Рассматриваются методы оценивания смещения нулей акселерометров в составе инерциальной навигационной системы полуаналитического типа. Оценивание предлагается производить на основе обработки данных об угловом положении стабилизированной платформы при ее непрерывном вращении в азимуте.
В докладе рассматриваются методы оценивания смещения нулей акселерометров, как при калибровке системы в условиях стенда, так и в условиях объекта для одиночной и дублированной инерциальной навигационной системы. Приводятся данные математического моделирования, результаты стендовых и объектовых испытаний.

В докладе рассмотрен метод калибровки паспортных параметров трехканального измерителя ускорения (ИУТ) в составе гироприбора корабельной инерциальной навигационной системы (ИНС) на электростатических гироскопах. Калибровка ИУТ производится при наклонах ИНС в поле силы тяжести на ограниченные углы, соответствующие рабочему диапазону для морских объектов. Проведен анализ методических погрешностей калибровки ИУТ, обусловленных инструментальными погрешностями других измерителей ИНС.
Определены условия применимости данной методики для входного контроля ИУТ при регулировании ИНС на предприятии-изготовителе. Представлены результаты моделирования и экспериментальные данные, подтверждающие эффективность разработанной методики.

Рассматривается одна из разновидностей инерциальных систем усечённого состава - сканирующая инерциальная система. В основе алгоритмов функционирования такой системы лежит метод восстановления информации, сводящийся к математической задаче нахождения вектор-функции по ее проекции на подвижную ось. Предлагается подход к сокращению методических погрешностей системы за счёт более полной обработки информации, поступающей от первичных инерциальных датчиков. Рассматривается принцип построения такой системы, анализируется алгоритм ее функционирования, позволяющий получить выходные данные в формате, аналогичном классической БИНС. Представлены результаты моделирования, позволяющие оценить методические погрешности системы, вызванные неполнотой получаемой от датчиков информации. Исследуется влияние различных параметров сканирующей инерциальной системы на величину методических погрешностей. В заключение рассматриваются перспективы применения подобных систем на практике.

В докладе рассматривается инерциальный измерительный блок с избыточным количеством датчиков угловой скорости. В качестве датчиков угловой скорости используются двухстепенные поплавковые гироскопы, функционирующие в режиме автоколебаний, который реализуется за счет введения в контур обратной связи нелинейного звена. Датчики попарно связанны между собой таким образом, что кинетические моменты каждой пары гироскопов взаимно противоположны. Такая схема размещения датчиков позволяет снизить погрешности измерения вследствие смещения нуля, нестабильности смещения нуля, влияния поперечных составляющих угловой скорости и ускорения и при этом повысить чувствительность на заданных диапазонах измерения. Представляются результаты моделирования спаренных гироскопов (функционирующих в режиме автоколебаний), которые показали существенное повышение точности измерения абсолютной угловой скорости объекта по сравнению со штатными измерителями одиночного исполнения. Рассмотренный инерциальный измерительный блок предлагается использовать в качестве чувствительного элемента бесплатформенной системы ориентации космического аппарата.

Рассматривается бесплатформенная инерциальная система ориентации, в состав которой входят трехкомпонентный измеритель угловой скорости, трехкомпонентный измеритель кажущихся ускорений и бортовой компьютер.
Сравниваются два алгоритма функционирования системы на основе кинематических уравнений Эйлера с введением в них членов горизонтальной и азимутальной коррекций. В первом алгоритме используются сигналы инерциальных датчиков в базисе, связанном с подвижным объектом, во втором - эти сигналы предварительно пересчитываются к горизонтному базису. Выходная информация представляется в виде оценок углов азимута, тангажа и крена. Эффективность алгоритмов проверялась математическим моделированием. Оценены погрешности углов ориентации без учета ошибок измерителей, но с учетом вида коррекции. При проведении исследований задавались одинаковые режимы движения объекта (с ускорением и качкой). Анализ результатов показал, что алгоритмы с приведением угловых скоростей к плоскости горизонта позволяют реализовать настройку системы на период Шулера и исключают эффект детектирования кинематических параметров движения объекта, что может привести к существенному повышению точности всей системы в целом.

В докладе рассматриваются научно-технические предпосылки создания первых образцов гирокомпасов. Излагаются основы теории гироскопических маятников и особенности их работы на неподвижном и подвижном основаниях. Отмечается роль ведущих отечественных и зарубежных ученых (Эйлера, Якоби, Фуко, Аншютца, Сперри, Эйнштейна, Крылова, Кудревича и др.). Особое внимание уделяется ведущим ученым ЦНИИ "Электроприбор", внесшим значительный вклад в развитие отечественных гирокомпасов. Рассматриваются современное состояние гирокомпасной техники и оцениваются перспективы использования лазерных, волоконно-оптических и микромеханических технологий.

Решается задача совместного оценивания вектора состояния подвижного объекта и идентификация параметров модели прецессионного движения гиростабилизированной платформы. В качестве последней используется полином, включающий постоянные члены и члены, зависящие от инерционных нагрузок и изменений температуры. Вектор состояния кроме параметров, характеризующих угловое и линейное движение объекта, содержит члены, описывающие изменение коэффициентов модели дрейфа гиростабилизированной платформы. Приведена сравнительная оценка двух вариантов алгоритма оценивания: на основе обобщенного фильтра Калмана и одновременного оценивания параметрической идентификации с использованием фильтра Калмана. Показано, что второй вариант обеспечивает более высокую точность оценивания.

В настоящее время одной из актуальных геофизических задач является выполнение аэрогравиметрических съемок труднодоступных районов Арктики. На основании анализа данных авиационных съемок, выполненных в 2002-2003 гг. с использованием мобильного гравиметра "Чекан-АМ", выявлен ряд проблем, связанных с применением двухосного гиростабилизатора для стабилизации чувствительного элемента гравиметра.
Целью данной работы являлось снижение амплитуды и длительности переходного процесса гировертикали, вызванного маневрированием самолета. В работе приводится схема построения гиростабилизатора с волоконно-оптическим датчиком угловой скорости в канале выработки курса. Рассматриваются результаты математического моделирования в системе Simulink, на основании которого проведен анализ ошибок построения вертикали на маневре. Результаты исследования показали возможность выработки курса с погрешностью 0,08?sec?. При этом ошибки вертикали на маневре не превышают 10 угл. мин., а переходный процесс заканчивается спустя 3 минуты после окончания разворота.

В докладе рассматриваются два варианта инерциального прибора, измеряющего угловую скорость и линейные ускорения и построенного на базе интерферометра Маха-Цендера. Первый вариант содержит чувствительные элементы в виде балок-консолей, во втором варианте используются готовые сборочные единицы: волоконно-оптический гироскоп и акселерометр. Приведены математические модели работы двух вариантов прибора и представлены результаты математического моделирования ошибок, возникающих при работе каждого варианта. На основе выполненного анализа выявлены погрешности работы каждого варианта, в том числе фазовый сдвиг выходных сигналов, являющийся методической погрешностью и вызываемый структурой построения указанных приборов. Рассмотрен алгоритм компенсации фазового сдвига. Установлено, что использование гироскопов и акселерометров в виде готовых сборок повышает чувствительность и помехозащищенность измерения угловых скоростей и линейных ускорений, что позволит расширить функциональные возможности использования указанных приборов.

Представлена разработка гирогоризонта на базе динамически настраиваемого гироскопа. Указанный прибор может работать как в режиме гирогоризонта с цифровой коррекцией, так и в режиме аналитического компаса. Рассмотрены схемные решения и математическая модель гирогоризонта. Представлены результаты испытаний, с использованием которых проведена оценка методических и инструментальных погрешностей гирогоризонта при различных режимах работы. Показана эффективность предложенных технических решений.

Рассматриваются цели и задачи проектирования систем измерения углов и построения на их основе датчиков горизонтирования. Описываются возможные реализации таких датчиков, в частности, конструкция и принцип действия датчика горизонтирования с использованием двух ортогонально расположенных чувствительных элементов - компенсационных маятниковых акселерометров на подшипниковом подвесе. Предлагается перспективная разработка нового измерителя углов на основе одномассового чувствительного элемента, представляющего собой маятниковый акселерометр с двумя степенями свободы. Обсуждаются особенности реализации подшипникового подвеса, системы съема информации и работы контура обратной связи. Отмечается, что используемая в измерителе электроника обеспечивает возможность компенсации систематических и температурных погрешностей и предоставления выходной информации в цифровом виде. Приводятся результаты испытаний опытного образца, подтверждающие возможность обеспечения точности измерений до 10 угловых секунд, при диапазоне измерения углов до + 45^o.

Проведен анализ основных эксплуатационных и точностных характеристик микромеханического акселерометра и систематизированы требования к конструкции чувствительного элемента. Приводится алгоритм вычисления конструктивных параметров чувствительного элемента, обеспечивающий выполнение заданных требований. Алгоритм включает аналитический расчет характеристик конструкции с учетом технологии изготовления, создание модели конструкции, конечно-элементный анализ модели, уточнение характеристик по результатам конечно-элементного анализа. Разработано программное обеспечение, реализующее алгоритм и обеспечивающее связь с программами конечно-элементного анализа. Выполнен тестовый расчет конструкции чувствительного элемента микромеханического акселерометра с использованием автоматизированной системы расчета.

В докладе предлагается эффективная методика проектирования микромеханических датчиков, основанная на комбинированном применении программных средств ANSYS, Mathematica, MatLab и алгоритмических методов (сплайнов и нейронных сетей), позволяющая получать математические модели и производить параметрический синтез сложных функциональных узлов датчиков.
В качестве примера показаны результаты проектирования интегрирующего микромеханического гироскопа LL-типа с емкостной системой съёма информации, работающего "на выбеге". Рассматриваются решения задач механики, электростатики, газодинамики. Методика в несколько раз снижает трудоемкость проектирования и обеспечивает высокую точность расчетов, отличается гибкостью и универсальностью за счет применяемой модульной структуры. Типичная погрешность аппроксимации результатов (основной источник вычислительных погрешностей методики) составляет менее 0.5% для всех типов задач. Отличие расчетных и экспериментально измеренных параметров микромеханического гироскопа составило не более 5% для задач механики, 10% для задач электростатики и 14% для задач газового демпфирования.

Цель работы заключается в анализе, с использованием программного комплекса ANSYS 9.0, изгибного напряженно-деформированного состояния чувствительного элемента микромеханического акселерометра с учетом тепловых возмущений и действия заданного ускорения.
На начальном этапе проводится верификация результатов, полученных с помощью ANSYS, путем сравнения их с известными решениями классических задач теории упругости, таких как, задачи об изгибе пластин и балок с переменным поперечным сечением. На основном этапе выполнен конечно-элементный анализ изгибного напряженно-деформированного состояния чувствительного элемента микромеханического акселерометра.
В работе получены качественные и количественные оценки и приведено сравнение известных решений и результатов, полученных в ANSYS.

Рассматривается один из вариантов проектирования микромеханических акселерометров с электростатической обратной связью.
В результате анализа уравнений получены основные необходимые зависимости. Разработан и программно реализован алгоритм проектирования, позволяющий рассчитывать геометрические параметры и анализировать статические и динамические характеристики акселерометра. При помощи дополнительной программы проведено моделирование работы акселерометра в целом, с учетом электронной и механической его частей.
Программа дает возможность оценивать влияние допусков на выходные характеристики, уточнять данные, полученные в результате проектирования, определять параметры электрической части для расчета номиналов элементов, входящих в электронную схему.

Разработана пополняемая база данных конструкций микромеханических гироскопов, насчитывающая порядка семидесяти конструктивных схем, полученных в результате анализа патентной информации отечественных и иностранных разработчиков. Составлена классификация микромеханических гироскопов, а также выделены основные и дополнительные элементы конструкций. Наличие базы данных и проведенной классификации позволило определить базовые расчётные схемы микромеханических гироскопов, для которых составлены математические модели.

Приводятся результаты конечно-элементного моделирования пространственного распределения температурных полей на элементах конструкции чувствительного элемента микроакселерометра на поверхностных акустических волнах (ПАВ): инерционной массе, консоли, ПАВ-резонаторах. Оценено влияние источников тепла на частоту ПАВ-резонатора. С помощью динамического моделирования наблюдалось изменение распределения тепловых потоков и температур во времени, получена оценка времени установления состояния динамического равновесия. На основании сравнения полученных результатов с данными экспериментальных исследований производится оценка влияния температурных факторов на время выхода акселерометра на рабочий режим, рассматриваются возможности термостабилизации и улучшения рабочих характеристик.

Работа посвящена анализу возможностей сокращения времени выхода на рабочий режим микромеханического акселерометра дифференциального типа на поверхностных акустических волнах (ПАВ). Приводятся результаты экспериментальных исследований временных вариаций разностной частоты при использовании метода комбинированных частот. Рассматривается возможность повышения температурной стабильности ПАВ-акселерометра переходом к методу измерения отношения частот.
Показана зависимость выходного сигнала сенсора от элементов электрической схемы на примере транзистора, межэлектродные емкости которого подвержены температурному влиянию. Предложены способы уменьшения этого влияния. Оценивается возможность достижения потенциальных точностных характеристик ПАВ-акселерометров при использовании рассмотренных методов.

Рассматриваются вопросы проектирования высокочувствительных микромеханических магнитометров с широким динамическим диапазоном на основе резонансных и других эффектов на базе микросистемной техники. Представлены возможные схемы их реализации. Математическая модель чувствительного элемента описана маятниковой системой на вибрирующем основании в переменном магнитном поле. Проводится исследование его динамики путем численного моделирования по исходным уравнениям без приближений, что позволяет исключить методическую погрешность. Установлено особое влияние начальных условий на динамику системы. Построены поверхности в пространстве параметров, которые позволяют определить множество особых точек, связанных с отображением на плоскость физических параметров.

Приводятся нелинейные дифференциальные уравнения движения чувствительных элементов роторных микромеханических гироскопов (ММГ). Исследуется динамика и анализируются погрешности ММГ, обусловленные нелинейными слагаемыми в дифференциальных уравнениях движения чувствительных элементов. Применяется метод медленно меняющихся коэффициентов. Приводятся уравнения резонансных кривых стационарных колебаний, анализируется устойчивость стационарных колебаний, исследуется зависимость амплитуд колебаний чувствительных элементов от расстройки частот, оцениваются погрешности ММГ.

Рассматривается общая динамическая модель микромеханического гироскопа роторного типа с учетом взаимосвязи измерительного канала и канала возбуждения. Проводится анализ влияния перекрестных связей на метрологические характеристики прибора. Полученные результаты показывают, что при некоторых сочетаниях конструктивных параметров перекрестные связи могут оказывать существенное влияние на метрологические характеристики микромеханического гироскопа роторного типа. Результаты получены аналитически и подтверждены моделированием в среде MatLab 6.5/Simulink.

Из-за наличия технологических погрешностей при изготовлении чувствительного элемента в микромеханическом гироскопе (ММГ) возникает такое явление, как квадратурная помеха, негативно влияющая на работу гироскопа. Уровень квадратурной помехи изменяется от образца к образцу и может превышать полезный сигнал, пропорциональный измеряемой угловой скорости, на несколько порядков. В данной работе показано, что такие параметры (характеристики) ММГ, как чувствительность и диапазон работы, зависят от уровня квадратурной помехи. Рассматриваются возможные способы борьбы с квадратурной помехой. Приводятся результаты моделирования и экспериментальной проверки.

В работе исследовано влияние температурного и технологического дрейфов на динамические характеристики микромеханического гироскопа с тремя осями чувствительности, изготавливаемого по технологии поверхностной микрообработки. Исследование проводилось на основе анализа дифференциальных уравнений движения чувствительных элементов гироскопа. Особенностью модели гироскопа является учет не только температурных и технологических погрешностей, но и вибрации основания устройства. Применялись аналитические и численные методы, основанные на использовании пакетов MatLab, ANSYS, hAMSter. Исследовались зависимости амплитуд вынужденных колебаний чувствительных элементов от расстройки рабочих частот. Получены зависимости собственных частот колебаний гироскопа от температурных и технологических погрешностей. Выработаны рекомендации по устранению их влияния на работу гироскопа.

В работе рассматривается вопрос повышения устойчивости микромеханического гироскопа к вибрационным и ударным воздействиям. Исследуются режимы работы микромеханического гироскопа с совмещенными и разнесенными собственными частотами чувствительного элемента. Показано, что использование демпфирующей обратной связи позволяет повысить устойчивость микромеханического гироскопа к вибрационным и ударным нагрузкам в процессе работы, и управлять соотношением таких характеристик, как: полоса пропускания, масштабный коэффициент и диапазон измеряемых угловых скоростей. Приводятся результаты экспериментальных исследований, подтверждающие эффективность применения демпфирующей обратной связи.

Рассматриваются структурные схемы и принцип работы стенда для оценки амплитудно-частотных и фазово-частотных характеристик микромеханических датчиков угловых скоростей. В соответствии с выбранной структурной схемой и принципом работы разработана конструкция, состоящая из поворотного стола и двух электромагнитных датчиков момента. Один датчик момента обеспечивает возбуждение колебаний поворотного стола в заданном частотном диапазоне. Управление амплитудой колебаний поворотного стола обеспечивается вторым датчиком момента, реализующим принцип "электрической пружины" и позволяющим осуществлять резонансный режим работы. Проведены испытания стенда в части обеспечения требуемой частоты и амплитуды колебаний угловой скорости, необходимых для оценки полосы пропускания микромеханического гироскопа.

В докладе анализируется влияние явления отрицательной жесткости на параметры чувствительного элемента микромеханического гироскопа (ММГ). Рассматривается методика определения зазора между ротором и электродами, расположенными по оси вторичных колебаний чувствительного элемента ММГ с помощью автогенераторного метода определения резонансной частоты. Проведена оценка поправки при определении резонансной частоты в контуре вторичных колебаний, обусловленной отрицательной жесткостью. Для чувствительного элемента ММГ, разрабатываемого ЦНИИ "Электроприбор", определена зависимость межэлектродной емкости от угла наклона ротора и от зазора между электродами, которая может быть использована для определения нелинейности ММГ.

Область применения микромеханических гироскопов и акселерометров постоянно расширяется, но научные исследования, направленные на создание на их основе инерциальных измерительных модулей (ИИМ), остаются чрезвычайно актуальными. Существующие на сегодняшний день ИИМ используются в основном как резервные и требуют привлечения дополнительных источников информации о параметрах движения объекта. В докладе приводятся описание ИИМ на базе микрогироскопов и микроакселерометров фирмы Analog Devices, результаты его калибровки, а также предлагается алгоритм использования модуля для определения неровностей рельсовых нитей. Анализ точностных характеристик ИИМ проводился по результатам экспериментов, в которых ИИМ совершал движения по известной траектории с известной линейной скоростью.

Одним из перспективных направлений повышения безопасности движения транспортных средств является автоматизация процессов принятия управляющих решений. С этой целью создаются специализированные системы управления, в которых объединены задачи принятия решений и управления движением. Как правило, такие системы организованы по принципу иерархии.
Авторы предлагают концепцию построения системы управления движением скоростных судов, состоящей из двух уровней: стратегического, на котором осуществляется оценка ситуации и формируется цель управления, и исполнительного, реализующего поставленную цель. Приводится структура двухуровневой системы, определяется ее состав на примере двух типов скоростных судов: судна на воздушной подушке и судна на подводных крыльях. Описаны подходы к проектированию локальных подсистем управления. Разработаны алгоритмы функционирования подсистемы стратегического уровня.

В докладе рассмотрены три подхода к построению корабельных систем управления и контроля техническими средствами, отличающихся уровнем иерархии системы и составом средств электроники. Производен анализ особенностей построения одноуровневых, духуровневых и трехуровневых структур систем управления и способы их реализации на базе аппаратных средств производства фирм General Electric (серии 90-30), Schnaider Electric (серии Qauntum и Primiun) и ICP DAS (серии 8000). Особое внимание в докладе уделяется примерам реализации корабельных систем управления с использованием различной элементной базы, примерам человеко-машинного интерфейса рабочих станций, а также приведены внешние виды приборов корабельных систем управления и контроля и видеокадры человеко-машинного интерфейса.

Рассматривается задача управления нелинейным морским объектом с целью его удержания в заданной точке и с заданным курсом. Проводится исследование модели динамики судна при малых скоростях движения в условиях дрейфа, а также моделей внешних возмущений. С целью получения текущих оценок состояния системы разрабатывается алгоритм нелинейного фильтра Калмана с локальными итерациями. Выработанные оценки используются при синтезе требуемого закона управления. Проводится исследование показателей качества полученной системы позиционирования при различных наборах исполнительных органов. Приводятся результаты моделирования, подтверждающие возможность удержания судна в пределах 10 м от заданной точки.

Рассматривается задача создания высокоточного малогабаритного магнитометрического измерителя текущего положения объекта. Принцип действия прибора основан на комплексной обработке информации, поступающей с трехканального твердотельного магниторезистивного датчика и двух микромеханических акселерометров при помощи микроконтроллера. Приводится математическая модель измерительной системы. Решается задача определения оптимального места установки для ряда объектов. Проведено исследование влияния температурного дрейфа акселерометров на точность выходных показаний системы. Приводится описание алгоритмического и программного обеспечения; результатов испытаний макетного образца.

Рассматривается синтез автоматической системы управления заправляемым самолётом на этапе дозаправки в воздухе с учётом случайных погрешностей датчиков информации. В настоящее время при синтезе законов управления для многосвязных стохастических систем используются частотные либо оптимизационные методы, которые не позволяют напрямую обеспечивать заданные требования точности для управляемых величин. В докладе синтез законов управления осуществляется с использованием метода ковариационного управления, основанного на теории вложения систем. Предлагаемый метод позволяет напрямую обеспечить заданные значения дисперсий относительного положения штанги приемника путём использования статических регуляторов в обратной связи. Приводятся результаты моделирования, подтверждающие эффективность предложенного метода.

Принцип работы динамического оптического дальномера состоит в измерении мощности светового сигнала, отраженного от объекта, в отличие от классической схемы (измерения времени запаздывания излученного сигнала). Два измерения, выполненные со смещением на некоторое известное расстояние по направлению объекта, позволяют определить расстояние до самого объекта. При такой схеме измерения динамический оптический дальномер может измерять расстояния с высокой точностью в диапазоне от 0.2 до 3 м. Проведенные эксперименты позволяют оценить порядок точности величиной 1%.
В работе рассматриваются оптическая и электрическая схемы дальномера, приводятся результаты испытаний экспериментального образца на мобильном роботе.

В состав системы автономной астроориентации космического аппарата входит блок астродатчиков на твердотельных матричных приборах с зарядовой связью. Разработаны алгоритмы, позволяющие проводить автоматическую классификацию изображений на фотоприёмной матрице и определять ориентацию в инерциальном пространстве. Выполнена оценка точности астронавигации и инструментальных погрешностей астродатчика по результатам натурных испытаний экспериментального космического аппарата оптико-электронного наблюдения Земли.

В современных условиях растущей интенсивности транспортных потоков, ужесточения требований к мерам обеспечения безопасности движения представляется актуальной разработка автомобильных навигационных систем, способных снизить вероятность возникновения аварийных ситуаций и сделать управление автомобилем более комфортным. Основной задачей системы является определение дальности до объектов (препятствий), расположенных в сегменте обзора. Максимальная дальность обнаружения объектов, а также угловые размеры сегмента обзора определяются исходя из соображений обеспечения требуемого качества получаемого "изображения" дорожной обстановки и технических возможностей применяемых датчиков расстояния. Использование подобных систем представляется наиболее эффективным в условиях плохой видимости, особенно при движении по извилистым участкам трассы на сравнительно высоких скоростях. Накопление информации во времени делает возможным проведение межкадровой обработки, в результате которой препятствия могут быть классифицированы как наблюдаемые устойчиво и неустойчиво. Для препятствий наблюдаемых в двух и более соседних кадрах могут быть рассчитаны их скорости и направления движения.

Отличительной особенностью рассматриваемого морского гравиметрического комплекса является возможность одновременного измерения гравиметрического поля Земли по двум каналам, измерения поля глубин, приема данных спутниковых навигационных систем и управления движением судна на галсе. В работе рассматривается методика планирования съемки, алгоритмы обработки полученных данных в реальном времени и в камеральном режиме. Приводятся особенности пакета прикладных программ, обеспечивающих формирование каталога гравиметрических пунктов, статистическую оценку точности измерений, построение схемы галсов и карт гравиметрического и батиметрического полей. Анализируются результаты комплексной съемки, выполненной морским гравиметрическим комплексом в Белом море с участием представителей ЦНИИ "Электроприбор".

Оценивается работоспособность режимов полета по траекториям стандартных маршрутов вылета и посадки при различных вариантах схем взлета и посадки, а также точности выдерживания заданных траекторий и выхода в зону посадочных средств. Анализ основан на сравнении действительной траектории полета летательного аппарата с заданной, которая строится по записям, хранящимся в базе данных аэронавигационной информации.
Задача по определению действительных значений параметров пространственного положения и перемещения летательного аппарата решена с помощью комплекса бортовых траекторных измерений, разработанного в Летно-исследовательском институте им. М.М.Громова на базе информационных и спутниковых технологий.
Реализованный на практике подход к оценке режимов стандартных маршрутов вылета и посадки позволяет проводить испытания в любых географических районах и погодных условиях. Достоинствами этого метода является оперативность и высокая точность измерений.

В докладе приводится случай эффективного использования целочисленного программирования на примере локальной задачи минимизации транспортных расходов дистрибьюторской компании при доставке мелких партий грузов большому количеству клиентов. "Локальность" в данном случае означает то, что клиенты расположены недалеко друг от друга и их обеспечение осуществляется с одного места (базы, склада). Поэтому разница пробега различных единиц подвижного состава включается в транспортные расходы как некоторая постоянная величина. В задаче также учитываются требования по времени доставки товаров клиентам в упрощенном виде.
Приводится численный анализ тестовых примеров, основанных на реальных данных из практики. Представленные результаты показывают эффективность применения моделей и методов целочисленного программирования.

Рассматриваются вопросы информационной поддержки оперативного выбора судоремонтного предприятия для судна, непредвиденно оказавшегося в немореходном состоянии из-за отказа каких-либо технических средств. При этом время и стоимость доставки судна определяется его удаленностью от места ремонта.
Для информационной поддержки предлагается использовать географические координаты судна, определяемые по показаниям спутниковой навигационной системы, и судоремонтных предприятий, например, по базе данных FairPlay, в которой выполнено ранжирование по мере удаленности судна. Предполагаемое место принятия решения - офис судоходной компании, куда должна поступать вся информация о местонахождении судна.

Целью работы является обзор применяемых способов учета препятствий в зонах допуска на контрольную точку, их анализ с точки зрения безопасности и экономичности выполнения полета и выработка единого принципа, отвечающего, в первую очередь, требованиям безопасности. Рассматриваются особенности маневрирования в районе аэродрома (вылета, захода на посадку и ухода на второй круг, ожидания).
Анализ руководящих документов, а также мировой опыт разработчиков схем маневрирования в районе аэродрома позволил сформировать новые подходы для учета препятствий в зоне допуска на контрольную точку.

В работе исследована структура сигнала волоконно-оптического гироскопа различными цифровыми методами. Рассматривались такие методы обработки, как спектральный, корреляционный, и вейвлет анализы. Особое внимание уделено исследованию сигналов методом Алана.
В качестве объекта исследования был взят сигнал волоконно-оптического гироскопа ВГ-035С, производства фирмы "Физоптика", Москва. Для преобразования аналогового сигнала гироскопа в цифровой вид использовался шестнадцатиразрядный аналого-цифровой преобразователь DМ6430 фирмы RTD, США. Обработка полученных показаний проводилась при помощи прикладного программного пакета MATLAB.
Работа проводится при поддержке гранта Российского Фонда Фундаментальных Исследований № 05-08-17995а.

В работе рассматривается задача корреляционно-экстремальной навигации, суть которой заключается в том, что уточнение координат объекта осуществляется на основе сравнения вычисленных и измеренных значений поля. Точность, достигаемая при проведении обсервации, существенным образом зависит от свойств используемого участка поля. В докладе предлагается методика выбора траекторий, на которых может быть достигнута наиболее приемлемая точность навигации. Специфика рассматриваемой задачи заключается в ее нелинейном характере. В связи с этим анализ точности и выбор траектории с использованием конкретных алгоритмов является весьма трудоемким. Предлагается методика, основанная на приближенной оценке точности с использованием неравенства Рао-Крамера, с помощью которого без значительных вычислительных затрат может быть найдена матрица нижней границы точности. В работе поясняются соотношения, позволяющие вычислять нижнюю границу точности, предлагается процедура перебора с целью выбора наиболее информативной траектории в данном районе и приводятся результаты моделирования.

В работе исследуется возможность применения для решения задачи корреляционно-экстремальной навигации алгоритмов, оптимальных в классе линейных. Параметры таких алгоритмов отыскиваются из условия минимизации среднеквадратической ошибки оценивания. Рассматриваются линейный оптимальный алгоритм оценивания, основанный на методе Монте-Карло. Проводится сопоставление такого алгоритма с нелинейным оптимальным алгоритмом, обеспечивающим получение потенциальной точности. Анализируются его достоинства и недостатки. Приводятся результаты моделирования, подтверждающие справедливость полученных выводов.

Рассматривается разработанная в пакете прикладных программ MatLab (Simulink) имитационная модель работы интегрированной системы ориентации и навигации на основе инерциального измерительного модуля на волоконно-оптических гироскопах (ВОГ) для малых космических аппаратов. Анализируются особенности модели и реализованных в ней алгоритмов при движении космического аппарата на пассивном и активном участках орбиты.
Модель создавалась для проведения исследований алгоритмов и оценки точности решения задач ориентации и навигации и была использована при имитации работы интегрированной системы с привлечением реальных данных стендовых испытаний нескольких моделей ВОГ.
Работа проводится при поддержке гранта Российского Фонда Фундаментальных Исследований № 05-08-17995а.

Цель проводимой работы - исследование аппроксимирующих и обобщающих способностей нейронных сетей в применении к алгоритмам навигационных систем, и в частности, к алгоритмам определения ориентации бесплатформенных инерциальных навигационных систем. Моделирование проводилось в интегрированной среде MatLab с использованием значений погрешностей, присущих микромеханическим гироскопам. Характерной особенностью таких датчиков является нелинейная модель погрешностей. Решалась оптимизационная задача выбора структуры нейронной сети с помощью генетического алгоритма. В качестве обучающих выборок использовались пары вход-выход, включающие измерения гироскопов с учетом их инструментальных погрешностей и точные значения приращения кватерниона ориентации на шаге интегрирования. Приведены результаты моделирования.

В работе рассмотрено несколько способов управления модели робота с помощью нейросетей. Для этой цели создана универсальная программа NeuroTeach, позволяющая с помощью удобного графического интерфейса создавать и обучать нейронные сети произвольной структуры. Предлагаемая программа обладает возможностью интеграции с табличным редактором Microsoft Excel, что позволяет облегчить представление обучающих выборок, а, следовательно, и упростить процесс обучения.
С помощью данной программы построены многослойные нейронные сети для реализации управления мобильным роботом, и решения задачи преследования движущейся цели на ограниченном поле. Обучение сети производилось с помощью простого метода обратного распространения ошибки.
Кроме того в работе рассматривается программа для самообучения моделей роботов для решения указанной выше задачи с помощью алгоритмов искусственной жизни. В программе моделируется виртуальная среда для условной жизни и размножения организмов-роботов, выживание которых зависит от успешности решения задачи преследования цели.
Предлагаемые алгоритмы управления применялись при создании команды роботов-футболистов для участия в проекте "Виртуальный футбол".

В работе рассматриваются вопросы теории и практики применения аппарата вариации Аллана для оценки шумовых составляющих выходного сигнала волоконно-оптических гироскопов.
Приведены сравнительные результаты исследований волоконно-оптических гироскопов ВОГ ВГ951, ПНСК40-009 и ВОГ-06/100.
Рассмотрены вопросы разработки стохастических моделей погрешностей отечественных волоконно-оптических гироскопов для применения их в различных типах бесплатформенных инерциальных систем.

Поясняется принцип работы доплеровского измерителя скорости. Приводится структура разработанного алгоритма, обрабатывающего сигнал методом идентификации модели принятого сигнала. Представляются результаты математического моделирования алгоритма на примере гидроакустического измерителя скорости морского объекта в пакете прикладных программ "MatLab". Анализируются оценки точности и чувствительности алгоритма.

Для плоской дальномерной навигационной задачи с двумя маяками предлагается программа, позволяющая отображать на экране монитора влияние ошибок измерений на точность местоопределения. Для этого плоская область возможных местоположений (полуполоса) разбивается на некоторые подобласти. Программа генерирует образы этих подобластей, полученные в результате решения дальномерной навигационной задачи. Полученное изображение позволяет сделать вывод о точности определения координат объекта. Разработанная программа позволяет отображать любое, аналитически или алгоритмически заданное преобразование.
Работа выполнена при поддержке РФФИ (проект № 05-08-50076).

Рассматриваются особенности диагностирования цифровой гироскопической следящей системы (ГСС) карданной инерциальной навигационной системы (ИНС) на электростатических гироскопах. На основе анализа возможных дефектов определяется состав контрольных точек. Предлагается метод расширения диагностической способности алгоритма диагностирования за счёт введения контроля целостности связей между функциональными элементами ГСС. Новизна метода состоит в использовании цифровой части ГСС для выявления сбоев передачи аналоговой информации в замкнутом контуре и локализации источника сбоев, в том числе в кардановом подвесе гироприбора. Определяются области применения метода при тестовом и функциональном диагностировании ИНС.
Приведены результаты моделирования предлагаемого диагностического алгоритма, а также результаты его проверки на реальном образце ИНС.

В работе рассматривается модель экспертной системы, решающей задачу диагностики сложной технической системы управления силовым оборудованием комплекса электродвижения.
Приводится структурная схема экспертной системы диагностики. По виду используемых моделей представления знаний разрабатываемая экспертная система является гибридной, сочетающей аналитическую и продукционную модели представления знаний.
Аналитический блок содержит функциональные зависимости, выраженные в виде системы уравнений, описывающих конкретные подсистемы объекта диагностирования.
Продукционный блок содержит систему правил и механизм их логической обработки (машину логического вывода). Пополнение системы правил производится с помощью специальной программы.
Совместное использование аналитической и продукционной моделей представления знаний позволяет повысить точность постановки диагноза, а, следовательно, повысить эксплуатационные показатели объекта диагностирования.

Рассмотрена задача исправления одиночных выбросов, возникающих при регистрации суммарных и разностных диаграмм антенн в ходе проведения экспериментальных исследований. Предложен алгоритм исправления ошибок, основанный на слежении за скоростью изменения значений функциональной зависимости мощности излучения антенны от направления и первой производной этой функции.
Алгоритм реализован в виде процедуры, сводящейся к применению скользящего окна к матрице измеренных отсчетов диаграмм антенн. Эффективность алгоритма подтверждена данными его применения к измеренным разностным и суммарным диаграммам антенн, в ходе регистрации которых присутствовали ошибки передачи данных от измерительного прибора к управляющей ЭВМ по цифровому каналу.
Полученные результаты могут быть использованы при разработке программного обеспечения вторичной обработки данных измерений диаграмм излучения (приема) навигационных антенн.

Создание информационно-измерительных комплексов контроля состояния рельсового пути (РП), в основе которых лежат методы, учитывающие динамическое взаимодействие вагона и РП, остается чрезвычайно актуальным. В докладе изложены новые принципы организации процедуры обработки измерительной информации, имеющейся на борту путеизмерительного вагона (ПВ). Для определения неровностей предлагается использовать результаты измерений линейных перемещений контролируемой точки рельсовой нити при прохождении всеми (4-мя) колесными парами ПВ, предварительно создав на них дополнительные разные по величине нагрузки. Это позволяет определить вертикальную и горизонтальную неровности, а также жесткость РП. Приводятся математическая модель, описывающая динамическое взаимодействие ПВ и РП, а также зависимость величины деформации от скорости движения ПВ и создаваемой им нагрузки. Выработан перечень требований к измерительной аппаратуре. Эффективность методов подтверждается результатами имитационного моделирования.

Любая реальная измерительная система имеет ограниченную полосу пропускания, вследствие чего шум измерения становится коррелированным во времени. Так как классический алгоритм оптимальной фильтрации Калмана построен в предположении о некоррелированности ошибок измерения, то используют один из двух известных методов: увеличение размерности вектора состояния или формирование разностных измерений, требующих наличия полной априорной информации о корреляционных свойствах измерительного шума. Но в подавляющем большинстве практических задач известны лишь некоторые статистические характеристики ошибок измерения, например, дисперсии. Предложена модификация алгоритма фильтрации по методу разностных измерений, позволяющая получать оценку наблюдаемого процесса при заранее неизвестной корреляции измерительных шумов.

Одной из задач, возникающих при изготовлении навигационной аппаратуры, является контроль геометрических параметров деталей сложной формы. В докладе рассмотрен пример такой детали в виде сектора кольца со следующими контролируемыми параметрами: радиус дуги сектора, угол сектора, положение отсутствующего центра относительно дуги. Практика показывает, что результаты повторных измерений указанных параметров на двух/трехкоординатных измерительных машинах (КИМ) имеют разброс, превосходящий на порядок и более их точностные характеристики. При этом штатное программное обеспечение КИМ не содержит процедур пересчета погрешностей координат непосредственно сканируемых точек поверхностей деталей в погрешности конечных результатов.
В докладе поставлена и решена задача оценивания погрешностей координатных измерений параметров деталей указанного типа. Оценки получены двумя методами: аналитическим и Монте-Карло. Разработанная методология может быть применена к деталям другой формы.
Показано, что причиной потери точности является плохая обусловленность геометрической модели деталей рассмотренного типа, а ее критическим параметром - угол сектора.
Исследованы зависимости погрешностей результатов от угла сектора и разработаны соответствующие рекомендации.

В докладе рассматривается метод построения модели ошибок лазерного гироскопа ЛГК-200 с магнитно-оптической частотной подставкой на эффекте Зеемана. Для подавления конкуренции встречных волн и уменьшения зоны захвата в лазерном гироскопе использована смесь двух изотопов неона и непланарный резонатор с углом излома контура 32^o. Эффект Зеемана используется для линеаризации выходной характеристики гироскопа. Дрейф смещения нуля зеемановского лазерного гироскопа вызван влиянием различных физических эффектов, однако по принципу действия его можно разделить на токовую и магнитную составляющие. Предложен способ определения составляющих модели с использованием реверса мод, а также математические методы расчета коэффициентов, в том числе корреляционный и с помощью искусственных нейронных сетей. Обсуждаются вопросы температурной коррекции ошибок дрейфа лазерных гироскопов. Приведены результаты применения модели для лазерного гироскопа ЛГК-200 и результаты испытаний широком диапазоне температур.

Рассматривается процедура синтеза аналитической модели прецессионного движения гиростабилизированной платформы, функционирующей в режиме начального ориентирования. В качестве модели дрейфа платформы выбран полином второго порядка, коэффициенты которого определяются по результатам предварительных калибровок. На основе зависимости углов Эйлера-Крылова от параметров выбранного полинома синтезируется модель прецессионного движения платформы в виде обыкновенного дифференциального уравнения второго порядка. Для решения полученного уравнения делается ряд допущений о величине входящих в него коэффициентов. Характер изменения найденного решения исследуется для трех практически важных случаев. Даны рекомендации о возможности практического использования полученных уравнений.

Рассматриваются вопросы разработки математической модели прецизионного датчика угловой скорости (ДУС) КХ79-060 с электрической обратной связью. Такие ДУС, построенные на основе поплавковых двухстепенных гироскопов нашли широкое применение в качестве инерциальных чувствительных элементов в бесплатформенных инерциальных навигационных системах на различных объектах. Так, на ФГУП "ПО Корпус" разработана и ныне серийно выпускается система КХ97-010М, которая в течение 20 лет является штатным измерителем угловых скоростей в системе управления космическими кораблями "Союз" и "Прогресс". В качестве чувствительного элемента в нем используется ДУС КХ79-060. Разработанная математическая модель ДУС отражает реальные процессы, идущие в приборе и реализована в двух вариантах для решения разных задач. Первый вариант (сокращенный) предназначен для работы в составе общей математической модели системы управления объектом в реальном масштабе времени. Второй вариант (полный) реализует математическую модель ДУС в соответствии с его физической моделью и электрической схемой с учетом всех возможных погрешностей и предназначен для анализа возможных отказов при компьютерном моделировании работы системы в наземных условиях.

Стенд модели АС 1120 E представляет собой переносной одноосевой стенд для позиционирования и задания скорости вращения с температурной камерой VT 7004. Данное оборудование предназначено для испытания широкого круга гироскопов и акселерометров, а также малогабаритных инерциальных приборов на воздействие изменения скорости вращения при воздействии изменения температуры окружающей среды. Приведены результаты независимой оценки нестабильности скорости вращения внутри оборота, погрешности в режиме задания углового положения и в режиме задания угловой скорости. В ходе исследования анализировались спектральные характеристики зависимости угловой скорости от угла поворота, а также статистическое распределение случайной погрешности воспроизведения угла и угловой скорости. Результаты исследований показали, что характеристики стенда соответствуют указанным в документации фирмы-производителя.

Рассматриваются специфика работы бескарданного электростатического гироскопа со сплошным ротором и вопросы, связанные с диагностикой его состояния. Решаются задачи сокращения времени готовности системы определения ориентации космического аппарата на базе электростатических гироскопов, приведения электростатического гироскопа к штатному состоянию и его безопасного выключения. Описываются алгоритмы ортогонализации векторов вращения трех гироскопов, входящих в состав системы, при наземных испытаниях и при длительной штатной эксплуатации на борту космического аппарата.
Приводятся сравнительные результаты испытаний цифрового и аналогового блоков разгона ротора гироскопа. Описываются алгоритмы, реализованные при помощи цифрового блока разгона, и анализируется их эффективность с точки зрения временных и энергетических ресурсов.

Рассматриваются вопросы снижения потребляемой мощности гиромотора и компенсации температурных погрешностей ДУС, в котором устанавливается гиромотор, путем управления питанием. Как правило, в качестве гиромотора в современных поплавковых ДУС используется трехфазный синхронный гистерезисный двигатель, в котором для обеспечения постоянства кинетического момента гироскопа поддерживается стабильность частоты не хуже 0.001 % и однофазный источник питающего напряжения с фазосдвигающей емкостью с формой выходного сигнала типа "меандр". Такая схема получила распространение вследствие достаточно простой реализации и небольших габаритов. Однако потери энергии при её использовании составляют более 50 %. Современные процессорные средства позволяют миниатюризировать конструкцию и обеспечить формирование трехфазного синусоидального напряжения питания путем использования широтно-импульсных регуляторов, реализованных внутри процессора, и эффективных ключей на МОП - транзисторах. Разработка данной схемы с использованием процессора позволяет по определенному алгоритму синтезировать частоту питающего напряжения в требуемом диапазоне, а, следовательно, варьировать с высокой точностью и стабильностью величину кинетического момента. При наличии термодатчика в ДУС, встроенный процессор позволяет сформировать закон изменения величины коэффициента передачи датчика момента в зависимости от температуры. Это дает возможность проводить компенсацию температурных погрешностей ДУС за счет изменения величины кинетического момента.

Рассматриваются вопросы разработки математической модели прецизионного кварцевого маятникового акселерометра. Кварцевые маятниковые акселерометры нашли широкое применение в качестве инерциальных чувствительных элементов в блоках измерения линейного ускорения. В частности, на ФГУП "ПО Корпус" разработан и ныне серийно выпускается прибор КХ67-042 БИЛУ, представляющий собой гексаду акселерометров КХ67-041, который применен в качестве измерителя линейных ускорений в спускаемом аппарате космического корабля "Союз-ТМА". Разработанная математическая модель акселерометра КХ67-041 отражает реальные процессы и реализована в двух вариантах для решения разных задач. Первый вариант (сокращенный) предназначен для работы в составе общей математической модели системы управления объектом в реальном масштабе времени. Второй вариант (полный) реализует математическую модель акселерометра в соответствии с его физической моделью и электрической схемой с учетом всех возможных погрешностей и предназначен для анализа возможных отказов при компьютерном моделировании работы системы в наземных условиях.

Проводится анализ статистических характеристик экспериментально полученных погрешностей микромеханических гироскопов и акселерометров фирмы Analog Devises в составе интегрированной инерциально-спутниковой навигационной системы. Исследуется влияние погрешностей инерциального измерительного модуля на общую погрешность интегрированной системы в выработке навигационных параметров. Оцениваются возможности повышения точности интегрированной системы.

Предлагаются алгоритмы подготовки к работе инерциально-спутниковой навигационной системы самолета. Рассматриваются два режима: наземная выставка в условиях стоянки на аэродроме и выставка в полете. В обоих режимах процесс подготовки системы разбивается на грубую и точную выставку, причем на этапе точной выставки применяется алгоритм оптимальной фильтрации, где в качестве измерений обрабатываются разности показаний инерциальной и спутниковой систем. Исследованы зависимости точности выставки от различных возмущающих факторов: инструментальных ошибок инерциальных датчиков, ошибок спутниковой системы навигации, неконтролируемых колебаний самолета в процессе выставки. Приводятся результаты численного моделирования каждого из режимов.

Рассматривается задача совместной оценки высоты и углов наклона летательного аппарата, перемещающегося вблизи неровной поверхности. Основными первичными датчиками являются локационные высотомеры и акселерометры, число и расположение которых можно оптимизировать. Предлагаются алгоритмы, обеспечивающие высокую точность оцениваемых параметров при исправных датчиках, а также малое запаздывание в обнаружении отказа датчиков и незначительные потери точности в случае отказа. В алгоритмах используются модели погрешностей исправных и отказавших датчиков и модель неровностей подстилающей поверхности. Исследуются ошибки измерительной системы в различных режимах. Обсуждаются вопросы оптимизации цифровой обработки, требования к бортовому вычислителю, принципы реконфигурации системы при отказах, а также возможности построения системы с робастными свойствами.

Рассматриваются методы контроля целостности спутниковой навигационной информации, применяемой в системах посадки. Предлагаемые методы основаны на комплексировании данных от спутниковой системы и баровысотомера с использованием аппарата полигауссовской фильтрации по критериям Котельникова или Неймана-Пирсона, обеспечивающей оптимальную классификацию состояний измерителей. Разработаны инерционный, безынерционный и минимаксный варианты алгоритмов контроля целостности. Проведено моделирование и постобработка записей реальных полетов, подтвердившие эффективность предложенных методов. В частности, выявлено их преимущество по сравнению со стандартным алгоритмом автономного контроля целостности (RAIM).

В работе предлагается новый подход к решению задачи комплексирования инерциальной системы с аппаратурой потребителя (АП) навигационной информации от спутниковых систем. Разработанный метод основан на глубоком комплексировании программного приемника АП на уровне цифровой обработки сигналов в кольцах слежения за параметрами радионавигационных сигналов. Преимуществом данного подхода является учет при обработке информации реальной структуры приемного тракта радионавигационных сигналов, схем (колец) слежения за параметрами сигналов. За счет программной реализации алгоритмов обработки сигналов значительно упрощается процесс разработки и настройки приемника. Разработанный метод глубокого комплексирования АП и инерциальной системы позволяет повысить помехоустойчивость в среднем на 6-12 дБ, что особенно актуально в условиях плотной городской застройки, сильно пересеченной местности, сложной помеховой обстановки.

Проведение авиационных гравиметрических съемок всегда предусматривает использование спутниковой навигационной системы (СНС) GPS и/или ГЛОНАСС. При этом допускается постобработка накопленной экспериментальной информации. Международный сервис IGS (International Global Navigation Satellite Systems Service) свободно предоставляет пользователям СНС информацию о весьма точных гринвичских координатах, возможно скоростях навигационных спутников, но примерно с 12-ти дневной задержкой. Эта информация, период обновления которой составляет 15 минут, может быть использована для уточнения траекторных параметров навигационных спутников и, как следствие, для повышения точности спутниковых навигационных определений в обычном (не дифференциальном) режиме постобработки. Приводится алгоритм уточнения траектории спутника и результаты обработки экспериментальных данных, подтверждающие целесообразность использования информации IGS.

Исследуется эффективность компенсации ионосферной погрешности навигационных измерений в спутниковых системах ГЛОНАСС/GPS, по результатам определения полного электронного содержания (ПЭС) ионосферы в локальном регионе. ПЭС определялось с помощью двухчастотного приемника ГЛОНАСС/GPS на базе кафедры Космической радиолокации и радионавигации ВКА им. А.Ф.Можайского. Проведено сравнение с поправками, вычисленными по модели Клобучара. Кроме того, вычисленные по результатам навигационных измерений оценки ПЭС сопоставлены со значениями, рассчитанными в центре CODE (Center for Orbit Determination in Europe), являющегося одним из семи центров анализа данных IGS (International Global Navigation Satellite Systems Service). Дана оценка возможности аппроксимации ПЭС в локальном регионе пространственными полиномиальными функциями и сделан вывод о возможности их использования в качестве моделей ионосферной погрешности навигационных измерений на ограниченном интервале времени.

Рассмотрен опыт разработки и эксплуатации радиоэлектронной аппаратуры с использованием DC-DC конверторов производства фирмы VICOR. Приведены примеры построения схем электропитания с использованием DC-DC конверторов фирмы VICOR. Проводится анализ типовых ошибок при разработке устройств электропитания на основе указанных DC-DC конверторов, рассмотрены проблемы, возникшие при их эксплуатации, и предпринятые меры для их решения. Представлены схемотехнические и конструктивно-технологические решения, обеспечивающие надежную работу устройств электропитания с DC-DC конвертерами фирмы VICOR в составе радиоэлектронной аппаратуры.

В системах автоматического управления на сигналы датчиков может накладываться апериодическая импульсная помеха большой амплитуды, обусловленная, в частности, ШИМ управлением исполнительными устройствами.
Линейные фильтры не способны полностью подавить помехи такого вида, поэтому для устранения их влияния целесообразно использовать нелинейные фильтры. Одним из таких нелинейных фильтров является медианный фильтр.
Данная работа посвящена определению свойств медианных фильтров различных порядков как элементов системы автоматического управления. Рассматриваются вопросы, связанные с искажением информационных сигналов при их прохождении через указанные фильтры.
Приводятся результаты моделирования медианных фильтров различных порядков, в том числе в составе замкнутого контура системы управления.

В работе рассмотрена возможность использования устройства, реализующего протокол USB 2.0 для сетевого управления аппаратурой мобильного робота.
Использование интерфейса USB 2.0 позволяет создать многоабонентную цифровую сеть для обмена целевой и управляющей информацией между датчиками, силовой и вычислительной аппаратурой мобильного робота. Такой интерфейс обладает следующими преимуществами: помехозащищенность, последовательная передача данных (минимально требуемое количество связей), возможность передачи данных с максимальным потоком в 1 Мб/c, простота формирования USB сети на основе хабов и дескрипторов входящих в неё блоков, простота программирования интерфейса, широкая распространенность интерфейса в мобильных устройствах и устройствах IBM PC.
Плата, построенная на микросхеме FT245BM, обладает простым параллельным интерфейсом со стороны подключения блоков мобильного робота, позволяет задавать идентификатор блока в сети и гибко изменять ее структуру при изменении конфигурации мобильного робота.
Кроме того плата обладает компактными размерами, малым весом, экономичным энергопотреблением, что особо важно при использовании в системах с автономным питанием.

Анализируются высокоточные методы и средства измерений углов, применяемых в метрологии. Рассмотрены принципы действия и состав современных эталонных установок для воспроизведения единицы плоского угла. Представлен вариант построения углоизмерительной установки, предназначенной для использования в качестве эталонного средства для поверки, калибровки и исследований высокоточных углоизмерительных приборов. Предлагаемая система является системой гониометрического типа, в состав которой входит кольцевой лазер и оптический датчик угла. Рассмотрена структурная схема комплекса. Приведен анализ и оценка случайной и систематической составляющих погрешности измерения угла.

В настоящее время ЦНИИ "Электроприбор" и ОАО "Электромеханика" совместно участвуют в разработке универсальной забойной телеметрической системы УЗТС-90. Характерной особенностью этой системы является проведение измерений и передача измеренных параметров на поверхность непосредственно в процессе бурения. Из-за необходимости наращивания бурильной колонны и сильных механических возмущений при бурении, использование проводного канала связи затруднительно. В связи с этим в УЗТС-90 применен гидроимпульсный канал связи (ГИКС).
Работа посвящена решению задачи приема, обработки и расшифровки информации, поступающей из забоя скважины. Рассмотрены особенности ГИКС, приведено сравнение с другими распространенными каналами связи. Описаны этапы обработки и расшифровки принятой информации.
В ходе разработки ГИКС телеметрической системы УЗТС-90 создан комплекс программно-аппаратного обеспечения для передачи измеренных параметров на поверхность. В докладе рассматриваются результаты разработки ГИКС, применяемого для передачи измеренных параметров на поверхность.

Рассматривается маховик с управляемым моментом инерции. Получены зависимости, объединяющие момент инерции устройства, величину магнитного поля, скорость вращения камеры и угол наклона стенок камеры, а также получено ориентировочное значение силы тока в витке, необходимой для работы устройства при заданных параметрах. В докладе представлены результаты испытаний физической модели маховика.

Рассматриваются основные принципы построения универсального цифрового дисплейного прибора отображения навигационных параметров. Прибор оснащен цветным графическим жидкокристаллическим дисплеем, широким набором современных цифровых интерфейсов. Питание прибора может осуществляться как от сети постоянного тока напряжением 27В, так и от сети переменного тока напряжением 220В, частотой 50Гц. Обосновывается структура прибора, основные схемотехнические решения и элементная база, заложенные при проектировании. Приведены результаты испытаний макетного образца прибора. Рассматривается применение прибора для использования в качестве репитера физических величин, информационной панели, прибора контроля и управления.

Управление наведением оптического перископа по азимуту осуществляется оператором-наблюдателем непосредственно приложением усилия к рукояткам окулярной части, или опосредованно с помощью электропривода. В последнем случае, как правило, используется и информация от навигационного комплекса о курсе корабля для удержания выбранного направления пеленгования. Тем не менее, в условиях рыскания корабля может нарушаться плавность отработки наведения перископа. В работе рассматривается алгоритм управления приводом азимутального наведения перископа, при котором обеспечиваются оптимальные эргономические условия для оператора при наблюдении за окружающей обстановкой.

Обеспечение точности неразъёмных соединений узлов гироприборов на уровне единиц микрометра представляет собой существенную проблему, поскольку требует учёта целого ряда факторов различной значимости, связи между которыми обладают известной неопределённостью.
Целью исследований являлось выявление совокупности взаимосвязанных прогрессивных технологических приёмов и средств с разработкой структурной схемы технологического проектирования процесса прецизионного формообразования неразъёмных соединений сферических элементов узлов гироскопических приборов.
В работе с позиций системного анализа рассмотрены принципы и исходные условия построения процесса реализации неразъёмных соединений и обоснована целесообразность его представления в виде структурной схемы, которую можно определить как классификацию последовательного типа, представляющую собой иерархическое дерево совокупности приемов и средств технологии, выраженных как классификационные признаки различных уровней.
Показана взаимообусловленность и возможность образования различных сочетаний и последовательностей структурированных и упорядоченных технологических признаков различных уровней, что позволяет придавать управляемый характер процессу решения конкретной задачи.
Определены области и примеры возможного практического использования разработанной структурной схемы при изготовлении реальных сферических узлов гироприборов.

Рассматриваются методы и средства контроля дисбаланса и несферичности роторов электростатических гироскопов бескарданной инерциальной системы БИС-ЭГ ориентации космических аппаратов. Предложен метод обработки сигналов биения поверхности ротора в воздушном подвесе, не требующий нанесения вспомогательных контрастных меток на поверхность ротора. Метод основан на компьютерных технологиях обработки сигналов с использованием современной элементной базы. Представлены результаты макетирования и экспериментальных исследований. Рассмотрен способ метрологической аттестации предлагаемого устройства. Показаны преимущества нового метода, позволяющего раздельно идентифицировать дисбаланс и пространственные гармоники формы ротора до и после нанесения контрастного рисунка, необходимого для функционирования системы съема угловой информации гироскопа.

Одной из наиболее важных проблем технологии создания прецизионных узлов гироприборов является обеспечение их размерной стабильности на уровне десятых долей микрометра, как в процессе последовательного формообразования, так и в условиях последующего вылёживания.
Цель работы заключалась в исследовании влияния используемых технологических приёмов на размерные характеристики высокоточных бериллиевых конструкций на примере различных модификаций сферических роторов электростатического гироскопа.
Обосновано использование на финишной стадии процесса изготовления термоциклической обработки, позволяющей улучшить размерную стабильность роторов. Определены режимы термоциклирования.
Представлены данные по изменению во времени размерных характеристик роторов, изготовленных из различных типов бериллия и имеющих разную технологическую предысторию.
Показаны особенности влияния на размерные параметры роторов термических воздействий, определяемых реально имеющими место технологическими операциями.
Приведены рекомендации и дана оценка принципиальной возможности использования операции термоциклической обработки на финишной стадии изготовления роторов для повышения их размерной стабильности.

Задача синтеза регулятора состояния линейной динамической системы с одним управляющим воздействием имеет единственное решение при условии управляемости системы. При наличии нескольких управляющих воздействий задача имеет множество решений, что представляет известную сложность для проектировщика. Существующие в настоящее время методы синтеза подобных систем предполагают последовательное вычисление коэффициентов обратных связей по каналам управления, что крайне неэффективно с точки зрения технической реализации, так как нагрузка между каналами распределяется неравномерно.
В докладе излагается метод синтеза по заданным частотам, предполагающий построение оптимального регулятора, минимизирующего специальным образом подобранный квадратичный критерий качества. Рассматриваются возможности применения метода на примере синтеза систем стабилизации скоростных судов двух типов: на подводных крыльях и воздушной подушке. Определяются условия выбора собственных частот, при котором синтез осуществим. Для прочих случаев предлагается альтернативный эвристический подход для синтеза регуляторов. Приводятся результаты моделирования, подтверждающие эффективность предложенных методов.

Целью работы является разработка метода и алгоритма для решения конфликтной задачи сближения группы летательных аппаратов с группой маневрирующих объектов на основе теории дифференциальных игр для повышения точности сближения. Управление группой летательных аппаратов рассматривается как двухуровневая иерархическая дифференциальная игра, что дает возможность более рационально использовать динамические возможности летательных аппаратов. Представлены результаты моделирования, подтверждающие эффективность разработанного метода.

В докладе рассматривается задача синтеза оптимальных цифровых регуляторов при ограничениях на расположение корней характеристического полинома замкнутой системы. Для построения оптимального регулятора, минимизирующего выбранный критерий качества, предлагается использовать двухуровневый поисковый алгоритм, где на верхнем уровне варьируются корни характеристического полинома, а на нижнем строится оптимальная система с заданным характеристическим полиномом. Для случая, когда ограничена степень устойчивости и колебательность замкнутой системы, построена параметризация всех характеристических полиномов заданной степени с использованием вектора параметров, варьируемых независимо в интервале [0,1]. Это позволяет применять эффективный алгоритм глобальной оптимизации в гиперпрямоугольнике. Численные примеры показывают эффективность предложенного метода в различных задачах оптимизации цифровых систем при детерминированных и случайных возмущениях.

Решается задача синтеза контура стабилизации перегрузки летательного аппарата при действии возмущений с неизвестными статистическими свойствами. Задача рассматривается как антагонистическая дифференциальная игра двух игроков. Один игрок за счет выбора управления летательного аппарата стремится привести перегрузку к заданному значению. Возмущение, действующее на летательный аппарат, рассматривается как второй игрок, интересы которого противоположны интересам первого игрока. Управление выбирается в дискретные моменты времени в результате решения вспомогательной минимаксной задачи программного управления. Для решения этой задачи используется метод "экстремального прицеливания". Разработана программа, реализующая предложенный метод синтеза закона управления и демонстрирующая эффективность его применения.

Одной из проблем управления вертолетом является обеспечение постоянства частоты вращения несущего винта. Ее нестабильность оказывает вредное влияние на аэродинамические силы и моменты вертолета, а также приводит к уменьшению КПД несущего винта. Управление оборотами осуществляется за счет изменения мощности силовой установки, которая, в свою очередь, зависит от количества подаваемого топлива в камеры сгорания двигателей. Основными возмущениями системы стабилизации являются изменения значений общего и циклического шагов лопастей несущего винта, а также отклонения составляющих воздушной скорости полета вертолета. Существующие системы не в полной мере учитывают влияние основных возмущений. Предлагается синтезировать закон управления на основе условия инвариантности и заданной динамики движения. Проведенные численные исследования демонстрируют эффективность предложенного подхода, позволяющего существенно повысить стабильность частоты оборотов несущего винта.

Представлены новые результаты в задаче формирования программных скоростей прецессии гироузлов исполнительной гиросистемы, обеспечивающих беспрерывное и высокоточное исполнение предписанного программного движения нелинейного объекта. Решающие задачу "гладкие" (непрерывные и непрерывно дифференцируемые) программные законы вращения гироузлов силовых гироскопов вычисляются на основе предложенного авторами нового прямого метода расчета программных управлений в нелинейных системах. Полученные модифицированным прямым алгоритмом гладкие по времени программные "скорости прокачки" гироузлов обеспечивают требуемое по точности исполнение заданного режима без необходимости расчета управлений, дополнительных к найденным программным управляющим воздействиям. Такие дополнительные управления необходимы для обеспечения преодоления особых состояний гироузлов, существующих при любой ее конфигурации, когда программное управление вычисляется традиционным методом обратных задач динамики.

В настоящее время интенсивно расширяется круг задач, решаемых с использованием беспилотных летательных аппаратов (БПЛА). В этой связи приобретает особую актуальность процесс разработки систем автоматического управления БПЛА, одним из этапов которого являются натурные испытания БПЛА. В докладе представлены результаты испытаний созданного для отработки алгоритмов управления макетного образца БПЛА на основе радиоуправляемого вертолета Raptor 60 с диаметром винта 1,5 м. Алгоритмы стабилизации на макете реализованы с помощью системы автоматического управления, включающей гировертикаль, датчик абсолютного воздушного давления, исполнительные органы, а также вычислитель, реализующий законы управления. При разработке системы управления решена задача записи реакции вертолета на управляющие воздействия в полете, проведена идентификация модели вертолета с заданной структурой, рассчитаны коэффициенты стабилизации. По результатам испытаний определены среднеквадратические погрешности стабилизации вертолета в горизонте (2 ^o/с) и по высоте (1 м).

Вертикальная координация внутрисистемных взаимодействий при управлении подвижными объектами

В работе рассматривается задача селективного управления в группе объектов, описываемых однотипными дифференциальными уравнениями. В предположении, что управление действует одновременно на все объекты, исследуется задача управления выбранным объектом при заданных ограничениях на динамику остальных объектов. Построение алгоритма управления основывается на методе скоростного градиента. Для ряда систем сформулированы достаточные условия достижения цели управления. Эффективность предложенного алгоритма управления подтверждена численным моделированием на примере задачи селективного возбуждения изотопов атома водорода.

Современный перископный комплекс представляет собой набор функционально связанных между собой технических средств. Эффективность применения комплекса во многом зависит от качества систем контроля и управления, сбора и обработки информации, систем принятия решений, а также построения структуры вычислительных средств. Исходя из специфики разработки и функционирования перископного комплекса, а также его конструктивных особенностей, проводится выбор варианта построения структуры вычислительных средств и соответствующего системного программного обеспечения. На основе выбранной структуры построена вычислительная система, обеспечивающая эффективное решение поставленных перед перископным комплексом задач и позволяющая минимизировать затраты при модификации изделия.

В докладе рассматриваются вопросы разработки экспертной системы для постанализа вычислительных процессов приборов навигационного комплекса. Вычислительный процесс рассматривается как последовательность характерных событий. Примерами событий могут служить запуск потока, исполнение системной функциональной задачи, обработка прерывания. Анализ осуществляется с целью обнаружения в вычислительном процессе аномальных событий (превышение длительности выполнения программы заданного порогового значения, отсутствие ожидаемого прерывания и т.п.), являющихся следствием ошибок программного обеспечения, отказов и сбоев аппаратуры. При реализации вычислительного процесса информация о возникающих событиях (имя события, момент появления события, момент завершения события и др.) записывается в специально отведенную область памяти ЭВМ. Анализ накопленной информации производится за пределами временного интервала реализации вычислительного процесса при помощи разработанной экспертной системы постанализа. В докладе изложено обоснование использования технологии экспертной системы, предполагающей реализацию программы анализа в виде композиции из нескольких блоков. Основными блоками являются база исходных данных, интерфейс пользователя, машина логического вывода и база знаний. Экспертная система разработана в среде Borland C++ Builder версии 6.0 с использованием системы управления базами данных.

В современной научно-технической литературе недостаточно полно освещены вопросы обеспечения надежности систем непрерывного действия, работающих в реальном масштабе времени. К такому классу систем относится навигационный комплекс, для которого высокая надежность системы имеет определяющее значение. Доклад посвящен одному из ключевых средств обеспечения надежности - резервированию.
Рассматриваются основные требования к построению системы резервирования информационных потоков для навигационного комплекса как вычислительной системы с распределенной средой обработки. Обсуждаются методы обеспечивающие реализацию этих требований.
Анализируются проблемы, возникающие при реализации конкретных технических решений. Предлагаются алгоритмы, позволяющие обеспечить наибольшую стабильность и корректность функционирования навигационного комплекса. Приводятся результаты их практической реализации.

Анализируется опыт создания программного обеспечения для проектирования цифровых систем управления движением с использованием архитектурного подхода. Для исследования разработанного программного обеспечения выделены основные проблемы существующих средств разработки на основе статистики, собранной корпорацией American Technology International. В основе программного обеспечения лежит подход, состоящий во введении высокого уровня абстракции для описания проектируемой системы как первого этапа разработки и реализуемый с помощью формального описательного языка AIL-transport. Рассматриваются особенности указанного подхода и предоставляемые им преимущества. Исследование указанной системы проектирования позволяет сделать вывод о том, что архитектурный подход, благодаря набору указанных в работе преимуществ, - необходимый этап проектирования цифровых систем управления движением, позволяющий внести гибкость, возможность реализации модульного принципа проектирования и оценки стоимости работ на ранних этапах проектирования.

Рассмотрена проблема формализованного представления информации при решении задач численной оценки радиотехнических характеристик обтекателей навигационных антенн по измеренным на стенде диаграммам излучения (приема) систем "антенна" и "антенна+обтекатель". Приведена схема преобразования информации в экспертной системе, обеспечивающей решение задач оценки радиотехнических характеристик обтекателей на основе совместного использования базы данных результатов измерений и условий их проведения, алгоритмов интерполяции, получения оценок, сравнения результатов оценок с ограничениями качества и т.п. Обоснован состав необходимых данных, входящих в исходные и выходные документы экспертной системы, построенной по принципу "от задач". Полученные результаты могут быть использованы для автоматизации деятельности лабораторий, занимающихся экспериментальными исследованиями радиотехнических характеристик обтекателей навигационных антенн.

Рассмотрена задача автоматизации процесса классификации нормализованных элементов с последующим внесением полученной информации в базу данных. К нормализованным элементам относятся стандартные, покупные изделия, материалы и другие элементы.
Для решения поставленной задачи разработано программное обеспечение с применением технологии построения экспертных систем. Исходными данными являются: условное обозначение элемента и обозначение ГОСТа. На их основе определяются наименование и класс нормализованного элемента. В процессе классификации исправляются грамматические ошибки, проверяется уникальность базы данных.
В качестве базы знаний для экспертной системы применены таблицы нормализованных элементов из автоматизированной системы управления производством. База данных, формируемая при работе программного обеспечения, реализована в системе управления базами данных Oracle.
Для проектирования программного обеспечения использована среда Borland Delphi 7.0.

Целью выполнения работы является автоматизация электронного архива в рамках внедрения системы поддержки изделий WindChill. Автоматизация архива позволяет повысить уровень отчетности его работы и улучшить мониторинг истории документации на всех этапах её жизненного цикла. Описаны некоторые результаты проведения автоматизации конкретного приборостроительного предприятия. В частности, освещается, как в процессе автоматизации с использованием данных, полученных при обследовании предприятия, сформированы модели функционирования архива "Как есть" и "Как должно быть" (используется пакет функционального моделирования AllFusion Process Modeller). На основе модели "Как должно быть" разработаны основные маршруты потоков работ в модуле описания маршрутов системы поддержки изделий WindСhill. В дальнейшем предполагается использование электронного архива при автоматизации других процессов проходящих на предприятии.

Цель работы - создание комплекса программ для компоновки информации об электронных компонентах. Вся необходимая информация хранится в единой базе данных. Описан разрабатываемый комплекс программ, позволяющий компоновать информацию об электронных компонентах, которая включает в себя:

перечень технических параметров для каждого компонента;

условно-графические образы компонентов;

топологические образы на печатной плате;

дополнительную информацию.

Разработаны инструментарии:

доступа к базе данных (база данных создана с использованием пакета Microsoft SQL Server);

доступа к сохраненным компонентам посредством классификатора электронных компонентов;

сохранения информации о новом компоненте.

База данных позволяет хранить системную (закладывается при создании) и пользовательскую (сохраняется пользователем при работе с комплексом программ) информацию. Пользователь получает возможность выбора топологического образа при размещении элемента на печатной плате (выбор производится на основе отображения примитива корпуса электронного компонента, информация о котором сохранена в базе данных). Информация об изображениях корпусов хранится в параметризованном виде.

Рассматриваются современные средства мониторинга и управления ресурсами в информационной среде и методы их реализации для основных сетевых сервисов, доступных в корпоративной вычислительной сети предприятия. К таким средствам относятся: удалённое управление рабочими станциями, администрирование сетевого оборудования, техническая поддержка серверов электронного документооборота проектами (PLM) на главной площадке и их "контентов" в филиалах, настройка и удалённое управление периферийным оборудованием, взаимодействие между филиалами. В корпоративной вычислительной сети предоставлена возможность использования: электронной почты, FTP-серверов, доступа к архиву предприятия, удаленного управления рабочими станциями в филиалах, видеоконференций между подразделениями предприятия.