Введение
1 Анализ существующих построителей вертикали. Постановка задачи 13
1.1 Общие сведения 13
1.2 Маятниковые приборы и системы 14
1.2.1 Классификация маятников 14
1.2.2 Дифференциальное уравнение однокомпонентного физического маятника 15
1.2.3 Достоинства и недостатки маятниковых приборов и систем 18
1.2.4 Маятник, не возмущаемый силами инерции 18
1.3 Гироскопические вертикали 20
1.3.1 Классификация гироскопических вертикалей 20
1.3.3 Достоинства и недостатки гироскопических вертикалей 20
1.4 Акселерометрические построители вертикали 21
1.4.1 Общие положения 21
1.4.2 Линейные акселерометры 22
1.4.3 Схемы акселерометрических построителей вертикали и формулы для вычисления углов ориентации 27
1.4.4 Дифференциальное уравнение движения маятникового компенсационного акселерометра 33
1.4.5 Использование акселерометрических построителей вертикали 39
1.5 Постановка задачи 40
1.6 Выводы по главе 41
2 Исследования компенсированного физического маятника 43
2.1 Основная идея и электрокинематическая схема компенсированного физического маятника 43
2.2 Влияние неидеальности элементов на поведение компенсированного маятника 47
2.3 Выводы по главе 54
3 Алгоритмы обработки информации в акселерометрических построителях вертикали 55
3.1 Вводные замечания 55
3.2 Акселерометрический построитель вертикали 55
3.3 Алгоритмы определения ориентации объектов для акселерометрического построителя вертикали, работающего на неподвижном основании 57
3.4 Анализ точности алгоритмов определения углов крена и тангажа при работе построителя на неподвижном основании 65
3.5 Фильтрация в акселерометрическом построителе вертикали 70
3.6 Выводы по главе 71
4 Математическое моделирование акселерометрического построителя вертикали, установленного на подвижном основании 73
4.1 Вводные замечания 73
4.2 Разработка математической модели прибора ориентации 77
4.2.1 Импульсная характеристика 77
4.2.2 Математическая модель входного воздействия 80
4.2.3 Анализ частотного спектра входного воздействия 89
4.2.4 Математические модели фильтров низких частот 92
4.2.5 Влияние скорости выполнения алгоритмов обработки информации на работу акселерометрического построителя вертикали . 95
4.2.6 Математическая модель построителя вертикали 96
4.3 Исследование математической модели построителя вертикали при отсутствии фильтров 97
4.3.1 Исследование динамики построителя вертикали при вращении вокруг некоторой оси относительно инерциального пространства 97
4.3.2 Исследование динамики построителя вертикали при моногармонической качке вокруг оси ОХ 106
4.3.3 Исследование динамики построителя вертикали при однократных ударах 114
4.3.4 Исследование динамики построителя вертикали при вибрации 120
4.3.5 Исследование динамики построителя вертикали при постоянном ускорении 123
4.4 Исследование математической модели построителя вертикали
при наличии фильтров 127
4.4.1 Выбор местоположения и типа фильтров 127
4.4.2 Исследование параметров построителя вертикали с фильтрами Баттерворта 128
4.5 Выводы по главе 135
5 Экспериментальные исследования 137
5.1 Вводные замечания 137
5.2 Цели и задачи экспериментальных исследований 137
5.3 Конструкция акселерометрического построителя вертикали 138
5.3.1 Общая компоновка акселерометрического построителя вертикали... 138
5.3.2 Блок датчиков 138
5.3.4 Технические характеристики трехкомпонентного акселерометра 144
5.3.5. Модуль АЦП 145
5.3.5 ЭВМ 146
5.4 Калибровка акселерометров 146
5.5 Исследования точности определения ориентации неподвижного основания с помощью акселерометрического построителя вертикали 147
5.5.1 Оборудование, необходимое для исследования точности определения ориентации на неподвижном основании с помощью акселерометрического построителя вертикали 147
5.5.2 Методика проведения эксперимента 149
5.5.3 Порядок проведения эксперемента 150
5.5.4 Результаты исследования статической характеристики акселерометров 150
5.5.5 Результаты исследования точности определения углов крена и тангажа акселерометрическим построителем вертикали 151
5.6 Амплитудно-частотная характеристика построителя вертикали 151
5.6.1 Оборудование, необходимое для определения амплитудно-частотной характеристики построителя вертикали 151
5.6.2 Методика определения АЧХ 153
5.6.3 Порядок проведения эксперемента при определении АЧХ 154
5.6.4 Результаты исследования АЧХ акселерометра 154
5.7 Исследование поведения акселерометров при качке 155
5.7.1 Оборудование, необходимое для исследования поведения акселерометрического построителя при качке 155
5.7.2 Методика проведения эксперимента 158
5.7.3 Порядок проведения эксперимента по определению погрешности за счет вращения вокруг оси подвеса 160
5.7.4 Порядок проведения испытания при определении точки, в которой происходит компенсация погрешности за счет вращения вокруг оси подвеса тангенциальным ускорением 160
5.7.5 Порядок проведения исследования поведения акселерометров при удалении блока акселерометров от оси качки 161
5.7.6 Результаты измерения погрешности за счет вращения вокруг оси подвеса 161
5.7.7 Результаты определения точки, в которой происходит компенсация эквивалентного ускорения 162
5.7.8 Результаты исследования поведения акселерометров при удалении блока акселерометров от оси качки 163
5.8 Выводы по главе 165
Заключение 167
Литература 171
Приложение
