Обобщенная концепция построения цифровых систем управления стендами с инерциальными чувствительными элементами

УДК 531.383

ОБОБЩЕННАЯ КОНЦЕПЦИЯ ПОСТРОЕНИЯ ЦИФРОВЫХ СИСТЕМ УПРАВЛЕНИЯ СТЕНДАМИ С ИНЕРЦИАЛЬНЫМИ ЧУВСТВИТЕЛЬНЫМИ ЭЛЕМЕНТАМИ

Д.М. Калихман, Е.А. Депутатова, В.В. Скоробогатов, С.Ф. Нахов

Рассмотрена проблема разработки построения схемотехнических решений прецизионных управляемых стендов, в которых в качестве чувствительных элементов используются инерциальные измерители различного типа (прецизионные датчики угловой скорости различного класса и принципа действия, кварцевые акселерометры линейных ускорений). Исследования и практическая реализация таких стендов показали, что управление движением платформы стенда по информации прецизионного чувствительного элемента позволяет на порядок повысить стабильность задаваемой угловой скорости по сравнению с широко используемыми редукторными стендами, а применение цифровых систем управления и современных методов синтеза регуляторов позволяет придать универсальность разработке, улучшить точностные и динамические характеристики разрабатываемых систем.

Ключевые слова: цифровая система управления, инерциальные чувствительные элементы, прецизионные стенды, управляемые основания.

На ПО «Корпус», г. Саратов с начала 1990-х годов ведется разработка малогабаритных высокоточных управляемых оснований (стендов) с инерциальными чувствительными элементами для контроля гироскопических приборов.

Новизна предлагаемого направления в разработке стендов состоит в новом подходе к решаемой проблеме как к проблеме создания автоматизированных высокоточных систем управления движением платформы (на которую устанавливается испытуемый прибор), при этом для создания такой системы используются накопленные в теории и практике гироскопического приборостроения технические решения.

Прецизионные зарубежные стенды, например, фирмы ЛсШготс [1], представляют собой крупногабаритное, энергоемкое и дорогостоящее оборудование с системой непосредственного управления двигателем, с обеспечением стабильности задаваемой угловой скорости за счет большой инерционной массы платформы, использования воздушного подвеса ее оси вращения и ртутных токоподводов.

Управляемые стенды построены по принципу одноосных гироста-билизаторов, но отличаются тем, что в качестве чувствительного элемента используются приборы навигации - измерители угловых скоростей (поплавковые датчики угловых скоростей, волоконно-оптические гироскопы, лазерные гироскопы и другие типы гироскопических приборов) и измерители кажущегося ускорения (акселерометры). Акселерометры, измеряющие тангенциальное ускорение в точке их закрепления на платформе, ис-

пользуются для формирования информации по первой производной от измеряемой угловой скорости, вводимой в управляющий функционал, что повышает стабильность задания угловой скорости. Акселерометры, измеряющие центростремительное ускорение в точке их крепления на платформе стенда, используются в качестве первичных измерителей системы управления двигателем в случае необходимости расширения диапазона задаваемых и измеряемых угловых скоростей до 10000 °/с и более.

Проблема исключения влияния сил сухого трения шарикоподшипниковых подвесов осуществляется за счет применения современных малогабаритных аэростатических опор или механизмов отслеживания [1, 2].

Сам принцип построения стендов как прецизионных систем, управляемых по информации инерциальных чувствительных элементов, позволяют создать новый класс малогабаритных, высокоточных, с приводом от маломощных двигателей стендов, ориентированных на испытания современных малогабаритных измерителей угловой скорости. Применение в едином комплексе точных измерителей угловых скоростей, кажущихся ускорений и высокоточных угловых энкодеров, замкнутых в единую систему управления позволяют формировать информацию по углу, угловой скорости и кажущемуся ускорению, т.е. использовать измеряемую величину (мгновенное значение абсолютной угловой скорости), её первую производную (кажущееся ускорение) и интегральное значение (приращение угла разворота) одновременно в качестве управляющих воздействий в системе управления приводным двигателем стендов. Высокоточные первичные измерители различной физической природы в совокупности с современной процессорной техникой, применяемой как в системе обратной связи, так и в системе обработки информации, позволяют получить совершенно новый качественный результат в повышении точностных характеристик прецизионных стендов.

Принцип работы нового класса стендов. Измеритель угловой скорости ориентируется так, что его ось чувствительности параллельна оси вращения платформы стенда, вокруг которой задается вращение с желаемой угловой скоростью ю0. Инерциальный чувствительный элемент измеряет эту угловую скорость. Если в качестве инерциального измерителя применен, например, поплавковый датчик угловой скорости (ДУС), то уравнение равновесия моментов вокруг оси прецессии имеет вид:

Н Ю = Кдм • ioc,

где Ню - гироскопический момент, возникающий вследствие задания вокруг оси вращения платформы угловой скорости ю (фактического значения, отличающегося от желаемого ю0); Кдм/ос - момент, создаваемый датчиком момента системы обратной связи ДУС. Ток в цепи обратной связи ДУС равен:

¿со = Н

К дм

Напряжение, снимаемое с нагрузки Яэт в цепи обратной связи ДУС,

равно:

и=Н ЯЭт.

К дм

Для задания угловой скорости Юо на вход сумматора подается напряжение изад. Все стенды работают по разности напряжений:

Аи = и - изад

и имеют масштабный коэффициент Ку

о

о  В

изад = ^

К у

Установившийся режим работы наступает при Аи = 0. Откуда следует:

Н ю

Аи = и - изад =--Ю Яэт--^ = 0,

зад т^ эт г^ ' \ /

К дм К у

в установившемся режиме ю = ю0, а масштабный коэффициент стенда равен:

К дм

Ку = 77^.

Н  Я

Из выражений (1) (6) следует, что управляемые основания с инер-циальным измерителем угловой скорости представляют собой гироскопические системы с обратной связью, имеющие масштабный коэффициент, зависящий от высокостабильных величин - кинетического момента Н, крутизны характеристики датчика момента Кдм и эталонного сопротивления нагрузки Яэт.

Следует отметить, что электромеханический измеритель угловой скорости взят лишь в качестве наиболее наглядного примера. В качестве инерциального чувствительного элемента может применяться любой прецизионный измеритель угловой скорости.

Принцип работы управляемых оснований, имеющих в качестве ЧЭ измеритель кажущегося ускорения - тангенциального и центростремительного. Акселерометр, измеряющий тангенциальное ускорение в точке закрепления на платформе, вводится в схемы управляемых оснований (особенно низкоскоростных) для повышения стабильности задаваемой угловой скорости, поскольку при этом обеспечивается регулирование не только по угловой скорости, но и по ее первой производной. Если в схеме управления имеются процессорные устройства, то по информации этого акселерометра может вычисляться и угловая скорость, и таким образом, может быть построена система управления по угловой скорости и угловому ускорению. Акселерометр закреплен так, что ось поворота маятника

ориентирована вдоль радиуса R платформы, ось чувствительности акселерометра лежит в той же плоскости и ориентирована по касательной к траектории, описываемой «тяжелой точкой» акселерометра, то есть в направлении действия тангенциального ускорения.

Акселерометр имеет электрическую обратную связь со своего датчика угла на датчик момента через усилитель обратной связи. Сигнал в виде напряжения иах, пропорционального угловому ускорению вращения платформы:

а =—,

Я

где ах - тангенциальное ускорение, измеряемое акселерометром, поступает на вход сумматора, вычислитель вырабатывает сигнал U/ax, пропорциональный угловой скорости.

Управление двигателем осуществляется по угловой скорости и угловому ускорению (7), сигнал управления вырабатывается схемой управления двигателем по разности напряжений Аи = изад - (Uax+U/ax) с выхода сумматора, где изад - напряжение, пропорциональное задаваемой угловой скорости вращения платформы стенда.

Такая схема содержит в себе возможность формирования управляющего сигнала, подаваемого из цепи обратной связи акселерометра на вход сумматора, пропорционального весьма малым значениям угловых скоростей, т.е. схема обладает высокой чувствительностью. Пусть чувст-

_7 4 2

вительность акселерометра 10 ^ = 10 см/с , «тяжелая точка» расположена на радиусе 15 см, информация по угловой скорости формируется измерительной системой с тактом Ах = 0,1 с. Тогда схема способна измерять угловое ускорение:

ах_10 -4 см 1П_5 1

сС = =--,-= 0,66 10-5 —:

угловую скорость:

Я 15 с2•см ' с2

1 °

а = 0,1 • 0,66 10-5 = 0,66 10-6 - = 4 10-5 -.

с с

При такте Ах = 0,01 с схема способна измерять угловую скорость а = 4 10-6 °/с, т.е. на порядок меньшую, чем максимальная величина нестабильности задаваемой угловой скорости у разрабатываемых стендов.

Акселерометр, измеряющий центростремительное ускорение в точке закрепления на платформе, вводится в схемы управляемых оснований для обеспечения широкого диапазона задаваемых угловых скоростей и их измерения. Ось поворота маятника акселерометра, измеряющего центростремительное ускорение, расположена перпендикулярно радиусу Я платформы. Ось чувствительности акселерометра ориентирована вдоль радиуса Я, что и определяет измерение акселерометром центростремительного линейного ускорения в точке его закрепления на платформе:

яц=а2Д.

В сигнале иац, считываемом с нагрузочного сопротивления цепи обратной связи акселерометра, содержится информация о квадрате угловой скорости вращения платформы. Если система управления содержит процессор или ПЭВМ, то легко обеспечивается получение информации по углу и угловой скорости а.

Возможности построения системы управления и схемы измерения больших угловых скоростей могут быть пояснены следующим образом.

Пусть акселерометр как ЧЭ системы управления стенда имеет диа-

_п

пазон измерения линейных ускорений (10 -5- 7) g. «Тяжелая точка» расположена на радиусе К = 15 см. Центростремительное ускорение определяется соотношением (8). Тогда угловое минимальное и максимальное ускорения можно определить из соотношения:

Таким образом, акселерометр, измеряющий центростремительное ускорение, для приведенного численного примера позволяет построить стенд с диапазоном угловых скоростей вращения платформы 0,15 ч-

Если же применить прецизионный акселерометр с диапазоном измерения 50 % [3], то диапазон угловых скоростей можно расширить до 10000 % и более.

Наряду с этим, развитие теории автоматического управления за последние 60 лет привело к появлению новых методов синтеза регуляторов, в том числе и цифровых, которые, в сочетании со всё возрастающими возможностями компьютерной и процессорной техники, с успехом могут быть применены для разработки более совершенного испытательного оборудования, в частности, высокоточных поворотных стендов. Введение цифровых систем управления позволит выйти на новый уровень точностных характеристик, а также, в случае необходимости, позволит изменять динамические свойства стендов путем перепрограммирования цифровой части их регуляторов.

Из (9) минимальная измеряемая угловая скорость равна:

а максимальная:

1200 °/с.

Единая концепция построения стендов с инерциальными чувствительными элементами была предложена д.т.н. Д.М. Калихманом и изложена в монографии [2], где на основе теоремы об изменении количества движения Л. Эйлера и обобщенной физической модели построения подобных систем, разработанной автором, были получены функционально-кинематические схемы отдельных управляемых оснований с различными инерциальными чувствительными элементами и соответствующие им системы дифференциальных уравнений, на основе которых формировались передаточные функции объектов управления каждой системы. Расчет аналоговых регуляторов велся для каждой системы управления отдельно. Начиная с 2006 года, коллектив инженеров ПО «Корпус» начал разработки цифровых систем управления инерциальными чувствительными элементами и прецизионными стендами на их основе [4-7], однако расчет цифровых регуляторов велся так же, как и в случае аналоговых систем управления, для каждой схемы одним способом - методом LQD-оптимизации. Депутатовой Е.А. в 2012 году была защищена кандидатская диссертация на тему: «Широкодиапазонные поворотные стенды с цифровыми системами управления и навигационными приборами в качестве чувствительных элементов для контроля измерителей угловой скорости».

В ходе исследований были выявлены следующие преимущества цифровых систем управления стендами перед их аналоговым вариантом:

1) показано, что в стендах возможна смена инерциальных чувствительных элементов (ИЧЭ) вне зависимости от класса ИЧЭ и типа его обратной связи. Смена ИЧЭ не ведет к изменению конструкции и функциональной электроники стенда, а обеспечивается за счет подстройки коэффициентов цифровой части регулятора в системе управления стенда;

2) повышена точность и стабильность задаваемой скорости;

3) снижены энергопотребление и габаритно-массовые характеристики;

4) обеспечена возможность задания широкого диапазона программных движений вращения платформы стенда, а не только постоянных по величине и направлению, либо изменяющихся по гармоническому закону;

5) обеспечена возможность изменения динамических характеристик стенда и ИЧЭ путем перепрограммирования цифровой части их регуляторов без изменения конструкции и функциональной электроники;

6) ликвидирована зависимость масштабного коэффициента и полосы пропускания стенда от угловой скорости при использовании в качестве ИЧЭ акселерометров, измеряющих центростремительное ускорение.

Дальнейшие исследования коллективом разработчиков ПО «Корпус» ведутся в направлении формирования единой концепции построения цифровых систем управления прецизионными стендами с инерциальными чувствительными элементами. Предлагаемую концепцию можно представить в виде блок-схемы, изображенной на рис. 1.

ДУС ВОГ ЛГ ВТГ КМА ^_^_^_^___^

"~1

Регуляторы

Универсальный стенд с ЦСУ

Инерциальные чувствительные элементы

Стенд в режиме "самоконтроля"

Стенд с инерциаль-нымн измерителя угловой скорости

I

Широкодиапазонный стенд

I

1

. J

Задачи

1 / У }

Синтез регуляторов стендов с=о Методы синтеза регуляторов Синтез регуляторов ИЧЭ Оценка погрешностей стендов

I

ЬОП- Нечеткой Н -опти- Прямой Выпуклой Др.

отпимизации логики "мизации Дискре- оптимизации методы

тизации

Рис. 1. Блок-схема формирования единой концепции построения цифровых систем управления прецизионными стендами с инерциалъными чувствительными элементами: ДУС - датчик угловой скорости; ВОГ-волоконно-оптический гироскоп; ЛГ - лазерный гироскоп; ВТГ - волновой твердотельный

гироскоп; КМА - кварцевый маятниковый акселерометр;

ЦСУ- цифровая система управления; ИЧЭ - инерциальный

чувствительный элемент

Суть предлагаемой концепции заключается в следующем:

1) производится расчет регуляторов инерциальных чувствительных элементов различными методами, показанными на рис. 1. Выбирается наиболее оптимальный метод для каждого ИЧЭ в зависимости от полученного результата;

2) производится расчет регуляторов для каждой схемы прецизионных управляемых оснований в плане синтеза системы управления двигателем по оси вращения платформы при различных вариантах регуляторов для каждого ИЧЭ. Выбирается наиболее оптимальное сочетание регуляторов контуров управления;

3) исследуется зависимость работы регуляторов в зависимости от режимов работы: режим постоянной угловой скорости, режим гармонических колебаний платформы, режим задания случайных и несинусоидальных воздействий;

4) исследуется режим комбинированных воздействий, например, режим синусоидальных колебаний с наложением на них случайной помехи и т.п.;

5) исследуется возможность перехода от одного типа регулятора в контуре управления платформой стенда к иному типу, исследованному ранее и запрограммированному в управляющий процессор, в зависимости от режима работы стенда. Иными словами, производится разработка самонастраивающейся системы управления платформой стенда;

6) формируется обобщенный алгоритм управления, выдаются рекомендации по формированию наиболее оптимальной системы управления стендами как в плане применения того или иного типа инерциальных чувствительных элементов, так и по типу применяемых регуляторов.

В качестве примера рассматривается схемотехническое решение построения одноосного управляемого основания с инерциальными чувствительными элементами в рамках предлагаемой концепции. Функционально-кинематическая схема широкодиапазонного универсального стенда [7] приведена на рис. 2.

На рис. 2 каждый из инерциальных чувствительных элементов охвачен автономной обратной связью, которая может быть как аналоговой, так и цифровой, а управление двигателем стенда идет от управляющего процессора, включенного в обратную связь стенда. Конструкция стенда обеспечивает расширение диапазона задаваемых угловых скоростей за счет трех режимов работы:

1-й режим: от 0,01 до ю °/с, когда в качестве чувствительных элементов работают измеритель угловой скорости, три акселерометра, измеряющих тангенциальное ускорение точек их крепления к платформе стенда, и угловой энкодер, причем верхний диапазон измерения ю определяется типом измерителя угловой скорости;

2-ой режим: от ю до 1200 °/с, когда в качестве чувствительных элементов работают тройки акселерометров, измеряющих тангенциальное и центростремительное ускорения точек их крепления к платформе стенда, и угловой энкодер;

3-ий режим: от 1200 °/с до 10000 °/с, когда в качестве чувствительных элементов работают тройка акселерометров, измеряющая тангенциальное ускорение точек крепления акселерометров к платформе стенда и угловой энкодер.

В 1 -ом режиме работы верхний диапазон измеряемых угловых скоростей определяется выбором измерителя угловой скорости в качестве инерциального чувствительного элемента, и, например, в случае применения волоконно-оптического или лазерного гироскопа, может составлять 80-300 °/о [8, 9].

Во 2-ом режиме работы диапазон задаваемых угловых скоростей определяется диапазоном измерения акселерометров, измеряющих центростремительное ускорение точек их крепления к платформе стенда, и может составлять от 1200 до 3000 °/о [10].

Рис. 2. Функционально-кинематическая схема широкодиапазонного универсального стенда с цифровой системой управления для контроля гироскопических приборов: ИП- испытуемый прибор; ЛГК, ПГК - левый и правый герконы, соответственно; БУМО - блок управления механизмом отслеживания; УМ - усилитель мощности; ПС - преобразователь сигнала; ПВВ - порт ввода-вывода; Акс. - акселерометр; ИУС с СЭ - измеритель угловой скорости с сервисной электроникой; БПНП - блок преобразования напряжения

питания; БПИ - блок преобразования информации; ПЛИС -программируемая логическая интегральная схема; РЧ - радиочастотный

В 3-ем режиме работы диапазон задаваемых угловых скоростей определяется угловым энкодером и может составлять до 10000 °/с. Кроме того, информация с углового энкодера заводится в управляющий процессор во всех трех режимах и может быть скомплексирована с информацией

инерциальных чувствительных элементов, что повысит точностные характеристики стенда. В случае применения в качестве инерциального чувствительного элемента волнового твердотельного гироскопа, работающего в режиме интегрирующего гироскопа и не имеющего ограничений по измеряемой угловой скорости, возможно использование данного чувствительного элемента во всех трех режимах работы. Трехдиапазонный режим работы позволяет с высокой точностью контролировать практически все типы измерителей угловых скоростей: прецизионные (в первом режиме), средней точности (в первом и во втором режимах работы) и грубые, к которым относятся, например, микромеханические, роторные, стержневые гироскопы, работающие на больших диапазонах угловых скоростей (во втором и третьем режимах).

Применение процессора в обратной связи стенда и синтез цифрового регулятора, а также минимизация числа линий токоподводящего коллектора, позволяют существенно повысить точность воспроизведения угловой скорости за счет более высокоточного измерения угла и снижения моментов трения по оси вращения. Кроме того, синтез цифровых регуляторов позволяет сделать более гибкой саму структуру стенда, обеспечивая быструю адаптацию к любому типу инерциального чувствительного элемента, задавать не только постоянные и гармонически изменяющиеся входные воздействия, но и воздействия, изменяющиеся по любому закону, формируемому управляющим компьютером. Смена инерциального чувствительного элемента может реализовываться без изменения конструкции, а регулятор системы управления двигателем программируется под каждый инерциальный чувствительный элемент и выбор его осуществляется алгоритмически. Разработка и применение такого стенда существенно снижает затраты на стендовое оборудование и позволяет изготавливать его на предприятиях, специализирующихся на изготовлении инерциальных чувствительных элементов. Масса такого стенда составляет не более 25 кг. Нестабильность задаваемой угловой скорости - не ниже 10-4 °/с - во 2-ом и 3-ем режимах работы и 10-5 °/с - в 1-ом. При применении прецизионных измерителей угловой скорости в 1-ом режиме нестабильность задаваемой угловой скорости может быть повышена до 10-6 °/с.

Управление режимами работы задает оператор от управляющего компьютера. В управляющем процессоре реализован алгоритм переключения диапазонов работы стенда. В зависимости от задаваемой оператором команды управляющий компьютер подает команду на выбор режима задания угловых скоростей и напряжение, пропорциональное задаваемой угловой скорости подается на двигатели стенда. Работа двигателей (приводный бесконтактный двигатель постоянного тока и шаговый двигатель механизма отслеживания) полностью идентична работе двигателей, описанной

100

в [11]. Траверса стенда начинает вращение, и с инерциальных чувствительных элементов информационные сигналы поступают в систему управления (в управляющий процессор, где алгоритмически реализован сумматор) и в систему измерения (в управляющий компьютер для регистрации) стенда через формирователь инфракрасного или радиочастотного сигнала микроконтроллера. Требования к юстировке приемника и передатчика микроконтроллера не предъявляются, так как в случае применения инфракрасного передатчика и приемника угол захвата сигнала составляет не менее 120°, а в случае применения радиочастотного канала - вообще не ограничен. Причем в стенде реализована цифровая система управления приводным двигателем через управляющий процессор, работающая по разностному принципу, т.е. при разностном управляющем сигнале, стремящемся к нулю, траверса стенда вращается с заданной угловой скоростью. При подаче с управляющего компьютера гармонического или любого другого сигнала система работает аналогичным образом.

Таким образом, разработанная концепция построения управляемых оснований с инерциальными чувствительными элементами и цифровыми системами управления, как видно из двух приведенного примера, позволяет существенно улучшить точностные и динамические характеристики прецизионных стендов для контроля высокоточных измерителей угловых скоростей.

Список литературы

1. Havlicsek H.S., Zana L. Improving real-time communication between host and motion system in a HWIL simulation // SPIE Defense and Security Symposium, Acutronic, USA, Pittsburgh, 2004.

2. Калихман Д.М. Прецизионные управляемые стенды для динамических испытаний гироскопических приборов / под ред. В.Г. Пешехонова. СПб.: Изд-во ЦНИИ «Электроприбор», 2008. 273 с.

3. Скоробогатов В.В., Депутатова Е.А., Гнусарёв Д.С. Кварцевый маятниковый акселерометр с цифровой системой управления // Итоги диссертационных исследований. Том 4: материалы V Всероссийского конкурса молодых ученых. М.: РАН, 2013. С. 76-85.

4. Прецизионные поворотные стенды нового поколения с инерци-альными чувствительными элементами и цифровым управлением / Е.А. Депутатова, Д.М. Калихман, В.М. Никифоров, Ю.В. Садомцев // Известия РАН. Теория и системы управления. № 2. 2014. С. 130-146.

5. Принципы разработки цифровых помехоустойчивых регуляторов каналов измерения угловой скорости и кажущегося ускорения в современных БИНС и программно-математического обеспечения для их контроля /

101

Д.М. Калихман и др. // 20-ая Санкт-Петербургская Международная конференция по интегрированным навигационным системам. СПб.: Изд-во ЦНИИ «Электроприбор», 2013. С. 285-291.

6. Цифровая стабилизация движений прецизионных управляемых оснований с инерциальными чувствительными элементами I. Применение поплавкового измерителя угловой скорости / Д.М. Калихман, Ю.В. Садом-цев, Е.А. Депутатова и др. // Изв. РАН. ТиСУ. 2011. № 1. С. 120-132; II. Применение поплавкового измерителя угловой скорости и маятниковых акселерометров // Изв. РАН. ТиСУ. 2011. № 2. С. 131-146.

7. Патент 2494345 РФ. Универсальный широкодиапазонный стенд для контроля измерителей угловой скорости / Д.М. Калихман и др. Опубл. 27.09.2013. Бюл. № 1.

8. Калихман Д.М., Седышев В.А. Прецизионное основание с волоконно-оптическим измерителем угловой скорости // Изв. вузов. Приборостроение. 2002. № 5. С. 30-37.

9. Шереметьев А.Г. Волоконный оптический гироскоп. М.: Радио и связь, 1987. 152 с.

10. Калихман Д.М. Прецизионные стенды для контроля датчиков угловых скоростей на основе акселерометров линейных ускорений // Изв. вузов. Приборостроение. 2001. № 4. С. 18-23.

11. Дубенский А. А. Бесконтактные двигатели постоянного тока. М.: Энергия, 1967. 144 с.

Калихман Дмитрий Михайлович, д-р техн. наук, нач. научно-исследовательской лаборатории, lidkalihman@yandex.ru, Россия, Саратов, филиал ФГУП «НПЦАП» - «ПО «Корпус»,

Депутатова Екатерина Александровна, канд. техн. наук, вед. инженер-программист, deputatovaahk.ru, Россия, Саратов, филиал ФГУП «НПЦАП» - «ПО «Корпус»,

Скоробогатов Вячеслав Владимирович, вед. инженер-электроник, vvskorohogatovayandex.ru, Россия, Саратов, филиал ФГУП «НПЦАП» - «ПО «Корпус»,

Нахов Сергей Федорович, директор филиала, гл. конструктор, po korpus@forpost.ru, Россия, Саратов, филиал ФГУП «НПЦАП» - «ПО «Корпус»

GENERAL CONCEPT OF CREATION OF DIGITAL CONTROL SYSTEMS OF PRECISION TEST BENCHES WITH INERTIAL SENSORY ELEMENTS

D.M. Kalikhman, E.A. Deputatova, V. V. Skorohogatov, S.F. Nakhov

The paper studies the problem of creation of design solutions for precision controlled test benches which use inertial measuring devices of different types as sensory elements (precision angular rate meters of various class and operation principles, and linear quartz accelerometers). Research and practical realization of such benches have shown that control of a test hench platform movement guided hy the information provided hy a precision

sensory element allows for a significant increase in stability of specified angular rate compared to widely used geared test benches, and the application of modern methods of regulator synthesis allows one to develop a property of universality, improve accuracy and dynamic characteristic of designed systems.

Key words: digital control system, inertial sensory elements, precision test benches, controlled base.

Kalikhman Dmitriy Mikhaylovich, doctor of technical science, head of research and development laboratory, lidkalihmanayandex. ru, Russia, Saratov, Branch of the Federal State Unitary Enterprise «Academician Pilyugin Scientific-production Center of Automatics and Instrument-making»- Production Association «Korpus»,

Deputatova Ekaterina Alexandrovna, candidate of technical science, lead programming engineer, deputatovaabk.ru, Russia, Saratov, Branch of the Federal State Unitary Enterprise «Academician Pilyugin Scientific-production Center of Automatics and Instrument-making» - Production Association «Korpus»,

Skorobogatov Viacheslav Vladimirovich, lead electronics engineer, vvskoroboga-tov@vandex.ru, Russia, Saratov, Branch of the Federal State Unitary Enterprise «Academician Pilyugin Scientific-production Center of Automatics and Instrument-making» - Production Association «Korpus»,

Nakhov Sergey Fedorovich, branch director, chief design engineer, po korpusaforpost. ru, Russia, Saratov, Branch of the Federal State Unitary Enterprise «Academician Pilyugin Scientific-production Center of Automatics and Instrument-making» -Production Association «Korpus»

УДК 004.932.2

СИСТЕМА ЦИФРОВОЙ СТАБИЛИЗАЦИИ ВИДЕОИЗОБРАЖЕНИЯ НА БАЗЕ ЭКСТРЕМАЛЬНО-КОРРЕЛЯЦИОННОГО МЕТОДА

ПОИСКА

Г.О. Курчанов, А.П. Шведов

Рассматривается задача цифровой стабилизации изображения на базе экстремально-корреляционного алгоритма. Проводится анализ способов увеличения скорости работы алгоритма за счет применения пирамиды изображений, использования нескольких вычислительных потоков и оптимизации алгоритмов вычисления корреляционной функции. Приводятся результаты экспериментальных исследований использования способов увеличения скорости работы алгоритма стабилизации и их сравнительный анализ.

Ключевые слова: обработка изображения, стабилизация изображения, оптимизация алгоритмов.

Введение. В настоящее время во многих прикладных задачах возникает необходимость использования фото- и видеоаппаратуры, установленной на подвижные объекты. Использование фото- и видеоаппаратуры

103