CC BY
9
запуск орбитального ракетоплана.
В качестве разгонного самолета, необходимого для придания ЛКС с ПВРД скоростей, на которых способен начать работу ГПВРД предлагается самолет АН-225 «Мрия», созданный для транспортировки МТКК «Буран». Максимальная грузоподъемность самолета - 250 тонн, но на практике самолет совершал полеты с грузами массой около 150 тонн.
Для запуска ЛКС с самолета-носителя предлагается использовать следующую схему: ЛКС с разгонным блоком закреплен на самолете-носителе. Он разгоняет космоплан до околозвуковых скоростей, выводит аппарат на высоту 10-12 км, после чего срабатывает датчик тяги и аэродинамический тормоз, и ЛКС сдвигается назад. В этот момент запускаются ТТРД. После этого ЛКС отделяется от самолета-носителя, сам самолет уходит вниз, орбитальный самолет принимает практически горизонтальное положение и начинается разгон ЛКС с разгонным блоком до скоростей, необходимых для устойчивой работы ГПВРД, после чего ТТРД отделяются и запускаются ГПВРД. В верхних слоях атмосферы разгонный блок отделяется, приземляясь на парашюте либо сгорая при приземлении. Включаются собственные двигатели самолета, и он выходит на орбиту.
В работе был рассмотрен проект ЛКС Челомея, изучена его история, его технические характеристики, а также перспективы восстановления проекта, в том числе как на обычной РН Ангара, так и по технологии воздушный старт, с применением разгонного блока с ГПВРД.
Список использованной литературы:
1. Гильберг Л.А. От самолёта к орбитальному комплексу. - М.: Просвещение, 1992. - 287с.
2. Евич. А.Ф. Индустрия в космосе; Московский рабочий 1978. - 225с.
3. Цандер. Ф.А. Проблемы межпланетных полётов. - М.: Наука. 1988. - 231с.
4. В.П. Глушко. Космонавтика: Энциклопедия. - М.: Сов. Энциклопедия 1985. - 528с.
© Кажайкина П.С., Шмагина Ю.В., 2023
УДК 681.586.2
Ключников А.И.
соискатель ученой степени кандидата технических наук ПОСТРОЕНИЕ ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОГО ДАТЧИКА Аннотация
При повышении чувствительности маятниковых акселерометров, функционирующих в режиме автоколебаний, возрастает чувствительность и к нежелательным моментам, обусловленным влиянием линейных и угловых ускорений по перекрестным осям. В этой связи возникает необходимость снижения вышеуказанных погрешностей. Они могут быть снижены путем расположения двух акселерометров так, чтобы их входные оси были параллельны друг другу, а выходные оси - взаимно параллельны, но направлены противоположно, а чувствительные элементы были объединены электрической (информационной) связью.
Ключевые слова
Датчики первичной информации, адаптивные системы, маятниковый акселерометр.
Kluchnikov A. I.
applicant for the degree of candidate of technical sciences BUILDING AN INTELLIGENT SENSOR Annotation
With an increase in the sensitivity of pendulum accelerometers operating in self-oscillation mode, the sensitivity to undesirable moments due to the influence of linear and angular accelerations along the cross axes also increases. In this regard, there is a need to reduce the above errors. They can be reduced by positioning two accelerometers so that their input axes are parallel to each other, and the output axes are mutually parallel, but directed oppositely, and the sensing elements are connected by an electrical (information) connection.
Keywords
Primary information sensors, adaptive systems, pendulum accelerometer.
При повышении чувствительности маятниковых акселерометров, функционирующих в режиме автоколебаний [1,2], возрастает чувствительность и к нежелательным моментам, обусловленным влиянием линейных и угловых ускорений по перекрестным осям. В этой связи возникает необходимость снижения вышеуказанных погрешностей. Они могут быть снижены путем расположения двух акселерометров так, чтобы их входные оси были параллельны друг другу, а выходные оси - взаимно параллельны, но направлены противоположно, а чувствительные элементы были объединены электрической (информационной) связью [3]. Возможен также конструктивный вариант исполнения чувствительного элемента (ЧЭ) в виде двух маятников, имеющих общее основание. В таком случае схема преобразователя перемещения маятникового акселерометра компенсационного типа примет вид, показанный на рисунке 1:
Рисунок 1 - Схема преобразователя перемещения дифференциально-спаренного
маятникового акселерометра
Расположим адаптивные спаренные маятниковые акселерометры (АСМА) в бесплатформенной инерциальной навигационной системе (БИНС) ортогонально, в таком случае структурная схема расположения акселерометров в БИНС примет вид, изображенный на рисунке 2:
№
р4
Рисунок 2 - Структурная схема расположения АСМА в БИНС
issn 2410-700x
международный научный журнал «символ науки»
# 4-2 / 2023
Чувствительные элементы спаренного акселерометра электрически связаны между собой нелинейным звеном и совместно с сервисной электроникой представляют собой адаптивный спаренный маятниковый акселерометр, представленный на рисунке 3,
Рисунок 3 - Структурная схема АСМА
оси;
где: - входное ускорение, направленное вдоль оси чувствительности АСМА I £ |х,; - входное ускорение, направленное поперек оси чувствительности АСМА У £ {2,;
ОЭу - угловое ускорение вокруг выходной оси АСМА; т - масса ЧЭ;
I - расстояние от торсиона до центра масс ЧЭ; в1,2 - углы отклонения ЧЭ 1,2;
}А - момент инерции ЧЭ относительно оси, проходящей через торсионы и параллельной выходной Мвх1,2 - моменты, характеризующие действие входного ускорения вдоль оси чувствительности
АСМА;
Мос1,2 - моменты, характеризующие компенсирующее воздействие;
Мв1,2- моменты, характеризующие возмущающие воздействия различной природы возникновения; А^д12 - диапазон погрешности АСМА, характеризующий дрейф нуля, представленный в виде
стационарного нормального процесса;
V^ - диапазон погрешности АСМА, вызванный присутствием в его выходном сигнале белого шума;
кЧЭ - коэффициент передачи ЧЭ; Т - постоянная времени ЧЭ;
£ - относительный коэффициент демпфирования ЧЭ;
кду1,2 - коэффициент демпфирования ЧЭ 1,2 в воздухе;
кдп1,2 - коэффициент датчика перемещения;
кус1,2 - коэффициент усилителя;
кдМ1,2 - коэффициент датчика момента;
АЬ1,2 - перемещение ЧЭ1,2 относительно нулевого положения;
Ф(В,С) - функция нелинейного звена;
Удп1,2 - напряжение на выходе датчике перемещения;
Uyci,2 - напряжение на выходе усилителя;
ивых - напряжение на выходе сумматора;
Uh3 - напряжение на выходе нелинейного звена;
РС - реверсивный счетчик;
Ck(D) - коэффициент НЗ, позволяющий осуществить настройку АСМА на выбранный диапазон измерения kЕ {1,2,3,4};
D - диапазон измерения АСМА;
П - безразмерная величина, характеризующая величину измеряемого ускорения;
СУ - система управления;
kw - масштабный коэффициент АСМА;
Wfá - измеренное АСМА ускорение.
АСМА в зависимости от условий функционирования могут работать в четырех режимах: одиночный (работают только ЧЭ 1,3,5), спаренный (работают ЧЭ 1-6), одиночный автоколебательный (работают только ЧЭ 1,3,5), спаренный автоколебательный (работают ЧЭ 1-6) (рисунок 2). Очевидно, что работа АСМА в одиночном автоколебательном режиме не устранит погрешности, возникающие при наличии подвижности основания, и как следствие погрешности, возникающие из-за вращения основания вокруг выходной оси акселерометра и наличия "боковой" составляющей кажущегося ускорения.
Рассмотрим работу АСМА2. Введем следующие декартовы системы координат:
OXgYgZg - географическая система координат (ГСК);
OXYZ - приборная система координат (ПСК), связанная с осями чувствительности инерциальных датчиков [4].
Допустим, что стартовая и приборная системы координат совпадают. При наличии ускорения Wkx ЧЭ3 под действием возникающего момента совершает поворот на угол Рз вокруг оси 1, параллельной оси
OZ. В свою очередь, ЧЭ4 разворачивается на угол ß4 вокруг оси 2, также параллельной оси OZ.
Уравнения, описывающие динамику подвижных узлов АСМА2, можно представить в виде: J3ß3 + |a3ß3 + c3ß3 = mliWb cos(Ä) + g sin(Ä)) cos (ß3) +
+ml(Wkx sin(Ä) + g cos(Ä)) sin (ß 3) - кш1ш1_ + ¿^ •
1m P + i (i)
•/4^4 + ^404 + c4ß4 = mKg COS(Ä) + W^ sin(Ä)) COS (ß2 ) +
к-ДМ^ДМА ■
тдмР +1
+(ml(-Wkx sin(Ä) - g cos(Ä)) sin (ß 4)) - -Ж±Ж± _ ;
где , - моменты инерции маятников (ЧЭ 3,4) АСМА2;
4 - коэффициенты демпфирования; С3 4 - коэффициенты жесткости подвесов ЧЭ 3,4 вокруг осей 1, 2, обусловленные упругими силами; Р3 4 - углы отклонения ЧЭ 3,4; Жкх - ускорение, измеряемое
АСМА2 на оси ПСК; - угловое ускорение, действующее вокруг оси 01; JА - момент инерции маятника
относительно оси, проходящей через торсионы и параллельной выходной оси ОХ; кд^З 4 -
коэффициенты передачи датчиков моментов.
Необходимым условием для создания этого типа измерительных устройств является обеспечение достаточной идентичности параметров ЧЭ в одном АСМА. Допустим, что это условие выполнено:
J « J =Jx,yz' , Сз~С4=С
кДУ3 (кДП3, кУС3, кДМ3 ) ~ кДУ4 (кДП4, кУС4, кДМ4 ) = кДУ (кДП, кУС, кДМ )' где, кду - коэффициент демпфирования ЧЭ 3,4 в воздухе, кщ - коэффициент датчика
перемещения, kyC - коэффициент усилителя, кдМ - коэффициент датчика момента.
Тогда, учитывая, что Ц/ус=вкдукдпкускдМ, значение выходного сигнала АСМА2 можно получить путем сложения двух уравнений в системе уравнений (1), при этом погрешности, обусловленные влиянием линейных и угловых ускорений по перекрестным осям, будут взаимно вычитаться.
Уравнения, описывающие динамику подвижных узлов АСМА1, 3, можно представить в виде:
J А + MPi + q Pi = ml(g cos(i9) + Wkx sin(5)) cos (Pi) +
+ml(g sin(i9) + Wb cos(i9)) sin (p x) - + &gjA.
TmP + l
J2 P2 + /"2P2 + C2P2 = ml(g cos(i9) + Wkx sin(£)) cos (P2) +
(2)
+(ml(-g sin(£) - Wkx cos(£)) sin (ß 2)) -
^ДМ 21 ДМ 2
ТДМ P +1
-<hzJA;
(3)
•/5P5 +^5 +C5p5 =OT/(iFfcCOS(\|/) + gsin(\|/))cOs(>05) + +in/(ÍFfc Sin(\|/) + g cos(v)) Sin (p 5) - + .
ЛРб + -"бРб + сбРб = mWkz cos(v) + g sin(\|/)) cos (p6) + ЦтК-W^ sin(V) - g cos(\|/)) sin (p 6)) - _ ^ .
Для подтверждения сделанного выше предположения о компенсации погрешностей, обусловленных влиянием линейных и угловых ускорений по перекрестным осям, необходимо провести моделирование.
Моделирование на подвижном основании проводились с использованием штатного МА и АСМА с целью оценки величины математического ожидания абсолютной погрешности измеряемого ими ускорения. Результаты моделирования представлены на рисунках 4-6 в виде графиков и отражают реакцию измерительной системы на линейный возрастающий сигнал в диапазоне от 0 до 1,5 м/с2 с шагом 0,0001 м/с2.
Рисунок 4 - Значение математического ожидания абсолютной погрешности по измерениям акселерометра 1, функционирующего в ШР, и АСМА 1
Значение мат. ожидания абсолютной погрешности по измерениям аксерометра 2,
«0 0.5 1 1.5
Значение ускорения, действующего вдоль оси ОХ .м/с2
Рисунок 5 - Значение математического ожидания абсолютной погрешности по измерениям акселерометра 2, функционирующего в ШР, и АСМА 2
Значение мат. ожидания абсолютной погрешности по измерениям аксерометра 3, Ю 3 функционирующего в ШР и ИДСМАЗ.м/с2
Значение ускорения, действующего вдоль оси 02,м/с2
Рисунок 6 - Значение математического ожидания абсолютной погрешности по измерениям акселерометра 3, функционирующего в ШР, и АСМА 3
Анализ графиков, представленных на рисунках 4-6, подтверждают сделанные выше предположения о компенсации погрешностей, обусловленных влиянием линейных и угловых ускорений по перекрестным осям.
Таким образом, три АСМА, оси чувствительности которых, совмещены с осями ПСК, в совокупности представляют собой инерциальный блок (ИБ) измерения кажущегося ускорения. Рассмотренная схема измерительного устройства, при условии идентичности параметров акселерометров, позволяет снизить погрешности смещения нуля, шумовую составляющую и его нестабильности, обусловленные влиянием перекрестных связей, а также уменьшить влияние моментов, вызванных поворотом основания акселерометров.
Список использованной литературы:
1. Ключников А.И., Ватутин М.А., Петров Н.А. Сударь Ю.М. Методика схемотехнического построения интегрирующего маятникового акселерометра // Труды МАИ. Электронный интернет журнал, № 127. -2023. - С.68-77.
2. Ватутин М.А. Нелинейное звено с запаздыванием // Известия ВУЗов. Приборостроение. 2014 г., Т57, №7. стр. 51-54.
3. Назаров Б. И., Черников С. А., Хлебников Г. А., Верхов Г.В. Командно-измерительные приборы / Под редакцией Б. И.Назарова - М.:Министерство обороны СССР, 1987. - 639 с.
4. Матвеев В.В., Распопов В.Я. Основы построения бесплатформенных инерциальных навигационных
систем / Под общ.ред. В. Я. Распопова. - СПб.: ГНЦ РФ ОАО «Концерн «ЦНИИ «Электроприбор», 2009. -280 с.
© Ключников А.И., 2023
УДК 004.8
Филиппов М.А.
Магистрант 1-го курса МИЭТ
г. Зеленоград, Россия
ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ИСКУССТВЕННОГО ИНТЕЛЛЕКТА ДЛЯ УПРАВЛЕНИЯ УМНЫМ ДОМОМ
Аннотация
В данной статье было проведено исследование потенциального использования искусственного интеллекта в связке с технологией умного дома. Были сформированы и приведены преимущества и недостатки подобного решения.
Ключевые слова
Искусственный интеллект, автоматизация, умный дом.
В последние годы все большую популярность приобретают умные дома. Это дома, в которых установлены системы автоматического управления устройствами внутри дома. Эти системы управления могут быть реализованы с помощью искусственного интеллекта, что позволяет улучшить функциональность и безопасность умного дома.
Искусственный интеллект для управления умным домом может обеспечить более эффективную работу устройств и упростить процесс управления для пользователя. Имплементация искусственного интеллекта в умных домах может повысить уровень безопасности, оптимизировать потребление энергии, снижая расходы на электроэнергию, а также повысить уровень комфорта для владельцев.
Преимущества использования искусственного интеллекта для управления умным домом:
1. Улучшение безопасности: Искусственный интеллект может применяться для обнаружения и предотвращения проникновения в дом неавторизованных лиц. Интеллектуальная система безопасности может определять входящих в дом людей и животных, и уведомлять владельца о необычных происшествиях.
2. Оптимизация потребления энергии: Применение искусственного интеллекта для управления умным домом позволяет оптимизировать потребление электричества. Например, система может автоматически управлять освещением в доме, выстраивая динамично изменяющийся график использования освещения в тех или иных помещениях. График формируется на основании информации о присутствии людей в комнате и уровне естественного освещения.
3. Удобство: Применение искусственного интеллекта для управления умным домом позволяет владельцам дома задавать желаемые сценарии использования, как и точечно управлять устройствами внутри дома из любой точки мира.
4. Снижение расходов электроэнергии: Управление умным домом с помощью искусственного интеллекта снизит расходы электроэнергии, поскольку система может оптимизировать использование энергии в режиме реального времени с учётом изменений любых параметров регулирования. Например,
