТТХ ГЛОНАСС. В данном докладе рассматриваются элементы создания базовой станции в ИАЦ КВНО, опорная шкала времени которой синхронизирована с высокой точностью с UTC(SU). Отмечены особенности навигационного оборудования, которые необходимы для непрерывного ведения шкалы времени и обеспечения сохранения внутренней шкалы времени. Применяемым методом синхронизации является метод Common View. Обсуждаются методы фильтрации фазовых отстроек часов методом скользящего среднего и фильтром Калмана. Рассмотрен алгоритм вычисления управления, закладываемого в устройство внесения фазовых отстроек и отстроек по частоте в опорный сигнал.
    Р.В. Федулов (1983), А.С. Шишкин (1981)
    ОАО "Газпром космические системы", Королев
    УДК 623.465.32
    Программное наведение оптической аппаратуры аппарата дистанционного зондирования системы "Смотр" на объект съемки  
    В работе рассматривается спутник дистанционного зондирования с фотоаппаратурой, работающей в режиме накопления информации. Решается задача наведения аппаратуры на целевой объект для кадровой, маршрутной и стереоскопической съемки. Представлен метод расчета трассы съемки на поверхности Земли. Предложен алгоритм вычисления кватерниона ориентации и угловой скорости аппарата для режима целевого функционирования с учетом несферичности Земли, а также требуемого направления и величины скорости бега изображения.
    Р.Г. ЛЮКШОНКОВ, А.В. МОТОРИН, A.A. МЕДВЕДКОВ
    ОАО "КОНЦЕРН "ЦНИИ "ЭЛЕКТРОПРИБОР", РОССИЯ, САНКТ-ПЕТЕРБУРГ
    СИСТЕМЫ ИНДИВИДУАЛЬНОЙ НАВИГАЦИИ. СОСТОЯНИЕ И ПЕРСПЕКТИВЫ РАЗВИТИЯ.  
    Потенциальными пользователями средств индивидуальной навигации являются, как сотрудники специальных служб, так и обычные люди, включая людей с ограниченными возможностями. Развитию этого направления способствовало появление компактных и дешевых спутниковых приемников. В системах индивидуальной навигации также нашли применение микромеханические инерциальные датчики. Однако такие датчики не могут обеспечить необходимую точность. В настоящее время этот недостаток стараются компенсировать специальными алгоритмами, которые используют особенности движения человека, а также введением дополнительной коррекцией от магнитометрических, барометрических и оптических датчиков. Параллельно с этим развиваются и альтернативные методы радионавигации - навигация по сигналам сотовых стаций, точкам доступа Wi-Fi, RFID меткам. В настоящее время они уже используются в мобильных устройствах совместно с алгоритмами map-matching, использующими информацию от планов помещений или карт местности.
    В докладе представлен сравнительный анализ существующих в настоящее время методов и средств индивидуальной навигации, обсуждаются перспективы их использования и развития.
    М.Р. ВАСЮХИН (1987)
    ГОУ ВПО "СПб ГУСЭ", Санкт-Петербург
    Л.Ю. МЕЛЕНТЬЕВ (1987)
    ГОУ ВПО "СПб ГУАП", Санкт-Петербург
    УДК 629.051
    СПОСОБ СРАВНЕНИЯ ДАННЫХ КООРДИНАТНО-ОРИЕНТИРОВАННОГО ПОЛОЖЕНИЯ АВТОМОБИЛЯ С ЭТАЛОННОЙ ЭЛЕКТРОННОЙ КАРТОЙ  
    В докладе рассматривается способ сравнения данных, полученных от спутниковых навигационных систем и данных, полученных от различных внутренних систем и датчиков автомобиля, с эталонной электронной картой дорожного движения.
    Работа системы заключается в получении данных от источника информации, например, навигационного модуля спутниковой системы, обработки их и анализа на предмет обеспечения безопасности движения транспортного средства, например, путём сравнения с эталонной электронной картой координат дорожной разметки или разрешённых направлений движения, записи этих данных и вывода результатов обработки для сведения водителя или передачи посредством модулей беспроводного обмена информации, например, WiMAX, другим участникам движения.
    В завершении доклада определены показатели и факторы, определяющие нарушение ПДД, последовательность их применения. На основании этой информации определена функция безопасного движения автомобиля с помощью показателей и факторов совершения нарушения ПДД по данным ИТС и предложен алгоритм оценки состояния безопасного движения автомобиля.
    В.Б. ИЛЬИН (1983)
    ФГУП "Летно-исследовательский институт им. М.М.Громова", г. Жуковский, Тула
    УДК 629.7.018.7:53.087
    Совместная обработка информации систем спутниковой и импульсно-фазовой радионавигации.  
    Рассмотрены методы совместной обработки информации систем спутниковой и импульсно-фазовой радионавигации. Проведена отработка этих методов по материалам летных испытаний в режиме послеполетной обработки.
    Показана возможность получения непрерывной и достоверной траектории движения летательного аппарата при совместной обработке информации систем спутниковой и импульсно-фазовой радионавигации. Полученные таким образом данные движения летательного аппарата могут быть использованы для получения действительных траекторных параметров при проведении летных испытаний бортового навигационного оборудования самолетов, а также в целях обеспечения точного самолетовождения.
    Е.Д. Колотилов (1986),В.В. Грошев(к.т.н.), П.Е. Данилин(1980) (к.т.н.)
    ОАО МИЭА, г. Москва
    УДК629.7.05.07
    Особенности использования радиотехнических средств навигации при выполнении стандартных схем вылета и прибытия  
    В настоящее время для полетов гражданских судов в зоне аэропорта используются схемы вылета и прибытия. Данные схемы состоят из набора стандартных участков. Для полетов по нескольким типам таких участковпредписывается использование определенных радионавигационных средств, в соответствии с ARINC424.
    В статье приводится обзор типов участков и правил полета по ним. Рассматривается возможность выполнения схем вылета и прибытия в условиях точной зональной навигации с ограничениями RNP1, и RNP0.3 при использовании радионавигационных средств. Предлагается метод дифференциальной коррекции параметров принимаемых от радиотехнических средств (азимут, дальность). Выдаются рекомендации по осуществлению контроля бокового отклонения, и выдерживанию траектории предписанной схемой вылета или прибытия, с целью обеспечения заданного уровня безопасности для этих этапов полета.
    В работе приводятся результаты математического моделирования, подтверждающего работоспособность предлагаемого метода.
    Д.А. Ивченков (1988), К.А. Афенко (1982) (к.т.н.), Грошев В.В. (к.т.н)
    ОАО МИЭА, Москва
    УДК 629.7.075
    Снижение рисков столкновения ВС на маршруте за счет увеличения целостности навигационной информации  
    В состав расчетов рисков столкновения воздушных судов на маршруте входит величина ошибки определения местоположения. Уменьшение этой ошибки повышает целостность навигационной информации и уменьшает вероятность столкновения, что является критичной задачей в сфере безопасности полета.
    В состав навигационного бортового оборудования входят комплекты БИНС, автономной системы, которая может обеспечивать борт всей необходимой для полета навигационной информацией. В связи с этим встает задача контроля целостности данных БИНС. Данные летных испытаний инерциальных систем показывают, что в полете возможны случайные изменения дрейфов гироскопов на величину в два и более раз превосходящую допустимые значения по координатам и погрешности акселерометров.
    В статье предлагается усовершенствованный алгоритм контроля целостности навигационных данных БИНС, работоспособность которого подтверждается методами математического моделирования.
    А.А. ФРОЛОВ (1983)
    ФБУ "ГНМЦ Минобороны России", г. Мытищи Московской области
    УДК 389.51
    Методика определения погрешностей низкодинамичной комплексированной инерциально - спутниковой аппаратуры с использованием устройства обеспечения наклонно - поворотных перемещений.  
    Появление глубоко комплексированной инерциально - спутниковой аппаратуры и наличие средств натурных испытаний, не обеспечивающих необходимый запас точности и воспроизведение условий испытаний в требуемых диапазонах, обусловило необходимость совершенствования средств и методов метрологического обеспечения комплексированной аппаратуры для подтверждения технических, в том числе точностных, характеристик.
    В работе найдена зависимость максимально достижимой линейной скорости испытываемым образцом от величины радиус - вектора центра масс испытываемого образца, массы образца и амплитуды перемещения с учетом технических характеристик устройства обеспечения наклонно-поворотных перемещений (моменты, развиваемые приводящими двигателями осей, моменты инерции испытываемого образца относительно осей вращения, максимальные угловые ускорения и скорости).
    Разработанная методика обеспечивает требование проведения испытаний инерциально - спутниковой аппаратуры в совмещенном (радиотехническое и гравитационное) поле для оценки погрешности комплексированного решения с нормированной погрешностью воспроизведения условий испытаний.

    Конкурс "УМНИК"


     
    А.С. Раскин (1989), И.В. Венедиктов (1991)
    НИУ СПБГУ ИТМО, ОАО "Концерн "ЦНИИ "Электроприбор", С.-Петербург
    УДК 621.398.694.4
    Разработка бесконтактного измерителя линейной скорости наземного подвижного объекта  
    В работе приведены результаты разработки бесконтактного ультразвукового измерителя линейной скорости наземного подвижного объекта, основанного на эффекте Доплера и обеспечивающего выработку: продольной и поперечной составляющих линейной скорости, угла сноса и пройденного расстояния наземного подвижного объекта.
    Представлен алгоритм обработки эхосигнала. Приводятся результаты математического моделирования алгоритма обработки эхосигнала. Выполнено макетирование приемного и передающего трактов. Произведено сравнение характеристик измерителя с аналогами, указаны достоинства и недостатки разрабатываемого измерителя. Выполнен расчет ориентировочной стоимости разрабатываемого измерителя, определен рынок сбыта.
    Приведен перечень важных задач, подлежащих решению в будущем.
    Д.Е. ОБЕРТОВ (1988)
    СПБ НИУ ИТМО,Санкт-Петербург
    УДК 600-699
    ИДЕНТИФИКАЦИЯ КЛАССОВ ТРАНСПОРТНЫХ СРЕДСТВ С ПОМОЩЬЮ ДАТЧИКОВ В ДОРОЖНОМ ПОКРЫТИИ  
    1 Цель работы
    В рамках данной работы решается задача идентификации классов транспортных средств, на основе измерений с акселерометров и магнитометров, устанавливаемых на дорожную разметку. Разработаны соответствующие алгоритмы. Разработка системы и алгоритма, который бы с большой производительностью и надежностью мог бы работать в различных погодных условиях, в любое время дня и ночи является актуальной. Также необходимо обеспечить бесконтактность измерений по возможности, это даст возможность продлить срок эксплуатации системы, меньшее количество переустановок оборудования и вмешательства людей в дорожное движение. Ведь это привело бы к нарушению дорожного движения во время установки.
    Это новый метод классификации транспортных средств, потому что используются вибрации дороги для анализа, другие исследователи используют вибрации транспортных средств. Этот метод дает перспективы для реализации в реальных системах.
    2 Содержание
    Работа посвящена исследованию вибраций дорожного покрытия и магнитных полей транспортных средств для идентификации классов транспортных средств. Измеренные колебания дороги и магнитные поля проанализированы и явления исследованы. Алгоритмы классификации транспортных средств описаны и их эффективность, преимущества и недостатки оцениваются и обсуждаются.
    3 Основные результаты
    Установлено, что обнаружение и наличие транспортных средств более чем на 99% может быть достигнуто с помощью предложенного алгоритма. Все транспортные средства классифицируются в соответствии с их колесной базой. Составлены таблицы классов транспортных средств по колесной базе.
    Правильная идентификация классов транспортных средств по колесной базе с использованием акселерометров составляет около 89%. Разработанный метод имеет большой процент правильной классификации транспортных средств. Также он не зависит от какой-либо базы данных, но для него необходимо знать оценки скоростей транспортных средств, для этих целей используются магнитометры. Известны алгоритмы идентификации скорости с одним магнитометров.
    К.А. Зименко (1990)
    Санкт-Петербургский Национальный Исследовательский Университет Информационных Технологий, Механики и Оптики
    УДК 681.51
    Биотехническая система управления устройством реабилитации  
    По статистическим данным, в Петербурге ежегодно страдают от инсульта более 20 тысяч человек. Еще 250 тысяч - люди с острыми и хроническими нарушениями мозгового кровообращения. Наиболее распространенным следствием инсульта является полный или частичный отказ опорно-двигательного аппарата. Для предотвращения последствий рекомендуется проведение гимнастики, то есть обучения человека движениям. Из-за недостатка персонала большинство нуждающихся не получает необходимой помощи. В связи с этим планируется создание мехатронного комплекса для реабилитационной гимнастики, который также может быть использован в повседневной жизни для обеспечения нормального функционирования конечностей при нехватке мышечной силы.
    Была рассчитана кинематическая схема мехатронной руки, представляющая собой манипулятор с шестью вращательными степенями свободы, решена прямая и обратная задачи кинематики, получено уравнение динамики манипулятора, рассчитаны регуляторы, реализована связь аппаратно-вычислительной платформы Arduino и системы диагностики центральной нервной системы со средой Matlab.
    Планируется создание мехатронной руки, сигналы управления которой снимаются в виде электромиограмм или электроэнцефалограмм, идентифицируются и обрабатываются в режиме реального времени, после чего передаются на исполнительные устройства - сервоприводы. Разрабатываемое устройство можно использовать для реабилитации людей с ограниченными возможностями, помощи в повседневной жизни (снижения физической нагрузки), дистанционного управления манипуляторами.
    И.Г. ШАЙДУРОВ (1984)
    ФГБОУ ВПО "Санкт-Петербургский государственный университет гражданской авиации" г. Санкт-Петербург
    УДК 519.7.007.004.8
    Подсистема Data Mining для решения слабоструктурированных задач в транспортно-логистической системе  
    Целью работы является определение методологии и механизма оптимизации структуры транспортной инфраструктуры, позволяющей обеспечить организацию структурных подразделений транспортных предприятий различных видов транспорта в интересах доставки и переработки грузов по принципу "от двери до двери".
    В части научных исследований предполагается провести единый методологический подход к формированию комплексной системы управления логистическими процессами в транспортных системах. Разработана архитектура системы поддержки принятия решений с использованием подсистемы Data Mining для решения слабоструктурированных задач при управлении участниками смешанных перевозок с учетом неопределенности факторов их взаимодействия. Сформулированы предложения по структуре разрабатываемой системы "Тренажёр" для подготовки специалистов по управлению взаимодействием различных видов транспорта на принципах единого информационного пространства.
    Е. Г. Василик
    ФГУП "ЦНИИ им. акад. А.Н. Крылова"
    Численное моделирование процесса разрушения судовых перекрытий при контактных взаимодействиях  
    Представлены результаты расчёта деформирования и разрушения модели перекрытия судна типа FPSO при внедрении форштевня таранящего судна методом конечных элементов. Расчеты выполнены с применением программного комплекса LS-DYNA. Для исследования деформирования и разрушения конструкции судна построена конечно-элементная (КЭ) модель отсека, также построена КЭ модель таранящего форштевня.
    Моделировалось разрушение конструкции перекрытия. Форштевень принимался жестким. Исследовались различные случаи соударения таранящего носа с отсеком судна.
    В расчете определялись: усилие взаимодействия форштевня с бортовым перекрытием и энергия деформирования, а также характер разрушения перекрытия. Построены зависимости расчетных параметров от глубины проникания таранящего носа. Представлена зависимость характера разрушения перекрытия от скорости движения форштевня и его положения относительно отсека судна FPSO.
    В процессе анализа было исследовано влияние конструктивных особенностей (наличие жестких связей) на величину энергопоглощения конструкции в процессе ее деформирования.
    А.С.Фирса (1991)
    (НИУ СПБГУ ИТМО, ОАО "Концерн "ЦНИИ "Электроприбор", С.-Петербург
    И.В. Ершов (1990)
    НИУ СПбГУ ИТМО
    УДК 629.12.053
    Разработка унифицированного стенда испытаний индукционных лагов  
    В работе приведены результаты разработки унифицированного стенда испытаний индукционных лагов, позволяющего производить контроль относительных лагов на стадии изготовления, а также определять коэффициент крутизны выходной характеристики датчиков лага. Знание коэффициента крутизны существенно облегчает проведение работ по юстировке лага. Унифицированный стенд подходит для всех типов современных индукционных лагов, позволяет выполнять отладку и исследование алгоритмов обработки сигналов датчиков лага.
    Приведена структура стенда, который включает в себя замкнутую трубу квадратного профиля, набор переходников, а также систему сбора и обработки данных.
    Изложены основные пройденные и перспективные этапы работ по созданию унифицированного стенда. Рассчитана ориентировочная стоимость серийно изготавливаемого стенда, которая не превышает двойной стоимости современных индукционных лагов, определен рынок сбыта разрабатываемого стенда.
    М.И. КОПТЕНКОВ (1987), К.О. БАРЫШНИКОВ (1988)
    Филиал ФГУП "ЦЭНКИ" НИИ прикладной механики им. акад. В.И. Кузнецова, Москва
    УДК531.768::531.537
    К вопросу о снижении себестоимости компенсационного маятникового кварцевого акселерометра.  
    Рассматривается вопрос снижения себестоимости компенсационного кварцевого акселерометра. Предлагаются следующие пути решения данного вопроса:
    1. Применение установки CAROLINE PE15 для плазмохимического травления и использование 200 миллиметровых заготовок с высокой плоскостностью и параллельностью сторон, позволяет получать геометрические формы маятников с высокой точностью без дополнительной полировки и доводки пластин, а также получать до 16 маятников с одной заготовки, что способствует уменьшению себестоимости изготовления пластины и соответственно прибора.
    2. Модернизация усилителя-дискриминатора (УДА), входящего в состав прибора, с применением современных высококачественных микросхем отечественного производства 544УД14У3 позволяет, сохранив габариты и все технические характеристики усилителя, значительно упростить изготовление, отказавшись от использования микросборок.
    Предложенные технические решения позволяют сократить технологический цикл изготовления акселерометра, упростить УДА, сохранив габариты, и уменьшить себестоимость изготовления прибора в целом.
    Р.В.ШАЛЫМОВ (1988)
    Санкт-Петербургский государственный электротехнический университет "ЛЭТИ", С.-Петербург
    УДК 656.2
    Комплексное средство диагностики рельсового пути на основе инерциальных и геоинформационных технологий.  
    Доклад посвящен разработке автономной системы диагностики рельсового пути (АСД РП), предназначенной для оснащения локомотивов регулярно курсирующих железнодорожных составов, а также комплексного средства мониторинга на ее основе с использованием ГИС-технологий. Подобный подход позволит организовать контроль технического состояния рельсового пути без включения в трафик движения дополнительных подвижных единиц, что не вызовет его излишней загруженности. Разработка комплексного средства мониторинга на основе АСД РП обеспечит возможность систематической диагностики пути на высоких скоростях движения, позволит прогнозировать развитие дефектов поверхности катания, оценивать отклонения от норм содержания рельсового пути и отображать информацию в удобной для оператора форме.
    Приведена концепция совместной обработки показаний датчиков системы. Рассматриваются принципы статистической обработки измерительной информации, поступающей от системы. Предложена процедура прогнозирования момента выхода из строя дефектного рельса, а также оценки эффективности проведенных ремонтных работ.
    C.М. Власов (1990), М.О. Суров (1988)
    Санкт-Петербургский национальный исследовательский университет информационных технологий, механики и оптики
    УДК 681.51
    Разработка шагающего робота - SpiderBot  
    В данном исследовательском проекте будет рассмотрен шестиногий шагающий робот, способный передвигаться по неровной, заранее неподготовленной и неизвестной поверхности. Робот имеет 24 степени свободы, 18 из которых управляемы. Подобная разработка может применяться при исследовании всевозможных завалов, обрушений, небесных тел.
    Шагающий робот
    Цель данного проекта состоит в создании мобильного шестиногого робота для передвижения по неровным и заранее неизвестным поверхностям. В настоящее время построена модель робота-паука, разработаны и протестированы алгоритмы передвижения по ровной поверхности. В дальнейшем планируется расширение функциональности посредством установки дополнительных сервоприводов, датчиков усилий, датчиков углов, увеличения количества управляемых степеней свободы.
    Планируется разработка алгоритма управления роботом с целью возможности преодоления им всевозможных препятствий, а именно: ям, барьеров, трещин. Согласно данному алгоритму, робот будет определять своё положение в пространстве и рассчитывать оптимальную траекторию движения для достижения конечной цели.
    Подобные роботы могут широко применяться для исследования завалов, изучения небесных тел, преодоления водных преград, так как обладают следующими техническими особенностями: малые габариты, высокая проходимость, непосредственное взаимодействие с поверхностью движения. Также, учитывая малую стоимость, возможно использование как робота шпиона или игрушки.
    А.И. БАЛАНДИН (1988), К.О. БАРЫШНИКОВ (1988)
    Филиал ФГУП "ЦЭНКИ" НИИ прикладной механики им. акад. В.И. Кузнецова, Москва
    УДК 531.383
    К вопросу о моделировании бесплатформенных инерциальных систем ориентации.  
    Рассматривается вопрос моделирования бесплатформенных инерциальных систем ориентации (БИСО). Моделирование БИСО проводится с помощью многофункционального программного комплекса, который позволяет:
    1) оценить точность любого численного алгоритма интегрирования кинематических уравнений БИСО в условиях произвольного вращения объекта.
    2) вычислять ориентацию объекта посредством БИСО на основании данных натурных испытаний.
    3) вычислять ошибку определения пространственной ориентации объекта посредством БИСО с учетом модели реального вращения.
    4) обеспечить визуализацию возмущенного и реального вращения объекта.
    Представлены экзотические результаты моделирования БИСО, основанные на данных испытаний экспериментального образца четырехосного ВОГ гироскопа разработки НИИ прикладной механики им. акад. В.И. Кузнецова. Комментируются особенности накопления во времени шумов гироскопов в БИСО.
    К.О. БАРЫШНИКОВ (1988), А.И. БАЛАНДИН (1988)
    Филиал ФГУП "ЦЭНКИ" НИИ прикладной механики им. акад. В.И. Кузнецова, Москва
    УДК 531.383
    К вопросу о создании малогабаритного гироинклинометра с использованием волоконно-оптических гироскопов.  
    Исследуется вопрос создания малогабаритного гироинклинометра с использованием волоконно-оптических гироскопов (ВОГ). В НИИ прикладной механики была проведена научно-исследовательская работа, в результате которой была подтверждена работоспособной предложенной концепции.
    Инклинометр на ВОГ имеет преимущество перед инклинометром, построенном на динамически настраиваемых гироскопах, как более прочный, более устойчивый к вибрациям и ударам, имеющий меньшее энергопотребление и более дешевый. Все габаритно-массовые характеристики предлагаемого гироинклинометра остаются без изменений.
    Для повышения потребительских качеств создается универсальный (гибридный) гиромагнитометрический инклинометр, объединяющий лучшие качества гироскопического и магнитометрического инклинометров. Такое объединение двух приборов в одном корпусе дает возможность исследовать пространственное расположение магнитных масс под землей.
    Р.С. Ефремов (1990), О.Н. Куликова (1990)
    ОАО "Концерн "ЦНИИ "Электроприбор", С.-Петербург
    УДК.531.383-11
    Исследование компенсационного микромеханического гироскопа RR-типа при вибрационных воздействиях  
    Приведены результаты вибрационных испытаний компенсационного микромеханического гироскопа RR-типа в диапазоне до 2кГц и с амплитудой вибрации до 10g. В ходе испытаний выявлены негативные эффекты, связанные с появлением ложного сигнала, по форме близкого к гармоническому. Исследованы характеристики данного сигнала, зависимости частоты и амплитуды сигнала от частоты, амплитуды вибрации и параметров чувствительного элемента. Результаты исследования позволили уточнить модель выходного сигнала гироскопа. Показано, что эффективным путем снижения уровня ложного сигнала (на порядок и более) является увеличение частоты первичных колебаний чувствительного элемента с 3 до 8-9 кГц.
    Работа выполнена под руководством к.т.н. Некрасова Я.А.
    Тематика работы - микромеханические датчики, системы и технологии
    Д.В. МИХАЙЛОВ (1987), Е.С. СБЫТОВА (1986)
    Московский энергетический институт, Москва
    УДК 53.082
    Экспериментальное исследование нелинейных динамических характеристик вибрационного микромеханического гироскопа  
    Объектом исследований является новый перспективный микромеханический гироскоп с тонким упругим кольцевым монокристаллическим резонатором, применяемый для целей стабилизации и управления движением подвижных объектов различного назначения. В целях повышения точностных характеристик микромеханического гироскопа поставлена и решена задача построения новой математической модели колебаний упругого кольца, учитывающей конструктивные несовершенства изготовления резонатора, растяжимость срединной линии резонатора, нелинейные и анизотропные вязкоупругие свойства конструкционного материала резонатора. При построении математической модели колебаний упругого кольцевого резонатора использованы аналитические методы механики, теории упругости и автоматического управления движением. Полученная система нелинейных дифференциальных уравнений, описывающая управляемые колебания упругого резонатора на подвижном основании, использована для решения задач стендовых испытаний микромеханических гироскопов. Построены и исследованы теоретические и экспериментальные амплитудно-фазочастотные характеристики упругой системы при различных амплитудах входного воздействия. Исследованы явления срыва колебаний резонатора и определены параметры математической модели по результатам стендовых испытаний.
    Д.С. Громов (1987)
    ГНЦ РФ ЦНИИ "Электроприбор", С.-Петербург
    УДК 536.2, 629.5
    Исследование и усовершенствование тепловых режимов чувствительных элементов приборов навигации.  
    Целью настоящей работы является повышение стабильности работы чувствительных элементов приборов навигации, а именно двухстепенного поплавкового гироскопа (ДПГ) и волоконно-оптического гироскопа (ВОГ), за счет исследования и усовершенствования их тепловых режимов. Описаны результаты расчетов тепловых режимов приборов с помощью современного программного обеспечения CFDesign 2011. Исследован тепловой режим прибора ДПГ, представлена его тепловая модель, показаны возможности по оптимизации конструкции для уменьшения влияния температурных возмущений на точность показаний прибора. Выполнены тепловые расчеты бесплатформенных инерциальных навигационных систем на базе ВОГ. Показаны направления дальнейших научных исследований: детальный расчет теплового режима и исследование влияния температуры на дисбаланс поплавковой камеры ДПГ, исследование тепловых режимов ВОГ. Успешное выполнение вышеописанных задач способно привести к улучшению точностных характеристик чувствительных элементов данных типов.
    Д.В. САФРОНОВ (1989)
    Санкт-Петербургский государственный электротехнический университет "ЛЭТИ", Санкт-Петербург
    УДК 531.383-11:531.714.7
    Повышение температурной стабильности и снижение времени готовности мик-роакселерометра на ПАВ.  
    Рассматриваются возможности применения классических микромеханических акселерометров (ММА) на высокодинамичных объектах и показана их недостаточная виброустойчивость и ударопрочность. Предлагается концепция построения твердотельного ММА частотного типа на ПАВ, способного выдержать большие перегрузки. Сравниваются методы съема полезного сигнала с частотных датчиков. Оценивается влияние ненулевого начального разноса частот двух автогенераторов ММА на его температурную стабильность и время готовности. Анализируется концепция построения частотного микроакселерометра с временным разделением каналов, позволяющая избежать эффекта синхронизации частот автогенераторов. Приводятся результаты предварительных исследований разработанной схемы временного разделения каналов. Показана возможность снижения температурной чувствительности частотных датчиков на ПАВ.
    Н. В. ТРИБУЛЕВ (1991), В. С. ЧЕРНИЧЕНКО (1989)
    ГНЦ РФ ЦНИИ "Электроприбор", С.-Петербург
    УДК 531.383
    Разработка учебного пособия: "Гироскопы на волнах де Бройля"  
    Гироскопы на волнах де Бройля (ГВБ) - одна из наиболее активно развивающихся областей гироскопии в США, многих странах Европы и Азии за последние 20 лет. Потенциально достижимые точностные характеристики ГВБ превосходят все существующие, а уже полученные результаты сравнимы с лучшими образцами гироскопов. Однако область ГВБ оставалась до последнего времени малоизвестной в России и странах СНГ, поэтому отсутствуют научно-методические пособия. В докладе, представлено описание и краткое содержание каждой главы планируемого к разработке учебного пособия.
    Биденко А.И. (1991), Трибулев Н.В. (1991)
    ГНЦ РФ ЦНИИ "Электноприбор", С.- Петербург
    УДК 531.383
    Разработка учебного пособия: "Гироскопы на Бозе-Эйнштейна конденсатах"  
    Цель работы заключается в разработке оригинального учебного пособия по инновационным высокоточным квантовым гироскопам на Бозе-Эйнштейна конденсатах. Предполагается использование данного пособия при обучении студентов и специалистов в программе МГТУ им. Н.Э. Баумана и других ВУЗов. Разработка такого учебного пособия позволит проводить подготовку специалистов по новым типам гироскопов, а также расширить кругозор студентов приборостроительной специализации. До сегодняшнего момента ни одного учебного пособия по данной теме выпущено не было.
    Быстрое развитие науки и техники требует от гироскопических систем все большей точности. Уровень точности современных гироскопов различных типов составляют от 10^1 град/час до 10-5 град/час. Гироскопы на БЭК демонстрируют в лабораторных вариантах точность на уровне 10^-5 град/час и минимальную обнаружимую угловую скорость вращения 4.8*10^-6 град/час. Площадь рабочей зоны в некоторых оптико-физических схемах может достигать ~ 1 мм2. Tаким образом гироскопы на БЭК являются перспективной областью развития гироскопических приборов различного назначения.
    В. С. ЧЕРНИЧЕНКО (1989), А. И. БИДЕНКО (1991)
    ГНЦ РФ ЦНИИ "Электроприбор", С.-Петербург
    УДК 531.383
    Разработка учебного пособия: "Гироскопы на сверхтекучести гелия"  
    Цель работы заключается в создании учебного пособия по гироскопам на сверхтекучести гелия (ГСГ). Предполагается использование данного пособия при обучении студентов и специалистов в программе МГТУ им. Н.Э. Баумана и других ВУЗов, возможно зарубежных. Разрабатываемое учебное пособие будет состоять из следующих глав:
    Глава I - Эволюция гироскопии на ЭС.
    Глава II - ЭС в сверхтекучих жидкостях.
    Глава III - Физические основы.
    Глава IV - Базовые технологии.
    Глава V - Технический облик.
    Глава VI - Возможные применения.
    Глава VII - Патентные исследования.

    Обработка информации в навигационных системах


     
    А.В. ЛОПАРЕВ (1974), О.М. ЯШНИКОВА (1980)
    ОАО "Концерн "ЦНИИ "Электроприбор", г.Санкт-Петербург
    Использование частотно-временного подхода в задачах фильтрации и сглаживания  
    В работе устанавливается взаимосвязь между алгоритмами метода локальных аппроксимаций, решаемыми с использованием понятия условных спектральных плотностей, с определенным классом задач фильтрации нестационарных процессов, формулируемых в рамках калмановской постановки. Рассмотрена возможность использования метода локальных аппроксимаций применительно к задачам сглаживания.
    А.Л.ЛОБОВ (1988)
    Санкт-Петербургский государственный университет, С.-Петербург
    УДК 681.5.013
    Идентификация модели морского судна в частотной области.  
    Рассматривается подход к идентификации линейной модели судна в частотной области, базирующийся на анализе спектральных характеристик входных и выходных сигналов. Решение задачи разделяется на два этапа. На первом этапе производится нахождение экспериментальной оценки частотной характеристики объекта по оценкам спектральных плотностей входа и выхода. На втором этапе проводится минимизация целевой функции, описывающей разницу между полученной оценкой и частотной характеристикой модели как функцией неизвестных параметров.
    В работе проводится сравнительный анализ различных методов оценивания частотной характеристики. Выделяются основные факторы, влияющие на результат идентификации, и рассматривается проблема их наилучшего выбора. По результатам проведенного анализа формируется структура процесса идентификации: проводится выбор способа оценивания частотной характеристики, целевой функции, набора используемых частот, вида и параметров тестового сигнала.
    Для тестирования разработанных алгоритмов создана специализированная имитационная модель в среде MATLAB-Simulink. На примере тестовой задачи, в которой идентифицируется линейная модель судна с известной нелинейной моделью, подтверждается работоспособность и эффективность используемого подхода.
    К. В. ТРУСОВА (1989)
    СПбГУАП, С.-Петербург
    УДК 53.088+519.688+629.7.058.77.
    Разработка алгоритма оценки максимальной ошибки линейной динамической системы частотным методом.  
    Максимальная ошибка во многих случаях является наиболее объективной характеристикой точности управления. Цель работы заключается в разработке алгоритма оценки максимальной ошибки линейной динамической системы частотным методом с малой относительной погрешностью. Рассматриваются два варианта системы с различными запасами устойчивости для сравнения по точности. В работе исследуется получение максимальной ошибки при ограничении одной и нескольких производных воздействия. Вычисляется приближённая оценка максимальной ошибки сверху. Численные данные были взяты такими, чтобы создать весьма неблагоприятные условия для оценки максимальной ошибки частотным методом. Разработан алгоритм вычисления максимальной ошибки линейной динамической системы частотным методом и получения весьма точной оценки максимальной ошибки. Проведён сравнительный анализ результатов использования разработанного алгоритма для систем с различными вариантами запаса устойчивости. Предложены алгоритмы вычисления максимальной ошибки при ограничении одной или нескольких производных воздействия. Проанализирована возможная эффективность использования предложенного алгоритма оценки для оптимизации систем управления воздушным движением.
    М. В. Дроздов (1981)
    ОАО "Концерн "ЦНИИ "Электроприбор"
    УДК.004.622
    Обработка информации в системе измерения микрогравитационной обстановки на борту космического аппарата  
    В ЦНИИ <Электроприбор> разработана и изготовлена система измерения микроускорений <Синус>, предназначенная для мониторинга гравитационной обстановки на борту космического аппарата (КА).
    В докладе рассматривается задача расширения возможностей системы мониторинга гравитационной обстановки за счет применения объектно-ориентированного подхода к представлению информации о виброускорениях, целями которого являются:
    1) Расширение возможностей системы с использованием ее не только для измерения микрогравитационной обстановки на борту КА, но и для решения задач виброконтроля бортовой аппаратуры и устройств.
    2) Сокращение объёмов хранимой информации о вибрациях за счет исключения участков, на которых полезная информация отсутствует, при сохранении возможности восстановления исходного сигнала с некоторой погрешностью.
    К рассмотрению предлагается идея совмещения возможностей спектрального анализа на основе алгоритма быстрого преобразования Фурье (БПФ), и метода ударных импульсов (SPM-метод), позволяющего выделять в виброакустическом сигнале виброударные импульсы.
    В докладе также приводятся некоторые результаты практической реализации предложенного подхода.
    И.В. Дубова (1988), Е.Д. Колотилов (1986)
    ОАО МИЭА, г. Москва
    УДК 629.7.05.07
    Модификация файла аэронавигационной информации для его использования на борту воздушного судна  
    Файл аэронавигационной информации предоставляется эксплуатантам воздушных судов в формате ARINC-424 для обеспечения корректной работы бортового вычислителя при решении задачи навигации. В процессе выполнения полетного задания вычислительная система самолетовождения обращается к файлу данных, считывая из него необходимую информацию.
    В зависимости от задач, решаемых воздушным судном, используется соответствующее подмножество аэронавигационных данных, что позволяет загружать в бортовой вычислитель усеченный файл аэронавигационной информации. В статье предложен алгоритм преобразования исходного файла данных в бортовой файл, включающий анализ и фильтрацию исходной информации.
    Предварительный анализ позволяет осуществить частичный контроль используемого набора аэронавигационной информации, а алгоритм фильтрации уменьшает объем памяти, необходимой бортовому компьютеру для реализации методов доступа к информации, и сокращает время, отводимое на решение задачи поиска запрашиваемых данных в файле.
    Я.О. АНИСИМОВ(1986)
    ЮУрГУ, Челябинск
    УДК 681.5.013
    Макетный комплекс для исследования нейросетевого алгоритма управления канала стабилизации оптической головки  
    В докладе рассматривается вопрос создания исследовательского комплекса для изучения свойств алгоритма синтеза обратной связи стабилизатора, содержащего в своем составе нейронную сеть. Состав макета: инерциальный элемент, двигатель, платформа, контроллер и компьютер. Комплекс обеспечивает расчет нейронной сети в соответствии с желаемым поведением стабилизатора, проведение эксперимента и предварительную обработку результатов. В работе приведены экспериментальные данные, полученные в процессе работы с комплексом. На основе экспериментальных данных выполнен анализ работы нейронных сетей в контуре обратной связи стабилизатора, изложены результаты анализа.
    Д.А. БЕДИН (1983)
    Институт математики и механики Уральского отделения РАН, Екатеринбург
    УДК 528.088.3
    Точность оценивания систематических ошибок по азимуту нескольких РЛС в зависимости от геометрического положения.  
    Обзорные РЛС, применяемые в гражданской авиации, могут иметь значительные систематические ошибки по азимуту. Их оценивание может производиться путём совместной обработки данных системы нескольких РЛС. В зависимости от взаимного геометрического положения наблюдаемого воздушного судна и системы РЛС точность оценивания систематических ошибок РЛС по азимуту может меняться.
    Предлагается критерий качества оценивания систематических ошибок по азимуту в заданном геометрическом положении, связанный с решением "эталонной" линейной задачи оценивания. Для критерия получены аналитические формулы. Результаты расчёта критерия могут быть полезны для восстановления систематических ошибок по азимуту и последующей обработки радиолокационных данных.
    Д.Ю.КРЫСИН (1986)
    Санкт-Петербургский государственный университет аэрокосмического приборостроения, С.-Петербург
    УДК 53.083
    Алгоритмическое обеспечение системы измерения пространственного положения объекта вблизи водной поверхности.  
    Работа посвящена рассмотрению особенностей применения технологий технического зрения для измерения пространственного положения объектов вблизи водной поверхности. Приводится анализ достоинств и недостатков основных существующих методов бесконтактного измерения дальности. Описывается система технического зрения, предназначенная для автономного измерения высоты и угловой ориентации подвижных объектов вблизи водной поверхности. Приводятся экспериментальные результаты, полученные с помощью лабораторного макета данной системы. Подробно рассматриваются особенности его алгоритмического и программного обеспечения. Описана процедура калибровки системы. Показаны основные источники погрешностей и способы повышения точности измерений. Обосновывается целесообразность комплексирования разработанной системы с бесплатформенным инерциальным блоком на базе микромеханических датчиков. Приводятся результаты моделирования алгоритмов работы сильносвязанной комплексной системы.
    Д.С.НЕПОГОДИН (1987)
    (ОАО "Российский институт радионавигации и времени", С.-Петербург
    Разработка гидроакустического сигнала системы подводной навигации  
    Предложен вариант гидроакустического сигнала системы подводной навигации по заданным требованиям.
    Поскольку при передаче информации используется запросный метод, гидроакустический сигнал строится на принципах, характерных для систем пакетной передачи. Первым фрагментом его структуры служит преамбула в виде псевдослучайной последовательности с хорошей автокорреляционной функцией. За преамбулой следует поток цифровых данных, передаваемых с помощью модуляции QPSK и подходящего канального кода.
    Произведен анализ вариантов построения преамбулы гидроакустического сигнала и рассмотрены вопросы рационального кодирования передаваемых данных.
    В результате проведенного исследования была предложена следующая структура сигнала:
  • в качестве преамбулы выбрана последовательность Лежандра;
  • преамбулу можно использовать в версиях как с пассивной паузой, так и с повторением;
  • в качестве канального кода могут быть применены коды различных классов (сверточные, в том числе и выколотые, турбо-коды и LDPC-коды);
  • для устранения межсимвольной интерференции следует применять эквалайзер.
  • Н.А. ПЕРЧАТКИН (1987), д.т.н. В.В. ЩЕРБИНИН (1955)
    ОАО "ЦНИИАГ"
    УДК 629.05
    Корреляционно-экстремальная система навигации, функционирующая по информации о типе подстилающей поверхности  
    В докладе рассматривается один из каналов коррекции комплексированной навигационной системы (КНС) беспилотного летательного аппарата (БПЛА). Данный канал представляет собой корреляционно-экстремальную систему навигации (КЭСН), функционирующую по информации о типе подстилающей поверхности. Источником первичной информации является лазерный высотомер (ЛВ), который используется в КНС для измерения высоты и определения профиля подстилающей поверхности.
    Проведенные летные испытания макета КНС для проведения математического моделирования, показали, что характер сигнала ЛВ позволяет идентифицировать тип подстилающей поверхности.
    В докладе представлены критерии , полученные на основе экспериментальных данных, которые позволяют провести идентификацию типа подстилающей поверхности по данным ЛВ. Рассмотрен алгоритм функционирования КЭНС, использующей тип подстилающей поверхности, а также алгоритм подготовки эталонной и текущей информации для КЭНС.
    Проведена оценка точности определения координат с использованием данных, полученных в ходе летных испытаний.
    О.М. Чижевская (1987), д.т.н. В.В. Щербинин (1955)
    ОАО "ЦНИИАГ"
    УДК 629.05
    Алгоритм формирования корректирующих атмосферных коэффициентов для цветной оптической корреляционно-экстремальной системы навигации летательных аппаратов  
    Одна из проблем применения цветной оптической корреляционно-экстремальной системы навигации (КЭСН) связана с использованием высотных цветных (RGB) фотоснимков для формирования эталонных изображений (ЭИ) местности при полетах летательных аппаратов (ЛА) на низких высотах (менее 500 м). В этом случае необходимо учитывать состояние атмосферы в момент получения фотоснимков.
    Доклад посвящен разработке алгоритма формирования корректирующих коэффициентов, зависящих от коэффициентов прозрачности атмосферы и яркости воздушной дымки. Рассмотрена методика применения корректирующих коэффициентов для устранения искажений цветных изображений.
    С использованием данных, полученных в ходе летных испытаний, синтезированы изображения местности без учета влияния атмосферы и произведена оценка точности определения координат как алгоритма КЭСН в целом, так и по каждому из каналов R, G и B по отдельности.
    Г.А.ИГУМНОВ (1987)
    ИММ УрО РАН, г. Екатеринбург
    Реализация алгоритма синтезирования траекторного сигнала многоканального ГБО с компенсацией траекторных нестабильностей  
    Работа поддержана программой фундаментальных исследований УрО РАН "Исследование новых задач математической физики и создание алгоритмов их решения" (проект, совместный с ИПМТ ДВО РАН) и грантом РФФИ ? 12-01-00362.
    В работе рассматривается задача синтезирования апертуры антенны многоканального гидролокатора бокового обзора. Описывается алгоритм синтезирования, который базируется на использовании закона изменения фазы отраженного сигнала при приближенно известном относительном движении фазового центра антенны и наблюдаемой сцены.
    Алгоритм был успешно опробован на модельных данных и подтвердил свою работоспособность при наличии траекторных отклонений в пределах одной длины волны.
    Л.И. ЧУПАЙЛО (1987), Ю.П. ИВАНОВ
    СПбГУАП, С.-Петербург
    УДК 519.216
    Комплексный метод повышения точности оценки истинного курса и счисленных координат  
    При отсутствии на борту информации о гирополукомпасном курсе полёта для оценки истинного курса и счисления координат ЛА используется гиромагнитный курс. Значительные ошибки счисления координат ЛА на основе гиромагнитного курса обоснованы неправильной установкой магнитометра, влиянием па него паразитных магнитных полей, неточными данными о магнитном склонении и др., из чего можно сделать вывод о необходимости коррекции измерений курсовых систем. Целью данной работы является разработка оптимального комплексного метода оценки истинного курса па основе показаний двух курсовых систем, спутниковой навигационной системы и доилеровского измерителя скорости и угла сноса. На основе использования избыточной информации определяются систематические составляющие погрешностей измерения курсовых систем. Комплексный метод также используется для выявления отказов измерителей без использования контрольной аппаратуры. В случае отказа спутниковой навигационной системы коррекция измерений курсовых систем проводится по уже полученным характеристикам систематических составляющих погрешностей. Своевременное определение отказов и заблаговременное определение моделей систематических погрешностей измерителей должно обеспечить высокий уровень целостности навигационной информации.
    А.П.КОЗИОНОВ (1989)
    СПбГУАП, С.-Петербург
    УДК 519.216
    МЕТОД ОБНАРУЖЕНИЯ АНОМАЛЬНОГО ПОВЕДЕНИЯ СИГНАЛА НА ОСНОВЕ ВЕЙВЛЕТ-ПРЕОБРАЗОВАНИЯ  
    В работе рассматривается метод обнаружения аномального поведения измеряемо-го сигнала, соответствующего сбою измерителя (датчика).
    Сигнал с датчика представляется в виде уровней дискретного вейвлет-разложения. Количество уровней разложения необходимых для анализа определяется алгоритмом перекрестной проверки. Для каждого уровня разложения строится границы невыхода вейвлет-коэффициентов. Выход коэффициента за соответствующий порог сигнализирует о возможном наличии сбоя. Далее производится сравнительный анализ модулей вейвлет-коэффицентов различных уровней разложения, чтобы определить вызвано ли данное аномальное поведение результатом сбоя или динамикой сигнала.
    К достоинствам метода можно отнести: адаптивность, эффективность, простоту реализации.
    Ю.С. ВАСИЛЬЕВА (1988), д.т.н. В.В. ЩЕРБИНИН (1955) (ОАО "ЦНИИАГ"),
    к.т.н. Е.В. ШЕВЦОВА (1977) (МГТУ им. Н.Э. Баумана)
    УДК 629.05
    Синтез разносезонных эталонных изображений для цветной оптической корреляционно-экстремальной системы навигации летательных аппаратов  
    В докладе рассматривается цветная оптическая корреляционно-экстремальная система навигации (КЭСН), используемая для навигации летательных аппаратов. Одной из проблем для функционирования КЭСН такого типа является наличие банка цветных (RGB) фотоснимков местности, соответствующих сезону полета, для подготовки эталонных изображений.
    Для решения данной проблемы предлагается использовать синтез эталонного изображения одного сезона по имеющемуся фотоснимку другого сезона. Синтез изображения включает этапы: разбиения эталонного изображения на однотипные участки подстилающей поверхности (т.н. фации); идентификации типа фации (лес, поле, водоем и т.д.) по имеющимся спектральным коэффициентам яркости (СКЯ) соответствующего сезона; непосредственного синтеза изображения. Для реализации второго этапа используется база данных СКЯ, которая формируется по априорным наземным измерениям типовых участков местности в различные сезоны.
    Приведены алгоритмы синтеза разносезонных изображений, формирования базы данных СКЯ, функционирования цветной оптической КЭСН.
    Представлены оценки точностных характеристик функционирования цветной оптической КЭСН, полученные с помощью математического моделирования на основе экспериментальных данных.
    Т.И. ДОРОШИНА (1989) (МГТУ им. Н.Э. Баумана),
    д.т.н. В.В. ЩЕРБИНИН (1955) (ОАО "ЦНИИАГ"),
    к.т.н. Е.В. ШЕВЦОВА (1977) (МГТУ им. Н.Э. Баумана)
    УДК 629.05
    Метод распознавания ориентиров местности для навигации ЛА  
    Рассматривается способ определения местоположения летательного аппарата (ЛА) по известным оптическим ориентирам местности. Распознавание ориентиров местности предлагается осуществлять автоматически с помощью корреляционно-экстремального алгоритма, использующего в качестве эталонного изображения - идентификатор ориентира местности. Идентификатор ориентира местности синтезируется по исходной видеоинформации, представляющей собой гиперспектральные изображения местности. При этом используются видеизображения в нескольких (двух:четырех) информативных зонах спектра и геометрическая форма ориентира.
    Представлены алгоритмы выбора информативных зон спектра, синтеза идентификатора ориентира местности и распознавания ориентира с помощью корреляционно-экстремального алгоритма.
    Приведены оценки точностных характеристик, полученные с помощью математического моделирования на основе экспериментальных данных.

    Электронные и электромеханические устройства систем навигации и управления


     
    Семенов И.В.
    ОАО "Концерн "ЦНИИ "Электроприбор"
    Оптимизация следящей системы гироскопического стабилизатора  
    Традиционно при синтезе регулятора безредукторной следящей системы используется метод частотных характеристик. Полученный регулятор обычно обеспечивает необходимый запас устойчивости замкнутой системы и требуемую точность угловой стабилизации. Однако в этом случае угловая скорость изменения ошибки может превышать допустимые пределы. В работе рассматривается метод получения параметров регулятора следящей системы с помощью комбинированного критерия качества, учитывающего как угловую ошибку стабилизации таки скорость ее изменения. Анализируются и сравниваются на основании критерия различные виды регуляторов безредукторной следящей системы.
    К. В. Игнатьев (1990)
    СПбГЭТУ "ЛЭТИ", каф. САУ, Санкт-Петербург
    УДК 651.8
    Управление автономным асинхронным генератором при переменной скорости вращения.  
    Для работы машины в качестве автономного асинхронного генератора в обмотку статора необходимо подавать реактивную мощность от батареи конденсаторов. Ёмкость подключаемых конденсаторов выбирается исходя из номинальной скорости вращения ротора асинхронной машины. Для использования асинхронного генератора при переменной скорости вращения ротора необходимо использовать систему автоматического управления для управления током в цепи возбуждения и тем самым обеспечить работу генератора в широком диапазоне скоростей. Отсюда возникает необходимость в создании системы управления возбуждением асинхронного генератора.
    С использованием пакета программ Matlab была разработана система управления возбуждением асинхронного генератора, регулирующая ёмкость подключённой батареи конденсаторов в зависимости от скорости вращения ротора генератора. С помощью моделирования было проведено исследование работы данной системы. С помощью пакета OrCAD была разработана печатная плата, реализующая данную систему.
    Ю.Н. МУСТАФАЕВ (1962), Р. А. НИКОЛАЕВ (1989), В. А. ТАБОРСКАЯ (1989)
    БГТУ ''Военмех'', С.-Петербург
    УДК 681.587
    Практическая реализация управления двигателем постоянного тока в комплексе Simulink-цифровой сигнальный процессор TMS320F2812.  
    Целью доклада является создание модели и алгоритма управления двигателем постоянного тока в пакете Simulink и получение кода управления для прошивки в память цифрового сигнального процессора.
    В докладе представлена, реализованная нами, модель управления двигателем постоянного тока, созданная в пакете Simulink. Код, полученный после компиляции, передан в программный комплект Code Composer Studio. Далее через интерфейс JTAG он прошит в память цифрового сигнального процессора. Через CAN интерфейс с платы управления двигателем выведены данные тока якоря на терминал.
    А. Б. Чекмарев (1985)
    ГНЦ РФ ОАО "Концерн "ЦНИИ "Электроприбор", Санкт-Петербург
    УДК 658.512.2-52;
    Проектирование электромагнитного привода стенда угловых колебаний  
    В докладе рассматриваются вопросы проектирования стенда для воспроизведения угловых колебаний. Предлагается построение стенда по схеме, в которой поворотная платформа приводится в угловое колебательное движение путем преобразования возвратно-поступательного линейного перемещения подвижной катушки управления электромагнитного привода.
    Проектирование подобного оборудования, в первую очередь, связано с анализом механической и электромагнитной систем. При анализе механической системы стенда выявляются особенности схемы построения и оцениваются погрешности воспроизведения угловых колебаний. При анализе электромагнитной системы оценивается влияние параметров электромагнита на моментные характеристики стенда и качество управления движением подвижной катушки управления.
    В работе приведены результаты исследования зависимостей точностных и динамических характеристик стенда от основных параметров электромагнитного привода. Расчеты и моделирование выполнены в программных пакетах Elcut и Pro/Engineer.
    В.С. ШЕСТАКОВ (1985), Ю.И. СЕПП (1948)
    СПбГЭТУ "ЛЭТИ", г. Санкт-Петербург
    УДК 621.3.076:621.382
    Математическая модель и методика управления пьезоэлектрическим двигателем с торцевым возбуждением.  
    В докладе рассматривается модель формирования рабочего электрического поля в конструкции ПЭД, основанная на оригинальном подходе к описанию процессов формирования электрического поля в рабочем объеме пьезорезонатора под воздействием возбуждающих сигналов. Данный подход, в отличие от обычно использовавшихся ранее подходов, в которых не учитывается зависимость характеристик электрического поля внутри пьезовозбудителя от его конструктивных параметров, а также от размещения источников возбуждающих сигналов, позволяет более точно описать поведение ПЭД. В докладе излагается методика управления вращением ПЭД, основанная на данной модели, и предоставляющая новые подходы к управлению поведением ПЭД. Применение предлагаемой модели позволит существенно улучшить качество управления подобными двигателями, что должно привести к их более активному внедрению в средства автоматизации, как более точной и экономичной замены традиционных электродвигателей.
    Антонов С.Е., Скупов Ю.А. (НИУ ИТМО, С.-Петербург),
    Киселев С.С. (ГНЦ РФ ЦНИИ "Электроприбор", С.-Петербург),
    Аничков А.Д., Полонский Ю.З. (Институт мозга человека РАН)
    УДК 681.5
    Разработка автоматизированного стереотаксического комплекса нейронавигации.  
    Стереотаксическая хирургия непрерывно развивается, и на данном этапе ее развития появилась возможность автоматизировать процесс проведения операции. Так как стереотаксическая хирургия является малоинвазивным методом хирургического вмешательства, то автоматизированный комплекс должен отвечать определенным требованиям по точности. Требования к системе диктуется областью ее применением, поэтому система должна работать под непрерывным управлением и контролем хирурга с достаточно высокой точностью и корректностью. Для управления системой разрабатывается программное обеспечения, это часть разработки предназначена не только для управления, но и для контроля текущего положения системы, а так же включает в себя трехмерный стереотаксический атлас. Конструкция системы основана на классическом стереотаксическом манипуляторе, и имеет возможность перемещения по любой траектории необходимой для операционного лечения. Основным рабочим органом системы, который осуществляет чистовую доработку положения, является трипод. Данный комплекс имеет все основные достоинства безрамочной нейронавигации, и не имеет его недостатков.
    С.Е. Антонов (1987)
    НИУ ИТМО, Санкт-Петербург
    УДК: 004.942
    Анализ алгоритмов планирования траекторий движения многокоординатных нелинейных механизмов  
    Рассматриваются различные подходы к планированию траекторий движений многокоординатных нелинейных механизмов на примере прецизионного трипода, механизмов параллельной кинематики. В зависимости от решаемых устройством задач и допустимой рабочей области, предложены методы планирования траекторий по критериям: минимизации пути, минимизации времени расчета, повышения точности следования. Рассмотрены различные подходы к моделированию работы устройств параллельной кинематики. Исследована применимость волновых алгоритмов, методов динамического программирования для решения задач терминального, траекторного управления устройств.
    А.Н.Серегин(1984), А.А.Смирнов(1990) (НИУ ИТМО, С.-Петербург),
    Киселев С.С. (ГНЦ РФ ЦНИИ "Электроприбор", С.-Петербург),
    Аничков А.Д., Полонский Ю.З. (Институт мозга человека РАН).
    УДК 681.5
    Разработка системы нейронавигации для стереотаксических операций.  
    Рассматривается создание автоматизированной системы нейронавигации для стереотаксических операций. В качестве основы приборной части разработки была выбрана дуга Лекселла с шаговыми электрическими двигателями, обеспечивающая возможность использования микроэлектродов, а также хирургической фрезы. Программная часть помимо пользовательского интерфейса для управления дугой Лекселла, включает в себя подробный трехмерный стереотаксический атлас, который, предусматривает использование изображений мозга реального пациента для автоматического изменения размеров и формы изображений структур мозга. Координаты цели и точки входа пересчитываются для системы координат дуги Лекселла и передаются на аппаратную часть. Для контроля текущего положения стереотаксического хирургического инструмента на пациенте установлены датчики, регистрирующие биоэлектрическую активность мозга пациента. Накопленные данные о реальном положении конкретных отделов мозга, их взаимном расположении и изменении формы под воздействием внешних факторов, накапливаются и учитываются при последующем формировании реальной модели мозга.
    Л.В.КУРГАНСКАЯ (1983)
    Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт проблем управления сложными системами Российской академии наук, Самара
    УДК 621.382
    Многоканальный регистратор температур конструкции научной аппаратуры на борту космических аппаратов "Бион-М" и "Фотон-М"  
    Рассматриваются вопросы разработки универсальной автономной система сбора и регистрации температур конструкции научной аппаратуры при проведении экспериментов на борту космического аппарата, в том числе для научной аппаратуры, устанавливаемой вне герметичных отсеков аппарата и на его поверхности.
    Проведение научных и прикладных экспериментов на борту космических аппаратов во многих случаях требует знания тепловых режимов и/или обеспечения контроля температуры конструкции различной научной аппаратуры в целом или ее отдельных частей. Поэтому с целью универсализации процессов измерений необходима разработка автономной многоканальной системы регистрации температур различных (по геометрии и другим характеристикам) элементов конструкции научной аппаратуры.
    Особое внимание уделяется вопросам обеспечения надежности проведения измерений в условиях открытого космического пространства, а также повышению объема и достоверности получаемой измерительной информации. Основная задача связана с разработкой аппаратной части многоканального регистратора температур с использованием современных электронных компонентов и новых типов чувствительных элементов с целью обеспечения высокого быстродействия и требуемых метрологических характеристик системы. Высокая надежность разрабатываемой системы достигается также за счет разработки специализированного микропрограммного обеспечения, с помощью которого допускается оперативный периодический анализ работоспособности основных узлов системы и сохранность получаемой измерительной информации, а также возможность восстановления работоспособности (живучести) системы после сбоев.
    Основные результаты работы были использованы при разработке технического облика многоканального регистратора температур конструкции научной аппаратуры, предназначенной для установки на борту космических аппаратов "Бион-М" и "Фотон-М" с целью получения информации о температурных режимах ее конструкции при проведении научных экспериментов, в том числе в условиях открытого космического пространства. После проведения летно-конструкторских испытаний многоканального регистратора температур при полете КА "Фотон-М" ?4 (ориентировочно в 2013 году) предполагается на его основе разработка соответствующей штатной системы для КА "Бион-М", "Фотон-М" и "Возврат-А".
    Е.Д. Долганова (1991) (СПбНИУ ИТМО, ОАО "Концерн "ЦНИИ "Электроприбор", С.-Петербург),
    П.В. Юхта (1985) (ОАО "Концерн "ЦНИИ "Электроприбор", С.-Петербург)
    УДК.531.383
    Результаты разработки и испытаний стенда имитации движения подстилающей поверхности  
    Доклад посвящен результатам разработки нестандартизованного средства испытаний, стенда имитации движения подстилающей поверхности (стенд ИДПП), предназначенного для испытаний радиодоплеровских лагов. Представлены конструкция и принцип работы стенда на основе 2-х беговых дорожек. Приведены результаты испытаний стенда ИДПП, подтверждающие погрешность выработки стендом скорости движения подстилающей поверхности, не превышающей 0,03 уз.
    Данный стенд введен в эксплуатацию весной 2011 г. в ОАО "Концерн "ЦНИИ "Электроприбор" и с его помощью были успешно проведены приемосдаточные испытания опытного образца радиодоплеровского лага РДЛ-4.
    Тематика работы - электронные и электромеханические устройства систем навигации и управления
    А.С. Долнакова (1990) (СПбНИУ ИТМО, ОАО "Концерн "ЦНИИ "Электроприбор", С.-Петербург),
    П.В. Юхта (1985) (ОАО "Концерн "ЦНИИ "Электроприбор", С.-Петербург)
    УДК.531.383
    Разработка блока преобразования RS-232-СКВТ  
    Доклад посвящен результатам разработки блока преобразования RS-232-СКВТ, осуществляющего взаимодействие цифрового интерфейса RS-232 с аналоговым каналом связи. Представлена структура блока преобразования, приведен алгоритм его функционирования. Путем математического моделирования эквивалентной электрической схемы блока показана его работоспособность. Выполнено проектирование печатной платы блока преобразования. На макетном образце блока проведены натурные испытания, результаты которых подтвердили работоспособность блока.
    В.А. ГУЧМАЗОВ (1990)
    ГНЦ РФ ЦНИИ "Электроприбор", С-Петербург
    Имитатор сигналов датчика индукционного лага.  
    Представлены результаты разработки имитатора сигналов датчика индукционного лага. Имитатор предназначен для проверки и контроля функционирования аппаратной части лага, обладающего высоким быстродействием. Разрабатываемый имитатор представляет собой программно управляемый формирователь сигналов пропорциональных скорости движения морского объекта. В работе рассмотрены особенности построения и устройства индукционных лагов, приведены исходные данные и требования, предъявляемые к проектируемому устройству. Разработана структурная и электрические схемы имитатора. Подобраны аппаратные средства, позволяющие построить имитатор с требуемыми характеристиками на основе отладочных плат фирмы Texas Instruments. Для обеспечения вторичного электропитания разработана плата питания имитатора. В пакетах OrCad и Multisim выполнено проектирование и моделирование работы платы питания. Разработано программное обеспечение имитатора. Приведен перечень работ подлежащих решению в ближайшее время.
    Ю.В. ШАФРАНЮК (1985)
    ОАО "Концерн "ЦНИИ "Электроприбор", С.-Петербург
    УДК:681.88
    Программный имитатор для исследования алгоритмов обнаружения и классификации целей, реализуемых в пассивной гидроакустической станции с гибкой протяженной буксируемой антенной.  
    Целью работы является разработка алгоритмов и программного обеспечения имитатора выходов приёмных каналов гибкой протяженной буксируемой антенны для заданного имитируемого эпизода, помеховой обстановки и спектральных картин шумоизлучения объектов в неоднородной морской среде.
    В работе приводятся требования к имитатору, общая схема, принцип построения, а также результаты его тестирования, определяющие качество имитации заданных параметров.
    Данные, полученные в ходе работы имитатора, могут использоваться для отработки алгоритмов обнаружения и классификации целей, реализуемых в пассивной гидроакустической станции с гибкой протяженной буксируемой антенной.
    А.М.Макаров (1988), Р.А.Ларичев (1987)
    СПбГЭТУ "ЛЭТИ", Санкт-Петербург
    УДК 53.082.52
    Оценка возможных источников погрешности автоколлимационного нуль-индиктора.  
    В результате исследования и первичной апробации автоколлимационного нуль-индикатора оказалось, что точностные характеристики прибора сильно зависят от параметров его оптической схемы. К таким параметрам относится: ширина освещаемой щели, наклон щели вокруг оптической оси прибора, наклон фотоприемника вокруг оптической оси прибора и равномерность освещения щели. Для дальнейшего совершенствования автоколлимационного нуль-индикатора представляется целесообразным теоретически оценить погрешности, которые могут вносить указанные параметры. В докладе представлены наиболее типичные примеры возникновения случайной и систематической погрешности из-за перечисленных параметров. Также приведены оценки погрешностей для созданного прибора с использованием реальных числовых параметров его оптической схемы.
    Ю.М. Скородумов (1988), А.В. Шафранюк (1980), П.В. Юхта (1985)
    ГНЦ РФ-ЦНИИ <Электроприбор>, С.-Петербург
    УДК.65.012.122
    Выбор аппаратной платформы для реализации спецвычислителя гидроакустического комплекса.  
    В докладе рассматривается проблема выбора аппаратной платформы для реализации спецпроцессорной части центрального вычислительного комплекса для гидроакустической системы широкополосной пеленгации. Приведена общая структура вычислительного комплекса и представлены задачи, решаемые спецпроцессором в составе комплекса, а так же требования, предъявляемые к его реализации.
    На основании требований, которые предъявляются к задачам, предполагающим решение на спецвычислителе, рассматриваются возможные для использования платформы цифровой обработки сигналов, а именно: цифровые сигнальные процессоры производства Analog Devices и Texas Instruments, платформа "МУЛЬТИКОР" ГУП НПЦ "ЭЛВИС", платформа типа 0х86-0x64, а также программируемые логические интегральные схемы (ПЛИС).
    Д.В.Морозов (1978)
    Воронежский авиационный инженерный университет
    УДК 629.05
    Нечувствительность систем к отказам однотипных резервных элементов.  
    Рассматривается возможность применения настраиваемой эталонной модели системы для восстановления ее работоспособности после появления одного или нескольких отказов аппаратной части системы. Рассмотрение аспектов нечувствительности к отказам приобретает особое значение во время разработки концепции нового цифрового бортового оборудования, так как они оказывают непосредственное влияние на надежность, готовность, живучесть, пригодность к техническому обслуживанию и стоимости жизненного цикла системы.
    В докладе раскрывается решение следующей задачи. Имеется динамический объект. Входное воздействие на объект известно. Состояние объекта неизвестно и измеряется с по-мощью однотипных датчиков. Информация с датчиков поступает в схему сравнения и селекции сигналов, где определение отказавших датчиков чаще всего осуществляется на основе мажоритарной логики путем сравнения сигналов всех элементов и выявление из них сигнала, отличного от других. Сигналы таких датчиков в формировании выходного сигнала не используются. Недостаток таких схем - возможная потеря работоспособности при трех последовательных или двух одновременных отказах.
    Для устранения указанного недостатка используют схемы контроля с эталонной мо-делью. Считается, что свойства динамического объекта с течением времени медленно изме-няются. Благодаря блоку настройки в эталонной модели отслеживаются эти изменения..
    Работа выполнена при финансовой поддержке РФФИ, грант 11-08-01174-а.
    А.В. ЛАДОНКИН (1987)
    ФГБОУ ВПО "Тульский государственный университет", Тула
    УДК 6229.13
    Оптические системы ориентации и навигации беспилотных летательных аппаратов  
    В работе рассматривается конструкция и вычислительные алгоритмы оптических систем ориентации и навигации, построенных на базе центральнопроективных и катадиоптрических видеосистем.
    Катадиоптрическая видеосистема представляет собой центральнопроективную видеокамеру, дополненную зеркальной оптической системой, увеличивающей угол обзора. Вычисление углов крена и тангажа в этих системах происходит на основе анализа взаимного расположения неба и земли. Определение линейных координат (широты, долготы, высоты) и угла рыскания осуществляется на основе анализа смещения каждого последующего кадра изображения относительно предыдущего. Значения данных параметров в момент начала полета летательного аппарата должны быть известны, например, при помощи привлечение данных от модуля спутниковой навигации, который так же может использоваться для коррекции оптических систем в процессе полета.
    В работе приводятся результаты моделирования оптических систем ориентации и навигации при различных режимах полета. Точность оптических систем позволяет использовать их в беспилотных летательных аппаратах для выполнения таких заданий, как аэрофотосъемка, видеонаблюдение и т.д.
    А.В. ШАВЕТОВ (1986)
    НИУ ИТМО, Санкт-Петербург
    УДК 681.586.773
    Тактильное очувствление роботехнических систем.  
    Современной задачей в робототехнике является разработка тактильных датчиков, способных к распознаванию геометрических образов окружающего пространства, что обусловлено развитием этой области. Все больше создаваемых робототехнических объектов оснащаются видеокамерами для зрительного распознавания объектов, т.е. бесконтактного. Но настоящий интерес вызывает именно контактное определение окружающего пространства - механическое осязание доступной зоны. Актуальность достижения поставленной цели подтверждается потребностью в контактном ориентировании в пространстве. Цель работы заключается в создании устройства, способного к тактильному мониторингу для решения задач осязания, как в робототехнике, так и в других областях. В результате данной работы был создан опытный образец тактильного механизма. Прототип базируется на микроконтроллере Ubicom SX48BD, оснащен набором пьезоэлектрических преобразователей информации и позволяет решать задачи исследования рельефа поверхности.
    СТРАТИЛАТОВ К. С. (1988)
    ОАО НПО "Прибор", С.-Петербург
    УДК62-69
    Альтернативные методы обогрева микросхем  
    Целью статьи является обзор способов улучшения температурного режима работы микроконтроллеров и микропроцессоров посредством оптимального расположения источников тепла и методов нагрева. В статье рассмотрены различные конструкции радиаторов и нагревательных элементов, в частности, резистивных (терморезисторов) и полупроводниковых. Рассмотренные средства предназначены для исключения таких явлений как нарушение контактов и нарушение целостности кристаллов интегральных схем. Для приведенных методов рассчитана эффективность их применения в [?С/Вт] и габариты конструкций, обеспечивающих эти решения.

    Интеллектуальные системы навигации и управления


     
    Е.ЛОСИЦКИЙ(1998), А.СВЕЧИНСКИЙ(1995)
    Физико-Математический Лицей №239, Санкт-Петербург
    УДК 629.7.018.3
    Робот "Декоратор"  
    ЗАДАЧА
    Создание универсального робота, предназначенного для гармоничной, всегда уникальной, художественной раскраски сферических и цилиндрических поверхностей разного размера.
    НАЗНАЧЕНИЕ
    Робот используется для раскраски новогодних шариков(первая версия), надувных воздушных шаров (вторая версия).
    ВОЗМОЖНОСТИ
    Робот запрограммирован самостоятельно создавать орнамент.
    Получаются всегда разные, уникальные рисунки.
    Если необходимо, то рисунок можно повторить.
    Робот наносит на шарик текст, который пересылается с компьютера по Bluetooth.
    Воздушные шары имеют разный размер и форму, поэтому робот изучает форму шара, чтобы точно контролировать положение маркера.
    С.В. ШАВЕТОВ (1988), Ю.А. КАПИТАНЮК (1988)
    СПбНИУ ИТМО, Санкт-Петербург
    УДК 681.51
    Подвижная балансирующая научно-исследовательская система  
    Актуальными задачами в современном роботостроении являются разработка новых конструкций мобильных систем, а также создание интеллектуальных алгоритмов управления и навигации. Цель работы заключается в создании подвижной маятниковой системы для решения подобного рода задач, как в робототехнике, так и в теории управления. Актуальность достижения поставленной цели подтверждается потребностью научно-исследовательских и производственных предприятий в программно-аппаратных комплексах, позволяющих производить отработку алгоритмов и отдельных узлов при разработке реальных элементов систем. В результате данной работы был создан опытный образец подвижной исследовательской системы. Прототип базируется на микроконтроллере ARM Cortex M3, оснащен необходимым набором преобразователей информации и позволяет решать задачи исследования алгоритмов управления неустойчивыми нелинейными системами, включая задачи стабилизации и движения по траектории.
    А.В.ГОРИН (1989), С.В.АРАНОВСКИЙ (1983)
    УДК 007.52
    Управление траекторным движением мобильного робота с использования нечётких моделей  
    Задача траекторного движения мобильного робота находит применение в погрузочно-разгрузочных работах, исследовании планет, бортовых автопилотах автомашин, строительных роботах и т.д.
    Предложенный в работе алгоритм управления позволяет осуществлять управление роботом на основе динамических, кинематических и нечётких моделей при наличии некоторой априорной информации о требуемой траектории движения. Основной подхода является разделение управления роботом на два уровня: формирование траектории движения робота и движение робота вдоль сформированной траектории.
    Первый уровень основан на анализе изображения с последующим формированием кусочно-линейной траектории. Второй уровень представляет собой объединение адаптивного локального регулятора скорости электродвигателей робота и нечёткого регулятора, формирующего сигналы управления для движения по сформированной траектории.
    Проверка работоспособности алгоритмов проводилось путем математического моделирования. В дальнейшем предполагается реализация полученного алгоритма на практике.
    С.А.Филиппов (1974), Е.И.Лосицкий (1998), Г.С.Бартош (1998)
    Физико-математический лицей №239, Санкт-Петербург
    УДК 621.86/.87
    Управление движением робота по прерывистой трассе.  
    Для решения задачи следования по заданному маршруту в условиях недостаточной информации о траектории движения моделируется движение робота по прерывистой черной линии на белом поле. В качестве попутно решаемых задач можно перечислить: движение по линии на датчиках освещенности с использованием ПД-регулятора, запоминание пройденного пути по положениям встроенных энкодеров, возврат по пройденной траектории, повторение пройденного пути на повышенной скорости (вплоть до предельно возможной), защита от потери курса, беспроводная передача информации о пройденном маршруте другим роботам. Все названные задачи разбираются в рамках экспериментального школьного курса информатики-робототехники.
    С.В.ВЛАСОВ (1986) (Филиал ФГУП "ЦЭНКИ" - "НИИ ПМ им.академика В.И. Кузнецова", Москва),
    Д.О.ШОЛОХОВ (1985) (МГТУ им. Н.Э. Баумана, Москва)
    УДК 681.513
    Разработка компактного генетического алгоритма  
    Объем задач, которые необходимо решать беспилотным летательным аппаратам (БПЛА) в современных условиях постоянно возрастает, поэтому требования по быстродействию, надежности, точности и др., предъявляемые к системам БПЛА неуклонно растут. Обеспечение требуемых характеристик систем БПЛА предлагается решать алгоритмическим способом.
    Коррекция измерительных систем БПЛА в автономном режиме осуществляется в выходном сигнале с помощью алгоритмов прогноза. Наиболее точную прогнозирующую модель удается построить с помощью нейронных сетей и генетических алгоритмов.
    В настоящем докладе рассмотрен генетический алгоритм с упрощенной процедурой построения модели.
    Данный алгоритм предусматривает использование ограниченного базиса генов, а также мейоза, который заключается в сокращения числа хромосом при делении.
    Проведено моделирование тестовой математической модели ошибок ИНС, ошибок ИНС, комплексированной с внешними системами.
    Результаты математического моделирования продемонстрировали работоспособность разработанного алгоритма.
    Ковязин И.О. (1987)
    ОАО "Раменское приборостроительное конструкторское бюро", Раменское
    УДК 629.7.076
    Система предупреждения о критических режимах полета вертолета  
    Вертолет имеет сложные граничные условия критичных режимов полета. Большое количество авиационных происшествий и катастроф происходят по причине выхода параметров полета за предельно допустимые значения.
    Используемые в настоящее время способы предупреждения представляют собой набор алгоритмов ограничения предельных значений отдельных параметров полета вертолета.
    Главный недостаток таких способов в том, что, контролируя отдельные пилотажные параметры, нельзя отследить их взаимовлияние в сложных условиях.
    Постановка задачи: разработать систему предупреждения о критических режимах полета вертолета (СПКР), которая должна обеспечивать своевременное определение и оповещение экипажа о наличии и виде критического режима полета.
    Построение СПКР будет осуществляться на основе аппарата нечеткой логики, который часто используется при разработке систем, для которых характерна неопределенность и неточность входных параметров (в данном случае - граничные условия критических режимов).
    Для построения СПКР на основе применения аппарата нечеткой логики необходимо выполнить следующие этапы работы:
    - Определить функции принадлежности для каждого входного параметра.
    - Определить тип нечеткого логического вывода.
    - Определить алгоритм приведения к четкости (дефаззификации).
    Составить логико-лингвистическую модель системы и нечеткую базу правил на основе описания критических режимов на естественном языке (использовались исходные данные от экспертов в области аэродинамики).
    СПКР имеет следующую структуру:
  • алгоритм предварительной обработки производит пересчет входной информации в необходимые для системы параметры;
  • фаззификатор предназначен для перевода четких входных данных в нечеткие лингвистические переменные, которые соответствуют функциям принадлежности;
  • алгоритм нечеткого логического вывода на основании нечеткой базы правил осуществляет отображение входных переменных на выходные при помощи алгоритма нечеткого логического вывода;
  • дефаззификатор осуществляет перевод нечеткого результата числовое значение.
    Разработанная СПКР на основе аппарата нечеткой логики обеспечивает предупреждение о критических режимах полета в соответствии с исходными данными, что подтверждено результатами моделирования работы СПКР на ЭВМ.
    В ходе моделирования СПКР на ЭВМ проведен сравнительный анализ СПКР, выполненной с использованием аппарата нечеткой логики, и жесткой логики. В результате сделан вывод о том, что СПКР на основе аппарата нечеткой логики имеет больше возможностей по идентификации критических режимов полета, чем существующая СПКР на основе жесткой логики. Но существуют критические режимы, для выявления которых нет необходимости использовать аппарат нечеткой логики.
    На основании вышесказанного можно сделать вывод, что для разработки СПКР целесообразно использовать смешанную логико-лингвистическую структуру, использующую как нечеткую, так и жесткую логику.

  • Информационные технологии на предприятиях навигационного приборостроения


     
    Виноградов И.И. (1990) (СПБГПУ), Карташев Е.Н. (1946)
    ОАО "Концерн ЦНИИ "Электроприбор"
    УДК 658.512.2-52
    Создание единого информационного пространства (ЕИП) в приборостроительном предприятии  
    Рассмотрено нормативное, методическое и организационное обеспечение, а также дан обзор основных функционально-логических компонентов ЕИП отрасли и предприятия, Государственных и отраслевых стандартов, баз данных нормативно-справочной документации. Описаны этапы внедрения информационных систем.
    Практика разработки, внедрения, сопровождения и обеспечения осуществленных ИТ-проектов показывает, что многоплатформенность и разноплановость информационных систем, используемых сегодня приборостроительными предприятиями на различных структурных уровнях реализации и управления проектами, отсутствие единых стандартов, регламентирующих обмен информацией о составе и структуре выпускаемой продукции не позволяют оперативно решать задачи. Таким образом, современный уровень информатизации предполагает создание концепции определяющей стратегию и механизмы формирования единого информационного пространства (ЕИП) отрасли через капитализацию ранее осуществленных вложений в автоматизацию отдельных предприятий.
    Формирование стратегии и тактики развития информационных и коммуникационных технологий, создание концепции информатизации приборостроительных предприятий предполагает: унификацию процессов информатизации предприятий; определение и согласование уровней информатизации; обоснование экономических, организационных, производственных, интеллектуальных и других видов затрат на выполнение ИТ-проектов.
    Для достижения поставленной цели необходимо комплексное решение следующих задач: разработка единой идеологии и научно-технической политики в сфере внедрения информационных и коммуникационных технологий; разработка рекомендаций по развитию информационной инфраструктуры; разработка нормативного, методического и организационного обеспечения процессов информатизации; создание механизмов управления процессами информатизации и автоматизации.
    К.О. Ильмаст (1979) (ОАО "Концерн ЦНИИ "Электроприбор"),
    Михайлов М.С. (1989) (СПбГЭТУ "ЛЭТИ")
    УДК 658.512.2-52
    Разработка средств защиты данных в корпоративных информационных сетях  
    В работе рассматривается подход к внедрению в корпоративной вычислительной сети (КВС) промышленного предприятия средств защиты данных с целью снижения рисков нарушения конфиденциальности, целостности и доступности данных, связанных с техническими и человеческими факторами. В то же время наблюдается тенденция в промышленных предприятиях к объединению всех ресурсов, подлежащих автоматизации, (проектирование, производство, экономика и т.п.) в единое информационное пространство (ЕИП) с целью создания развитых баз данных, хранимых на серверных массивах. В этом случае построение систем автоматизации приходит в противоречие с требованиями государственных нормативных документов по защите данных, а именно, защита персональных данных (ПДн) личного состава, что требует снижения рисков, связанных с актуальными угрозами информационной безопасности.
    Уровень конфиденциальности информационной системы, в первую очередь, определяется категорией хранимых и используемых в системе данных.
    Здесь предлагается принцип построения виртуальных подсетей и терминальных выделенных автоматизированных рабочих мест (АРМ), обладающие специфическими настройками и степенью аутентификации.

    Результаты
    1. Для физического уровня ЕИП использовались технологии сегментации КВС предприятия с выделением контуров повышенной защищенности и использованием межсетевых экранов.
    2. Обеспечение безопасности подключения удаленных ПЭВМ (стационарных или мобильных) к ресурсам КВС предприятия осуществлялась на базе алгоритмов шифрования, сертифицированных ФСТЭК.
    Д.А. Куц (1988), Е.Н. Карташев (1946)
    ОАО "Концерн ЦНИИ "Электроприбор"
    УДК 658.512.2-52
    Проблема проведения компьютерного моделирования гидроакустических систем  
    В работе рассматриваются методы расчета для проведения компьютерного моделирования гидроакустических систем и возможность решения широкого спектра задач, требующих применения различных алгоритмов расчета. Апробируется подход к согласованию различных методов расчета для решения гидроакустических задач. Поднимается проблема их постановки при проведении компьютерного моделирования и ее отождествления с конкретным методом расчета.
    Компьютерное моделирование таких сложных объектов как гидроакустические системы является наиболее выгодным как с финансовой, так и с физической стороны по сравнению с проведением натурных испытаний, а также более удобным, чем аналитические расчеты. Кроме этого компьютерное моделирование способно проводить вычислительные эксперименты в зависимости от изменения интересующих параметров, а также решения обратных задач. Поэтому данная работа актуальна для предприятий, в которых используются информационные технологии, позволяющие применять компьютерное моделирование для проектирования различных систем и представления в электронном виде полного описания разрабатываемого изделия (CAE/CAD/CAM систем).
    Здесь учитываются особенности гидроакустических задач, основанные на существовании нескольких теорий акустики: статистической, геометрической, волновой, и т.п.
    Результаты:
    1. Проведено исследование методов расчета для решения задач гидроакустических систем.
    2. Обозначена проблема согласования различных методов расчета применительно для гидроакустических задач.
    3. Разработаны рекомендации для выбора оптимального метода расчета для конкретной гидроакустической задачи.
    Ю. В. ДОНЕЦКАЯ (1983)
    ОАО "Концерн "ЦНИИ "Электроприбор", Санкт-Петербург
    Автоматизация процесса управления внесением изменений  
    В работе отражается опыт эксплуатации системы Windchill, полученной в ходе создания механизма ведения "Журналов изменений" и "Перечней замечаний" в электронном виде в ОАО "Концерн "Центральный научно-исследовательский институт "Электроприбор".
    Реализация процесса управления внесением изменений средствами системы Windchill основывается на нескольких специализированных объектах:
    - Problem Report (описание проблемы);
    - Enterprise Change Request (запрос на изменение);
    - Enterprise Change Notes (запись об изменении);
    - Change Activity (задание на изменение).
    С каждым из них в системе ассоциирован специализированный маршрут, позволяющий передавать объект между уполномоченными службами. Первый, из перечисленных, объект (Problem Report) может быть использован для записи замечаний в цехе. Второй объект (Enterprise Change Request) используется для записи замечаний, требующих принятия решения, в специализированную книгу регистрации и учета замечаний.
    Выделяют два вида таких книг - книга для регистрации и учета замечаний при изготовлении опытного образца изделия ("Журнал изменений") и книга для регистрации и учета замечаний при серийном изготовлении изделия ("Перечень замечаний").
    Третий объект (Enterprise Change Notes) необходим для объединения нескольких замечаний, требующих отработки, по какому-либо принципу. С ним связан последний - четвертый - объект (Change Activity), реализующий передачу и контроль задания на отработку замечания конкретному исполнителю.
    В докладе рассматриваются вопросы, связанные с настройкой интерфейса объектов в соответствии с требованиями пользователей системы; реализацией маршрутов для каждого вида объектов и организации связей между ними.
    А. В. Сумцов (1986)
    УДК 658.512.2
    Сравнительный анализ элементов интерфейса и процедур обработки данных для системы автоматизированного формирования документации.  
    Работа систем автоматизированного проектирования основывается на взаимодействии человека и машины. В этом процессе качество интерфейса и применяемые способы ввода и обработки данных непосредственно влияют на показатели производительности труда и качество получаемого результата. В докладе приводятся результаты сравнительного анализа внедряемых в систему автоматизированного формирования документации элементов пользовательского интерфейса. Описываются процедуры динамической фильтрации данных, подбора аналогичных изделий на основе задаваемых критериев соответствия; излагается суть и преимущества внедряемой методики ввода исходной информации о составе разрабатываемых комплектов.
    А.С. Долнакова (1990), Е.Д. Долганова (1991) (СПбНИУ ИТМО, ОАО "Концерн "ЦНИИ "Электроприбор", С.-Петербург),
    А.И. Соколов (1982) (ОАО "Концерн "ЦНИИ "Электроприбор", С.-Петербург)
    УДК.531.383
    Опыт работы с программным обеспечением Arbortext  
    В докладе рассматривается опыт работы сотрудников ОАО "Концерн "ЦНИИ "Электроприбор" с программным обеспечением (ПО) Arbortext при заполнении модулей данных эксплуатационной документации, соответствующих международным стандартам S1000D и RISSE-08.
    Изложены преимущества ПО Arbortext, заключающиеся в сокращении времени и автоматизации процесса разработки технической документации.
    Приведены недостатки, связанные с опытной эксплуатацией ПО (использование ПО не в полном объеме) и внутренними недоработками поставщиков ПО.
    Предлагаются пути усовершенствования работы ПО Arbortext.

    Конкурс "УМНИК"


     
    О.В. КОРОЛЬКОВА (1986), Д.К. ЩЕГЛОВ (1982)
    ОАО "Конструкторское бюро специального машиностроения" г. Санкт-Петербург
    УДК 681.518: 65.11; 004.89
    Методика построения системы интегрированной информационной поддержки процессов эксплуатации объектов наземной космической инфраструктуры  
    Целью работы является обобщение и систематизированное изложение современных представлений о модернизации существующей системы управления (СУ) эксплуатацией объектов наземной космической инфраструктуры (НКИ) с учетом возможностей передовых информационных и коммуникационных технологий.
    Сформулированы основные особенности функционирования системы эксплуатации объектов НКИ в современных условиях. Проведено исследование СУ эксплуатацией объектов НКИ с точки зрения методологии системного анализа. Определены объекты управления и управляющие воздействия. Рассмотрены базовые контуры управления (техническим состоянием, запасами элементов замены оборудования, эксплуатационными процессами, персоналом) в составе СУ эксплуатацией объектов НКИ. Сформулированы общие требования к информационному обеспечению процессов эксплуатации объектов НКИ Предложена базовая архитектура интегрированной информационной СУ эксплуатацией объектов НКИ, а также методика построения этой системы.
    Кисиль И.Д. Образовательные технологии на базе робототехнического комплекса Bioloid  
    Цель работы заключается в разработке обучающего курса робототехники для школьников и студентов на платформе Bioloid.
    На сегодняшний день школьники и студенты изучают физику и математику в основном теоретически. Отсутствие наглядных результатов решения задач снижает заинтересованность в обучении.
    В данной работе представлена программа обучения на базе робототехнического конструктора Bioloid. В состав конструктора входят: сервопривода, микроконтроллер, датчики звука и температуры, инфракрасные датчики, гироскопы и акселерометры. Благодаря этому набору, с помощью разработанного образовательного курса, школьники и студенты смогут осваивать основы робототехники, физики, теории управления, машинного зрения на реальных объектах, что увеличит заинтересованность в изучении технических предметов.
    Благодаря большому набору датчиков возможно создание автономных мехатронных систем, например телеуправляемых роботов, используемых для удаленного мониторинга местности. Большое количество подключаемых сервоприводов позволяет роботу работать на пересеченной территории.
    Таким образом, обучающий курс робототехники на базе Bioloid позволит заинтересовать и дать базовую подготовку школьникам и студентам в области механики, физики и робототехники
    В.М.БАРДОВ (1988)
    НИУ ИТМО, С.-Петербург
    УДК 681.5
    Разработка и реализация летающей платформы для фото и видео съемки.  
    В данной работе ставится задача разработки и реализации летающей платформы для фото и видео съемки. По результатам проведенного анализа существующих моделей беспилотных летательных аппаратов в качестве механической части был выбран мультикоптер вертолет с несколькими двигателями. При разработке летающей платформы основной упор предполагается сделать на создание адаптивной системы бортового управления. В рамках подготовительных работ по проекту, для последующей апробации результата, был реализован стенд "квадрокоптер".
    Е.И. Бирилло (1991), Соколова Д.Н. (1990)
    Санкт-Петербургский Научно-Исследовательский Университет Информационных Технологий, Механики и Оптики
    УДК 681.51
    СИСТЕМА УПРАВЛЕНИЯ АВТОНОМНЫМИ ДВУХКОЛЕСНЫМИ МОБИЛЬНЫМИ РОБОТАМИ  
    В условиях современной загруженности дорог (пробки в городе, и наоборот бездорожье в деревнях) особую ценность представляет собой одноколейный транспорт обладающий маневренностью, малыми габаритами и пониженным энергопотреблением. Так, в частности, с помощью мотоцикла можно проехать в пробке, найти тропинку на деревенской дороге и другие задачи связанные с современным темпом жизни.
    Решена задача управления одноколейным мобильным роботом, построенном на базе Lego Mindstorms NXT. Для макета робота разработан регулятор, обеспечивающий устойчивое вертикальное положение при перемещении по горизонтальной плоскости с возможностью дистанционного управления траекторией движения.
    Схожие разработки ведутся мировыми лидерами в производстве мотоциклов, используются в качестве дополнительной системы стабилизации. Алгоритмы управления, полученные в ходе этой работы, могут применяться для таких задач. Такие системы востребованы в рамках курсов по обучению езде на велосипеде детей с отклонениями, для повышения устойчивости двухколесных транспортных средств.
    Также просчитанная математическая модель может использоваться в симуляторе мотоцикла, при обучении водителей.
    А. В. Хованский (1991)
    СПбНИУ ИТМО, Санкт-Петербург
    УДК 681.51
    Построение учебно-методического комплекса по курсу робототехники  
    Обилие теоретического материала затрудняет восприятие информации студентами, снижает их интерес к предмету, в результате чего мы теряем научные кадры. В то время как практическая реализация алгоритмов управления с использованием игровых технологий привлекает молодежь и позволяет использовать полученные знания на практике. Именно эти методы обучения использует организованная на базе кафедры СУИ лаборатория робототехники, и именно их мы хотим внедрить в процесс обучения теории автоматического управления. Поэтому целью данного проекта является разработка комплекса лабораторных работ и соответствующей методической документации, на основе которого студенты изучающие теорию автоматического управления смогут практически применять свои знания. Это будет реализовано на базе кафедры СУИ и также может применяться для организации научно-исследовательской деятельности.
    А. С. КРУПЕНЬКИН (1992), А. А. ХАСАНОВ (1992)
    СПбНИУ ИТМО, Санкт-Петербург
    УДК 681.51
    Разработка аппаратно-программного комплекса (АПК) согласованного дистанционного управления множеством энергонезависимых аппаратов  
    На сегодняшний день уровень развития науки и технологий позволяет создавать не только сложнейшие устройства, но и целые группы устройств, взаимодействующих между собой и работающих над достижением единой цели. Кроме того, при реализации управления процессом взаимодействия внутри такой системы оператором и, порой, не одним, существует задача согласования управления и адекватная обработка попыток управления одним объектом от множества желающих. В данной работе решается задача согласования дистанционного управления множеством роботов. Так же предлагается решить задачу обработки чрезвычайных ситуаций, которые не терпят ожидания ответа от удалённого пункта управления. Кроме того, возможно заметно улучшить время энергонезависимой работы аппарата, увеличив период времени установления связи аппарата с пунктом управления.
    Реализация аппаратной платформы, создание программной реализации разрабатываемых алгоритмов, отработка АПК в высоконагруженных условиях, позволит улучшить работу комплекса и вывести его на качественно новый уровень, на котором возможна будет коммерциализация проекта.
    С.А.АНИСИМОВ (1984)
    Санкт-Петербургский государственный электротехнический университет "ЛЭТИ", Санкт-Петербург
    УДК 531.383
    Динамические методы аттестации испытательных стендов для калибровки инерциальных систем.  
    Проектирование инерциальных навигационных систем (ИНС) предполагает исследование инструментальных погрешностей трехосных блоков чувствительных элементов. Анализ используемого на сегодняшний день испытательного оборудования выявил ряд существенных недостатков, основным из которых является то, что функциональность стендов определена рекомендациями международной организации IEEE по калибровке инерциальных датчиков, предполагающих режимы позиционирования или вращения с постоянной за оборот угловой скоростью.
    Предлагаемые динамические методы аттестации позволяют расширить перечень режимов изменения углов, задаваемых стендом и характерных объекту на котором предполагается применять испытуемую ИНС, например, квазигармонические колебания по всем осям одновременно. Это позволяет реализовывать новые схемы аттестации стенда и повысить эффективность калибровки ИНС путем комплексирования ее чувствительных элементов с датчиками угла стенда.
    И.B.ЗАЙЧЕНКО (1983)
    ФГБОУ ВПО "Комсомольский-на-Амуре государственный технический университет", Комсомольск-на-Амуре
    УДК 681.5.015
    Разработка способов компенсации нелинейностей в системах управления с помощью нечеткого логического регулятора.  
    Рассматриваются различные варианты включения нечеткого логического регулятора в структуру системы управления для компенсации сопутствующих нелинейностей. Предлагается методика синтеза нечеткого регулятора и алгоритм автоматизированного построения структуры нечеткого регулятора. Представленная методика может быть основой для разработки различных алгоритмов управления движением. Вычислительный эксперимент продемонстрировал работоспособность систем управления, построенных согласно предлагаемой методике, и эффективность предлагаемых способов компенсации.
    А.И.Костылев (1985)
    ФГУП "ЦНИИ им. акад. А.Н.Крылова", С.-Петербург
    УДК 681.513.5:519.3
    Метод модального синтеза многоканальной цифровой системы управления движением судна на воздушной подушке  
    Использование нескольких каналов управления позволяет эффективно повысить точность и качество систем автоматического управления. Однако при классическом синтезе по собственным частотам многоканальной системы управления возникают неопределенности при нахождении коэффициентов обратных связей, т.к. при использовании m каналов управления общее число неизвестных будет mn, где n - порядок системы уравнений. Данный метод позволяет снять неопределенности и получить желаемые динамические свойства системы. Идея его заключается в том, чтобы не решать напрямую уравнение Риккати, а найти матрицу весовых множителей используя характеристический определитель замкнутой системы и характеристический определитель матрицы параметров П.
    Для реализации идеи был сформулирован алгоритм, описывающий синтез по собственным частотам, с помощью которого была исследована двухканальная цифровая система управления движением судна на воздушной подушке.
    Е.М. ИВАЩЕНКО (1987)
    Санкт-Петербургский государственный электротехнический университет "ЛЭТИ", Санкт-Петербург
    УДК 681.2.08
    Повышение эффективности лазерного динамического гониометра.  
    В настоящее время новые промышленные технологии выдвигают задачу прецизионного высокоскоростного измерения параметров сложного углового движения самых разнообразных объектов, которая может быть решена при использовании средств лазерной динамической гониометрии, использующей фундаментальные свойства лазера с кольцевым резонатором.
    Доклад посвящен повышению эффективности лазерного гониометра для аттестации многогранных призм. Повышение эффективности возможно при повышении точности при той же стоимости. Увеличение точности достигается устранением систематической погрешности кольцевого лазера (КЛ), для чего в настоящее время используют метод кросс-калибровки, предполагающий развороты КЛ, что затрудняет его применение. Предложен метод устранения систематической погрешности КЛ при его фиксированном положении. Представлены результаты экспериментальных исследований предложенного метода, которые выявили возможность его использования в качестве альтернативы методу кросс-калибровки. Применение предлагаемого метода по-зволит повысить точность гониометра, упростить процедуры калибровки гониометра и выставки нуль-индикатора, что повысит эффективность гониометра, следовательно, и его конкурентоспособность на мировом рынке.

    Микромеханические датчики


     
    Д.В. Розенцвейн (1983), П.С. Якимов (1989)
    ГНЦ РФ-ЦНИИ "Электроприбор", С.-Петербург
    УДК.531.383-11
    Анализ микромеханических гироскопов с вибростойкими упругими подвесами  
    Для использования гироскопов на высокодинамичных объектах необходимо, чтобы собственная частота упругого подвеса превышала значение 6кГц. Варьируя параметрами конструкции чувствительного элемента микромеханического гироскопа можно изменять собственные частоты его упругого подвеса. Для этого необходимо проследить зависимость собственных частот от следующих параметров: толщина инерционного тела, ширина балок упругого подвеса, угол между балками упругого подвеса.
    В настоящей работе рассмотрены микромеханические гироскопы с различными типами подвесов. Представлены зависимости собственных частот от геометрических параметров упругого подвеса. Приведены численные значения расчетов собственных частот для рассмотренных гироскопов. Проанализирована работоспособность микромеханических гироскопов по условию прочности балок упругого подвеса. Сформулированы требования к микромеханическим гироскопам с вибростойкими упругими подвесами.
    Работа выполнена при поддержке гранта РФФИ, проект 10-08-00153-а
    Р.С. ЕФРЕМОВ (1990), Н.В.МОИСЕЕВ (1976), А.С.КОВАЛЕВ (1980), Д.Р. ГАГЛОЕВ (1989) (ОАО "Концерн "ЦНИИ "Электроприбор", С.-Петербург),
    В.Н.СИДОРЕНКО (1982) (МИЭТ(ТУ),г.Москва)
    УДК.531.383-11:531.714.7;
    Результаты испытаний микромеханических гироскопов  
    Приведено описание конструкции датчика, состоящего из двух кремниевых модулей - электромеханической структуры и интегральной схемы управления датчиком. Проработана и освоена технология сборки датчиков в специализированный корпус. Проведены испытания датчиков, позволившие экспериментально определить показатель выхода годных образцов.
    Беляев Я.В. (1978)
    ЦНИИ "Электроприбор", С-Петербург
    УДК. 621.3
    Использование квадратурной составляющей выходного сигнала для тестирования ММГ  
    Для тестирования ММГ используют поворотные стенды, позволяющие задавать угловую скорость в диапазонах от сотен долей до тысяч градусов в час. Такие стенды дорогостоящие, имеют большие массу и размеры и не всегда доступны разработчику. В докладе рассматриваются методики тестирования ЧЭ ММГ с помощью задания эквивалентной угловой скорости, основанные на использовании квадратурной составляющей выходного сигнала ММГ и не требующие использования поворотных стендов, что особенно актуально при серийном изготовлении ЧЭ.
    Д.П. Елисеев (1987), В.П. Серебряков (1988), А.П. Чапурский (1988)
    ОАО "Концерн "ЦНИИ "Электроприбор", С.-Петербург
    УДК.531.383.001.4
    Выбор узлов запуска и торможения малогабаритного ударного стенда для испытаний микромеханических приборов  
    Приведены результаты разработки ударного стенда для испытаний микромеханических приборов. Проведена оптимизация конструкции стенда с целью исключения ряда проблем. Проработана конструктивная схема с одной направляющей, позволяющая исключить закусывания стола с испытуемым объектом. Проработана конструктивная схема крепления узлов запуска и торможения стола с закрепленным объектом испытания. Проведен сравнительный анализ механизмов запуска и торможения. Выполнены необходимые расчеты плоской пружины и пневматической системы запуска с целью решения проблемы с выбором двух равножестких пружин и обеспечения условия создания необходимой скорости при старте испытаний. Проведен анализ электродвигателей с целью найти двигатель, позволяющий обеспечить необходимое натяжение плоской пружины. Произведен расчет пассивной системы торможения для обеспечения длительности ударного импульса на уровне 0,5 мс с амплитудой более 15000 g.
    О.О. Величко (1988)
    ГНЦ РФ ОАО "Концерн "ЦНИИ "Электроприбор", Санкт-Петербург
    УДК 621.398.694.4
    Испытания микромеханических датчиков и модулей. Метрологическое обеспечение.  
    Рассматриваются актуальные задачи в области метрологического обеспечения испытаний микромеханических датчиков и модулей. Рассмотрено существующее испытательное оборудование для определения характеристик приборов, произведена его классификация по основным функциональным признакам. Проанализированы известные методы аттестации указанного оборудования в зависимости от классификационных особенностей. По результатам проведенного анализа определены основные тенденции развития испытательных стендов, сформулированы задачи в области методов и средств динамических измерений и основные принципы возможного повышения качества метрологического обеспечения испытаний микромеханических датчиков и модулей.
    Я. О. ТВЕРДОХЛЕБ (1988), А.М. ПАВЛОВСКИЙ (1986)
    НТУУ "КПИ" Украина, Киев
    УДК 681.586.2
    Микроконтроллерная система определения углов ориентации  
    Несмотря на дешевизну микромеханических акселерометров (ММА), приборы которые их используют нельзя назвать дешевыми. Одним из факторов увеличения цены является то, что для работы ММА, кроме чувствительного элемента (ЧЭ), нужны дополнительные компоненты.
    Выходом стала разработка экспериментальной модели недорогого прибора на основе ММА, стоимостью около 40 долларов. В него входят такие конструктивные элементы как микроконтроллер, дисплей, акселерометр, микросхема конвертора логических уровней и т.д.
    В итоге был получен прибор способный работать как автономно, отображая информацию на дисплей (напряжения, ускорения, углы крена и тангажа), так и с подключением к ПК. Для упрощения работы с сигналом датчика на ПК была создана программа в среде LabView NI.
    ЧЭ прибора способен детектировать ускорения от -1,5 g до +1,5 g, с возможностью задания нужного диапазона до +6 g. Точность определения крена и тангажа у прибора в приделах 0,5-0,6°. Усовершенствование электрической схемы, алгоритмов обработки и фильтрации сигнала, а также качественная калибровка еще увеличивает точность данного прибора.
    А.С. КУКАЕВ (1989), Д.В. САФРОНОВ (1989), С.Ю. ШЕВЧЕНКО (1981), Е.П. ФИЛИППО-ВА (1988)
    Санкт-Петербургский государственный электротехнический университет "ЛЭТИ", Санкт-Петербург
    УДК 531.768
    Анализ напряженно-деформированного состояния чувствительного элемента ММА на ПАВ в программе ANSYS  
    Рассматривается методика моделирования чувствительных элементов (ЧЭ) микромеханиче-ских датчиков в программной среде ANSYS на примере микроакселерометра на поверхностных акустических волнах (ПАВ). Приводится аналитическое решение задачи анализа напряженно-деформированного состояния ЧЭ акселерометра на ПАВ. Представлены результаты компьютер-ного моделирования влияния гравитационного ускорения на ЧЭ консольного типа. Показана не-обходимость обеспечения однородности деформаций по длине консоли для исключения ошибок измерений при учете погрешностей производства ПАВ-резонаторов. При помощи аналитиче-ского метода и компьютерного моделирования выбраны параметры оптимизированной формы консоли. Исследованы собственные моды колебаний ЧЭ с консолями различной конфигурации. Проведена оценка достоверности результатов, сопоставлены решения, полученные аналитическим и компьютерным методами.
    М.В.ПЕРЕСВЕТОВ (1986), А.Н. КОЛЕДА (1987), Е.С. БАРБИН (1988)
    Томский политехнический университет, г. Томск
    УДК_531-383-11:531.714.7
    Влияния температурных полей на динамические характеристики микромеханического инерциального датчика  
    Целью работы является теоретическое исследование и имитационное моделирование двух компонентного микромеханического гироскопа (ММГ) L-L типа при наличии тепловых возмущений.
    Под влиянием температуры возникают изменения линейных размеров элементов конструкции; изменение модуля упругости кремния; внутренние механические напряжения в конструкции; изменяется геометрическая форма. Все это вызывает изменение частотных свойств, добротности чувствительного элемента гироскопа и, как следствие, изменение выходного сигнала.
    Анализ влияния температуры проведен методом конечно-элементного анализа с использованием программного обеспечения ANSYS 13. Определены отклонения собственных частот ММГ от номинальных значений. Изменение выходного сигнала было определено с помощью программы MatLab с использованием значений собственных частот ММГ рассчитанных в частотном анализе. Рассмотрен способ компенсации изменения собственных частот с использованием электростатических структур.
    А.В. СОЛОВЬЁВ (1987)
    Филиал Федерального государственного унитарного предприятия "Центр эксплуатации объектов наземной космической инфраструктуры" - "Научно-исследовательский институт прикладной механики имени академика В.И. Кузнецова", г. Москва
    УДК 629.7.054'882
    Анализ вариантов конструктивных реализаций кремниевого подвеса для микромеханического вибрационного гироскопа с разнесёнными частотами возбуждения и съёма информации.  
    В соответствии с последними тенденциями развития микромеханических вибрационных гироскопов (МВГ) приоритетом стало получение прецизионного датчика для применения в точных инерциальных приборах. Одной из доминирующих причин, тормозящих создание такого датчика, является наличие квадратурной ошибки.
    В работе рассмотрены варианты конструктивных реализаций кремниевого подвеса для микромеханического вибрационного гироскопа с разнесёнными частотами возбуждения и съёма информации, различающиеся как кинематикой рабочих движений, так и технологией производства. Частотное разнесение первичных и вторичных колебаний кремниевого подвеса микромеханического вибрационного гироскопа позволяет разделять полезную и квадратурную составляющие выходного сигнала по частоте, что способствует повышению точности прибора. Именно частотное разделение полезной и квадратурной составляющих выходного сигнала, реализованное в представленных вариантах конструкций, и является их преимуществом перед существующими схемами.
    Описан принцип действия прибора и выведены уравнения движения его подвижной части. Представлены результаты конечно-элементного анализа вариантов конструкций.
    КОВАЛЕВ А.С. (1980), ЕЛИСЕЕВ Д.П. (1987), БЕЛОГУРОВ А.А. (1990)
    ОАО "Концерн "ЦНИИ "Электроприбор", С.-Петербург
    УДК.531.383-11:531.714.7;
    Анализ уточненной математической модели ММГ RR-типа при воздействии линейных вибраций.  
    Приводится уточненная математическая модель микромеханического гироскопа для исследования его характеристик при работе на вибрирующем основании, которая учитывает электрические связи в приборе. Выполнены исследования появления <ложных> сигналов из-за влияния паразитных электростатических сил, обусловленных нелинейностями упругого подвеса, нелинейностями и несимметричностью датчиков углов и моментов, видом сигналов управляющих воздействий, а также из-за алгоритмов обработки выходного сигнала гироскопа, основанных на выборках данных высокочастотного сигнала на низкой частоте. Приведены результаты численного моделирования и проведено сравнение этих данных с экспериментальными результатами.
    Р.С.ЕФРЕМОВ (1990), О.Н.КУЛИКОВА (1990), Р.Г.ЛЮКШОНКОВ (1988)
    ОАО "Концерн "ЦНИИ "Электроприбор", С.-Петербург
    УДК.531.383-11
    Инерциальный измерительный модуль разработки ОАО "Концерн "ЦНИИ "Электроприбор". Методика калибровки и результаты испытаний.  
    Приведено описание малогабаритного инерциального измерительного модуля, выполненного на базе микромеханических инерциальных датчиков: гироскопов, разработанных в ОАО "Концерн "ЦНИИ "Электроприбор", и акселерометров фирмы Analog Devices, Inc. Представлена автоматизированная методика калибровки измерительного модуля с помощью поворотного стенда AC1120E фирмы "Acutronic" и температурной камеры VT 7004. Полученные в ходе проведения испытаний погрешности измерений угловых скоростей в рабочем диапазоне температур составляют 0.5%. Изменение смещений нулей в рабочем диапазоне температур гироскопов находится в пределах + 0.1?/с, акселерометров - + 0,2 м/с2.

    Чувствительные элементы инерциальных навигационных систем


     
    Е.В. ДРАНИЦЫНА (1985), Д.А. ЕГОРОВ (1972)
    ОАО "Концерн "ЦНИИ "Электроприбор", Санкт-Петербург
    УДК 531.383-11:681.7
    Исследование зависимости выходного сигнала волоконно-оптического гироскопа от температуры в составе бескарданного инерциального измерительного модуля.  
    Известно, что волоконно-оптические гироскопы (ВОГ) дешевле других типов гироскопов при сравнимой точности, а так же имеют большую надежность. По сравнению с лазерными гироскопами ВОГ конструктивно проще и не требуют вывода из зоны захвата и активной системы стабилизации параметров контура. Но ВОГ пока еще не может вытеснить лазерные гироскопы из-за высокой чувствительности к внешним воздействиям (изменение температуры, вибрация и т.д.). В связи с ужесточением эксплуатационных требований к рабочим температурам ВОГ испытывают широкодиапазонную и динамичную тепловую нагрузку. Ключевым вопросом при создании бескарданных систем на ВОГ навигационного класса точности является компенсация температурных дрейфов ВОГ.
    Погрешность выходного сигнала ВОГ, вызванную температурой, можно разделить на две части: мультипликативную и аддитивную. Мультипликативная погрешность обусловлена искажениями масштабного коэффициента, вызванными изменением площади оптического контура и нестабильностью длины волны источника света под действием температуры. Аддитивная погрешность представляет собой сумму медленно меняющегося напряжения (сдвига нуля) и белого шума, её можно разделить на две составляющие: электронный сдвиг нуля, вызванный смещением операционных усилителей, динамической ошибкой детектирования и взаимовлиянием аналоговых цепей, а так же термооптический сдвиг нуля, вызванный асимметричным растяжением участков волокна намотанных на катушку, при ее расширении под действием тепла, так называемый эффект Шупе.
    В данной работе исследуется зависимость от температуры выходного сигнала ВОГ, разрабатываемого ЦНИИ <Электроприбор>, построенного по схеме с обратной связью, выходная характеристика которого линейна, а неучтенный уход составляет не более 0.01°/час. Предлагается методика компенсации мультипликативной и аддитивной погрешности, вызванной изменением температуры, которая позволяет снизить эти погрешности на два порядка.
    Р.Л. Новиков (1988)
    ОАО "Концерн "ЦНИИ "Электроприбор"
    УДК 51.74
    Качество изготовления катушки чувствительного элемента волоконно-оптического гироскопа.  
    Волоконно-оптический гироскоп (ВОГ) - оптико-электронный прибор для измерения угловой скорости и угла поворота объекта, на котором он установлен. Одним из важнейших компонентов его чувствительного элемента является волоконно-оптический контур, представляющий собой катушку оптического волокна. Некоторые его характеристики влияют на выходные характеристики самого прибора, потому вопрос качества волоконного контура является актуальным в свете повышения выходных характеристик ВОГ. С целью исследования качества изготовления волоконно-оптического контура в данной работе была разработана программа для моделирования структуры контура, а также обработаны и проанализированы данные, полученные во время намотки нескольких контуров. В результате были сформулированы и исследованы основные дефекты намотки и количественные критерии качества изготовления волоконно-оптического контура. Кроме того были получены рекомендации по контролю этих критериев.
    Д.С. Громов (1987), А.А. Унтилов
    ГНЦ РФ ЦНИИ "Электроприбор", С.-Петербург
    УДК 536.2, 629.5
    Исследование тепловых режимов гироскопических приборов на базе ВОГ.  
    Описаны результаты исследования тепловых режимов бесплатформенных инерциальных навигационных систем на базе волоконно-оптических гироскопов с помощью современного программного обеспечения. Разработаны в первом приближении тепловые модели двух приборов данного типа - бесплатформенного инерциального модуля и вращающегося инерциального модуля. Приведены полученные распределения температур по поверхностям интерферометров в стационарном состоянии и графики изменения температуры во времени в наиболее значимых точках при изменяющейся температуре окружающей среды, оценены градиенты температур по поверхностям интерферометров. Приведены рекомендации по оптимизации конструкции в целях уменьшения градиентов температур по поверхностям интерферометров, предложено дальнейшие развитие работы в данном направлении.
    К.О. БАРЫШНИКОВ (1988), А.И. БАЛАНДИН (1988), М.И. КОПТЕНКОВ (1987)
    Филиал ФГУП "ЦЭНКИ" НИИ прикладной механики им. акад. В.И. Кузнецова, Москва
    УДК 531.383
    К вопросу о создании малогабаритного волоконно-оптического гироскопа с расширенным диапазоном рабочих температур для инклинометра.  
    Исследуется проблема создания малогабаритного волоконно-оптического гироскопа с расширенным диапазоном рабочих температур для скважинных инклинометров. Максимальная рабочая температура волоконно-оптического гироскопа определяет предельную глубину, на которой могут производится измерения без дополнительной тепловой защиты.
    Чувствительный элемент одноосный и основан на <минимальной конфигурации> волоконного кольцевого интерферометра. В качестве волновода используется анизотропное одномодовое высокотемпературное оптическое волокно (разработки Научного центра волоконной оптики РАН и Пермской научно-производственной приборостроительной компании). В качестве поляризатора используется волоконный поляризатор с двулучепреломляющим кристаллом. Модулятор выполнен из пьезокерамики. Расщепитель излучения представляет собой волоконный сварной биконический разветвитель.
    Основные технические характеристики:
    1) Диапазон рабочих температур от минус 60° до плюс 125 °С.
    2) Габариты: диаметр 24 мм и высота 48 мм.
    3) Класс точность прибора 1 град/час.
    Разрабатываемый волоконно-оптический гироскоп с указанными техническими характеристиками не имеет аналогов в мире.
    М.С. СЕЛИВЕРСТОВ (1985)
    МГТУ им. Н.Э.Баумана, ФГУП "ЦЭНКИ" "НИИ ПМ им. академика В.И.Кузнецова"
    УДК 536.2
    Математическое моделирование температурных полей электронных устройств ГИВУС.  
    Для долгосрочной и надёжной службы гироскопического прибора во время его эксплуатации, которая на сегодняшний день может составлять 10-15 лет, температура корпусов электрорадиоизделий (ЭРИ) не должна превышать заданное значение по техническим условиям на эти элементы.
    С помощью предлагаемого метода математического анализа температурных режимов возможно определить температурные поля электронных устройств, чувствительных элементов и работу систем термостатирования.
    При помощи разработанной программы можно рассчитать время выхода в установившийся тепловой режим, отслеживать динамику изменения температурного поля и имитировать нештатные ситуации.
    Также возможно моделирование температурных полей на основе термограмм, полученных с помощью тепловизора.
    По полученным в результате математического моделирования данным конструкция электронного устройства анализируется и, при необходимости, дорабатывается.
    А.А. Щусь (1985), В.П. Губко (1954)
    ОАО "НПО электромеханики", г. Миасс
    УДК 531.383
    Учёт тепловой динамики при алгоритмической компенсации температурной погрешности чувствительных элементов.  
    Рассматривается алгоритм компенсации температурной погрешности, учитывающий динамику распространения тепла внутри прибора в переходных режимах работы. Обычно компенсация температурной погрешности строится на основе статической модели, связывающей температуру термодатчиков и погрешность в установившемся тепловом режиме. В переходном тепловом режиме показания термодатчиков не отражают фактическую температуру элементов конструкции, непосредственно влияющих на погрешности прибора (определяющих элементов). Вследствие этого возникает дополнительная, динамическая температурная погрешность. В работе предлагается алгоритм компенсации данной погрешности на основе динамических звеньев, связывающих температуру термодатчиков и температуру определяющих элементов. Параметры этих звеньев рассчитываются с использованием тепловой модели, построенной на базе метода конечных элементов. В качестве возмущающих факторов рассматриваются изменение температуры окружающей среды и тепловыделение от внутренних источников. Алгоритм и методика, представленные на примере маятникового акселерометра, могут быть использованы для создания алгоритмов компенсации тепловых погрешностей других чувствительных элементов.
    А.О.СИНЕЛЬНИКОВ (1986)
    ФГУП НИИ "Полюс" им. М.Ф.Стельмаха, Москва
    УДК 681.2
    Методика измерения ТКЛР материала резонатора лазерного гироскопа.  
    В работе представлена методика измерения ТКЛР материала резонатора зеемановского лазерного гироскопа без изготовления специальных образцов. В России таким материалом является ситалл СО-115М. Суть методики заключается в измерении сигнала расстройки периметра и обратном пересчете на ТКЛР материала корпуса резонатора. С помощью данной методики были проведены многочисленные измерения ТКЛР моноблоков резонаторов готовых кольцевых лазеров. Приводятся основные результаты, представленные в виде характерных температурных зависимостей ТКЛР моноблоков кольцевых лазеров, изготовленных из однородного и неоднородного ситалла различных годов выпуска из которых видно, что отбор однородного ситалла позволяет добиться также и приемлемых величин ТКЛР порядка 1,5*10^-7 1/°С, тогда как ТКЛР неоднородного ситалла может достигать 2 - 4*10^-7 1/°С. Полученные с использованием методики зависимости ТКЛР ситалла от температуры согласуются с результатами, полученными на традиционных дилатометрах. При значениях ТКЛР материала моноблоков около 1,5*10^-7 1/°С температурные изменения периметра близки к перемещениям отражающих поверхностей пьезозеркал (активных элементов системы регулировки периметра) под действием термокомпенсированного пьезопривода, обеспечивающего надежный запас величин перемещения зеркала для надежной компенсации изменения периметра резонатора. По результатам анализа были сформулированы требования к отбору высококачественного ситалла, позволяющие на начальной стадии проводить отбор оптических заготовок, для лазерных гироскопов с максимальной однородностью и ультранизким ТКЛР.
    Д.П. Елисеев (1987)
    ОАО "Концерн "ЦНИИ "Электроприбор", С.-Петербург
    УДК 531.383.001.4
    Обзор средств защиты инерциальных чувствительных элементов от инерционных воздействий  
    Проведен обзор различных средств защиты инерциальных чувствительных элементов от динамических инерционных воздействий - вибрации и ударов. Проанализированы отечественные и зарубежные классификации динамических воздействий на радиоэлектронную аппаратуру, в том числе на навигационные системы. Представлены методы и способы гашения вибрационного и ударного воздействия. Проведен анализ, подтверждающий возможность применения указанных методов для инерциальных чувствительных элементов, включая микромеханические и волоконно-оптические гироскопы.
    С.А. ЯКОВЛЕВА (1985), А.Г. ЩЕРБАК (1946)
    ГНЦ РФ ОАО "Концерн "ЦНИИ "Электроприбор", С.-Петербург
    УДК 621.9.04; 621.822.175
    Технологические методы повышения точности прецизионных деталей газового подшипника поплавкового гироскопа  
    Технологический процесс изготовления прецизионных деталей газового подшипника поплавкового гироскопа связан со снижением точности деталей на финишных операциях. Для фланцев наблюдается ухудшение геометрии рабочей сферы и посадочной цилиндрической поверхности после операции нанесения износостойкого покрытия, сопровождающейся нагревом, в два и более раз.
    Цель работы заключается в определении причин ухудшения прецизионной геометрии на финишных операциях и создании методов и приемов термомеханического воздействия, обеспечивающих корректировку геометрии прецизионных поверхностей с повышением их точности.
    Установлены взаимосвязи прецизионных поверхностей детали сложной конфигурации - фланца. Предложены принципы и условия упругого деформирования деталей, позволяющего уменьшить отклонения их формы, и фиксации полученной геометрии посредством перевода упругой деформации в пластическую с помощью отжига в заневоленном состоянии. Представлена методика управляемых термомеханических воздействий на прецизионную геометрию деталей и возможные схемы применения этой методики. Разработан алгоритм технологического процесса изготовления фланцев, позволяющий обеспечить сохранение прецизионной геометрии деталей. Приведены результаты практических работ.
    А. В. ДУБИНИН (1986), К. В. СМОЛЯН (1987)
    Филиал ФГУП "ЦЭНКИ" - "НИИ ПМ имени академика В. И. Кузнецова", Москва
    УДК 621.822.175
    Сравнительный анализ модификаций газодинамической опоры динамически настраиваемого гироскопа.  
    В работе проводится сравнение параметров двух модификаций скоростной газодинамической опорной системы для динамически настраиваемого гироскопа (ДНГ) типа КИНД05-091 разработки НИИ ПМ.
    Рассматриваемые модификации газодинамических опор, ГДО-005 и ГДО-007, имеют полусферическую форму рабочих поверхностей радиусом соответственно 5,7 мм и 6,0 мм, различную конфигурацию системы спиральных канавок газодинамического профиля, а также некоторое отличие величин зазоров.
    В докладе приведен расчет несущей способности указанных модификаций ГДО, оценено влияние на несущую способность изменения геометрических параметров и параметров газовой среды.
    Приведены результаты экспериментального определения несущей способности ГДО с использованием вибростенда и косвенного - по скорости посадки под собственным весом вращающейся части прибора (с построением кривых Штребека). В докладе сделан вывод, что применение модификации ГДО-007 с радиусом полусферы 6 мм с одновременным переходом на азот и давление 600 мм рт. ст. ведет к увеличению радиальной несущей способности прибора вдвое, при этом осевая несущая способность остается на прежнем уровне.

    Теория и системы управления


     
    Д.Ю. Семушин (1990)
    ГНЦ РФ-ЦНИИ "Электроприбор"
    УДК.531.383-11
    Результаты разработки адаптивной системы управления для трехмассового упругого электромеханического объекта.  
    В докладе представлены результаты разработки адаптивной системы управления с параметрической настройкой для трехмассового упругого электромеханического объекта с целью подавления упругих деформаций. В качестве объекта управления был принят трехмассовый упругий электромеханический объект с трехконтурным подчиненным управлением по току якоря, первой скорости и положению нагрузки. Проведены расчеты трехконтурной электромеханической следящей системы. Выполнено моделирование системы и приведены результаты, подтвердившие ее работоспособность в условиях наличия упругих деформаций.
    С.В. Арановский (1983), C.Ю. Ловлин (1987), С.А. Александрова (1991)
    СПб НИУ ИТМО, Санкт-Петербург
    УДК 681.5.015
    Идентификация параметров электромеханического объекта с переменным трением путем возбуждения автоколебаний.  
    Одной из актуальных инженерных задач является идентификация параметров электропривода в условиях переменного момента трения. В таких условиях классические методы идентификации, такие как, например, метод инструментальной переменной, не всегда дают удовлетворительные оценки неизвестных параметров. Предложен подход, основанный на введении обратной связи, возбуждении в системе колебаний и оценке их частоты. Преимущество данного подхода заключается в возможности разнесения по различным частотам колебаний, вызванных переменным моментом трения, и колебаний, обусловленных параметрами объекта. Приводится пример использования алгоритма при неравномерностях момента трения, аналогичных наблюдаемым в опорно-поворотном устройстве оптического телескопа.
    С.В.АРАНОВСКИЙ (1983), А.А.БОБЦОВ (1973), В.М.БАРДОВ (1988)
    НИУ ИТМО, С.-Петербург
    УДК 681.5.015
    Компенсация гармонического возмущения по измерениям выходной переменной нелинейной системы.  
    В работе рассматривается проблема компенсации не измеряемого внешнего гармонического возмущения, действующего на нелинейную систему. Для решения задачи был предложен следующий подход: по измерениям входного и выходного сигналов проводится идентификация неизвестной частоты. Далее, на основе полученных оценок, строится наблюдатель возмущения и формируется управляющий сигнал. Полученный алгоритм имеет меньший динамический порядок, чем большинство известных методов; может быть использован для нелинейной системы с известными нелинейностями даже в случае, когда частота возмущающего воздействия изменяется; не требует измерений состояний системы и позволяет регулировать скорость сходимости идентификатора частоты.
    С.Г.ЧЕБОТАРЕВ (1988)
    Санкт-Петербургский национальный исследовательский университет информационных технологий, механики и оптики
    УДК 681.51
    Синтез интервального наблюдателя для линейных систем  
    Метод интервальных наблюдателей появился в последние десятилетия как альтернативная техника получения робастной оценки состояний систем. Данный метод позволяет получить оценку неизмеряемых переменных (или параметров) для класса неопределенных систем. "Неопределенные" означает, что некоторая часть математической модели объекта не точно известна.
    Целью работы является синтез интервальных наблюдателей для получения интервалов, в которых гарантированно будут находиться значения вектора состояния. Эта задача является классической, но в данной работе делается акцент на динамическом методе оценки переменных.
    Основной результат работы заключается в применении алгоритма построения интервальных наблюдателей для линейных систем с переменными параметрами. Использование данного метода позволяет построить гарантированную область, ограничивающую реальную траекторию протекания процессов в рассматриваемой динамической системе. Полученный результат демонстрируется на примере с помощью компьютерного моделирования.
    С.Ю. Маклашевич (1988), Боргуль А.С.(1990), Зименко К.А.(1990)
    Национальный Исследовательский Университет Информационных Технологий, Механики и Оптики
    УДК 681.51
    Система и алгоритмы стабилизации мобильного робота - Болбота  
    Основной задачей Болбота (Ballbot) является удержание собственной конструкции в положении равновесия на сферическом катке (шаре). Динамическая устойчивость болбота в сочетании с шаром вместо колес приводят к ряду уникальных свойств в области наземного транспорта: болбот является всенаправленным, может перемещаться в любом направлении и в любой момент времени, ограничиваясь лишь собственной динамикой, но не механическими связями, как у других конструкций. Таким образом, он не должен отклоняться от курса для того, чтобы изменить направление. Все это делает его более маневренным по сравнению с другим наземным транспортом.
    Обладая уникальными характеристиками, такая система может найти ряд практических применений в условиях ограниченного пространства и требований к высокой маневренности, так, например, в условиях библиотеки или склада. Свойство динамической устойчивости позволяет использовать робота в динамических средах с возмущениями, таких как корабли, поезда. Всенаправленность движения делает болбота пригодным для быстрой навигации в системах с нанесенной координатной сеткой. Однако до сих пор болбот остается объектом научных исследований и служит в узко определенных целях.
    Ю.П. ЕМЕЛЬЯНОВА (1989)
    АПИ НГТУ им. Р.Е. Алексеева, Арзамас
    УДК 62-50
    Алгоритмы управления с итеративным обучением группой систем с неопределенными параметрами и возможными нарушениями  
    Рассматривается множество линейных дискретных систем с неопределенными параметрами и возможными нарушениями. Задача состоит в том, чтобы, используя технику итеративного обучения, найти подходящую стратегию управления такую, что выходные сигналы каждой системы из этого множества воспроизводили заданный сигнал с требуемой точностью. На основе моделей с двумерной динамикой и метода стохастических функций Ляпунова, получены законы управления с итеративным обучением для случаев обратной связи по состоянию и по выходу. Предложены алгоритмы вычисления соответствующих матриц усиления на основе линейных матричных неравенств.
    В.О. РЫБИНСКИЙ (1976), Н.С. ЖИВОТНЕВ (1988)
    Государственный морской технический университет, С.-Петербург
    УДК 517.977.55
    Стабилизация импульсных систем с цифро-аналоговыми преобразователями высших порядков.  
    Рассматриваются замкнутые одноконтурные системы цифрового управления непрерывным объектом, в которых вместо традиционно используемого цифро-аналогового преобразователя - фиксатора нулевого порядка, используются цифро-аналоговые преобразователи высших порядков. В качестве примера исследуются системы с экстраполятором и интерполятором первого порядка. Последний обеспечивает непрерывность управляющего сигнала ЦВМ. В качестве аппарата исследования используется концепция параметрической передаточной функции (ППФ). Для исследуемых систем на основе этой концепции решены вопросы стабилизируемости и построены множества стабилизирующих регуляторов.
    Показано, что при определенных патологических значениях периода квантования некоторые полюса системы могут становиться неуправляемыми, что может привести к сложностям при проектировании, вплоть до нестабилизируемости системы. Для рассматриваемых систем определены множества патологических значений периодов квантования.
    БЕЛГРАДСКАЯ Е.В.(1988), КАЗАКОВ В.П.(1981), ДРУЯН Е.В.(1981), ПУТОВ А.В.(1981), ТРОШИН М.В.(1991), КАЛИНИН А.В.(1986)
    СПбГЭТУ "ЛЭТИ", С.-Петербург
    УДК 80.165
    Преимущества применения восстановителя состояния для дискретных систем управления  
    В настоящее время практически все инженерные устройства имеют целью своего функционирования то или иное преобразование энергии или преобразование информации. Задачей систем автоматического управления является обработка информации о текущем режиме работы управляемого объекта и синтез на основе этого задающих (управляющих) сигналов с целью приближения текущего режима работы объекта к желаемому. Под обработкой информации в данном случае подразумевается решение тем или иным способом уравнений состояния системы. В электронных устройствах существуют два основных способа обработки информации: аналоговый и цифровой. На сегодняшние дни с развитием микропроцессорной техники и появлением мощных микроконтроллеров цифровые системы управления не уступают аналоговым по своей точности, но обладают неоспоримым преимуществом - универсальностью. В то же время для реализации законов управления для стационарных объектов всё чаще применяются методы, основанные на решении задачи о размещении корней характеристического уравнения замкнутой системы в желаемое положение, т.е. методы модального управления. Для реализации данных методов необходимо, чтобы все величины вектора состояния объекта были доступны измерению, что на практике не всегда реализуемо. В этом случае для восстановления величин, недоступных измерению в аналоговых системах используются наблюдатели состояния. Было эмпирически установлено, что быстродействие наблюдателя должно быть больше быстродействия системы в 2-4 раза. В связи с этим при реализации такого наблюдающего устройства в цифровом виде может возникнуть ситуация, когда оно будет нереализуемо, т.е. будет необходимо прийти к установившемуся режиму за 1-2 такта квантования, что физически невозможно. В этом случае стало целесообразным использование восстановителей состояния - устройств, которые восстанавливают величину на данном шаге по значениям величин на предыдущих шагах.
    С использованием пакета программ Matlab был синтезирован восстановитель состояния для оценки недоступных измерению величин при реализации модального управления для подавления упругих колебаний в двухмассовом электромеханическом объекте. С помощью моделирования было проведено исследование разработанного восстановителя состояния и подтверждена его работоспособность.
    М.В.ФАРОНОВ(1989), А.А.ПЫРКИН(1985)
    каф. СУиИ, СПбНИУ ИТМО, Санкт-Петербург
    УДК 681.51
    Адаптивное управление нелинейными системами с неточно заданной относительной степенью в условиях полной параметрической неопределенности  
    Цель работы - дальнейшее усовершенствование метода адаптивного и робастного управления сложными техническими системами в условиях параметрической неопределенности, запаздывания и внешних воздействий, известного как "последовательный компенсатор".
    Рассматривается задача стабилизации нелинейной системы со скалярным входом и скалярным выходом, подверженной влиянию неизвестных ограниченных по амплитуде внешних возмущений. Параметры модели объекта и возмущения априорно неизвестны. Полагается известной лишь максимальная относительная степень модели объекта управления. Измерению доступна только выходная переменная. Дополнительной сложностью является наличие не учитываемой на этапе синтеза закона управления паразитной динамики, а также наличие запаздывания по состоянию и нестационарных параметров. В работе показано, что адаптивной настройкой параметров модифицированного "последовательного компенсатора" для данного класса систем можно обеспечить экспоненциальную сходимость выходной переменной (в задаче стабилизации) или ошибки слежения (в задаче слежения за внешним воздействием) в заданную окрестность положения равновесия. В качестве примера рассмотрен случай стабилизации объекта управления третьего порядка, а также задача слежения за ограниченным по амплитуде задающим воздействием.
    А.А. Абрахим (1983)
    СПбГЭТУ "ЛЭТИ", С.-Петербург
    УДК 62-83
    Робастное управление сложными динамическими объектами.  
    рассматривается H? алгоритм как решение для настройки регулятора скорости четырёх массового радиотелескопа. Объект радиотелескоп включат в себя упругие связи между частями, т.е. двигателем, платформой, зеркалом и противовесом. Поэтому объект имеет непрерывное автоколебание, и чтобы привести объект к устойчивости разработан алгоритм, основанный на алгоритме H? управления для настройки регулятора скорости зеркала.
    в алгоритме учитываются неточность объекта, и требуемые частотные характеристики замкнуты и разомкнуты системы с помощью весовыми функциями. Их параметры определяют частоты замкнутой желаемой системы, и быстродействие против изменения ошибок.
    полученный регулятор, обеспечив устойчивость скорости системы, но влияние высоких частот продолжается, особенно при присутствии возмущении.
    Использовать второго регулятора скорости имеющего первого порядка, приведёт систему в абсолютной устойчивости. При замыкании контур положения с П регулятором, система ведёт себя устойчиво не только при задании угла, а при присутствии возмущении.
    Таким образом, два регулятора обеспечили весь диапазон неустойчивости при малых и высоких частот.
    Ю. А. Капитанюк (1988), C.А. Чепинский (1978)
    НИУ ИТМО, Санкт-Петербург
    УДК 681.5
    Траекторное управление мобильным роботом в изменяющейся среде.  
    Рассматриваются задачи траекторного управления в условиях динамически изменяющейся окружающей среды, такие как объезд движущихся препятствий и стабилизация заданной траектории относительно подвижного объекта.
    Для решения данной задачи предлагается использовать метод синтеза траекторных регуляторов на основе дифференциально-геометрического подхода. Эффективность предложенного подхода подтверждается результатами моделирования.

    Лекция


     
    Н. А. Пакшина
    Арзамасский Политехнический Институт Нижегородского Государственного Технического Университета им. Р.Е.Алексеева, Арзамас
    WEB-КВЕСТОВАЯ ТЕХНОЛОГИЯ И ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ЕЕ В УЧЕБНОМ ПРОЦЕССЕ  
    Рассматривается Web-квестовая интерактивная форма проведения аудиторных занятий, позволяющая удовлетворить требования новых стандартов третьего поколения. Представлены Web-квесты, ориентированные на локальные ресурсы, и особенности использования их в учебном процессе. Предлагается дополнить традиционные квесты тестами, что будет способствовать повышению мотивации и поддержания внимания на должном уровне.




    ИНФОРМАЦИЯ ДЛЯ СВЯЗИ

    ГНЦ РФ ОАО "Концерн "ЦНИИ "Электроприбор"
    ул. Малая Посадская, 30
    197046, Санкт-Петербург (Оргкомитет XIVКМУ2012)

    Телефон: (812) 499 82 10 - рабочая группа,
    Факс: (812) 232 33 76 - с пометкой XIV КМУ2012,
    E-mail: kmu@eprib.ru.

    WEB-САЙТ КОНФЕРЕНЦИИ:
    http://www.elektropribor.spb.ru/cnf/kmu14/rindex.php
    Дата обновления 10.06.2012