Инерционные системы позиционирования.
Основой систем инерционного позиционирования служат акселерометр и гироскоп.
Акселерометр — прибор, измеряющий проекцию кажущегося ускорения.
Кажущееся ускорение есть ускорение, вызванное равнодействующей сил не гравитационной природы, действующая на массу и равное этой силе отнесённой к величине этой массы. Современные акселерометры позволяют измерять ускорение сразу в трех плоскостях.
Гироскоп — устройство, способное измерять изменение углов ориентации связанного с ним тела относительно инерциальной системы координат, как правило, основанное на законе сохранения вращательного момента (момента импульса).
Гироскоп чаще всего применяется как чувствительный элемент указывающих гироскопических приборов и как датчик угла поворота или угловой скорости для устройств автоматического управления. В некоторых случаях, например в гиростабилизаторах, они используются как генераторы момента силы или энергии.
Гироскопы имеют незначительную погрешность. Поэтому определение направленности робота во время движения становится решаемой проблемой, даже на основе недорогих датчиков. Акселерометр же имеет свойство накапливать большие погрешности, тем самым, увеличивая радиус возможного положения робота, и не подходит в виде основного датчика, а только в виде вспомогательного. Большая погрешность возникает из-за необходимости двойного интегрирования получаемых данных ускорения для получения координат. Тем самым накапливается квадратичная погрешность.
|
|
|
Основные области применения гироскопов — судоходство, авиация, робототехника и космонавтика.
Инерциальная навигация относится к такому способу определения местоположения в пространстве, при котором не используются данные каких-либо внешних источников. Все чувствительные элементы находятся непосредственно на борту транспортного средства. Инерциальные измерители линейных ускорений - акселерометры установлены на так называемой гиростабилизированной платформе. Эта платформа, используя свойства гироскопа - сохранять неизменной ориентацию своей оси в пространстве, обеспечивает строго горизонтальное положение осей чувствительности акселерометров (с точностью до единиц угловых секунд). Измеренные ускорения дважды интегрируются, и, таким образом, вычисляется приращение положения объекта. Объединенные общей задачей определения координат подвижного объекта, гироскопы и акселерометры образуют инерциальную навигационную систему (ИНС). Помимо этой задачи ИНС поставляет информацию об угловой ориентации объекта: углах крена, тангажа и рыскания (курса), и о скорости объекта. Конструкция современной ИНС вобрала в себя последние достижения точной механики, теории автоматического управления, электроники и вычислительной техники. Конструктивно ИНС можно разделить на два класса: платформенные и бескарданные. В первых гиростабилизированная платформа реализована физически в виде рамы трехстепенного карданного подвеса. В таких системах используются традиционные гироскопы с вращающимся ротором. Точность таких систем может достигать 1 морской мили (900 м) за час работы. Эти системы входят в состав бортового навигационного оборудования тяжелых самолетов. Другой класс - бесплатформенные ИНС (БИНС) отличаются тем, что плоскость горизонта в них реализована математически, используя данные гироскопов и акселерометров. В этих системах могут быть использованы лазерные и волоконнооптические гироскопы. Здесь нет вращающихся частей, а об угловой скорости судят по фазовой задержке лазерного луча пробегающего по замкнутому контуру. Точность этих систем 1 морская миля за час. Они существенно конструктивно проще и дешевле платформенных. Лучшие образцы БИНС способны показывать точность, сравнимую с точностью платформенных систем. Но как и любая система позиционирования, ИНС имеет свои недостатки. Решение задачи ИНС, которая уберёт эти недостатки, может быть достигнуто как при помощи добавления новых датчиков, так и созданием архитектуры более совершенного программного обеспечения.
|
|
|
Дата добавления: 2020-11-15; просмотров: 96; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!