Анализ погрешностей компенсации вращательных микроускорений на борту малого космического аппарата Текст научной статьи по специальности «Электротехника, электронная техника, информационные технологии»

Секция «Метрология, стандартизация, сертификация»

УДК 621.396

К. И. Вергунец Научный руководитель - Н. Д. Семкин Самарский государственный аэрокосмический университет имени академика С. П. Королева, Самара

АНАЛИЗ ПОГРЕШНОСТЕЙ КОМПЕНСАЦИИ ВРАЩАТЕЛЬНЫХ МИКРОУСКОРЕНИИ НА БОРТУ МАЛОГО КОСМИЧЕСКОГО АППАРАТА

Рассматриваются погрешности компенсации микроускорений на борту малого космического аппарата с использованием конкретной теоретической модели и определенного схемного решения на базе микроконтроллерного управления.

В настоящее время для проведения технологических экспериментов используются космические аппараты «Фотон» и «Бион», имеющие низкий уровень микроускорений. В статье рассматриваются погрешности устройства, реализующего магнитный способ компенсации вращательных микроускорений.

Были выбраны магнитометрические датчики HMC1021Z/1021D марки Honeywell имеющие величины погрешностей измерения индукции магнитного поля Земли, описанные в документации на изделие. Так как эти случайные погрешности можно считать распределенными по нормальному закону, центрированными и независимыми друг от друга, то суммирование погрешностей будем производить как

Ав.д = ^ [А,- ] =\/ 0,62 + О,96' + О,96' =!,48 (мкТл). Учитывая, что чувствительность датчика при напряжении питания +5В

Ди.д = S -Дв.д = 0,05

мВ мкТл

•1,48 мкТл = 0,074 мВ =

= 74 мкВ. Приведенная погрешность сигнала дат-

чика Yu = У в =-

Д„

1,48 мкТл

= 0,12 %. Абсо-

ПШ 1200 мкТл лютная погрешность сигнала на выходе усилителя Ау = КуАд = 128 • 0,074 = 9,5 мВ . Случайную погрешность МД будем считать распределенной по нормальному закону. Среднеквадратическое откло-

9,5 мВ 2,07

= 4,6 мВ.

мотке не должен превышать значения

/шах = 139 мА . Тогда приведенная погрешность

формирования тока для переходного процесса со-

А1 0,25 мА „ „ п/ „ ' - = 0,2 %. Ввиду отсутст-

ставит уj =

139 мА

вия корреляции между случайными погрешностями магнитометрического датчика, квантования АЦП и формирования сигнала с широтно-импульсной модуляцией, среднеквадратическое отклонение погрешности на выходе устройства

Ст = ,/ст2 +ст2в +аШнМ .

5 = 5 ^ = 0,05-^, Гс мкТл

получаем абсолютную погрешность выходного напряжения датчика

Поскольку погрешность квантования Акв подчинена равномерному закону распределения, для которого значение энтропийного коэффициента Кэ = 1,73 , среднеквадратическое отклонение погрешности квантования. Погрешность формирования управляющего ШИМ сигнала АШИМ подчинена равномерному закону распределения,

Ашим =§шим . Тогда среднеквад-

поэтому стш

Кэ

V3

ратическое отклонение погрешности сигнала, подаваемого на МИО,

_ i_2 . 8„ §ШИМ

СТ = « СТ у +---1--

у 12 3

U2 U2 2 U2

= ,(СТ У +-- +-:г=лСТ2, +-

' 12N2 3N2 ]1 у 2,4N2 Из последнего выражения определим необходимое число уровней квантования

N =-

U

нение сигнала составит ст у = —

У Кэ ,

Выбор параметров ШИМ управляющего сигнала, представляющего собой ток в обмотках МИО, будем производить исходя из необходимого уровня микроускорений после успокоения. Установившийся режим должен характеризоваться выражениями а ^ > 0 ю ° > 0, /упр > 0.

Следовательно, чтобы в установившемся режиме колебания управляющего тока не выходили за пределы ±1 мА, необходимо, чтобы абсолютная погрешность формирования управляющего воздействия не превышала значения 1 мА . Зададим величину абсолютной погрешности для управляющего тока равной А1 = 0,25 мА. По расчету МИО ток в об-

1,55*/ст2 — стсту

5000 мВ

■ = 2353

1,55^/(4,8 мВ)2 -(4,6 мВ)2 Получим разрядность АЦП

«АЦП = 1оя2 N = 1о§2 2353 И 11.

Погрешности на выходах основных элементов электрической схемы устройства по ходу прохождения сигнала показаны ниже (см. таблицу).

Динамическую погрешность компенсации микроускорений оценим с помощью выражения

1 2

Дд™ =4~ i (a — ) dt .

уст 0

Актуальные проблемы авиации и космонавтики. Технические науки

Погрешности основных элементов электрической схемы устройства

Элемент схемы Абсолютная погрешность Приведенная погрешность, %

Магнитометрический датчик 1,48 мкТл 74 мкВ 0,12

Усилитель сигнала датчика 9,5 мВ 0,19

Аналого-цифровой преобразователь 10 мВ 0,20

Формирователь ШИМ (микроконтроллер) 4,8 мВ 0,32 мА 0,23

.Таким образом, с развитием элементной базы, технологии ее изготовление, возможно снижать инструментальную погрешность до очень малых значений, а микропроцессоры и микроконтроллеры с более продвинутой архитектурой позволят снижать методическую погрешность, в основном обусловленную количеством членов в ряде, описывающем модель магнитного поля Земли.

Библиографические ссылки

1. Абрашкин В. И., Балакин В. Л., Белоконов И. В. [и др.] Неуправляемое вращательное движение спутника «Фотон-12» и квазистатические микро-

ускорения на его борту // Космические исследования. 2003. № 1. Т. 41. С. 45-51.

2. Абрашкин В. И., Балакин В. Л., Семкин Н. Д. [и др.] Определение вращательного движения спутника «Фотон-12» по данным бортовых измерений магнитного поля Земли. 2000. № 60. (Препринт института прикладной математики имени М. В. Келдыша РАН.)

3. Коваленко А. П. Магнитные системы управления космическими летательными аппаратами. М. : Машиностроение, 1975.

© Вергунец К. И., Семкин Н. Д., 2010

УДК 65.018

Д. Е. Гетманенко, И. С. Прилепская Научный руководитель - Ж. К. Мачкова Сибирский государственный аэрокосмический университет имени академика М. Ф. Решетнева, Красноярск

СТРАТЕГИЯ УПРАВЛЕНИЯ КАЧЕСТВОМ В КОМПАНИИ ОАО «РЖД»

В настоящее время компании находятся на принципиально новом этапе развития, содержанием которого является стратегическое повышение качества управления, в полной мере соответствующего требованиям международных стандартов.

ОАО «РЖД» является лидером на российском транспортном рынке с точки зрения объемов и географии оказания услуг. Сейчас компания выходит на новый этап развития, основным содержанием которого является непрерывная комплексная оптимизация бизнес-процессов, совершенствование структуры и принципов управления, укрепление корпоративной культуры, а в целом достижение целей, определенных Стратегической программой. Однако постоянно растущая конкуренция требует от Компании реализации активной стратегии в области повышения качества оказываемых услуг и эффективности перевозок для формирования неценовых конкурентных преимуществ. Реализация системы управления качеством позволит получить долгосрочные и значительные внутренние и внешние преимущества в управлении, экономике, финансах, в работе на рынке. Использование системы управления качеством позволит достигнуть следующих целей: достигнуть системного улучшения обеспечения безопасности движения - существенно повысить качество услуг для обеспечения эффективной конкуренции и освоения новых, ранее недоступных Компании рынков; максимально полно удовлетворить ожидания и требования потребителей по качеству, безопасности, доступности и ассортименту

предоставляемых Компанией услуг; снизить издержки ОАО «РЖД» за счет оптимизации бизнес- и технологических процессов; сформировать источники инвестиций для разработки и внедрения новых, востребованных рынком транспортных услуг. Авторы работы обращают внимание на то, что в настоящее время корпоративная система управления качеством в ОАО «РЖД» находится в стадии проектирования.

В связи с этим обязательными инструментами перехода к целевому состоянию системы управления качеством будут являться:

- требования к качеству управленческой деятельности, основанные на процессном подходе;

- градация уровней качества в соответствии с платежеспособным спросом потребителей транспортных услуг;

- дифференцированный подход в работе с пользователями транспортных услуг на основе долгосрочных контрактов с определением взаимной финансовой ответственности;

- проектный подход к реализации концепции КИ СМК;

- реинжиниринг как средство существенного снижения издержек и значительного повышения эффективности деятельности Компании;