Разработка ЭКД на микромеханических датчиках, свободного от действия переносных ускорений
Аннотация
В статье рассматриваются погрешности наиболее распространенных механических кренометров, устанавливаемых на мостике судна. Эти погрешности, обусловленные влиянием переносных ускорений, действующих на качке в месте установки прибора, достигают значительной величины. Чтобы устранить этот недостаток, разработан макет нового электронного кренодифферентометра. Описываются алгоритмы его работы, приводятся результаты имитационного моделирования, а также стендовых испытаний, которые подтверждают возможность выработки углов качки с точностью, соответствующей требованиям Российского морского регистра судоходства. Отмечается важность измерения статического крена для безопасности малых рыболовецких судов в условиях их эксплуатации. Оценена точность измерения этого параметра в макете нового прибора.
Ключевые слова
При поддержке: Работа выполнена при поддержке гранта РНФ 23-29-00090.
Об авторах
Д. Г Грязин
АО «Концерн «ЦНИИ «Электроприбор»
Россия
Россия
Грязин Дмитрий Геннадиевич – доктор технических наук, главный метролог – начальник отдела
С.-Петербург
Т. В. Падерина
АО «Концерн «ЦНИИ «Электроприбор»
Россия
Россия
Падерина Татьяна Владимировна – кандидат технических наук, старший научный сотрудник
С.-Петербург
Список литературы
1. [Электронный ресурс] Мера качки как важнейший параметр мореходных качеств судна. URL: https://allbreakingnews.ru/mera-kachki-kak-vazhnejshij-parametr-morexodnyx-kachestv-sudna (дата обращения: 15.05.2023).
2. [Электронный ресурс] URL: https://versia.ru/19-yanvarya-1965-goda-iz-za-obledeneniya-pogiblichetyre-rybolovnyx-traulera (дата обращения: 09.02.2023).
3. Гембатый Е.В. Анализ методов расчёта изменения угла крена судна при проведении операций с тяжеловесными грузами // Фундаментальные и прикладные проблемы техники и технологии. 2015. №4. С. 55–62. URL: https://rucont.ru/efd/484220 (дата обращения: 09.02.2023)
4. Fossen, T.I., Handbook of Marine Craft Hydrodynamicsand Motion Control, Wiley, 2011.
5. Правила по оборудованию морских судов. Часть V. Навигационное оборудование. Российский морской регистр судоходства С-Пб. 2020.
6. Resolution MSC.363(92) (Adopted on 14 June 2013) Perfomance Standards For Electronic Inclinometers.
7. [Электронный ресурс] URL: https://navitron.co.uk/ (дата обращения: 09.02.2023).
8. [Электронный ресурс] URL: https://www.pacatlantic.com/zollner/wp-content/uploads/sites/3/2015/04/ Inclinometer-1.pdf (дата обращения: 09.02.2023).
9. [Электронный ресурс] URL: https://anhvucorp.com/en/shop/rongde-rdyb-510-marine-electronic-inclinometer-elm/ (дата обращения: 09.02.2023).
10. [Электронный ресурс] URL: http://www.navcom.ru/catalog/delta/delta_401/ (дата обращения: 09.02.2023).
11. [Электронный ресурс] URL: https://ecs-sko.ru/catalog/equipment/detail/sudovoy-elektronnyy-krenometr-tip-delta-k/?print=pdf (дата обращения: 09.02.2023).
12. [Электронный ресурс] URL: https://www.kongsberg.com/maritime/products/vessel-reference-systems/motion-and-heading-sensors/mru/ (дата обращения: 09.02.2023).
13. Голованов П.Н., Попов А.Н., Сергушов И.В., Яшин А.Г., Алешкин В.В. Результаты испытаний инерциального измерительного блока в составе несущей системы беспилотного вертолета // Известия Самарского научного центра Российской академии наук. 2016. Т. 18. №1(2).
14. Борисова А.Ю., Смаль А.В. Анализ разработок современных бесплатформенных инерциальных навигационных систем // Инженерный вестник МГТУ им. Н.Э. Баумана. 2017. №5. http://engsi.ru/ doc/859644.html.
15. Анучин О.Н., Емельянцев Г.И. Интегрированные системы ориентации и навигации для морских подвижных объектов. СПб.: ГНЦ РФ-ЦНИИ «Электроприбор», 2003. С. 389.
16. Min, H.G., Jeung, E.T., Complementary Filter Design for Angle Estimation using MEMS Accelerometer and Gyroscope. [Электронный ресурс] URL: http://www.academia.edu/6261055/Complementary_ Filter_Design_for_Angle_Estimation_using_MEMS_Accelerometer_and_Gyroscope.
17. Степанов О.А., Мансур М. Алгоритмы комплексной обработки в задаче коррекции показаний навигационных систем при наличии нелинейных измерений // Известия Тульского государственного университета. Технические науки. 2016. № 6. С. 89–102.
18. Ивойлов А.Ю. О применении МЭМС-датчиков при разработке системы автоматической стабилизации двухколесного робота // Сборник научных трудов НГТУ. 2017. №3 (89). 32–51.
19. Зо Мью Наин, Щагин А.В., Ле Винь Тханг, Хтин Линн У. Комплементарный фильтр для оценки угла с использованием микромеханической системы гироскопа и акселерометра // Инженерный вестник Дона. 2020. №3. URL: http://www.ivdon.ru/uploads/article/pdf/IVD_72_Zaw_MyoNaing_Shchagin.pdf_6749b2a99a.pdf.
20. Colton, S., The Balance Filter. Massachusetts: Massachusetts Institute of Technology, 2007, https://b94be14129454da9cf7f056f5f8b89a9b17da0be.googledrive.com/host/0B0ZbiLZrqVa6Y2d3UjFVWDhNZms/filter.pdf.
21. Матвеев В.В. Анализ комплементарных фильтров при построении бескарданной гировертикали // Известия Тульского гос. ун-та. Технические науки. 2019. №8. С. 153–164.
22. Alam, F., He, Z.Z, Jia, H.J., A Comparative Analysis of Orientation Estimation Filters using MEMS based IMU, 2nd International Conference on Research science, Engineering and Technology, March 21–22, 2014, Dubia, pp.86–91.
23. Liqiong Tang, Mukhopadhyay, S.C., MEMS based IMU for tilting measurement: Comparison of complementary and kalman filter based data fusion, IEEE 10-th Conference on Industrial Electronics and Applications (ICIEA), 23 November 2015, pp. 2005–2009.
24. Матвеев В.В., Погорелов М.Г. Анализ погрешностей микромеханических гироскопов методом вариаций Аллана // Известия Тульского гос. ун-та. Технические науки. 2015. №3. С. 123–135.
25. Депутатова Е.А., Гнусарев Д.С., Калихман Д.М. Анализ шумовых составляющих кварцевого маятникового акселерометра с цифровым усилителем обратной связи // Научно-технический вестник информационных технологий, механики и оптики. 2018. Т. 18. №6.
26. [Электронный ресурс] URL: http://wc.matrixplus.ru/usbm06-003.htm (дата обращения: 09.04.2023).
Рецензия
Для цитирования:
Грязин Д.Г., Падерина Т.В. Разработка ЭКД на микромеханических датчиках, свободного от действия переносных ускорений. Гироскопия и навигация. 2023;31(2):51-64. https://doi.org/629.5.058.47
For citation:
Gryazin D.G., Paderina T.V. Development of a MEMS-Based Electronic Inclinometer Free from the Effect of Translational Accelerations. Gyroscopy and Navigation. 2023;31(2):51-64. (In Russ.) https://doi.org/629.5.058.47
Просмотров:
2
Послать статью по эл. почте 