CC BY
11
УДК 681.2.083
БОТ: 10.15587/2312-8372.2018.140519
РОЗРОБКА МЕТОДУ П1ДВИЩЕННЯ ТОЧНОСТ1 ВИМ1РЮВАННЯ КУТОВО1 ШВИДКОСТ1 ТА ПРИСКОРЕННЯ Г1РОСТАБ1Л1ЗОВАНО1 ПЛАТФОРМИ
Щрук В. Г.
Сучаснг рухомг об'екти мають значно бшъшг швидкостг, на них дттъ значно бшъшг перевантаження та неконтролъованг механгчнг збурення (удари, вгбрацИ). Тому вимоги до точностг засобгв та методгв вимгрювання визначених вище механ1чних величин приладового нав1гацтного комплексу стали значно вищими. Однак недосконалгстъ елементног бази, в1дсутн1стъ нових сучасних чутливих елементгв, вгдсутнгстъ використання новог удосконаленог системы ударо-вгброзахисту, вгдсутмстъ використання сучасних алгоритмгчних методгв не дозволяютъ суттево тдвищити точнгстъ, покращити тактико-технгчм характеристики.
Об'ектом дослгдження в дангй роботг е процес вимгрювання кутовог швидкостг та прискорення ггростабшзованог платформи.
Забезпечення тдвищення точностг стабшзатора озброення е найважливгшою проблемою сучасностг, виршення яког забезпечуе безпеку Украгни. По тактичним характеристикам новий стабшзатор озброення розширюе бойовг можливостг бронетехнгки за рахунок бшъш точного наведення I стабшгзацИ на цглъ, полегшуе можливостг ектажу по управлтню баштою.
Приладовг комплекси стабшзаторгв озброення призначенг для стабшгзованого наведення I супроводу у горизонталъмй та вертикалъмй площинах наземних, повгтряних I надводних цтей. Використання сучасног елементног бази дозволило значно покращити характеристики всъого комплексу стабшзатора озброення. По технгчним характеристикам стабшгзатора озброення розширюе бойовг можливостг бронетехмки за рахунок бшъш точного наведення I стабшзацИ на ц\лъ, полегшуе можливостI ектажу по управлтню баштою. А також не вимагае перенаведення на ту ж цглъ тсля постршу.
У роботг розглянуто алгоритм, що застосовуетъся при коригуванм положення гармати вгдносно цш при швидкому сумгсному рус башти та машини. Алгоритм обраховуетъся у математичному блоц системи стабшгзацИ Алгоритм базуетъся на математичному аналгзг теорИ руху ггроскотв та покращений вгд попередмх за рахунок доповнення ргвняння руху. Виведено формулу в аналтичному виглядг для подалъшого гг застосування в математичних блоках системи стабшзацИ та наведено розрахунки, в резулътатг яких отримано математичну моделъ. Якщо дану математичну моделъ буде введено в алгоритмгчний блок системи стабшзацИ, це дозволить тдвищити точнгстъ стабшзацИ
У висновках проаналгзованг результати та наданг рекомендацИ щодо застосування алгоритму.
Ключовi слова: стабшгзатор озброення, ггростабшзована платформа, вимгрювання кутовог швидкостг, вимгрювання прискорення.
1. Вступ
Системи стабшзацп рiзних видiв застосовуються сьогодш у нав^ацшних пристроях i системах управлшня кораблiв, лiтальних апарапв, автомобiлiв, а також у системах оpiентaцii антен, телескотв та iнших пpилaдiв, встановлених на рухомих об'ектах. У зв'язку з тим, що необхiднa точнiсть подiбних пpистpоiв безперервно тдвишуеться, ростуть i вимоги по точностi, що пред'являються до комплексiв стaбiлiзaцii.
В умовах проведення антитерористично'' операцп на сходi Украшп надзвичайно актуальними е роботи, присвячеш пiдвищенню обоpоноздaтностi держави. Одна з таких - новий приладовий комплекс стабшзатора озброення легко' броньовано'' технiки СВУ-500, розроблений на ПАТ «НВО «Ки'вський завод автоматики» (Укра1на). Цей комплекс призначений для стабшзованого наведення i супроводу в горизонтальнш та веpтикaльнiй площинах наземних, повпряних i надводних цтей для ефективно'' стрщьби з мiсця, на ходу i на плаву.
Стaбiлiзaтоp озброення являе собою пристрш, що здшснюе стaбiлiзaцiю прицтювання збро'' при перемщенш платформи, на якiй цю зброю встановлено. Стaбiлiзaтоp озброення призначений для спрощення прицтювання при pусi легко' броньовано'' технiки i пiдвищення точност вогню з ходу. А також е частиною системи керування вогнем. Техшчно стaбiлiзaтоp являе собою нaбip датчик1в i обчислювальний комплекс, з'еднаний з приводом гармати.
Iснуючi системи стабшзацп не можуть сьогоднi достатньо ефективно виконувати поставлен перед ними завдання. За досвщом военних конфл^лв, нaйбiльшa частина втрат парку броньових машин е наслщком використання малоефективних систем стaбiлiзaцii озброення. Тому забезпечення покращення експлуaтaцiйних характеристик комплексу стабшзацп озброення легко' броньовано'' технiки (ЛБТ) е найважлившою проблемою сучaсностi, виршення яко'' забезпечуе нaвiгaцiйну безпеку Укра'ни.
2. Об'ект досл1дження та його технолопчний аудит
Об'ектом дослгдження е процес вимipювaння мехaнiчних величин сучасного приладового комплексу стабшзатора (КС) озброення ЛБТ шляхом використання запропонованих прецизшних прилащв на нових фiзичних принципах, обладнанш та методах.
Стaбiлiзaтоp озброення - техшчний пpистpiй, що здшснюе стабшзащю пpицiлювaння збро'' при перемщенш платформи, на якш цю зброю встановлено. Стабшзатор озброення призначений для спрощення прицтювання при pусi платформи i пiдвищення точностi вогню з ходу. Широко поширений в сучаснш бpонетехнiцi i коpaбельнiй apтилеpii. Техшчно стабшзатор являе собою нaбip датчиюв i обчислювальний комплекс, з'еднаний з приводом гармати. На пiдстaвi показниюв дaтчикiв визначаються параметри
перемщення платформи i видаються керуючi команди приводу гармати, який компенсуе вщхилення.
На сучасному етапi розвитку техшки одним i3 ключових недолiкiв, над усуненням якого працюють конструкторськi та технолопчш бюро, е точнiсть наведення на цть.
3. Мета та задачi дослiдження
Мета дослгдження - розробка стабшзатора озброення легко!' броньовано! техшки з використанням малогабаритного датчика кута та системи вiбро- та ударозахисту для нього.
Для досягнення поставлено!' мети необхщно виконати таю завдання:
1. Проанаизувати рiвняння теорiï руху гiроскопiв.
2. Доповнити рiвняння теорiï' руху проскошв новим компонентом, виходячи з техшчних можливостей сучасного приладобудування.
4. Досл1дження iснуючих р1шень проблеми
Стабiлiзатор озброення - це техшчний пристрш, що здшснюе стабшзацш прицтювання збро'' при перемщенш платформи, на якш цю зброю встановлено. Стабшзатор озброення призначений для спрощення прицтювання шд час руху i шдвищення точносл вогню, е частиною системи керування вогнем. Широко поширений у сучаснiй бронетехнщ i корабельнiй артилерiï.
Технiчно стабшзатор являе собою набiр датчикiв i обчислювальний комплекс, з'еднаний з приводом гармати. На пiдставi показниюв датчиюв визначаються параметри перемiщення платформи i видаються керуючi команди приводу гармати, який компенсуе вщхилення [1].
Як система стабшзацп у робот розглядаеться система автоматичного регулювання [2], що забезпечуе на об'еки, що рухаеться, збереження певно' кутово'' орiентацiï башти вiдносно системи координат, осi яко'' певним чином орiентованi у простор^ Ця система координат е опорною або нерухомою. Залежно вiд конкретного завдання це може бути, наприклад, шершальна система координат або система, ос якоï спрямованi по вертикаи мiсця, де знаходиться об'ект, що рухаеться [3].
Система стабшзацп забезпечуе сталють куив мiж осями нерухомоï системи координат i осями, жорстко зв'язаними з об'ектом стабшзацп, який в подальшому буде називатися стабшзуючою платформою [4, 5].
До стабшзуючих моменпв, окрiм моментiв виконавчих двигушв або iнших виконавчих пристроïв, можуть вiдноситись також моменти гiроскопiчноï реакцп гiроскопiв, встановлених на платформi. Системи, в яких моменти гiроскопiчноï реакцп безпосередньо впливають на стабшзовану платформу, мають силовi гiроскопiчнi стабiлiзатори.
Системи стабшзацп, в яких стабiлiзуючi моменти створюються ттьки виконавчими двигунами або шшими виконавчими пристроями, а моменти проскошчною реакцiï гiроскопiв не використовуються для безпосередньоï компенсацiï моментiв, що збурюють платформу, називатимуться системами непрямоï стабшзацп. Проскошчш елементи в системах непрямоï стабiлiзацiï
можуть використовуватися лише для виявлення вдаилень платформи вщ заданого положення i для формування керуючих сигналiв [6, 7].
Окремий вид являють собою багатоступшчаст стабiлiзатори [8], серед яких практичне значення мають системи двоступенево!' стабiлiзацii. У такiй системi розглянута вище платформа е елементом першого ступеня стабiлiзацii. На нiй додатково встановлюеться в окремому кардановому пiдвiсi друга платформа. Це другий ступшь стабiлiзацii, з'являеться похибка стабiлiзацii (спричинена «залишками качання») першо!' платформи. Друга платформа стабшзуеться у просторi з вищою точнiстю, нiж перша [9, 10].
Iснуючi системи стабiлiзацii на сьогодш не можуть достатньо ефективно виконувати поставлен перед ними завдання. За досвщом военних конфлiктiв найбшьша частина втрат парку броньованих машин е наслщком використання малоефективних систем стабшзацп. Тому забезпечення покращення експлуатацшних характеристик комплексу стабiлiзацii е найважлившою проблемою сучасностi, вирiшення яко!' забезпечуе безпеку.
5. Методи досл1дження
У результат дослiдження були використанi:
- теорiя гiроскопiв для виведення доповненого рiвняння руху платформи;
- теорiя лiнiйних систем автоматичного керування для детермшованих та випадкових впливiв для ощнки величини пiдвищення точностi;
- метод логарифмiчних частотних характеристик;
- математична статистика для обробки статистичних даних;
- експериментальш лабораторш випробовування для отримання статистичних даних, оброблення шз отриманих результатiв.
6. Результати досл1джень
Кутовi швидкостi i прискорення, як повинна вiдпрацьовувати система стабшзацп, значною мiрою визначають досяжну точнють стабiлiзацii. Збiльшення швидкостей i прискорень веде до ускладнення структури системи, збшьшення и габаритiв. З шшого боку, найбiльшi швидкостi i прискорення системи стабшзацп виходять рiзними при одних i тих же параметрах качання у залежност вiд числа i розташування осей i кшець пiдвiсу платформи.
Стабiлiзована платформа у тривюному пiдвiсi. Завдяки стабiлiзацii платформа П (рис. 1) i пов'язана з нею система координат О^цС нерухомi у простор^ Рухома система координат Оху2 (пов'язана з ЛБТ) при вщсутносп качання збiгаеться з нерухомою системою координат О^пС, вюь Оу зовнiшнього кiльця спрямована по поздовжнш осi ЛБТ. При качанш башти ЛБТ перехiд вiд нерухомо1 системи координат до рухомо!' визначаеться трьома ейлеревими кутами (р, у, 0<рг у, 6.
Рис. 1. Стабшзуюча платформа у тривюн
Перехщ вiд нерухомо! координатно! системи (стабшзуючо! платформи) до рухомо! (система координат ЛБТ) визначаеться матрицею, записаною у виглядi (l):
A
cos 0cos ф-sin 0sin ysin ф cos 0sin ф + sin 0sin ycos ф -sin 0cos ф
- cos у sin ф cos у cos ф sin у
sin 0 cos ф + cos 0 sin Y sin ф sin 0 cos ф- cos 0 sin Y cos ф cos 0 sin Y
. (1)
Швидкосп обкатки кшець гпдвюу, тобто швидкосгп ф, у, 0, ф, у, в яю повинш забезпечуватися системою стабшзацп, визначаються умовою: сума проекцiй швидкостей обкатки кшець i швидкостей качання об'екта на кожну з осей нерухомо! системи координат повинна дорiвнювати нулю [7].
Ця умова дае систему трьох рiвнянь:
Q + Q =0; Q + Q =0; Q + Q = 0
(2)
де Q0?, Q0n, Q0Z - проекцп швидкостей обкатки на осi системи координат О^цС,
-о?
a QЩ, Qkn, QkL - проек
kZ
щкостей качання на тi ж ош.
Проекцп швидко
)бкатки рiвнi:
Q
идкостей
S? (t )0 (Е )
Z) + Y cos (£, Xi ) + 0 cos (£, y) Q0 n = ф cos (n, Z) + Y cos (n, Xi) + 0 cos (n, У) Q0 z = ф cos (Z, z) + Y cos (Z, Xi) + 0 cos (Z, y)
(3)
Проекцп швидкостей качання башти ЛБТ Qx, Qy, Qz навколо осей Ox, Oz, Oy на ос нерухомо! системи координат рiвнi:
Ц = Цх соб(£,х) + Цу соб(£,у) + Цг соб(£,г) Ц = Ц соб(п,х) + Цу соб(п,у) + Ц соб(п, г) Ц = Цх соб(£,х) + Цу соб(£, у) + Ц соб(£, г)
Косинуси кулв мiж осями нерухомоi i рухомо!' систем, що входять в рiвняння (4), рiвнi вiдповiдним елементам матрицi (1). Направляючi косинуси осi Ох в нерухомш системi координат, що входять у рiвняння (3), визначаються елементами першого рядка матрицi (1).
У розв'язку рiвнянь (2)-(4) знайдемо швидкост обкатки пiдвiсу навколо його внутр^то", середньоi i зовнiшньоi осей:
Ф
1
соб у
(Цх бш 0-Ц соб 0),
(5)
у = -Ц х соб 0 - Ц г бш 0,
(6)
0 = -Цх бш 0^у - Ц у + Цг соб 0tgу.
(7)
Звiдси наближено визначаються також прискорення обкатки:
ф = —1— (Ц х бш 0 - Ц г соб 0),
соб у
(8)
у = -Ц х соб 0 - Ц г бш 0,
(9)
0 = -Цх бш 0tgу - Ц у + Цг соб 0tgу.
(10)
Швидкiсть i прискорення обкатки по ос (6) i (9) не перевищують швидкостi i прискорення качання. Швидкостi i прискорення обкатки по осях крену (5), (7), (8) i (10) прямують до нескшченност при у^90°.
При заданих найбшьших швидкостях i прискореннях обкатки, досяжних в системi стабшзацп, спiввiдношення (5), (7), (8) i (10) дозволяють знайти найбiльше допустиме значення кута у. Кути ф i в при розглянутому розташуванш осей пiдвiсу не обмеженi з точки зору отримання кшцевих швидкостей i прискорень обкатки (5)-(7).
Для отримання необмежених значень кута в трьохвюному пiдвiсi необхiдно змiнити розташування його осей, одночасно обмеживши будь-який шший з кулв качання. У цьому випадку вюь внутрiшнього кшьця повинна бути перпендикулярна до ос никання. Якщо, наприклад, може бути обмежений кут крену в, то вюь внутршнього кiльця повинна бути спрямована по ос крену. В цьому випадку отримаемо тривюний тдвю, повернений в горизонтальнiй площинi на 90° щодо пiдвiсу, показаного на рис. 2. Швидкост i прискорення
oбкaтки кшець y тaкoмy пiдвiсi визнaчaться з спiввiднoшень (S)-(1G) пiсля змши в ниx мiсцями кyтiв ф i в.
Тeлeскoп у двoвiснoму пiдвiсi з вeрmuкальнuм рoзташуванням oci зoвнiшньoгo ктьця. Телесгап, шр стежить зa цiллю, пoв'язaний з oб'eктoм зa дoпoмoгoю двoвiснoгo пiдвiсy (рис. 2), шр мae гoризoнтaльне (вюь Oz зoвнiшньoгo кiльця) i вертикaльне (вiсь Ou внyтрiшньoгo кiльця, жoрсткo пoв'язaнoгo з телескoпoм) нaведення. Od рyxoмoï системи кooрдинaт Oxуz при вшсутшст кaчaння нерyxoмi y прoстoрi. У цьoмy випaдкy пoлoження цш визнaчaeться в дaнiй системi кooрдинaт кyрсoвим кyтoм q i виштою h [10].
З внyIрiшнiм кльцем пiдвiсy i телескoпoм жoрсткo пoв'язaнa системa кooрдинaт Ouvœ, вiсь Ou спрямoвaнa пo oсi внyIрiшньoгo ктьця, a вюь Ou - ш omn^m oсi телесгап^ перпендикyлярнiй дo плoщини внyгрiшньoгo кiльця. Oсi системи Ouvœ при q=h=0 збiгaються з вщшвщними oсями рyxoмoï системи кooрдинaт.
Рис. 2. Телескoп y двoвiснoмy пiдвiсi з oсями гoризoнтaльнoгo Oz i
вертикaльнoгo Ou нaведення
У зaгaльнoмy випaдкy, при бyдь-якиx q i h, переxiд вщ рyxoмoï
системи кooрдинaт дo системи Ouvœ виxoдить шляxoм пoвoрoтy зoвнiшньoгo кiльця пiдвiсy рaзoм з внутршшм кiльцем нa кут q нaвкoлo вертикaльнoï oсi Oz. Одже, при переxoдi вiд рyxoмoï системи кooрдинaт oсi гoризoнтaльнoгo нaведення, i пoдaльшoгo пoвoрoтy oтримaнoï системи кooрдинaт Ouyz рaзoм iз внyтрiшнiм кiльцем шдвюу нa кут h нaвкoлo od Ou, стaють oсями вертикaльнoгo таведення.
Зaзнaченi перетвoрення кooрдинaт мaють вигляд:
[u, Уl, z ] = Aq [x, У, z]
(11)
[u, v,ю] = Ah [u,yl, z]
(12)
або
[u, v, ю] = A[u, y, z ],
де
A„
cos q sin q 0 - sin q cos q 0 0 0 1
A
1
0
0
0 cosh sinh 0 - sinh cosh
(13)
(14)
(15)
A = AAq =
cos q sin q 0
- sin q cosh cos q cosh sinh sin q sinh cos q sinh cosh
(16)
В результат двох зазначених поворотв кшець тдвюу Bicb Go, перпендикулярна до площини внутршнього кшьця i зб^аеться з оптичною вюсю телескопа, буде спрямована на цшь, а осi Gu i Gu будуть перпендикулярнi до напрямку на цшь. При качанш об'екта вказаш напрями осей системи Guua будуть зберiгатися завдяки обкатщ кiлець пiдвiсу навколо осей горизонтального i вертикального наведень.
Нехай швидкост наведення, обумовленi рухом об'екта i добовим обертанням Землi, незначш в порiвняннi зi швидкостями, обумовленими качанням. Тодi швидкостi обкатки кшець q i h визначаються з рiвнянь:
Qou + Q * = 0;
(17)
де Qou, Qoro - проекцп швидкостей обкатки кiлець на ос Gu i Ga, а Qku, Qы -проекцп швидкостей качання об'екта на т ж осi.
При виконаннi умов (17) телескоп може обертатися навколо власно! оптично! осi, але при цьому остання залишаеться спрямовано! на цiль. Проекцп швидкостей обкатки рiвнi:
Q0u = h cos (u, u ) + q + cos(u, z) ;
/4 /4 (l8)
Qora = h cos(ю,u) + q + cos(ю, z).
Прoекцiï швидкoстей кaчaння oб'eктa Qx, Qy, Qz нaвкoлo oсей Ox, Oу, Oz нa od Ou i Oœ рiвнi:
Qku =Qxcos (u, x )+Qycos (u, y )+Qzcos (u, z ) ; (l9)
Qkra = Qx cos (ю, x ) + Qy cos (ю, y ) + Qz cos (ю, z ).
Koсинyси кyтiв мiж oсями Ou i Oœ, перпендикулярними дo нaпрямкy нa цiль, i oсями рyxoмoï системи кooрдинaт, щр вxoдять дo вирaзy (18) i (19), рiвнi вiдпoвiдним елементaм першoï тa третьoï рядкiв мaтрицi (16). Спшьне рiшення рiвнянь (lV)-(l9) дae швидкoстi oбкaтки кiлець пiдвiсy ш oсяx гoризoнтaльнoгo i вертикaльнoгo таведень, oбyмoвленi кaчaнням:
¿í = Qx sin qtgh + Qv cos qtgh - Q ;
y (2G)
h = -Qx sin q - Qy sin q.
Звщси нaближенo визнaчaються тaкoж присгарення oбкaтки ктець нa кaчaннi:
q = Qx sin qtgh + Q v cos qtgh - Qz ;
•• x . y (21)
h = -Qx sin q - Qy sin q.
Швидюсть i присгарення пo oсi вертикaльнoгo нaведення (2G) i (21) не перевищують шведшси i прискoрення кaчaння. Швидкiсть i присгарення пo oсi гoризoнтaльнoгo нaведення (2G) i (21) в мiрy нaближення дo цiлi, прaгнyть дo нескiнченнoстi. Oскiльки дoсяжнi швидкoстi i присгарення системи стaбiлiзaцiï телескoпa зaвжди oбмеженi, стaбiлiзaцiя нaпрямкy нa цшь буде мoжливa лише дo деяю!' грaничнoï вiдстaнi h. Oстaннe визнaчaeться з вирaзiв (2G) i (21) при зaдaниx швидкoстяx i прискoренняx кaчaння i дoсяжниx швидкoстяx i пр^^ренн^ стaбiлiзaцiï. Тaким чинoм, в рaзi рoзглянyтoгo двoвiснoгo пiдвiсy телесгат з вертикельним рoзтaшyвaнням oсi зoвнiшньoгo кiльця системa стaбiлiзaцiï мae ш кaчaннi «мертву зoнy». Тoбтo oблaсть, в якiй не зaбезпечyeться d^iràau.m, у виглядi кoлa (якщo мoжливий будь-який курс oб'eктa).
Тeлecкoп у двoвicнoму пiдвici з гoрuзoнmалънuм рoзташуванням oci зoвнiшнboгo ктъця. Цей випaдoк вiдрiзняeться вщ пoпередньoгo тiльки рoзтaшyвaнням oсей кiлець. Вiсь Ox зoвнiшньoгo кiльця (рис. 3) спрямoвaнa yздoвж пoперечнoï oсi ЛБТ, a вюь Oœ внyтрiшньoгo кiльця лежить в дiaметрaльнiй плoщинi. З внyтрiшнiм кшьцем пiдвiсy i телескoпoм жoрсткo пoв'язaнa системa кooрдинaт Ouvœ, причoмy вюь Ou спрямoвaнa yздoвж oптичнoï od телесгата, a вiсь Oœ - ш oсi внyтрiшньoгo кiльця. Ця системa
координат виходить з координатно! системи Охуг, пов'язано! з об'ектом (нерухомою при вщсутност качання) за допомогою двох поворопв. Перший з них - поворот на кут а навколо ос Ох, тобто ос зовшшнього кiльця пiдвiсу, -переводить систему Оху2 в систему Охут. Другий - поворот на кут в навколо ош От, тобто ош внутршнього ктьця пiдвiсу, - дае координатну систему Оиит. При цьому положення цiлi визначаеться у нерухомш системi координат кутами а i в.
та осi внутрiшнього кшьця От в дiаметральнiй площинi
Швидкост обкатки кiлець а i в визначаються, як i в попередньому випадку, рiвняннями (17) i (19) i рiвняннями, аналогiчними спiввiдношенням (18). Косинуси купв мiж осями рухомо! системи координат i осями Ои i От, перпендикулярними до напрямку на цiль, найпростiше отримати як вщповщш елементи матрицi, перетворюючо! систему Охуг в систему Оиит. Ц косинуси вказанi у табл. 1.
Таблиця1
Направляюч! косинуси осей Ои i От в систем! Oxyz_
Напрямок Ох Оу Ог
Ои cose cosasine sinaslne
От 0 -sina cosa
Швидкост обкатки системи стабшзацп телескопа навколо осей зовшшнього i внутршнього кшець отримаемо р!вними:
(i = -Qx - Q y cos atgP;
У (22) (3 = Qy sin a-Qz cos a.
Прискорення обкатки:
а = -Qv - Q y cos atgB;
Х y . (23)
в = Qy sin а-Qz cos a.
Швидкiсть i прискорення по oci внутрiшнього кiльця (22) i (23) не перевищують швидкост i прискорення качання. Швидкiсть i прискорення по ос зовнiшнього кшьця (22) i (23) вiдповiдно можуть бути значно бшьшими. Вони прямують до нескiнченностi при в—90°, тобто при наближенш цiлi до лши горизонту на продовженнях осi Ох. Найбшьше значення в, при якому можлива стабiлiзацiя, визначаеться з сшввщношень (22) i (23) при заданих швидкостях i прискореннях качки i досяжних швидкостях i прискореннях стабшзацп. Вiдповiдна найменша висота цiлi дорiвнюе h=90°—e.
Якщо взяти iнший двовюний пiдвiс телескопа, що отримуеться з розглянутого розворотом ос зовнiшнього тдвюу до сумiщення ii з поздовжньою вiссю об'екта, то найбiльш важк умови стабiлiзацii пiд час качання вийдуть для цшей, розташованих поблизу горизонту по поздовжнш осi об'екта. У вшх випадках двовiсного шдвюу з горизонтальним розташуванням осi зовшшнього кiльця не виникае труднощiв при обсервацп цiлей, тобто при а—90° i в—^0, як випливае з рiвнянь (22)-(23).
Вщзначимо, що вирази для швидкостей i прискорень обкатки кiлець двовiсного тдвюу отримаш без урахування збiльшень кутв качання, що мае мiсце при малих значеннях останнiх. При великих кутах качання анаиз аналогiчний попередньому, але вирази для швидкостей i прискорень ускладняються.
7. SWOT-аналiз результатiв дослщжень
Strengths. Виведено формули для покращення точнiсних характеристик системи стабiлiзацii та шдвищення ii швидкодii, що дае змогу тдняти характеристики технiки на новий рiвень, вищий за шоземш аналоги.
У порiвняннi з аналогами це випдшше, а саме:
- збшьшено продуктивнiсть роботи гiростабiлiзованого комплексу;
- тдвищена точнiсть розрахунку координат наведення.
Weaknesses. Слабкою стороною можна вважати те, що для покращення характеристик необхщно проводити бiльш точш розрахунки та обчислювати бiльший масив даних, що веде за собою застосування новоi елементно! бази приладу.
До негативного внутршнього фактору вщноситься збiльшення вартостi виробництва.
Opportunities. Дае змогу тдвищити точнiсть наведення на цшь, полегшити керування баштою об'екту тд час його руху. Покращити тактико-технiчнi характеристики легкоброньовано!' технiки. Даний метод може шдвищити грошовий прибуток шдприемств постачальникiв за рахунок продажу техшки за кордоном.
Threats. Вщсутнють на n^np^MCTBi верстатного парку прецезшного обладнання. Пщприемство, що захоче опанувати даний метод, повинно закупити прецизшне обладнання для виготовлення та nepeBipra високоточних датчикiв положення об'екту в пpостоpi.
8. Висновки
1. 1дентифжовано систему координат для виведення та анаизу математично!.' модeлi приладового комплексу стабiлiзатоpа озброення легкоброньовано! техшки. А саме встановлено, що найкращою буде модель, коли телескоп знаходиться у двовюному пiдвiсi i3 вертикальним розташуванням осi зовнiшнього кiльця.
2. Встановлено, що кутовi швидкостi i прискорення, якi повинна вiдпpацьовувати система стабшзацп, значною мipою визначають досяжну точнiсть стабiлiзацii. Виведено формули (20), (21) та (22), (23) в аналогичному видi для подальшого застосування !х в цифровому блоцi системи стабшзацп.
3. Запропоновано методи структурно! та параметрично! оптимiзацii для забезпечення задано! максимально можливо! точностi стабшзатора. Рiвняння руху системи стабiлiзацii, а саме piвняння обчислення швидкостей i прискорення качання гipоскопу системи стабшзацп доповнеш кутами q та h, що можуть виникати при складному рус гipостабiлiзованоi платформи.
Лiтература
1. Darestani M. R., Nikkhah A. A., Sedigh A. K. Нда/Predictive output control of a three-axis gyro stabilized platform // Proceedings of the Institution of Mechanical Engineers, Part G: Journal of Aerospace Engineering. 2013. Vol. 228, Issue 5. P. 679-689. doi: http://doi.org/10.1177/0954410013493237
2. Modeling and control of a 2-degree-of-freedom gyro-stabilized platform driven by ultrasonic motors / Pan S. et. al. // Journal of Intelligent Material Systems and Structures. 2018. Vol. 29, Issue 11. P. 2324-2332. doi: http://doi.org/10.1177/1045389x18770739
3. Hilkert J. Inertially stabilized platform technology Concepts and principles. IEEE Control Systems. 2008. Vol. 28, Issue 1. P. 26-46. doi: http://doi.org/10.1109/mcs.2007.910256
4. Bredenkamp, A. F., Ludwig. (2007). Development and control of 3-axis stabilized platform. Matieland: Departament of Electrical and electronic Engineering Univercity of Stellenbosch, 95.
5. Savage P. G. Improved strapdown inertial measurement unit calibration procedures. 2018 IEEE/ION Position, Location and Navigation Symposium (PLANS), 2018. doi: http://doi.org/10.1109/plans.2018.8373422
6. Malyutin D. M. Miniature gyroscopic orientation system for unmanned aerial vehicle. 2018 25th Saint Petersburg International Conference on Integrated Navigation Systems (ICINS), 2018. doi: http://doi.org/10.23919/icins.2018.8405916
7. Tadano S., Takeda R., Miyagawa H. Three Dimensional Gait Analysis Using Wearable Acceleration and Gyro Sensors Based on Quaternion Calculations //
Sensors. 2013. Vol. 13, Issue 7. P. 9321-9343. doi: http://doi.org/10.3390/ s130709321
8. Systemy navedennia ta stabilizatsii ozbroiennia / Bezvesilna O. M. et. al. Zhytomyr, 2014. 176 p.
9. Design of Piezoelectric Gravimeter for Automated Aviation Gravimetric System / Korobiichuk I. et. al. // Journal of Automation, Mobile Robotics & Intelligent Systems. 2016. Vol. 10, Issue 1. P. 43-47. doi: http://doi.org/10.14313 /jamris_1-2016/6
10. Two-Channel MEMS Gravimeter of the Automated Aircraft Gravimetric System / Korobiichuk I. et. al. // Advances in Intelligent Systems and Computing. 2016. P. 481-487. doi: http://doi.org/10.1007/978-3-319-48923-0_51
11. Mel'nik V. N., Karachun V. V. Determining Gyroscopic Integrator Errors Due to Diffraction of Sound Waves. International Applied Mechanics. 2004. Vol. 40, Issue 3. P. 328-336. doi: http://doi.org/10.1023/b:inam.0000031917.13754.2a
12. Pavlov V. A. (1970). The Gyroscopic Effect: Its Manifestations and Uses. Defense Technical Information Center.
13. Naukovi osnovy pobudovy pretsyziinoho chutlyvoho elementu kompleksu stabilizatora ozbroiennia lehkoi bronovanoi tekhniky / Bezvesilna O. M. et. al. Kyiv: NPO «Prioritety», 2016. 234 p.
14. Pel'por D. S. Giroskopicheskie sistemy. Teoriya giroskopov i girostabilizatorov. Moscow: Vysshaya shkola, 1986. 423 p.
15. Design of Piezoelectric Gravimeter for Automated Aviation Gravimetric System / Korobiichuk I. et. al. // Journal of Automation, Mobile Robotics & Intelligent Systems. 2016. Vol. 10, Issue 1. P. 43-47. doi: http://doi.org/10.14313/j amris_1 -2016/6
16. Investigation of the Effect of Gravity Anomalies on the Precession Motion of Single Gyroscope Gravimeter / Korobiichuk I. et. al. // Solid State Phenomena. 2016. Vol. 251. P. 139-145. doi: http://doi.org/10.4028/www.scientific.net/ssp.251.139
17. Piezoelectric Gravimeter of the Aviation Gravimetric System / Korobiichuk I. et. al. // Advances in Intelligent Systems and Computing. Cham: Springer, 2016. P. 753-761. doi: http://doi.org/10.1007/978-3-319-29357-8_65
18. Koval A., Irigoyen E. Mobile Wireless System for Outdoor Air Quality Monitoring. Advances in Intelligent Systems and Computing. Cham: Springer, 2016. P. 345-354. doi: http://doi.org/10.1007/978-3-319-47364-2_33
19. Tsyporenko V., Tsyporenko V. Development of direct method of direction finding with two-dimensional correlative processing of spatial signal // Eastern-European Journal of Enterprise Technologies. 2016. Vol. 6, Issue 9 (84). P. 63-70. doi: http://doi.org/10.15587/1729-4061.2016.85599
