LỜi cam đoan


Công nghệ hệ thống không đế (Strapdown system)



tải về 376.8 Kb.
trang8/9
Chuyển đổi dữ liệu21.08.2016
Kích376.8 Kb.
1   2   3   4   5   6   7   8   9

2.4 Công nghệ hệ thống không đế (Strapdown system)

2.4.1 Các thành phần của một hệ thống dẫn đường không đế


Hệ thống dẫn đường quán tính không đế gồm các thành phần như sau:

+ Khối thiết bị quán tính

+ Khối thiết bị điện tử hỗ trợ

+ Khối tính toán tư thế

+ Khối tính toán dẫn đường

Cgroup 673hi tiết trên hình 2.16.

Hình 2.16 Cấu trúc hệ thống dẫn đường quán tính không đế

2.4.2 Chức năng các khối.


Khối thiết bị quán tính và khối thiết bị điện tử được tạo thành khối đo lường quán tính(IMU). Với các ứng dụng đòi hỏi thông tin về tư thế và hướng riêng, IMU được kết hợp với một bộ xử trong đó các phương trình xác định tư thế được xử lý. Với các yêu cầu hệ thống tham chiếu hướng và xác định tư thế(AHRS) bộ xử lý sẽ có thêm khối tính toán tư thế của phương tiện. Cuối cùng là bổ sung thêm khối tính toán dẫn đường mà trong đó các phương trình dẫn đường được xử lý để đưa ra các thông số dẫn đường cho phương tiện.

* Khối thiết bị quán tính: Bao gồm các con quay và các gia tốc kế cung cấp các phép đo tốc độ góc và lực đặc biệt tương ứng. Khối này có thể gồm ba con quay trục đơn hoặc hai con quay trục kép, cũng như ba gia tốc kế trục kép, tất cả được gắn cứng vào khối được đặt trên phương tiện. Có thể đặt trực tiếp hoặc đặt trên giá chống rung lắc. Các trục nhạy cảm của thiết bị được đặt vuông góc với nhau trong hệ tọa độ đề các.

* Thiết bị điện tử: Khối thiết bị điện tử bao gồm các thiết bị điện tử cần thiết để vận hành các cảm biến quán tính. Thông thường bao gồm nguồn cung cấp, thiết bị xử lý số liệu để cung cấp dạng cần thiết cho bộ xử lý dẫn đường và khả năng của máy tính. Đối với phần lớn các ứng dụng, các tín hiệu điện tử cung cấp bởi các cảm biến quán tính được yêu cầu dạng số cho đầu vào của máy tính vì vậy cần phải chuyển đổi sang dạng tương tự đối với các ứng dụng khác nhau.

* Tính toán tư thế phương tiện: Khối tính toán tư thế phương tiện yêu cầu các đại lượng tốc độ quay của vật thể xung quanh ba trục vuông góc cung cấp bởi khối đo lường quán tính và sử dụng thông tin này để ước lượng tư thế phương tiện bằng quá trình tích phân. Tư thế phương tiện được biểu diễn trong máy tính như một tập hợp cosin hướng hoặc tham số quaternion[2] để phục vụ cho việc tính tư thế trực tiếp.

* Khâu tính toán dẫn đường: Việc giải các phương trình dẫn đường được tiến hành trên các khâu tính toán dẫn đường. Sử dụng thông tin về tư thế phương tiện cung cấp bởi máy vi tính kết hợp với xử lý các phép đo lực đặc biệt của các gia tốc kế để giải quyết chức năng dẫn đường.

* Nguồn biến đổi: Tạo ra các cấp điện áp và bảo đảm dòng điện cho các khối, modul trong hệ thống dẫn đường.

* Giá chống rung: Một hệ thống dẫn đường quán tính không đế luôn được đặt trên các giá chống rung để có các chuyển động độc lập của phương tiện. Việc thiết kế các khối chống rung phù hợp thường là nhiệm vụ rất phức tạp đòi hỏi phải phù hợp với các đặc tính của cảm biến quán tính trong các khối cũng như dải và tần số để tránh gây nhiễu lên đế chính.

Trong một hệ thống không đế, các cảm biến quán tính cung cấp phép đo tốc độ góc và lực đặc biệt trong các trục mà thường được sắp thẳng hàng với các trục chính thân của phương tiện. Rất nhiều các hệ tham chiếu được sử dụng phụ thuộc vào ứng dụng, điển hình là hệ tọa độ địa lý cục bộ sử dụng để cung cấp xác định tư thế phương tiện và dẫn đường trong lân cận của trái đất. Thuật toán yêu cầu phải biến đổi lực đặc biệt, điều chỉnh lực hấp dẫn và giải các phương trình dẫn đường được thực hiện trong máy tính.


2.5 Các ứng dụng của hệ thống dẫn đường quán tính không đế

2.5.1. Các ứng dụng của hệ thống dẫn đường quán tính


Hiện nay, các cảm biến quán tính được ứng dụng nhiều trên mọi lĩnh vực. Một ứng dụng phổ biến là điều khiển các bộ phận quay hoặc các thành phần bắn đi để giữ cân bằng và ổn định đường bay. Trong nhiều trường hợp, mục đích đầu tiên của hệ thống quán tính là xử lý cân bằng và điều khiển phương tiện hoặc thiết bị. Các ứng dụng bao gồm:

  • Các hệ thống treo chủ động trong các phương tiện công suất lớn;

  • Máy lái tự động trong máy bay và tàu biển;

  • Trắc địa;

  • Các chức năng ra đa và địa hình theo sau;

  • Tên lửa thụ động điều khiển lộn vòng;

  • Vận chuyển cá nhân (Segway và Ibot);

  • Ổn định đầu dò;

  • Ổn định đường ngắm;

2.5.2 Một số ứng dụng điển hình.


  • Khảo sát lỗ khoan: Các giếng khoang sử dụng các mũi khoan để thăm dò và khai thác khí hydrocarbon như là dầu, khí ga từ bên dưới bề mặt trái đất. Yêu cầu của việc khảo sát, khai thác là phải biết độ chính xác quỹ đạo của giếng khoan trong lòng đất. Các yếu tố ảnh hưởng đó là: tính kinh tế và phải hạn chế những va chạm trong giếng khoan.

Trước đây vài năm, ngành công nghiệp dầu mỏ độ chính xác dữ liệu MWD(measuremrent whilst drilling- đo đạc trong khi khoan) phụ thuộc vào từ trường trái đất. Trong điều kiện đó thì các con quay là một phương pháp khả thi nhất. Những hệ thống con quay hiện tại thường được dùng cho việc đo đạc các lỗ khoan giếng dưới mặt đất. Một hệ thống đầy đủ như sau:

* Hệ thống đo đạc quán tính: Hệ thống này có thể được dùng để đo đạc một giếng khoan hoàn chỉnh. Trong các ứng dụng đó, bộ thăm dò bao gồm hệ thống dẫn đường quán tính, có thể hạ xuống và kéo lên trong giếng trên một đường dây cuộn liên tục bên trong. Đường dây cũng như vật trung gian để liên kết giữa bề mặt và bộ đo đạc được bảo quản trong suốt quá trình đo đạc.

Một hệ thống kiểu đó bao gồm các mô đun như hình vẽ 2.17. Hệ thống bề mặt bao gồm một máy tính để bàn hoặc máy tính cá nhân gắn với một khối nguồn và khối điều khiển. Chúng định dạng giao thức giữa máy tính và dây cáp theo đầu dò lên hoặc xuống trong giếng. Hệ thống đo đạc được thay thế trong giếng, khối lỗ dưới, bao gồm bộ dò bề mặt điện tử. Bộ dò này gồm hệ thống dẫn đường quán tính, các thiết bị hỗ trợ điện, phần cứng giao tiếp, và bộ truyền động chạy kết hợp. Giao tiếp hai chiều giữa hệ thống bề mặt và hệ thống lỗ dưới được bảo quản trong suốt quá trình một dữ liệu đo độ sâu cho phép thực hiện truyền đến đầu dò cho các mục đích hỗ trợ quán tính và dữ liệu đo đạc được gửi đến bề mặt để hiển thị và lưu trữ.



Hình 2.17 Hệ thống đo đạc giếng khoan dùng cáp kết nối.

Độ chính xác đo đạc nhỏ bằng 1m/1000m của độ sâu đo được, hoặc chính xác hơn nữa, là tần suất yêu cầu cho phép giếng định vị chính xác theo các giếng ngầm dưới mặt đất nhỏ hơn từ đó giải phóng dầu và khí ga.


  • Hệ thống dẫn đường tàu biển theo quán tính(SINS): Các hệ thống trước đây có đặc tính dẫn đường quán tính tương đối chính xác nhưng kích thước lớn, giá thành cao, nặng lại phải gắn vào trên tàu nên đã hạn chế các thiết kế tàu phù hợp với công nghệ này. Vào năm 1983, các hệ thống dựa trên kỹ thuật con quay hồi chuyển vòng laze đã được sử dụng để dẫn đường cho tàu biển.

  • Điều khiển và ổn định phương tiện: Hiện nay, các ứng dụng của hệ thống dẫn đường và các cảm biến quán tính cho các phương tiện trên đất liền, trên biển, tác chiến trên không là thành phần không thể thiếu. Có thể kể đến như:

* Máy lái tự động: Một máy lái tự động là một hệ thống khép kín dùng để ổn định đường bay được chọn hoặc được yêu cầu.

* Điều khiển lộn vòng các tên lửa thụ động: Hệ thống này bao gồm một mặt điều khiển cánh nhỏ gắn chặt với cánh và hướng đến mép trước của cánh cố định trên một tên lửa. Bên trong cánh nhỏ là một rô to con quay với đường trực giao trục quay đến bề mặt cánh trong vị trí cánh nhỏ. Rô to này được kích hoạt bằng sự chuyển động của dòng khí đi qua cánh của tên lửa.



  • Ngoài những ứng dụng trên, các kỹ thuật về dẫn đường quán tính còn áp dụng trong Segway and Ibot(vận chuyển người), ra đa, định hướng búp sóng laze, định hướng bay cho máy bay và các phương pháp ổn định hệ thống khác[3].




1   2   3   4   5   6   7   8   9


Cơ sở dữ liệu được bảo vệ bởi bản quyền ©hocday.com 2019
được sử dụng cho việc quản lý

    Quê hương