Инерциальные измерительные блоки перспективных изделий ракетно-космической техники: обеспечение отказоустойчивости

Л. В. Водичева, Л. Н. Бельский, Ю. В. Парышева, А. А. Лысцов

Аннотация


Рассматривается бесплатформенный инерциальный измерительный блок (БИИБ) со структурной избыточностью, предназначенный для повышения отказоустойчивости и точности БИНС для изделий ракетно-космической техники. БИИБ включает шесть датчиков угловой скорости и шесть акселерометров, что позволяет для датчиков каждого типа с высокой вероятностью диагностировать и парировать одну неисправность и с более низкой вероятностью – две неисправности. Приведены известные теоретические и практические технические решения в этой области. Рассматривается задача оптимизации ориентации измерительных осей; критерием оптимизации является точность оценки проекций измеряемого вектора в ортогональной приборной системе координат. Приводится решение задачи в условиях отсутствия неисправностей, одной неисправности и двух неисправностей. Анализируются алгоритмы контроля, диагностики и парирования неисправностей (КДПН). Рассматриваются результаты тестирования базовых алгоритмов КДПН, проведённого с помощью математического моделирования. Приводится сравнение полученных оптимальных конфигураций измерительных осей с точки зрения эффективности диагностики. Показано, что ни один из методов не даёт 100-процентной правильной диагностики не только для двух, но и для одной неисправности. Анализируются возможные причины неправильной диагностики.


Ключ. слова


Бесплатформенный инерциальный измерительный блок; структурная избыточность; контроль; диагностика и парирование неисправностей

Полный текст:

PDF

Список литературы

1. Епифанов А.Д. Избыточные системы управления летательными аппаратами. М.: Машиностроение, 1978. 144 с.

2. Водичева Л.В., Лысцов А.А., Парышева Ю.В. Обеспечение отказоустойчивости инерциального измерительного блока для перспективных средств выведения // Ракетно-космическая техника. 2017. Т. 1, № 2 (10). С. 49-61.

3. Gilmore J.P., Mckern R.A. A Redundant Strapdown Inertial Reference Unit // Journal of Spacecraft and Rockets. 1972. V. 9, Iss. 1. P. 39-47. DOI: 10.2514/3.61628

4. Wilcox J.C. Maximum Likelihood Failure Detection for Redundant Inertial Instruments // AIAA Guidance and Control Conference. Stanford, Calif., Aug. 1972. AIAA Paper no. 72-864.

5. Potter J.E., Deckert J.C. Minimax Failure Detection and Identification in Redundant Gyro and Accelerometer Systems // Journal of Spacecraft and Rockets. 1973. V. 10, Iss. 4. P. 236-243. DOI: 10.2514/3.27753

6. Pejsa A.J. Optimum Skewed Redundant Inertial Navigators // Guidance and Control Conference. 1973. DOI: 10.2514/6.1973-850

7. Ebner R.E., Mark J.G. Redundant Integrated Flight-Control/Navigation Inertial Sensor Complex // Journal of Guidance, Control, and Dynamics. 1978. V. 1, Iss. 2. P. 143-149. DOI: 10.2514/3.55757

8. Daly K.C., Gai E., Harrison J.V. Generalized Likelihood Test for FDI in Redundant Sensor Configurations // Journal of Guidance, Control, and Dynamics. 1979. V. 2, Iss. 1. P. 9-17. DOI: 10.2514/3.55825

9. Мироновский Л.А. Функциональное диагностирование динамических систем (обзор) // Автоматика и телемеханика. 1980. № 8. С. 96-121.

10. Белов Е.А. Разработка алгоритмов и методов надёжного и точного определения параметров движения в системах со структурной избыточностью. Дис. … канд. техн. наук. Ленинград, 1981. 162 с.

11. Водичева Л.В. Повышение надёжности и точности бесплатформенного инерциального измерительного блока при избыточном количестве измерений // Гироскопия и навигация. 1997. № 1 (16). С. 55-67.

12. Yang C-K., Shim D-S. Accommodation rule based on navigation accuracy for double faults in redundant inertial sensor systems // International Journal of Control, Automation, and Systems. 2007. V. 5, Iss. 3. P. 329-336.

13. Yang C-K., Shim D-S. Best Sensor Configuration and Accommodation Rule Based on Navigation Performance for INS with Seven Inertial Sensors // Sensors. 2009. V. 9, Iss. 11. P. 8456-8472. DOI: 10.3390/s91108456

14. Dai X., Zhao L., Shi Z. Fault tolerant control in redundant inertial navigation system // Mathematical Problems in Engineering. 2013. V. 2013. DOI: 10.1155/2013/782617

15. Lee W., Park C.G. Double Fault Detection of Cone-Shaped Redundant IMUs Using Wavelet Transformation and EPSA // Sensors. 2014. V. 14, Iss. 2. P. 3428-3444. DOI: 10.3390/s140203428

16. Негри С., Лабарр Э., Линьон К., Брунштейн Э., Салаён Э. Новое поколение инерциальных навигационных систем на основе ВТГ для аппаратов, обеспечивающих запуск спутников // Гироскопия и навигация. 2016. Т. 24, № 1 (92). С. 49-59. DOI: 10.17285/0869-7035.2016.24.1.049-059

17. Izmailov E.A., Tchesnokov G.I., Troizkij V.A., Gordasevich A.A. Cheap Small Size Inertial Navigation System with Increased Reliability // The 2nd Saint-Petersburg International Conference on Gyroscopic Technology and Navigation. 1995. Part I. P. 139-149.

18. Бранец В.Н., Дибров Д.Н., Рыжков В.С. Диагностика и вычисление параметров ориентации избыточных бесплатформенных инерциальных навигационных систем (БИНС) // Механика и навигация: сб. материалов научной сессии, посвящённой 85-летию академика РАН А.Ю. Ишлинского. СПб: ЦНИИ «Электроприбор», 1999. С. 22-35.

19. Алёшкин М.В. Совершенствование схем и алгоритмов предварительной обработки информации избыточных блоков инерциальных датчиков. Дис. … канд. техн. наук. Саратов, 2009. 141 с.

20. Новости компании Оптолинк. 24.07.2017. МАКС-2017. http://optolink.ru/ru/novosti/2017_maks

21. НПП «Антарес». Высоконадежные отказоустойчивые приборы. http://npp-antares.ru/equipment.html

22. Браммер К., Зифлинг Г. Фильтр Калмана-Бьюси. М.: Наука, 1982. 200 с.

23. Мальцев А.И. Основы линейной алгебры. М.: Наука, 1970. 402 с.

24. Vodicheva L. Fault-tolerant Strapdown Inertial Measurement Unit: Failure Detection and Isolation Technique // Proceedings 6th Saint Petersburg International Conference on Integrated Navigation Systems. 1999. P. 9-10.

25. Лысцов А.А., Парышева Ю.В., Водичева Л.В. Алгоритмы выявления и диагностики неисправностей шестиосного избыточного бесплатформенного инерциального измерительного блока // Сб. трудов XVIII Санкт-Петербургской конференции молодых учёных «Навигация и управление движением». СПб: Концерн «ЦНИИ Электроприбор», 2016. С. 499-505.

26. Vodicheva L., Lystsov A., Parysheva Yu. Redundant Strapdown Inertial Measurement Unit: Fault-tolerance Improvement // Proceedings 23rd Saint Petersburg International Conference on Integrated Navigation Systems, ICINS 2016. 2016. P. 135-138.


DOI: http://dx.doi.org/10.18287/2541-7533-2018-17-1-28-44

Ссылки

  • Ссылки не определены.


 

Creative Commons License
Контент доступен под лицензией Creative Commons Attribution 4.0 International License.

 

ISSN: 2541-7533