Анотація до роботи:

Іванов С.В. Особливості динаміки коректованих гірокомпасів на базі ДНГ. -Рукопис.

Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата технічних наук за спеціальністю 05.11.03 – Гіроскопи та навігаційні системи, НТУУ "КПІ", Київ, 2003.

Досліджено основні особливості коректованого гірокомпаса (КГК) типу "Круїз", побудованого на основі динамічно настроюваного гіроскопу. Розроблено його математичну модель, досліджено особливості похибок КГК, що зумовлені відмінностями кінематики карданового підвісу, типом використаного гіроскопа, особливостями функціонування у порівнянні з традиційними схемами КГК. Розроблено структурну схему контуру керування КГК, що реалізує автоматичну зміну режимів роботи КГК із відповідною зміною значень параметрів. Розроблено методику вибору значень параметрів контуру керування КГК, що дозволяє істотно зменшити динамічні похибки гірокомпаса та час готовності. Обґрунтовано вибір як основних параметрів контуру керування гірокомпаса, так і додаткових, які визначають роботу КГК як дворежимного (гірокомпас/гіроазимут) курсового приладу. Отримано універсальний вираз для інтеркардинальної девіації КГК при будь-якій структурі передаточної функції фільтра акселерометра. Показано, що найбільший ефект у зниженні інтеркардинальної девіації дає використання фільтрів непарних порядків. Розроблено алгоритм компенсації балістичної девіації КГК за допомогою поправки, яка виробляється спеціальним пристроєм спостереження без використання зовнішньої інформації про прискорення судна. Розроблено методику динамічного синтезу астатичного регулятора для гіростабілізатора платформи КГК, яка дозволяє врахувати вимоги до максимально припустимої похибки стабілізації при забезпеченні заданих запасів стійкості. Проведено стендові і ходові випробування КГК у морі, які підтвердили отримані теоретичні результати.

В дисертаційній роботі наведено вирішення важливої для народного господарства України проблеми забезпечення безпеки судноплавства, яка тісно пов’язана з підвищенням точності навігаційних приладів, насамперед – гіроскопічних компасів як основних технічних засобів судноводіння. Проведені дослідження дозволили зробити такі висновки:

1. Розроблено математичну модель КГК типу "Круїз", який відноситься до перспективного класу морських КГК, побудованих на базі ДНГ. Дана модель містить рівняння руху гіростабілізованої платформи, ДНГ та акселерометра з фільтром і враховує особливості досліджуваного КГК, що має оригінальну кінематичну схему і структуру контуру керування, які істотно відрізняються від широко використовуваних у даний час моделей КГК.

2. Як окремий випадок загальної математичної моделі КГК типу "Круїз" отримано рівняння компасного руху головної осі досліджуваного гірокомпаса відносно площин меридіану і горизонту, а також руху платформи гірокомпаса відносно площини горизонту навколо головної осі.

3. Досліджено особливості похибок КГК типу “Круїз”, що зумовлені відмінностями кінематики карданового підвісу, типом використаного гіроскопа, особливостями функціонування у порівнянні з традиційними схемами КГК.

4. Отримано вирази для девіації КГК при прискореннях судна, що періодично повторюються, які дозволяють досліджувати залежність девіації від значень параметрів контуру керування КГК і параметрів прискорень, а також оцінити максимум девіації.

5. Досліджено особливості КГК типу “Круїз”, пов'язані із зміною структури і параметрів контуру керування в залежності від режиму роботи (режими гірокомпаса, гіроазимута, прискореного автоматичного приведення у меридіан). Запропоновано рекомендації з вибору параметрів КГК і умов переключення його режимів, що забезпечують належне функціонування КГК при будь-якому початковому відхиленні головної осі від площини меридіана, а також високу точність курсовказування в умовах маневрування і хитавиці судна.

6. Розроблено структурну схему контуру керування КГК, яка реалізує автоматичну зміну режимів роботи КГК із відповідною зміною значень параметрів.

7. Розроблено методику вибору значень параметрів контуру керування КГК, яка дозволяє істотно зменшити динамічні похибки гірокомпаса при збільшенні його швидкодії. При цьому обґрунтовано вибір як основних параметрів контуру керування гірокомпаса, так і додаткових, що визначають роботу КГК як дворежимного (гірокомпас/гіроазимут) курсового приладу.

8. Отримано універсальний вираз для інтеркардинальної девіації КГК за будь-якої передаточної функції фільтра акселерометра. Показано, що найбільший ефект у зниженні інтеркардинальної девіації дає використання фільтрів непарних порядків.

9. Розроблено алгоритм компенсації балістичної девіації КГК за допомогою поправки, яка виробляється спеціальним пристроєм спостереження без використання зовнішньої інформації про прискорення судна.

10. Розроблено методику динамічного синтезу астатичного регулятора для гіростабілізатора платформи КГК, яка дозволяє врахувати вимоги до максимально припустимої похибки стабілізації при забезпеченні заданих запасів стійкості.

11. Для перевірки основних висновків, зроблених в результаті теоретичних досліджень, проведено ряд експериментів із КГК "Круїз" на ДНГ, включаючи стендові і ходові випробування. Експериментальні дослідження підтвердили правильність вибору параметрів контуру керування, реалізованих у серійних зразках КГК "Круїз".

Публікації автора:

1. Збруцький О.В., Іванов С.В., Рижков Л.М. Вплив структури передаточної функції індикатора горизонту на динаміку коректованого гірокомпаса //Механіка гіроскопічних систем. - 1999-2000. - Вип.15-16.- С. 58-63.

Вибрано структури і параметри передаточних функцій індикатора горизонту з точки зору мінімізації часу приведення гірокомпаса у меридіан.

2. Іванов С.В., Рижков Л.М. Особливості динаміки дворежимного гірокомпаса //Вісник Центрального наукового центру Транспортної академії України. - 1999. - №2. - С. 54-56.

Методом фазової площини розроблено алгоритм функціонування КГК як дворежимного приладу.

3. Іванов С.В., Рижков Л.М. Про одну методику динамічного синтезу систем автоматичного регулювання //Наукові вісті НТУУ "КПІ". - 1999. - №3. - С. 71-74.

Запропоновано зводити астатичну слідкуючу систему до умовно стійкої, що дозволяє використовувати методи синтезу, які базуються на використанні показника коливальності.

4. Іванов С.В., Кришталь В.Ф., Рижков Л.М. Експериментальне дослідження однієї схеми віброзахисту коректованого гірокомпаса //Механіка гіроскопічних систем. – 1999-2000. - Вип.15-16.- С. 79-85.

Виконано оцінку доцільності використання системи віброзахисту для зменшення низькочастотних збурень.

5. Іванов С.В., Рижков Л.М., Кришталь В.Ф. Методика визначення систематичних похибок гіроскопічних систем //Механіка гіроскопічних систем. – 1999-2000. - Вип.15-16.- С. 86-93.

Розглянуто ефективність використання частотних методів визначення систематичних похибок гіроскопічних приладів.

6. Іванов С.В., Рижков Л.М. Динаміка коректованого гірокомпаса з автономним спостерігаючим пристроєм //Наукові вісті НТУУ "КПІ". –2002. - №12. – С.112-117.

Розроблено алгоритм функціонування пристрою та виконано математичне моделювання.

7. Прохорчук О.В., Іванов С.В., Нестеренко О.І. Дослідження похибок коректованого гірокомпаса з цифровим контуром керування //Механіка гіроскопічних систем. –2002. - Вип.17.- С. 184-188.

Розроблено математичну модель гірокомпаса.

8. Рыжков Л.М., Иванов С.В. О синтезе астатических систем стабилизации //Механика гироскопических систем. - 1997. - Вып.14.- С. 140-147.

Проведено розрахунок параметрів слідкуючої системи.

9. Рижков Л.М., Іванов С.В. Про інерційні девіації коректованих гірокомпасів //Наукові вісті НТУУ "КПІ". - 1999. - №1. - С. 132-135.

Отримано формули для обчислення девіації гірокомпаса за наявності прискорень, що періодично повторюються.

10. Иванов C.В., Рыжков Л.М.. Вопросы проектирования корректируемых гирокомпасов с заданными динамическими характеристиками //Тезисы докладов II Международной научно-технической конференции «Гиротехнологии, навигация и управление движением» - К.: НТУУ "КПИ". - 1997. - С. 37.

Показано доцільність використання в коректованих гірокомпасах на базі ДНГ астатичних слідкуючих систем.

11. Иванов С.В., Рыжков Л.М. Система автоматического управления движением судна с заданным курсом //Сборник докладов III Международной научно-технической конференции «Гиротехнологии, навигация, управление движением и конструирование подвижных объектов» - К.: НТУУ "КПИ". - 2001. - С. 183-186.

Розглянуто питання взаємодії КГК із системою автоматичного управління рухом судна.

12. Рижков Л.М., Іванов С.В., Симоненко В.М. Аналіз динаміки коректованих гірокомпасів на ДНГ як систем із змінною структурою //Тезисы докладов II Международной научно-технической конференции «Гиротехнологии, навигация и управление движением» - К.: НТУУ "КПИ". - 1997. - С. 38.

Запропоновано алгоритм зміни коефіцієнтів контуру керування в залежності від режиму плавання.