Предлагается способ, позволяющий устранить влияние неидентичности характеристик датчиков угловой скорости, входящих в состав измерительного блока бесплатформенной системы ориентации, на дрейф аналитически построенной базовой системы координат. В результате применения предлагаемого способа в ряде случаев удается уменьшить нарастающую со временем погрешность в определении параметров ориентации.

Одной из основных частей бескарданного электростатического гироскопа (БЭСГ) является оптико-электронная система съёма угла (ССУ). Для компенсации погрешностей ССУ проводят её калибровку.
Работа посвящена разработке методов и средств контроля качества калибровочных коэффициентов ССУ в составе БЭСГ.
Задача решается методом сравнения заданного значения углового положения БЭСГ по шкалам стенда и вычисленного - по направляющим косинусам, вырабатываемым специализированным вычислителем. Рассмотрено теоретическое обоснование определения углового положения БЭСГ по направляющим косинусам. Приведена схема стенда. Приведёно описание разработанного программного обеспечения, реализующего алгоритм проверки качества калибровки БЭСГ.
Показаны результаты экспериментальных исследований, подтверждающие высокую эффективность разработанного метода и программного обеспечения при решении задачи контроля точности калибровки БЭСГ.

Рассматривается метод замены действия поступательной гармонической вибрации вибрационными силами в гироскопе со смещенным центром масс при вибрации основания, на примере гиромаятника. Показано, что в случае применения закона вибрационной силы математическая модель гироскопа со смещенным центром масс представляется системой дифференциальных уравнений второго порядка с постоянными коэффициентами. Рассмотрена динамика взаимодействия вибростабилизирующего и гироскопического моментов. Определена взаимосвязь между параметрами гиромаятника со смещенным вверх центром масс и параметрами вибрации основания, при которых прецессионное движение отсутствует. Доказано теоретически и подтверждено натурными экспериментами наличие режима, в котором период прецессионных колебаний гиромаятнока со смещенным вверх центром масс на вибрирующем основании равен периоду прецессионных колебаний гиромаятника на неподвижном основании. Полученные результаты позволяют целенаправленно искать технические способы определения и устранения влияния вибрационных сил на работу гироприборов.

Рассматривается задача построения системы автоматического диагностирования инерциальной навигационной системы. Путем анализа структуры инерциальной навигационной системы на электростатических гироскопах выделяется специфика объекта диагностики. В работе формулируется задача диагностирования инерциальной навигационной системы, и определяются методы решения некоторых частных задач, необходимых для постановки диагноза. А именно, задачи классификации технических состояний объекта (составление диагностического словаря), задачи выделения совокупности элементарных проверок для идентификации каждого технического состояния (построение таблицы функций неисправностей), задачи определения последовательности выполнения совокупностей элементарных проверок (построение диагностического графа), задачи адаптации диагностического графа к средствам диагностирования объекта (построение диагностического алгоритма).
Для решения поставленной задачи предлагается многоуровневая модель инерциальной навигационной системы, адаптированная для решения задачи диагностирования. В результате рассмотрения такой модели появляется возможность определить набор технических состояний и порядок решения диагностической задачи.

Рассматриваются особенности применения компактных инерциальных датчиков (гироскопов и акселлерометров) фирмы Analog Devices, созданных на основе полупроводникового кристалла в едином технологическом цикле по оригинальной технологии iMEMS. Проводится сравнение характеристик данных инерциальных датчиков с другими приборами аналогичного назначения. Рассматриваются аспекты температурной и временной стабильности и используемые способы компенсации этих погрешностей. Обсуждаются новые конструкторские идеи, возможность воплощения которых обусловлена уникальным сочетанием характеристик данных приборов, в первую очередь - их компактностью и малым энергопотреблением.

Одним из важнейших параметров систем навигации и ориентации является время готовности.
Время готовности системы определения ориентации космического аппарата на базе электростатических гироскопов в основном определяется временем готовности гироскопов.
В докладе решается задача сокращения времени готовности гироскопа и обеспечение его стабильности при каждом запуске. Предлагаются аппаратные изменения и новые алгоритмы для решения поставленной задачи.
Рассматриваются преимущества применения данных методов по сравнению с существующими, а также приводятся результаты испытаний, подтвердившие правильность принятых решений показавшие необходимость дальнейшей работы в этом направлении.

Представлены результаты разработки двухрежимного гирогоризонт-курсоуказателя, предназначенного для выработки углов ориентации в режиме гирокомпаса и в режиме хранения угла курса. Прибор построен на базе волоконно-оптических гироскопов ДУС 500 и маятниковых акселерометров ДА-9. Бортовой вычислитель реализован на базе DSP-процессора TMS320C30. Прикладное программное обеспечение работает под управлением специально разработанной многозадачной операционной системы, которую предполагается использовать в качестве базовой для вычислителей подобного класса. Передача данных от инерциальных датчиков осуществлена по каналам RS-232. Обмен данными с измерителями внешней информации и потребителями выполнен по каналу MIL-STD-1553В (ГОСТ 26765.52-87). Рассмотрены особенности реализации алгоритма, обеспечивающего работу прибора в двух режимах. Приведены модели погрешностей применяемых инерциальных датчиков. Представлены результаты типовых испытаний изделия. Погрешности прибора не превыcили значений +0,1°/час для режима хранения угла курса. Намечены пути повышения точности системы в режиме гирокомпаса.

Рассматривается метод калибровки датчиков угловых скоростей (ДУС) в составе бесплатформенной инерциальной навигационной системы (БИНС), обеспечивающий определение систематической составляющей дрейфа ДУС, пропорциональной квадрату ускорения. Указанная составляющая дрейфа вызвана неравножесткостью подвеса ротора в кардановом подвесе динамически настраиваемого гироскопа, используемого в качестве ДУС. В предлагаемом методе предусмотрены такие ориентации БИНС в пространстве, при которых возможно выделение этой составляющей дрейфа на фоне остальных систематических составляющих погрешностей системы. Приводится подробное математическое описание алгоритма решения этой задачи. Проведены результаты экспериментальных исследований с целью определения исследуемой составляющей дрейфа ДУС применительно к бескарданной курсовертикали СБКВ-П, реализованной на базе ДНГ КИНД 05-081. Калибровка СБКВ-П выполнена на двухосном поворотном стенде Acutronic. Проведены сравнительные испытания системы для двух моделей ошибок ДУС: с учётом составляющей пропорциональной квадрату ускорения и без учёта этой составляющей. В ходе испытаний выявлены условия работы системы, при которых учёт этой составляющей целесообразен.

Рассматривается моделирующая программа, предназначенная для проверки работоспособности и оценки точности работы алгоритмов бесплатформенных гироприборов. Программа написана при помощи прикладного программного пакета MatLab. В ней реализованы алгоритмы моделирования движения места установки гироприбора, которые позволяют задавать линейное и угловое движение. На основе заданной модели погрешностей чувствительных элементов формируются показания гироскопов и акселерометров. Обеспечена возможность использования различных программных модулей, реализующих алгоритмы работы бесплатформенных гироприборов. В качестве примера использования программного модуля рассмотрен алгоритм работы бесплатформенного гирокурсоуказателя, построенного на волоконно-оптических гироскопах ВГ951 с автокомпенсационным вращением блока чувствительных элементов. Представлены результаты моделирования работы гирокурсоуказателя полученные при помощи данной программы.

Рассматривается алгоритм ускоренной выставки на неподвижном основании гирокурсоуказателя для наземных транспортных средств. Гирокурсоуказатель построен на волоконно-оптических гироскопах ВГ951 с автокомпенсационным вращением блока чувствительных элементов. Определение курса производится на основе измерений фаз сигналов горизонтальных гироскопов. На основании результатов моделирования и лабораторных испытаний экспериментального образца гирокурсоуказателя произведена оценка времени его готовности исходя из точности курсоуказания.

Рассматривается возможность измерения статических (медленноменяющихся) деформаций корпуса корабля с использованием бесплатформенной корректируемой инерциальной вертикали (БКВ). БКВ построена на акселерометрах АК 10/4 и волоконно-оптических гироскопах ВГ951. В качестве опорной информации для коррекции используются параметры ориентации и географические координаты места, вырабатываемые системой гиросатбилизации корабля.
Приведена структурная схема БКВ, произведен расчет ошибок выработки статических деформаций, приведены результаты моделирования алгоритма работы измерителя деформаций корабля. Среднеквадратичная погрешность выработки статической деформации не превышает одной угл. мин.
Установлено, что точность выработки статической деформации, практически не зависит от погрешностей гироскопов и определяется, в основном, смещением нуля акселерометра, уровнем шумов системы гиростабилизации и, кроме того, не зависит от её статической ошибки выработки географических координат места.

Рассматривается методика определения параметров моделей выходных сигналов маятникового акселерометра типа АК10/4 и волоконно-оптического гироскопа типа ВГ910S бескарданного инерциального измерительного модуля интегрированной системы ориентации и навигации "Мининавигация-1". В качестве параметров моделей используются такие характеристики, как коэффициенты полинома, аппроксимирующего выходную характеристику, смещение нулевого сигнала и углы неортогональности измерительных осей. Исходя из принятых моделей, разработаны рекуррентные алгоритмы оценивания их параметров методом наименьших квадратов. Оценены методические погрешности, с учетом которых сформулированы требования к испытательному оборудованию и условиям проведения калибровки. Приведено описание и экспериментальное обоснование оригинальной методики определения нелинейности выходной характеристики волоконно-оптического гироскопа, а также технологического программного обеспечения, обеспечивающего проведение калибровки чувствительных элементов.

Рассматриваются вопросы разработки имитационной модели нейронной вычислительной сети, которая служит для выполнения задачи аппроксимации функции ошибки функционирования бесплатформенной инерциальной навигационной системы космического аппарата наблюдения. Возможности применения аналитических методов моделирования существенно ограничивает априорная неопределенность составляющих функции ошибки. Предлагается имитационная модель функционирования нейронной вычислительной сети, позволяющая реализовывать модель функции ошибки. Рассматриваются основные показатели, которые целесообразно оценивать при анализе качества функционирования нейронной вычислительной сети. Результатом работы является алгоритм работы нейронной вычислительной системы на основе имитационного моделирования в прикладном пакете "MATLAB 6".

Рассматриваются вопросы повышения точности магнитометрической систем определения ориентации малого космического аппарата (МКА), построенных на основе магнитометрических средств в сочетании их с традиционными средствами. Целесообразность решения задачи определения параметров углового движения МКА магнитометрическими средствами обусловлена достоинствами существующих и разрабатываемых магнитометрических средств повышенной точности, которые позволяют разрабатывать высокоэффективные магнитометрические системы определения ориентации для МКА различного целевого назначения. Приводится классификация, сравнительный анализ и краткие характеристики существующих образцов магнитометрических преобразователей. Оцениваются основные возмущающие факторы, влияющие на точность магнитометрических систем определения ориентации МКА, и анализируются способы их учёта и компенсации. Результаты исследования точностных возможностей магнитометрической системы определения углового положения МКА, проведённые методом математического моделирования, показали на возможность определения параметров углового положения с точностью, достаточной для решения целевых задач решаемых не только МКА, но и КА других классов.

Оценивание точностных характеристик радиолокатора самолета основано на сравнении параметров, измеряемых бортовой радиолокационной станцией, с их более точными значениями в фиксированные моменты времени. При выборе эталонных средств измерений исходят из того, чтобы их точность была на порядок выше, чем точность испытываемой системы. Для обеспечения оценки характеристик радиолокатора по результатам летных испытаний предлагается использовать информацию спутниковых навигационных систем ГЛОНАСС и GPS, работающих в дифференциальном режиме.
Задача определения относительного местоположения двух самолетов или самолёта и наземной цели решена с помощью двух комплектов комплексов бортовых траекторных измерений, разработанных в летно - исследовательском институте на базе информационных и спутниковых технологий и установленных на самолёте и цели, с использованием относительных измерений спутниковых навигационных систем в дифференциальном режиме измерений.
Реализованный на практике подход к оценке точностных характеристик бортовой радиолокационной станции позволяет проводить испытания в любых географических районах и погодных условиях. Достоинством этого метода является высокая точность измерений и оперативность определения характеристик.

Рассматриваются задачи робастной и оптимальной фильтрации и особенности алгоритмов их решения при определении аномалий силы тяжести на борту самолета с использованием высокоточных данных о координатах, поступающих от спутниковых навигационных систем, работающих в дифференциальном режиме. Для получения решения этой задачи с использованием теории оптимального оценивания задаются стохастические модели, описывающие поведение аномалий силы тяжести, ошибок измерений от спутниковых навигационных систем, а также ошибок гравиметра. Робастный подход основан на использовании "загрубленных", моделей полезного сигнала и помех. В данной работе в качестве такой априорной информации принимаются дисперсии сигналов (помех) и некоторых их производных. При этом синтез фильтра осуществляется таким образом, чтобы гарантировать некоторый допустимый уровень ошибки. Проводится сопоставление оптимального алгоритма, полученного в предположении некоторых заданных известных спектральных плотностей, и робастного, полученного в условиях априорной неопределенности, как с позиции точности, так и с позиции чувствительности. При этом особое внимание уделяется количественному оцениванию величины проигрыша в точности и выигрыша в чувствительности для робастного алгоритма по сравнению с оптимальным. Показано, что для принятых моделей робастный фильтр обладает несколько большей ошибкой фильтрации, чем оптимальный, а его чувствительность к рассогласованию моделей ниже.

Существующие в настоящее время хордовые методы измерения короткой просадки рельсовых нитей предполагают использование двухточечной (хордовой) схемы и обеспечивают исключительно качественный контроль, так как происходит искажение измерительной информации. Это обусловлено не гладкостью передаточных функций, характеризующих эти методы в полосе пропускания. В докладе рассматривается принцип построения нового бесхордового метода. В основе предложенного метода лежат высокоточные измерения параметров движения, которые обеспечивает инерциальная навигационная система. Анализ результатов испытаний нового метода подтвердил достоверность, высокую точность, а также, в отличие от существующих методов, показал возможность измерения дефектов поверхности катания рельсовых нитей.

Статья посвящена бортовым системам раннего предупреждения приближения к земле, установка которых в 2005 г становится обязательной в соответствии с требованиями ICAO. Рассмотрен вопрос повышения точности определения ортометрической высоты для оценки высоты рельефа в направлении полета на основе комплексирования информации от спутникового приемника и барометрического высотомера с использованием фильтра Калмана. Проанализированы модели ошибок датчиков при различных режимах работы. Результаты проведенного моделирования показали, что точность определения высоты после комплексирования для трех возможных уровней отсчета барометрической высоты (от уровня аэродрома, уровня моря и от давления 760 мм.рт.ст) повысилась в 1.9, 2.3, 3.4 раза соответственно. Проанализирована зависимость вероятности ложных сигнализаций для оценки высоты рельефа на различных этапах полета воздушного судна от точности определения ортометрической высоты.

В докладе, основанном на ряде известных работ, посвященных диагностике инерциальных систем (ИНС), предлагается рассмотреть обнаружение информационных отказов двух однотипных ИНС платформенного типа, входящих в состав навигационного комплекса. В качестве информационного отказа ИНС принято рассматривать такое стояние системы, когда требования к точности выработки навигационных параметров не обеспечиваются, но при этом все элементы системы с точки зрения конструкции исправны. К состоянию отказа ИНС приводит появление некоторых аномальных событий в погрешностях навигационной системы, которые принято называть информационными нарушениями. В работе проанализированы основные причины возникновения информационных нарушений ИНС полуаналитического типа, приведены примеры возникновения подобных нарушений для гироскопов.
В качестве дополнительной информации, необходимой для определения неисправной ИНС при малой избыточности навигационного комплекса, используются данные о разности азимутальных положений стабилизированных платформ обеих систем. В качестве метода обнаружения и оценки информационных отказов, применяется метод многоальтернативной фильтрации. Приведены результаты математического моделирования и обработки экспериментальных данных.

В докладе рассмотрена линейная задача непрерывно-дискретной фильтрации для случая оценки марковских процессов первого и второго порядка. Решение основано на применении аппарата параметрических передаточных функций. Проведено сравнение качества фильтрации при использовании стационарных фильтров с фиксатором нулевого порядка, оптимальных по критерию минимума средней дисперсии ошибки восстановления в непрерывном времени, и при использовании нестационарных фильтров. Показано, что во многих практических случаях применение оптимального стационарного фильтра вместо нестационарного не приводит к значительному ухудшению качества фильтрации, тогда как сложность реализации фильтра и объем вычислений в реальном времени существенно сокращаются. Также показано, что часто используемый приближенный метод, основанный на дискретизации непрерывного фильтра Винера, дает значительно худшие результаты.

Компенсация акустического эха активно используется во многих приложениях, в том числе и в оборудовании для телеконференций. Компенсация акустического эха требует решения задачи оценивания с применением фильтров с "длиной" импульсной характеристики более 1 секунды. Большая вычислительная сложность затрудняла применение компенсации акустического эха в цифровых приложениях реального времени с высокой частотой дискретизации из-за ограниченных вычислительных ресурсов сигнальных процессоров. В докладе рассматривается группа асимптотически эффективных алгоритмов оценивания параметров оптимального линейного фильтра с малой задержкой. Применение этих алгоритмов позволяет, к примеру, реализовать систему адаптивной компенсации акустического эха в реальном времени с частотой дискретизации 44.1 кГц, с "длиной" импульсной характеристики - 1.48 сек. При этом вычислительные затраты не превышают 200 Mflops, что вполне приемлемо для современных сигнальных процессоров.

В задаче фильтрации сигнала, оцифрованного с высокой частотой, порождающий фильтр имеет "длинную" импульсную характеристику, что затрудняет численный расчет линейно-квадратичных фильтров. Основные погрешности возникают в процедуре факторизации. В докладе рассмотрена задача факторизации квазимногочленов больших степеней. Рассмотрен вариант решения с использованием разделения корней на устойчивые и неустойчивые и обоснована его неприменимость для данной задачи. Показан способ сведения решения задачи факторизации к решению уравнения Риккати определённого вида. Приведён вычислительный алгоритм с анализом вычислительных особенностей и двумя вариантами оптимизации: по времени выполнения и по объёму требуемой памяти. Приведены численные характеристики работы обоих алгоритмов. Рассмотрен численный пример для квазимногочлена степени 8*10³. Обсуждены результаты и дана оценка применимости алгоритма. В заключении рассмотрены ограничения подхода и даётся обзор открытых вопросов в реализации вычислений с кратким анализом возможных направлений работы для их разрешения.

Рассматривается метод расчета газодинамических сил в плоском газовом демпфере с учетом сжимаемости газа. Показана зависимость демпфирующей силы от частоты колебания маятника. Определена величина позиционной силы, действующей на колеблющийся чувствительный элемент прибора при его несимметричном положении относительно неподвижных поверхностей газового демпфера. Демонстрируется эффект "захвата" в контуре компенсационного маятникового акселерометра с газовым демпфированием, приводящий к большим погрешностям прибора при вибрации. Приводится сравнение теоретического расчета с известными экспериментальными данными.

Микромеханические гироскопы содержат контуры подстройки частот, позволяющие электростатическим способом производить сближение резонансных частот первичных и вторичных колебаний. В докладе исследуется влияние электростатических сил, создаваемых датчиками контура подстройки частот на динамику и погрешности микромеханических гироскопов LL-типа (LL-ММГ). Исследования основаны на нелинейных дифференциальных уравнениях движения чувствительных элементов LL-ММГ. Применяются аналитические методы и численные методы, основанные на использовании вычислительных пакетов Mathcad и Simulink. Приводятся уравнения резонансных кривых и границ области устойчивости стационарных движений чувствительных элементов LL-ММГ, исследуется зависимость амплитуд вынужденных колебаний чувствительных элементов от расстройки частот, анализируется влияние электростатических сил на выходную характеристику LL-ММГ. Объясняются явления срыва колебаний и скачки амплитуд колебаний чувствительных элементов, появления неустойчивых ветвей резонансных кривых. Приводятся рекомендации по устранению нежелательных явлений в динамике LL-ММГ.

Измерительные цепи микромеханических акселерометров могут быть реализованы в виде прямого и компенсационного преобразования. В акселерометрах компенсационного преобразования датчики силы выполнены, как правило, в виде катушек, размещаемых на чувствительном элементе (ЧЭ), а элементы магнитной системы в корпусе. На основе базовой конструкции ЧЭ разработан акселерометр прямого и компенсационного преобразования с расширенной полосой пропускания для применения в высокочастотной виброметрии.
В результате проведенных исследований и получены аналитические выражения, описывающие вынужденное движение ЧЭ акселерометра прямого и компенсационного преобразований в широком диапазоне частот. Определено влияние обратной связи на форму вынужденного движения ЧЭ, а также влияние вида вынужденного движения ЧЭ на выходной сигнал акселерометра. Приведены методики проектирования акселерометра с заданной полосой пропускания и крутизной статической характеристики и различные схемы формирования выходного сигнала прибора.

В докладе рассматривается возможность построения и практической реализации нового поколения микросенсорных чувствительных элементов на поверхностных акустических волнах (ПАВ).
Представлена концепция построения чувствительного элемента (ЧЭ), в качестве которого выбрана консольная схема с одновходовыми ПАВ-резонаторами, нанесенными на противоположные поверхности консоли. Аналитическими методами и методами конечно-элементного анализа с использованием программы ANSYS выполнена оценка распределения объемных и поверхностных деформаций в продольном и поперечном направлениях консоли ЧЭ. Сформулирована задача синтеза конфигурации консоли для обеспечения равномерности поверхностных деформаций вдоль ее продольной оси.
При разработке электронной части ПАВ-микроакселерометра рассмотриваются эквивалентные и амплитудно-частотные характеристики одновходовых ПАВ-резонаторов на разнесенных частотах в области 434 МГц и при помощи пакета Ansoft Designer осуществляется расчет принципиальной схемы автогенератора.
В процессе экспериментальных исследований выполнены: проверка работоспособности ПАВ-микроакселерометра, оценка времени выхода на рабочий режим, анализ сигнала разностной частоты, пропорционального ускорению, предварительная оценка точностных характеристик микроакселерометра.

Целью работы является разработка и исследование информационно-избыточного трехкомпонентного модуляционного динамического гравиметра повышенной помехозащищенности, совмещающего динамический и компенсационный принцип измерения с использованием высокоточных маятниковых акселерометров. Рассмотрена конструктивная схема одного двухкомпонентного блока гравиметра, разработана ее математическая модель, включающая модель погрешностей, и проведен ее анализ. Выполнен подбор рациональных параметров и экспериментальное исследование макета, подтвердившее правильность примененных технических решений.
Предложена трехкомпонентная схема гравиметра, построенная на основе установленных на общем основании трех двухкомпонентных блоков. Ориентация блоков обеспечивает направление по каждой из осей связанной системы координат одной оси чувствительности для измерений в динамическом режиме и одной оси чувствительности - в компенсационном. Описаны способы структурной компенсации инструментальных погрешностей гравиметра с использованием его информационной избыточности.
Работа выполнена при финансовой поддержке в форме гранта Министерства образования РФ.

В настоящее время разработаны и широко используются микромеханические устройства, содержащие подвижный элемент, электростатический задатчик силы и датчик перемещения подвижного элемента. Качество изготовления этих элементов может контролироваться различными способами. Основная проблема, которая возникает при контроле - это малый уровень сигнала и соответственно большое влияние помех на результаты измерения. Целью предлагаемого метода является повышение точности при определении характеристик микромеханического элемента. Суть метода заключается в том, что при подаче сигнала возбуждения заданной частоты на вход задатчика силы механические колебания возникают на удвоенной частоте. Это позволяет отделить электрические помехи от полезного сигнала, соответствующего механическим колебаниям. Предложенный метод позволяет определить АЧХ микромеханического устройства путем вычисления отношения амплитуды второй гармоники на выходе датчика перемещения к амплитуде сигнала на входе задатчика силы. Приведен пример определения АЧХ акселерометра и гироскопа.

Рассматривается задача нахождения резонансных частот экспериментальных образцов микромеханических гироскопов. Отмечаются особенности системы измерения угловых перемещений ротора, определяющие способы подачи потенциалов на электроды датчиков момента.
Предлагается использование методики поиска резонансных частот путем оценки реакции ротора на возмущающие воздействия, заданные в виде широкополосного шума. Исследуется возможность возбуждения колебаний чувствительного элемента в режиме автогенерации при наличии дополнительных RC-связей в конструкции микромеханического гироскопа.
Приводятся экспериментальные данные исследований опытных образцов микромеханических гироскопов.

Исследуется целесообразность применения специализированного пакета программ CoventorWare при проектировании микромеханического гироскопа. Рассматриваются составные части пакета: модули, инструменты и их назначение. Определяются основные критерии исследования: сравнимость результатов с аналитическими расчетами и расчетами в универсальных пакетах Pro/Mechanica и Matlab. Поверочный расчет проводится на примере расчета конструкции ММГ RR-типа. Рассматриваются особенности построения модели ММГ в ПП Coventor. Приводится сравнительная таблица полученных данных и графики статических характеристик. Средствами пакета проводится моделирование работы ММГ во временной области, и качественно оцениваются полученные результаты. Рассматриваются особенности проведения моделирования и построения моделей поведения ММГ и систем управления. В ходе исследования выявляются преимущества и недостатки пакета по сравнению с используемыми средствами разработки. В результате делаются выводы о целесообразности использования ПП Coventor.

Проведен обзор параметров монокристаллического кремния, используемых при расчетах упругих характеристик микромеханических гироскопов (ММГ). Приведены графики изменения модулей упругости в зависимости от кристаллографического направления.
Анализ влияния анизотропии материала выполнен для пяти характерных вариантов ориентации кремния, используемых для изготовления роторов ММГ. Показано значительное влияние выбора ориентации пластины на изменение резонансной настройки прибора.
Рассмотрено влияние технологических отклонений кристаллографических направлений от номинального расположения на связанность собственных колебаний. Отклонение на уровне 5° приводит к упругим перекрестным связям и создает нулевой сигнал около 0,006 - 0,03 град/с для различных вариантов расположения. Изменение собственных частот при этом незначительно и находится на уровне погрешности расчета.
Приведены оценки связи кристаллографической ориентации с допусками на геометрические размеры упругих элементов.

Одной из главных характеристик конструкции микромеханического гироскопа (ММГ) является тип используемого подвеса. Рассмотрены классификационные признаки и основные принципы построения приборов. Приведено описание и выполнен обзор конструктивных схем ММГ с различными типами подвесов. Среди рассмотренных схем представлены конструкции с упругими и бесконтактными подвесами. Особенности выполнения конструкций проанализированы в зависимости от назначения приборов, технологии изготовления и применяемых материалов.

Построена и исследована новая математическая модель температурно или технологически возмущенного микромеханического гироскопа камертонного типа.
Особенностью построенной математической модели является то, что она учитывают не только температурные и технологические возмущения, но и поступательные и угловые движения и вибрации основания, на котором установлен прибор.
С помощью разработанного программного комплекса проведены компьютерные исследования, осуществлен расчет и визуализация результатов расчета динамических характеристик датчика инерциальной информации при различных факторах, таких как температурные или технологические разбалансировки чувствительных элементов и рамок, поступательные и угловые вибрации основания гироскопа. Проведен анализ динамики влияния этих факторов на точность прибора.
Проверена адекватность построенной математической модели.
Полученные результаты позволяют существенно повысить точность и эффективность работы микромеханического датчика инерциальной информации рассматриваемого типа.

Для обеспечения бурения скважин и прокладки трубопроводов под поверхностью Земли необходимы системы определения расположения скважин и трубопроводов и навигации бурового инструмента во время его работы.
Габаритные размеры блоков должны обеспечивать их размещение в трубе диаметром 37мм. В связи с достаточно ограниченным объемом были применены гироскопы ДНГ КИНД 05-078, КИНД 05-073.
Данные гироскопы при использовании обратной связи, указанной в документации производителя, обеспечивает точность измерения скорости вращения Земли 0,1 град.час за 3 часа.
Была проведена работа по разработке обратной связи, основанной на ином принципе съема информации с датчика угла. В результате на том же приборе удалось получить точность измерения скорости вращения Земли 0,03-0,05 град. час/сутки.
В работе представлена структурная схема обратной связи, описаны основные принципы работы. Рассчитаны статические и динамические характеристики обратной связи; приведен анализ шумовых характеристик, как гироскопа, так и обратной связи.
На графиках представлены результаты испытаний гироскопа.

Технология создания современных гироприборов наряду с жёсткими требованиями к средствам обеспечения процессов вакуумирования и обезгаживания связана с целым рядом специфических условий, определяемых конструктивными особенностями изделия. В частности возникает необходимость обеспечения регулируемой скорости процесса вакуумирования для создания заданного давления в приборе. При этом допустимая скорость изменения давления при вакуумировании не должна превышать величину 0,04-0,06 мм рт.ст./с.
В работе рассмотрены проблемы, связанные с созданием оборудования и средств оснащения для вакуумирования и обезгаживания, в том числе системы вакуумирования с управляемой скоростью откачки в условиях сверхмедленного монотонного понижения давления. Приводится описание конструкции и принципы функционирования откачного поста и элементов регулирования скорости процесса вакуумирования.
Представлены схемы реализации процессов обезгаживания, режимы обезгаживания и практические результаты полученных вакуумных характеристик приборов чувствительного элемента гравитационного вариометра и микромеханического гироскопа.
Рассмотрены варианты решения обратной задачи, связанной со вскрытием вакуумированного прибора в вакуумной камере с последующим повышением давления до атмосферного с заданной скоростью.
Приводится описание конструкции установки для прецизионной разгерметизации приборов.

Эффективность проектирования технологического процесса создания сложных объектов во многом определяется возможностью использования методов и средств математического моделирования. Это особенно важно для прецизионной диффузионной сварки в вакууме роторов электростатического гироскопа - процесса, содержащего большое число взаимообусловленных факторов, среди которых режимы термомеханического цикла сварки, параметры сварочного модуля, характеристики готового изделия.
В работе представлена методика математического моделирования элементов технологии, связанная с процессами микропластического деформирования при диффузионной сварке бериллиевых роторов. Рассмотрены два существующих альтернативных варианта сварки роторов с ненагружаемой сферической частью в условиях одноосного сжатия фланцевых элементов полусфер и сварки с передачей давления плотноприлегающими пуансонами с созданием расчетной эпюры радиально ориентированных сварочных напряжений. Обоснованы принятые допущения и граничные условия процесса.
Приводится методика расчета процесса прецизионного деформирования и графические зависимости распределения микропластических деформаций от параметров сварочного модуля и режимов сварки. Определены критерии выявления областей, соответствующих допустимым деформациям ротора и позволяющих корректировать режимы технологического процесса диффузионной сварки.

Рассматривается задача линейного управления в контуре "объект - наблюдатель состояния - регулятор". На основе использования технологии вложения систем получены матричные уравнения, определяющие решение задачи по желаемой передаточной матрице замкнутого контура в общем виде. Показано, что вспомогательная неизвестная матрица, фигурирующая в этих уравнениях, в противовес традиционному представлению о разделении задач линейного наблюдения и регулирования отражает процесс их интеграции. Предложен алгоритм синтеза объединенной системы "наблюдатель состояния - регулятор" по желаемым передаточным матрицам замкнутого контура. Получены множества эквивалентных регуляторов, предкомпенсаторов и наблюдателей, обеспечивающих желаемую динамику. Приводятся иллюстрирующие примеры.

Определение оптимального управления в классической линейно-квадратичной задаче связано с решением матричного уравнения Лурье. В настоящее время используются преимущественно численные методы решения данного уравнения, не позволяющие проводить его анализ. Поэтому актуальной представляется задача параметризации уравнения Лурье, то есть построение такого множества его числовых матриц, которое соответствует одному и тому же фиксированному решению. Поставленная задача решается с использованием технологии вложения систем. Уравнение Лурье представляется в виде матричного частного. К данной конструкции применяются теоремы о трансформации, суть которых заключается в эквивалентном преобразовании числителей и знаменателя частного без изменения его значения. На основании указанных теорем получены необходимые и достаточные условия параметризации уравнения Лурье, определяющие правила формирования всего множества числовых матриц, при которых уравнение обладает одним и тем же фиксированным решением, а так же условия существования данного множества. Рассмотрен характерный частный случай параметризации уравнения Лурье только по матрице динамики системы.

Рассматриваются условия строгой инвариантности линейных стационарных систем, качество функционирования которых задается определенной совокупностью передаточных матриц, к возмущениям параметров, порядков и структур различных динамических звеньев системы, а также к внешним возмущениям. На основе технологии вложения систем получены необходимые и достаточные условия инвариантности, а также описаны все множества возмущений, к которым система обладает инвариантностью. Полученные условия используются для синтеза управления, обеспечивающего в системе свойства инвариантности, а также требуемое качество, задаваемое в виде желаемых передаточных матриц. В аналитическом виде описаны все множества законов управления, обеспечивающих поставленную цель. В качестве примера прикладного характера найдены условия инвариантности для линеаризованной математической модели самолета. Синтезированы множества законов управления, обеспечивающих как инвариантность к возмущениям, так и требуемые характеристики устойчивости и управляемости самолета.

Рассматриваются вопросы разработки имитационной модели функционирования вычислительной сети, которая служит для оценивания показателей качества, поскольку сложность процессов, протекающих в распределенных системах управления, существенно ограничивает возможности применения аналитических методов моделирования. Предлагается имитационная модель функционирования вычислительной сети, позволяющая учитывать резервирование устройств обработки и каналов передачи информации и вносить отказы в элементы системы. Рассматриваются основные показатели, которые целесообразно оценивать при анализе качества функционирования вычислительной сети распределенной системы управления для выявления "узких" мест структуры. Результатом работы является методика оценивания показателей качества вычислительной системы на основе имитационного моделирования.

Устойчивость является одним из необходимых условий, обеспечивающих адекватное функционирование системы. Рассматривается класс линейных систем, заданных своим характеристическим полиномом степени n. Геометрия области устойчивости, размерность которой определяется количеством варьируемых параметров, может быть весьма разнообразной; при этом она слабо изучена.
Эффективным средством анализа области устойчивости является метод D-разбиения, разработанный Ю.И.Неймарком более 50 лет назад. Наиболее наглядно его применение в случае, когда количество варьируемых параметров не превосходит двух. В работе анализируется D-разбиение однопараметрического семейства полиномов по комплексному или вещественному параметру. Кривая D-разбиения делит комплексную плоскость на области с различным количеством устойчивых корней. Устанавливается, что максимальное количество таких областей равно (n-1)²+2. Построен пример, для которого число областей совпадает с максимальным. Доказывается общее утверждение о максимальном количестве отрезков устойчивости (равном n/2) для случая вещественного параметра. Приводится пример, демонстрирующий максимальное количество отрезков и допускающий наглядную геометрическую интерпретацию в дискретном случае.
Подробно исследуется дискретная система, в которой область устойчивости состоит из n-1 несвязной области. В роли параметров выступают коэффициенты полинома. В частности выясняется, что все односвязные подмножества при некотором значении параметра одновременно вырождаются в точки. Находится это критическое значение, при превышении которого устойчивость полностью теряется.

Разработано алгоритмическое обеспечение и программная реализация новых методов формирования программного управления космическими аппаратами наблюдения для осуществления рабочих режимов переориентации и сканирования заданных маршрутов. Произведена адаптация нового метода решения краевых задач для нелинейных управляемых систем общего типа к моделям динамики космического аппарата, учитывающая их специфику - наличие первых интегралов. Программа позволяет вводить уравнения динамики из файла, что позволяет использовать разработанные алгоритмы для различных моделей без изменения программного кода. Путем некоторых оптимизаций достигнута высокая скорость вычислений. Программа написана в среде Delphi 6, объем исходного текста - около 6000 строк.

Рассматривается задача синтеза типового нелинейного регулятора динамических объектов управления одного класса на основе обучаемых многослойных нейронных сетей. Обучения нейронной сети в составе системы управления, происходит в режиме реального времени на основе макроинформации. Получена функциональная схема нейросетевой системы управления. Предлагается программная реализация в среде MATLAB. Для иллюстрации эффективности практического применения предложенного регулятора в работе приводятся результаты сравнительного анализа функционирования синтезированной системы и компьютерное моделирование процессов в нейросетевой системе с нелинейными объектами со сложной динамикой.

Рассматривается эволюция энергетических систем комплексной автоматизации с приводом на основе газотурбинных установок (ГТУ), используемых, например, в авиации, судостроении, газоперекачивающих агрегатах компрессорных станций и в других приложениях. Одним из первых примеров такого класса систем являются многофункциональные установки, построенные на основе централизации функций и использования выделенных каналов связи. Однако, как показал опыт эксплуатации систем такого типа, централизация, как принцип, препятствует расширению функциональных возможностей системы автоматизации и негативно влияет на ее надежность и живучесть. Частичным разрешением конфликта явилась децентрализация функций на уровне блочно-комплексной организации системы. Но существенное расширения состава функций, обеспечение необходимого уровня живучести и надежности энергоустановок возможно лишь при переходе к распределенной структуре управления. Применение многоуровневых микропроцессорных систем передачи данных, высокопроизводительных процессоров дает возможность реализовывать модифицируемые структуры, ориентированные на решение ряда типовых задач автоматизации ГТУ.
Рассматриваются основные принципы, положенные в основу построения распределенных систем. В настоящие время, предложенная функциональная структура распределенного типа используется для проектирования системы автоматического управления ГТУ для действующих компрессорных станций.

Рассмотрен вопрос синтеза управлений нелинейным нестационарным объектом при неполной информации о состоянии объекта по пропорционально - интегрально - дифференциальному закону на примере системы управления угловым положением, а также скоростью вращения вала вентильного индукторно-реактивного двигателя. Двигатель рассматривается как нелинейный и нестационарный динамический объект с неполной информацией о состоянии. Был проведен анализ динамики объекта, в результате которого получена структура идентифицируемой модели объекта. Получены структура идентификации модели объекта. Получены алгоритм и выражения для решения задачи идентификации модели объекта. Получена структура адаптивного астатического пропорционально-интегрально- дифференциального регулятора. Получены алгоритм и выражения для определения его параметров.
Проведен анализ исследований работы адаптивной системы управления с идентификатором, результаты которых показали высокое качество ее работы, что говорит о целесообразности применения полученной структуры адаптивного управления в условиях параметрической неопределенности, даже когда объект управления не полностью наблюдаем. Приведены графики, поясняющие результаты моделирования и исследований.

Рассматривается мобильный робот с двумя приводными колесами, совершающий движение в горизонтальной плоскости. С целью оценки параметров двигателей приводных колес мобильного робота разработана методика идентификации параметров его модели. В работе построена динамическая модель мобильного робота, учитывающая переходные процессы в электродвигателях приводных колес. Двигатели предполагаются неидентичными. Проведено исследование, результатами которого являются выводы о типе, минимальном количестве датчиков, а также пригодности той или иной траектории для успешной идентификации параметров робота. Даны теоретические оценки точности идентификации. Для оценки параметров применены алгоритмы наименьших квадратов Гаусса, асимптотического идентификатора состояния и фильтра Калмана. В результате удалось идентифицировать параметры с относительной погрешностью менее 1%. Наилучшим алгоритмом является фильтр Калмана. Оптимальными траекториями являются прямая и окружность. При этом движение по ним предполагается неравномерным.

Рассматривается задача обучения многослойной нейронной сети (МНС) в качестве математической модели объекта управления типа "черный ящик".
Существующие алгоритмы обучения МНС основаны на сочетании методов оптимизации с алгоритмом обратного распространения ошибки. Такой способ обеспечивает несмещенные оценки параметров МНС, если возмущающие воздействия являются белыми шумами. Однако в реальных ситуациях это условие, как правило, не выполняется. Предлагается для обучения МНС в контуре управления применять самонастраивающиеся ПИД-регуляторы оценок переменных состояния и параметров МНС. Система обучения формирует оценки переменных состояния МНС с помощью алгоритмов, которые имеют структуру нелинейного фильтра Калмана. Алгоритм обучения нейронных сетей, основанный на таких регуляторах, обладает высокой скоростью обучения и формирует несмещенные оценки переменных состояния и параметров МНС. Выполнен анализ эффективности предложенного алгоритма.

Задача аналитического синтеза законов управления движением летательного аппарата (ЛА) на основе анализа базовой нелинейной математической модели пространственного движения твердого тела является наиболее сложной, но и наиболее интересной в практическом плане, поскольку в этом случае важную роль играет взаимное влияние практически всех координат системы и каналов управления. Проблема разработки алгоритмов управления для таких многомерных многосвязных нелинейных систем неизбежно требует привлечения принципиально новых подходов и методов теории управления, к которым в первую очередь, следует отнести активно развиваемую в последние годы синергетическую теорию управления и базирующийся на ее основах метод аналитического конструирования агрегированных регуляторов (АКАР). В работе показано приложение метода АКАР к задачам управления ЛА, приведены новые алгоритмы управления автопилота, сочетающие в себе высокую универсальность и адекватность реальному ЛА, а также результаты компьютерного моделирования замкнутой системы.

Среди большого разнообразия робототехнических систем мобильные роботы (МР) отличаются активным взаимодействием с окружающей средой. В условиях неопределенного изменения ландшафта и подвижного окружения МР, как автономный объект, должен их четко отслеживать и корректировать траекторию своего движения. При таких режимах движения требуется высокая маневренность МР, что достигается за счет использования более сложных кинематических схем. Высокая подвижность МР достигается, в первую очередь, за счет увеличения числа приводных (активных) модулей и рационального расположения их на основании робота. Усложнение кинематической схемы МР, увеличение диапазона режимов его функционирования приводят к существенному усложнению динамической модели МР, к необходимости учета при синтезе системы управления МР его нелинейных свойств. Это обстоятельство вызывает необходимость использования принципиально новых подходов, учитывающих естественные свойства управляемых объектов и гарантирующих устойчивое движение МР во всем диапазоне его рабочих режимов. В докладе рассмотрена задача построения иерархической системы управления МР, реализующей принципы синергетической теории управления, в которой регулятор верхнего уровня решает задачу навигации, а регуляторы нижнего уровня обеспечивают оптимальное распределение нагрузки между колесными модулями.

Рассматривается разработка программы управления группой однородных объектов при наличии целевой функции управления в условиях неопределённости внешних параметров и противодействия аналогичной по целям и составу группой объектов на примере "виртуального футбола".
На основе разработанных алгоритмов нападения и защиты с учётом возможностей игрового управляющего сервера, а также случайных параметров поля, мяча и игроков, генерируемых сервером непосредственно перед началом игры, создана программа, реализующая стратегию выигрыша и средства визуализации.
Проведено сравнение разработанной программы с существующими программами сильнейших команд таких институтов как МЭИ, МГТУ и другимх. Для оценки эффективности предложенной программы проведены матчи с использованием программы сервера по правилам, установленным организаторами турниров. Набранную статистическую информацию можно использовать для дальнейшей доработки стратегии или при создании новых оригинальных стратегий и схем управления действиями группой однородных объектов при неопределенных воздействиях.

Органосиликатные материалы (ОСМ) находят широкое применение для получения покрытий в различных отраслях промышленности. Особый интерес они представляют для получения высокотемпературной электроизоляции двигателей, поскольку содержат в своем составе термоустойчивые компоненты - кремнийорганический пленкообразователь и силикатные наполнители и при нагревании образуют покрытия трехмерного строения.
Цель работы - исследовать электроизоляционные свойства ОСМ в зависимости от состава наполнителей. Объектом исследования служили ОСМ, наполнителями в которых были мусковит, асбест, тальк и их смеси. При этом испытывались покрытия толщиной 230-250 мкн, полученные на металлических образцах методом пневматического распыления и отвержденные при температурах 200 и 250 ^oС. Определялись удельное объемное электрическое сопротивление r_v, электрическая прочность Е_пр, диэлектрическая проницаемость e и тангенс угла диэлектрических потерь (tg d).
Лучшие по комплексу электроизоляционных и механических свойств покрытия испытывались на термостарение и влагостойкость. Последующие испытания позволили выявить наилучшие марки ОСМ.
Для подтверждения экспериментальных результатов ОСМ были нанесены на изготовленный макет электродвигателя. Проведенные испытания подтвердили высокие качества данных материалов.

Работа посвящена разработке и исследованию динамического гониометра (ДГ), выполненного на основе голографического преобразователя угла ПКГ-105М, имеющего систематическую погрешность +0,2". ДГ предназначен для контроля погрешности 16-ти и 22-х разрядных цифровых преобразователей угла (ЦПУ) типа синусно-косинусных вращающихся трансформаторов. В ходе работы была проведена разработка методик исследования систематической и случайной погрешностей ДГ и ЦПУ, а также экспериментальные исследования погрешностей 16-ти и 22-х разрядных ЦПУ. Исследование погрешностей проводилось при нескольких режимах движения вала ДГ: с постоянной угловой скоростью и с угловой скоростью, изменяющейся по гармоническому закону. Полученные результаты позволяют проводить алгоритмическую компенсацию систематической и динамической погрешностей ДГ и ЦПУ. Работа проводилась совместно с ГНЦ РФ-ЦНИИ "Электроприбор".

В докладе рассматриваются вопросы построения микроконтроллерной системы управления двухдвигательным возбудителем колебаний, широко использующимся в вибрационной технике.
Основной задачей является обеспечение требуемого вида движения рабочего органа, которое задается возбудителем с помощью нелинейной упругой механической системы. Управление строится по доступным измерению переменным, составляющим неполный вектор состояния. Управление обеспечивает заданное движение в широком диапазоне рабочих режимов вибрационных машин: старт, разгон, переход через резонанс и основной технологический режим.
Управление реализовано на контроллерах, построенных на базе 16-разрядного микроконтроллера семейства С-166 фирмы Infineon Technologies.
Приводятся результаты экспериментальных испытаний.

Технология имитационно-физического моделирования состоит в использовании стендов, в которых реальный объект заменяется комплексами имитирующих технических средств. Применяются аппаратно-программные комплексы, в которых средствами микропроцессорной техники и силовой электроники реализуются отдельные компоненты объекта управления, что обеспечивает их параллельное функционирование точно так же, как это происходит в реальной системе. Реализуются программно управляемые генераторы многофазных сигналов, характерных для имитируемых энергообъектов (генераторных агрегатов переменного и постоянного тока, электродвигателей). Данная технология позволяет воспроизводить любую форму выходных сигналов, имитировать "аварийные" режимы: переходные процессы при коротких замыканиях или сбросах и набросах нагрузки, несимметрию по фазам или несинусоидальность любых видов. Для реализации всех перечисленных возможностей достаточно иметь пакет приложений соответствующего программного обеспечения для модулей и персонального компьютера.

В настоящее время передача информации в информационно-управляющих системах автономных объектов осуществляется, как правило, по проводным каналам связи, которые образуют очень разветвлённую и протяженную сеть. Для уменьшения массогабаритных показателей информационных сетей, улучшения их надёжности предлагается в качестве каналов связи использовать силовые электрические цепи, по которым на автономном объекте передается электроэнергия от источников к потребителям. В докладе обосновывается возможность решения такой задачи. С этой целью рассматривается математическое описание цепей электроэнергетической системы как каналов связи, их частотные характеристики. Исследуется влияние на характеристики предлагаемого канала связи типового электрооборудования, входящего в состав электроэнергетической системы. Рассматриваются вопросы выделения полезных сигналов в каналах связи на основе методов идентификации и построения адаптивных фильтров.

Встроенная система стабилизации температуры на основе микросборок ССТ-2 применяется в настоящее время в электростатическом гироскопе. ССТ-2 представляет собой функционально законченную систему стабилизации температуры. Условия эксплуатации блоков жесткие - температура в электростатическом гироскопе может доходить до 80^oС, а рабочая температура - 56 ^oС. Операция проверки блока является трудоемкой и занимает много времени.
Система автоматической проверки представляет собой персональный компьютер с платой АЦП/ЦАП и преобразователем сигналов. Уменьшение времени и увеличение точности проверки осуществляется за счет переноса функций настройки, оценки параметров и переходных процессов от регулировщика на систему автоматической проверки и регулировки, что исключает влияние человеческого фактора. Одновременная проверка 6-ти блоков позволяет увеличить производительность в 6 раз. Предлагаемая система позволяет сохранять все необходимые данные при проверке ССТ-2 на жестком диске и визуализировать их на экране монитора. Оценен экономический эффект внедрения системы в производство.

Рассматривается аналого-цифровой преобразователь угла с самоаттестацией и коррекцией систематической погрешности. Преобразователь выполнен на основе синусно-косинусных датчиков угла с различными коэффициентами электрической редукции. Исследуется влияние величины погрешности на точность определения параметров её гармоник при аттестации этой погрешности без использования эталона угла.

Рассматривается структура многоканальной системы сбора и обработки аналоговой информации. Применение высокопроизводительного сигнального процессора TMS320F2810 фирмы Texas Instruments позволяет произвести предварительную обработку сигналов, в том числе с целью автоматической коррекции ряда составляющих погрешности каналов аналого-цифрового преобразования, осуществляемого 16 разрядным АЦП.
Приводятся результаты экспериментальных исследований.

Рассматриваются методика вычисления пульсаций пускового момента в вентильных индукторно-реактивных двигателях (ВИРД) и способы их компенсации. Методика вычисления пульсаций базируется на расчетах магнитного поля в ВИРД. В результате расчета получается семейство зависимостей момента в функции текущего положения ротора и плотности тока в обмотке. Сформулированы рекомендации по выбору параметров зубцовой зоны, обеспечивающие минимальные пульсации пускового момента. Для компенсации пространственных гармоник проводимости, вызывающих пульсации момента, предлагается использовать вычисленное семейство корректирующих функций, зависящих от угла поворота ротора и тока. Для практического применения предлагаются простые аппроксимирующие функции, обеспечивающие требуемый уровень компенсации пульсаций пускового момента. Предлагается алгоритм микропроцессорной компенсации пульсаций момента.

При использовании систем измерения ускорения, предназначенных для контроля и мониторинга микрогравитационной обстановки на борту космических аппаратов в условиях невесомости возникает потребность расширения нижнего предела измерения ускорений до величин 10^-7 g и увеличения длины кабелей, соединяющих акселерометры, устанавливаемые в различных точках космического аппарата до 10 -15 м. Нижний предел измерения ускорений определяется нестабильностью смещения нуля акселерометра. Минимизация искажений аналогового сигнала в соединительных кабелях эффективней всего достигается за счет применения аналого-цифрового преобразования сигналов внутри акселерометра.
В работе описано программно-алгоритмические средства обеспечения цифрового выхода трехкомпонентного акселерометра с электромагнитным подвесом измерительной массы. Рассмотрены особенности использования аналого-цифровых преобразователей в составе прибора и проводится анализ схемотехнических решений. Представлены оптимальные алгоритмы обработки выходного сигнала акселерометра с использованием фильтрации, учитывающие требования к точности измерения ускорения и возможности аппаратных средств. Приведены результаты испытаний акселерометра и его основные технические характеристики.

В докладе изложена методика аналитического расчета и результаты экспериментальных работ по определению индуктивности обмоток и электромагнитной постоянной времени ряда бесконтактных моментных двигателей типа МД с электромагнитной редукцией частоты вращения и возбуждением от постоянных магнитов при питании их прямоугольным или синусоидальным напряжением. Приводятся схемы замещения моментного двигателя и основные выражения для определения индуктивности обмоток и электромагнитной постоянной времени МД. Выполняется сравнительная оценка результатов определения электромагнитных постоянных времени, полученных расчетным и экспериментальным методом.

Проблема оценивания координат оптических сигналов стоит в широком ряду прикладных задач, в том числе и при измерении ускорения силы тяжести гравиметрическими датчиками, разрабатываемыми в ЦНИИ "Электроприбор". В работе приводится схема построения гравиметрического датчика с оптико-электронным преобразователем автоколлимационного типа, в котором в качестве приемника излучения используются приборы с зарядовой связью. Обсуждаются способы повышения точности измерения линейных перемещений автоколлимационной марки. На математической модели проводится сравнительный анализ точности оценивания координат с использованием различных алгоритмов и предлагается новый алгоритм расчета центра тяжести с предварительной интерполяцией дискретного сигнала. Дается оценка потенциальной точности измерений, ограниченной фотонным шумом фотоприемника. Выполнено сравнение полученных теоретических и практических результатов.

В современных условиях оптимизация проектно-технологических решений (ПТР) по критерию минимизации затрат на производство специальных электрических машин (СЭМ) для следящих систем является немаловажным фактором в оценке технико-экономической эффективности разрабатываемых СЭМ. В докладе излагается методика технико-экономического анализа ПТР применительно к малогабаритным моментным двигателям, кольцевым трансформаторам и датчикам угла, целью которой является определение базовых ПТР, обеспечивающих минимизацию трудоемкости изготовления, затрат на материалы и комплектующие, стоимости набора типовых технологических процессов, технологической оснастки и времени работы производственного оборудования без снижения уровня технических параметров СЭМ. Показано, что наряду с достижением высокого уровня технических параметров СЭМ, обладающих свойствами создания соответствующего уровня его потребительской цены, снижение затрат на производство позволяет существенно повысить уровень рентабельности и объемы производства СЭМ.

Процесс проектирования судов на подводных крыльях (СПК) включает в себя этапы, основанные на различных областях инженерных знаний, связан с проведением сложных, дорогостоящих модельных экспериментов. Компьютерное моделирование СПК с помощью сложной, многоуровневой модели с задаваемыми параметрами корпуса судна, крыльевого комплекса, алгоритмов управления, динамики исполнительных приводов и т.п. позволило бы еще на стадии проектирования оценить прочностные, эксплуатационные, динамические и другие характеристики судна. Поэтому возникла необходимость в создании единого программного комплекса, позволяющего проводить расчет и моделирование движения СПК с заданными параметрами. В докладе рассматривается структура такого программного комплекса. Описывается математическая модель, положенная в основу комплекса, общие алгоритмы, на основе которых построены отдельные модули комплекса, рассматриваются связи между этими модулями.

Возможность построения систем управления движением (СУД) скоростных судов на траектории обусловлена появлением и развитием средств инерциально-спутниковой навигации, позволяющих измерять малые отклонения позиционных кинематических параметров. В настоящее время применение малогабаритных интегрированных навигационных систем (ИНС) предопределяет высокое качество стабилизации. Дискретный характер получаемой от ИНС информации предполагает наличие цифровых или гибридных систем управления.
В докладах на предыдущих конференциях были представлены результаты по синтезу и исследованию аналоговой системы стабилизации судна на воздушной подушке в условиях идеальных измерений, а также сформированы алгоритмы управления движением судна в нелинейных режимах. В настоящем докладе рассматривается цифровая СУД, полученная на основе аналоговой. При практической реализации такой системы возникают задачи восстановления неизмеряемых параметров движения, фильтрации шумов измерения и составляющей, обусловленной морским волнением. Для решения этих задач предлагается идентификатор состояния в виде фильтра Калмана, построенного для многогипотезной частотно-разделенной математической модели движения судна.

В настоящее время передача информации в информационно-управляющих системах автономных объектов осуществляется, как правило, по проводным каналам связи, которые образуют очень разветвлённую и протяженную сеть. Для уменьшения массогабаритных показателей информационных сетей, улучшения их надёжности предлагается в качестве каналов связи использовать силовые электрические цепи, по которым на автономном объекте передается электроэнергия от источников к потребителям. В предлагаемом докладе рассматривается обоснование возможности решения такой задачи. С этой целью рассматривается математическое описание цепей электроэнергетической системы как каналов связи, их частотные характеристики. Рассматривается влияние на характеристики предлагаемого канала связи типового электрооборудования, входящего в состав электроэнергетической системы. Рассматриваются вопросы выделения полезных сигналов в каналах связи на основе методов идентификации и построения адаптивных фильтров.

Подводная лодка представляет собой сложное инженерно - техническое сооружение, предназначенное для ведения боевых действий на море. Одним из самых важных мореходных качеств, которыми она должна обладать - это управляемость по всем параметрам движения. Большие функциональные нагрузки, возлагаемые на системы управления движением с целью повышения эффективности использования подводной лодки, приводят к значительному их усложнению. Оценка резервных видов и каналов управления, в совокупности с функционированием основных, еще более усложняет оценку эффективности системы. Это требует согласования единой мерой качество функционирования и надежность системы управления движением. В работе предложен метод поиска структуры алгоритма минимальной сложности, обеспечивающего требуемое качество стабилизации параметров движения подводной лодки.

Современные командирские перископы предназначены для наблюдения в дневное и ночное время суток. Поэтому, кроме классического визуального канала, они содержат и телевизионный канал, позволяющий вести наблюдение при низких уровнях внешней освещенности. Изображение с ночной камеры передается на экран монитора, который для удобства оператора установлен в окулярной части. Таким образом, изображение с экрана монитора через проекционную оптическую систему передается непосредственно в окуляры. Этот монитор используется также и для вывода сопутствующей информации (пеленг, курс и т.п.). Главная задача оператора, работающего с перископом, - обнаружение. Поэтому важно согласовать характеристики проекционной оптической системы и зрения оператора, кроме того, необходимо учитывать особенности объекта, наблюдаемого на экране монитора. В данной работе формулируются и обосновываются требования к выбору монитора и к характеристикам проекционной оптической системы.

В докладе рассматриваются современные концепции обеспечения сетевой безопасности в гетерогенной информационной среде, а также методы их реализации для основных сетевых сервисов, доступных в корпоративной вычислительной сети (КВС) ЦНИИ "Электроприбор". Обсуждаются следующие вопросы:
- обеспечение единой системы аутентификации и авторизации пользователей;
- задание и обновление настроек безопасности с помощью механизма групповой политики;
- управление правами пользователей и их доступом к различным сетевым ресурсам;
- использование централизованного мониторинга обнаружения вирусов и автоматического обновления антивирусного программного обеспечения;
- развертывание службы автоматических обновлений программных продуктов компании Microsoft^TM;
- применение протокола IPSec для шифрования сетевого трафика;
Подробно рассматриваются технологии создания виртуальных сетей с использованием управляемых коммутаторов:
- виртуальные сети на базе портов;
- виртуальные сети на базе MAC-адресов;
- виртуальные сети на базе стандарта 802.11q

В настоящее время довольно много издаётся книг по теории управления, но практически нет книг по истории этой науки. Подобной информации мало и на российских Web-сайтах, исключение составляет лишь сайт RUSYCON. Поэтому было решено создать главу электронного учебника, посвящённую истории возникновения оптимального управления.
В ней рассматривается, как шесть математиков представили решение на задачу о брахистохроне: И. Бернулли, Я. Бернулли, Э.В. Чирнгауз, Г.В. Лейбниц, Г.Ф.А. Лопиталь и, наконец, И. Ньютон.
Имеются Web-страницы о трудах Л.В. Канторовича по линейному программированию. Особое внимание в данной главе уделяется принципу максимума Л.С. Понтрягина и основоположнику динамического программирования Р. Беллману.
В конце данной главы имеется тест самопроверки, в вопросах которого большое внимание уделено историческим связям между учёными.
Данный материал может быть рекомендован студентам, как для аудиторных, так и для самостоятельных занятий.

На кафедре "Прикладная математика" Арзамасского филиала НГТУ ведется создание электронного учебника, посвященного истории автоматического управления. Авторами разрабатывается глава о международной федерации по автоматическому управлению (IFAC). Эта работа обусловлена тем что, во-первых, проведенный среди студентов опрос показал очень слабое знание данного вопроса и, во-вторых, мало подобной информации на российских сайтах.
В работе имеются Web-страницы об истории учреждения этой организации, ее роли и месте в мировой науке, а также, о людях возглавляющих ее в разные годы, т.е. президентах IFAC. Особое внимание уделено конгрессам IFAC. Имеется информация о статусе конгрессов и красочная хроника их проведения, насыщенная большим количеством фотографий.
В основу положена гипертекстовая технология, для создания использован язык HTML, который позволяет создавать компактные Web-страницы. Особенностью учебника является то, что он создается, как на русском, так и на английском языках.

Работа обобщает результаты выполненного комплекса исследований, направленных на создание и внедрение эффективной методологии проектирования аппаратуры систем навигации и управления всех уровней разукрупнения, основанной на комплексном математическом моделировании совокупности разнородных взаимосвязанных физических процессов, протекающих в изделиях и системах радиоэлектроники и микроэлектроники. Рассматривается автоматизированная система комплексного моделирования электрических, тепловых, механических и других физических процессов в аппаратуре систем навигации и управления, реализованная в рамках интегрированной САПР электроники на принципах CALS-технологий. Использование системы позволит повысить качество разрабатываемой аппаратуры систем навигации и управления, а также снизить материальные и временные затраты на ее проектирование. Представлены результаты работы системы на примерах моделирования аппаратуры.

Цель работы - демонстрация возможностей функциональных моделей для оценки эффективности организационно-технических мероприятий, сопровождающих процесс модернизации подводного аппарата. Область применения полученных результатов относится к сфере информационного обеспечения процесса модернизации подводного аппарата.
В условиях рыночной экономики разработка принципиально нового сложного технического устройства требует больших начальных инвестиций, что трудно реализуемо. Типовым подходом, удовлетворяющим требованиям потенциального заказчика, является модернизация уже существующего изделия. Реализация такого подхода связана с предварительным функциональным моделированием всего процесса модернизации.
Целями функционального моделирования процесса модернизации подводного аппарата являются:
формализация существующего процесса производства сложного изделия и выявление этапов, позволяющих произвести его модернизацию;
выработка предложений по реинжинирингу существующих процессов, направленных на решение задачи модернизации с минимальными затратами.
В качестве объекта модернизации рассматривается телеуправляемый автоматический подводный аппарат, который должен быть оснащен системой управления ориентацией и глубиной с максимальным использованием уже имеющихся на его борту приборов и устройств обработки информации.
Стандартом для описания функциональной модели процесса модернизации подводного аппарата выбран IDEF0.
В докладе приводятся диаграммы декомпозиции процесса модернизации подводного аппарата.

В докладе дается обзор сайтов ряда фирм, мировых лидеров в области разработки навигационного оборудования различного назначения. Приводятся данные о наиболее интересных для разработчиков навигационных систем разделах сайтов. Отмечаются особенности и общие черты подачи информации в Интернет. Кроме того, дается краткий обзор сайтов фирм, известных своими разработками в отдельных областях навигационной техники, таких как, например, микромеханика. Отмечаются особенности Интернет-технологий, применяемых разработчиками сайтов. В заключение дается краткое сравнение сайтов российских и зарубежных предприятий.

На сегодняшний день практически любая приборостроительная организация не может обойтись без систем автоматизированного проектирования при разработке своей продукции. Применение компьютерных технологий в области проектирования заставляет пересмотреть принципы организации процессов разработки, обращения и сопровождения электронных конструкторских документов. Целью реорганизации указанных процессов или проведения их реинжиниринга, является получение максимального эффекта от внедрения новой технологии. Таким образом, возникает задача построения системы управления электронными документами, которая позволяла бы максимально использовать достоинства электронного представления информации. В докладе представлены теоретические аспекты построения системы на примере организации сквозного проектирования электронных модулей, а также приведены практические результаты эксперимента, поставленного в ФГУП ЦНИИ "Электроприбор", по внедрению системы, построенной с использованием технологий Cadence (OrCAD), IBM (Lotus Domino\Notes), Microsoft (MS Access).

Актуальной задачей для любого предприятия, занимающегося выпуском сложной наукоемкой продукции, является задача оценки качества, сокращения сроков разработки и последующего обслуживания выпускаемой продукции. В обеспечение более корректного решения этой задачи возможно для исследования и формального описания использовать методологию структурного анализа, а именно метод функционального моделирования.
Целью исследований, описываемых в докладе, является демонстрация системного подхода к решению задачи построения функциональной модели жизненного цикла технической системы. Созданная модель далее может использоваться как основа для информационного описания всех этапов разработки и последующего обслуживания технической системы.
Для разработки модели использованы методы, отвечающие требованиям международных стандартов функционального моделирования IDEF0, DFD, IDEF3.
Результатом является разработка рекомендаций по использованию стандарта IDEF0 для создания функциональной модели сложной технической системы, позволяющей совместно с другими способами информационного описания наукоемкого изделия оценить основные параметры, влияющие на качество и эффективность функционирования технической системы.

Рассмотрена интегрированная инерциально-спутниковая система ориентации и навигации высокоманевренного подвижного объекта (ПО) с малым временем эксплуатации, состоящая из бесплатформенной системы инерциальной навигации (БИНС), построенной на датчиках угловой скорости (ДУС) и акселерометрах неинерциального класса, и приемной аппаратуры спутниковой навигационной системы (СНС).
Исследован случай когда ПО маневрирует в горизонтальной плоскости и совершает низкочастотные колебания относительно связанной с ним системы координат. Ошибки БИНС в определении координат ПО, обусловленные погрешностями в определении параметров ориентации из-за ошибок ДУС значительно больше, чем из-за погрешностей акселерометров.
Для получения требуемой точности определения координат местоположения ПО показания БИНС корректируются по сигналам СНС. Традиционно для коррекции показаний БИНС используется информация СНС о координатах местоположения ПО, а иногда и о скорости его движения. Выявлено, что при использование коррекции БИНС по параметрам ориентации определенным с помощью СНС точность определения координат местоположения может быть получена выше, чем при использовании традиционного способа коррекции.

Рассматривается возможность комплексирования спутниковых навигационных систем и бортовых датчиков для задач навигации и наведения малого беспилотного летательного аппарата самолетного типа. Особенностью предлагаемого способа получения навигационной информации является алгоритмическое совмещение данных, при котором на борту летательного аппарата отсутствует инерциальная навигационная система. В рассматриваемой в докладе системе в бортовой измерительный комплекс летательного аппарата входит стандартный набор датчиков первичной информации, используемых для автопилотирования (гироскопические датчики углового положения и скорости, акселерометры, высотомер), а также датчик информации спутниковой навигационной системы. Известным недостатком спутниковых навигационных систем является относительно большой интервал обновления данных, а также возможность пропадания сигналов в течение длительного, с точки зрения задач управления полетом летательного аппарата, времени. Для восстановления навигационной информации внутри указанных интервалов в рассматриваемом алгоритме используется наблюдатель состояния полного порядка с переменной структурой, работающий в дискретном времени. Переключение структуры наблюдателя выполняется в зависимости от обстановки. В моменты поступления сигналов спутниковой навигации выполняется пересчет вырабатываемых алгоритмом оценок положения и скорости летательного аппарата, а при отсутствии этих сигналов алгоритм работает только по данным автономных бортовых измерителей. Такая структура уступает по точности интегрированным инерциальноспутниковым системам, однако, она может оказаться пригодной для недорогих малогабаритных летательных аппаратов. В докладе приводится численный пример использования алгоритма комплексирования информации для малого гипотетического беспилотного летательного аппарата, даны численные оценки погрешности навигационной информации с учетом ошибок измерений и атмосферных возмущений.

В большинстве работ по исследованию свойств инерциально-спутниковых навигационных систем (ИСНС) шумы корректора рассматривают как белые или цветные с известными корреляционными функциями. Реальные шумы спутниковых навигационных систем (СНС) существенно отличаются от таких моделей и более точно описываются волновой структурой. В работе рассматривается влияние волновой структуры ошибок СНС на характеристики ошибок показаний ИСНС. Показано, что не учет реального характера шумов СНС при использовании традиционного фильтра Калмана, может приводить к существенной потере точности и даже к расходимости процесса оценивания для различных схем построения комплексных систем. Рассматриваются методы и алгоритмы оценивания шумов СНС волновой структуры. Предлагается программный комплекс, в состав которого входят: модули, имитирующие сложную траекторию движения, рабочие созвездия СНС, приемник СНС, инерциальную навигационную систему и алгоритмы фильтрации для слабо- и жестко связанных схем. Приводятся результаты моделирования.

В работе исследуется основные свойства основанного на использовании фильтра Калмана алгоритма определения ориентации по вторым разностям фазовых спутниковых измерений от четырех антенн. Рассматривается модель динамики объектов с небольшими угловыми ускорениями. Исследование характеристик предложенного алгоритма осуществляется методом имитационного моделирования фазовых и кодовых измерений на заданной траектории движения объекта. Анализ полученных результатов позволяет сделать вывод о работоспособности и перспективности предложенного алгоритма. Приводятся результаты совместной обработки фазовых спутниковых измерений и показаний инерциальных датчиков.

В работе предложена концепция построения лабораторного стенда, предназначенного как для учебно-методических занятий, так и для научно-исследовательской работы. Основным назначением стенда является исследование свойств перспективных комплексных навигационных систем. При этом в состав стенда входит: персональный компьютер, разработанное программное обеспечение (ПО), плата приема спутниковых навигационных сигналов. Основой ПО является моделирование работы навигационных систем по уравнениям ошибок и организация комплексной работы таких систем. Разработанное ПО позволяет, моделируя базовые траектории, имитировать следующие навигационные системы: инерциальную навигационную систему, спутниковую навигационную систему и систему воздушных сигналов. Комплексная обработка реализованна на базе фильтра Калмана. В работе рассматриваются несколько типовых структур организации комплексных навигационных систем и приводятся результаты моделирования, отражающие уровни достижимой точности и время сходимости оценок в различных режимах работы стенда.

В соответствии с основными тенденциями развития средств навигации в гражданской авиации приемник сигналов глобальной спутниковой навигационной системы (ГНСС) должен стать штатной бортовой системой. Согласно современной концепции построения воздушного пространства в каждой его зоне должны обеспечиваться требования по точности и целостности навигационного обеспечения. Контроль целостности показаний ГНСС может быть реализован бортовым алгоритмом с привлечением внешней информации от других систем. При полетах по правилам зональной навигации, например, в Европейском регионе, в качестве внешнего измерителя рекомендовано использовать радиодальномер. В работе предлагаются варианты бортовой реализации алгоритма контроля целостности на основе показаний радиодальномера и алгоритма исключения отказов спутниковой навигационной системы. Представлен программный комплекс имитационного моделирования разработанных алгоритмов. Приводятся результаты моделирования.

Представлены результаты разработки автомобильной инерциально-спутниковой навигационной системы, построенной на базе спутниковой навигационной системы (СНС) и инерциального измерительного модуля (ИИМ) с микромеханическими инерциальными датчиками. В ИИМ использованы датчики угловых скоростей (ДУС) CRC 03-02 производства фирмы Silicon Sensing Systems и акселерометры ADXL202 фирмы Analog Device. Задачей СНС является выдача координат автомобиля, путевой скорости, путевого угла и калибровка ИИМ. Задачей ИИМ является выработки указанных выходных параметров во время кратковременного отсутствия спутникового сигнала. Калибровка инерциальных датчиков выполняется по результатам сравнения выходных параметров СНС и ИИМ. Местоположение автомобиля отображается на карте местности, загруженной в компьютер Notepad Palm. Показано, что для решения задачи на городских улицах состав инерциальных датчиков ИИМ можно ограничить вертикальным ДУС и продольным акселерометром. Приводятся результаты испытаний системы в городских условиях.