Координатын системд тавигдах шаардлага нэмэгдэж байгаа нь навигацийн шинэ зарчмуудыг боловсруулах шаардлагатай болж байна. Ялангуяа орчин үеийн шаардлагад нийцсэн нөхцөлүүдийн нэг нь зорилтот объектын байршлыг хэмжих харьцангуй бие даасан хэрэгслийг нэвтрүүлэх явдал байв. Эдгээр боломжуудыг радио дохио болон хиймэл дагуулаас дохио авах шаардлагагүй болгодог инерцийн навигацийн системээр хангадаг.
Технологийн тойм
Инерцийн навигаци нь механикийн хуулиуд дээр суурилдаг бөгөөд энэ нь тогтоосон хэмжүүртэй харьцуулахад биеийн хөдөлгөөний параметрүүдийг засах боломжийг олгодог. Энэ навигацийн зарчмыг анх удаа хөлөг онгоцны гирокомпасуудад харьцангуй саяхан хэрэглэж эхэлсэн. Энэ төрлийн хэмжих хэрэгслийг сайжруулснаар бий болсонбиеийн хурдатгал дээр үндэслэн хэмжсэн параметрүүдийг тодорхойлох техник. Инерцийн навигацийн системийн онол 1930-аад оны үед бүрэлдэж эхэлсэн. Энэ мөчөөс эхлэн энэ чиглэлийн судлаачид механик системийн тогтвортой байдлын зарчмуудад илүү их анхаарал хандуулж эхэлсэн. Практикт энэ үзэл баримтлалыг хэрэгжүүлэхэд нэлээд хэцүү байдаг тул удаан хугацааны туршид зөвхөн онолын хэлбэрээр үлджээ. Гэвч сүүлийн хэдэн арван жилд компьютерт суурилсан тусгай төхөөрөмж бий болсноор инерцийн навигацийн хэрэгслийг нисэх, усны инженерчлэл гэх мэт салбарт идэвхтэй ашиглаж байна.
Системийн бүрэлдэхүүн хэсгүүд
Аливаа инерцийн системийн заавал байх элементүүд нь мэдрэмтгий хэмжилтийн төхөөрөмж болон тооцоолох төхөөрөмжүүдийн блокууд юм. Эхний ангиллын элементүүдийг гироскоп ба акселерометрээр төлөөлдөг бол хоёр дахь нь тодорхой тооцооллын алгоритмуудыг хэрэгжүүлдэг компьютерийн төхөөрөмж юм. Аргын нарийвчлал нь мэдрэмтгий төхөөрөмжүүдийн шинж чанараас ихээхэн хамаардаг. Жишээлбэл, найдвартай өгөгдөл нь инерцийн навигацийн системийг зөвхөн хурдатгал хэмжигчтэй хослуулан нарийн төрлийн гироскопоор авах боломжтой болгодог. Гэхдээ энэ тохиолдолд техникийн тоног төхөөрөмж нь цахилгаан механик дүүргэлтийн өндөр нарийн төвөгтэй хэлбэрээр ноцтой дутагдалтай байдаг бөгөөд энэ нь тоног төхөөрөмжийн том хэмжээг дурдахгүй байх болно.
Систем хэрхэн ажилладаг вэ
Инерцийн системийг ашиглан координатыг тодорхойлох арга нь биеийн хурдатгал, түүнчлэн тэдгээрийн хурдатгалын талаархи мэдээллийг боловсруулах явдал юм.өнцгийн хурд. Үүний тулд зорилтот объект дээр шууд суурилуулсан мэдрэмтгий элементүүдийг дахин ашигладаг бөгөөд үүний ачаар мета-байрлал, хөдөлгөөний явц, туулсан зай, хурдны талаархи мэдээллийг бий болгодог. Нэмж дурдахад, инерцийн навигацийн системийн ажиллах зарчим нь объектыг тогтворжуулах, бүр автоматаар удирдах хэрэгслийг ашиглах боломжийг олгодог. Ийм зорилгоор гироскопийн төхөөрөмж бүхий шугаман хурдатгал мэдрэгчийг ашигладаг. Эдгээр төхөөрөмжүүдийн тусламжтайгаар объектын замналтай холбоотой ажилладаг тайлангийн систем үүсдэг. Үүсгэсэн координатын системийн дагуу налуу ба эргэлтийн өнцгийг тодорхойлно. Энэхүү технологийн давуу тал нь бие даасан байдал, автоматжуулалтын боломж, дуу чимээний өндөр хамгаалалт зэрэг юм.
Инерцийн навигацийн системийн ангилал
Үндсэндээ авч үзсэн навигацийн системийг платформ болон strapdown (SINS) гэж хуваадаг. Эхнийх нь газарзүйн гэж нэрлэгддэг бөгөөд хоёр платформ агуулж болно. Нэг нь гироскопоор хангагдсан бөгөөд инерцийн талбарт чиглэгддэг, хоёр дахь нь акселерометрээр хянагдаж, хэвтээ хавтгайтай харьцуулахад тогтворждог. Үүний үр дүнд хоёр платформын харьцангуй байрлалын талаархи мэдээллийг ашиглан координатыг тодорхойлно. SINS загваруудыг технологийн хувьд илүү дэвшилтэт гэж үздэг. Дамжуулах инерцийн навигацийн систем нь гироплатформыг ашиглах хязгаарлалттай холбоотой сул талуудгүй. Хурд баИйм загвар дахь объектуудын байршлыг дижитал тооцоололд шилжүүлдэг бөгөөд энэ нь өнцгийн чиглэлийн өгөгдлийг бүртгэх чадвартай. SINS системийн орчин үеийн хөгжил нь анхны өгөгдлийн нарийвчлалыг бууруулахгүйгээр тооцооллын алгоритмыг оновчтой болгох зорилготой юм.
Платформ системийн чиг баримжааг тодорхойлох арга
Объектийн динамикийн талаархи анхны өгөгдлийг тодорхойлохын тулд платформтой ажилладаг систем, хамаарлыг бүү алдаарай. Одоогоор платформын инерцийн навигацийн дараах төрлийн загваруудыг амжилттай ашиглаж байна:
- Геометрийн систем. Дээр дурдсан хоёр платформ бүхий стандарт загвар. Ийм системүүд нь өндөр нарийвчлалтай боловч сансарт ажиллаж буй маневр сайтай тээврийн хэрэгсэлд үйлчлэхэд хязгаарлалттай байдаг.
- Аналитик систем. Мөн одтой харьцуулахад хөдөлгөөнгүй байдаг акселерометр болон гироскопыг ашигладаг. Ийм системийн давуу тал нь пуужин, нисдэг тэрэг, сөнөөгч зэрэг маневрлах боломжтой объектуудад үр дүнтэй үйлчлэх чадвар юм. Гэхдээ аналитик системүүд нь strapdown инерцийн навигацийн системтэй харьцуулахад ч объектын динамикийн параметрүүдийг тодорхойлохдоо нарийвчлал багатай байдаг.
- Хагас аналитик систем. Нэг платформоор хангагдсан, орон нутгийн тэнгэрийн хаяанд тасралтгүй тогтворждог. Энэ сууринд гироскоп болон акселерометр байрладаг бөгөөд тооцооллыг ажлын тавцангаас гадуур зохион байгуулдаг.
Инерцийн хиймэл дагуулын системийн онцлог
Энэ нь хиймэл дагуулын дохионы эх үүсвэр болон авч үзсэн инерцийн загваруудын давуу талыг хослуулсан нэгдсэн навигацийн системийн ирээдүйтэй ангилал юм. Алдартай хиймэл дагуулын системээс ялгаатай нь ийм системүүд нь өнцгийн чиглэлийн өгөгдлийг нэмэлт ашиглах, навигацийн дохио байхгүй тохиолдолд бие даасан байршлын алгоритмуудыг бий болгох боломжийг олгодог. Газарзүйн байршлын нэмэлт мэдээллийг олж авах нь үнэтэй тоног төхөөрөмжөөс татгалзаж, эмзэг элементийн загварыг техникийн хувьд хялбаршуулах боломжийг олгодог. Инерцийн хиймэл дагуулын навигацийн системийн давуу талууд нь бага жинтэй, жижиг хэмжээтэй, өгөгдөл боловсруулах хялбаршуулсан схемүүд юм. Нөгөөтэйгүүр, MEMS гироскопуудын тогтворгүй байдал нь өгөгдөл тодорхойлоход алдаа хуримтлагдахад хүргэдэг.
Инерцийн системийн хэрэглээний талбарууд
Инерцийн навигацийн технологийн боломжит хэрэглэгчдийн дунд янз бүрийн салбарын төлөөлөгчид байдаг. Энэ нь зөвхөн сансрын нисгэгч, нисэх онгоц төдийгүй автомашин (навигацийн систем), робот техник (кинематик шинж чанарыг хянах хэрэгсэл), спорт (хөдөлгөөний динамикийг тодорхойлох), анагаах ухаан, тэр байтугай гэр ахуйн хэрэгсэл гэх мэт.
Дүгнэлт
Өнгөрсөн зуунд бий болж эхэлсэн инерцийн навигацийн онолыг өнөөдөр мехатроникийн бүрэн эрхт хэсэг гэж үзэж болно. Гэсэн хэдий ч сүүлийн үеийн ололт амжилт нь ирээдүйг харуулж байнагарч ирэх ба илүү дэвшилтэт нээлтүүд. Энэ нь инерцийн навигацийн системүүдийн компьютерийн шинжлэх ухаан, электроникийн нягт харилцан үйлчлэлээр нотлогдож байна. Онолын механик дээр суурилсан холбогдох технологийг хөгжүүлэх орон зайг өргөжүүлэх шинэ амбицтай ажлууд гарч ирж байна. Үүний зэрэгцээ энэ чиглэлийн мэргэжилтнүүд техникийн хэрэгслийг оновчтой болгох чиглэлээр идэвхтэй ажиллаж байгаа бөгөөд тэдгээрийн гол нь микромеханик гироскоп юм.
