Разработка цифровой системы стабилизации поля зрения прибора наблюдения наземного подвижного объекта

Abstract

Диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук по специальности 05.13.03 - системы и процессы управления. - Национальный технический университет "Харьковский политехнический институт", Харьков, 2015. Целью диссертационной работы является разработка цифровой системы стабилизации поля зрения прибора наблюдения повышенной точности для наземного подвижного объекта. Проведенный анализ научно-технической и патентной литературы по теме диссертации привел к выводу о необходимости перехода от систем стабилизации силового типа, в которых осуществляется механическая связь между подвижным зеркалом прибора и внешней рамкой гиростабилизированной платформы, к системам индикаторной стабилизации с использованием электромеханической следящей системы с цифровым электронным блоком. Показано, что высокая помехозащищенность и точность индикаторной системы стабилизации может быть достигнута использованием в алгоритмах стабилизации цифрового электронного блока низкочастотных фильтров, подавляющих высокочастотные помехи информационных сигналов. Проведен сравнительный анализ различных цифровых фильтров и сделан вывод о целесообразности использования цифровых рекурсивных фильтров Баттеруорта и Ланцоша, соединенных по последовательно-параллельной схеме. С целью повышения помехозащищенности и точности системы стабилизации поля зрения прибора наблюдения наземного транспортного средства рассмотрена возможность реализации в электронном блоке стабилизатора принципов бесплатформенных инерциальных систем, в которых угол рассогласования между лазерным лучом прицела-дальномера и направлением на цель не измеряется с помощью дорогостоящей и высокочувствительной к вибрациям гиростабилизированной платформы, а вычисляется с помощью специальных алгоритмов на основе информации об угловых скоростях поворота танковой пушки относительно оси цапр, танковой башни относительно оси поворота и подрессоренной части корпуса танка относительно собственной продольной оси, а также информации о текущих углах поворота башни и возвышения пушки. Показано, что такой стабилизатор может обеспечить в 2-3 раза более высокую точность стабилизации лазерного луча относительно направления на цель по сравнению с силовой системой стабилизации. Результатом диссертационной работы внедрены в научные разработка НТУ "ХПИ" при выполнении хоздоговорной работы для Львовского научно-исследовательского института, а также в учебный процесс подготовки специалистов и магистров.Thesis for the of Candidate of technical sciences, Specialty 05.13.03-System and management processes. – National Technical University "Kharkiv Polytechnic Institute", Kharkiv,2015. Aim of the thesis is to develop a digital system of stabilization of the visual field of extended precision observation instrument of surface-mobile object. Proved the necessity of conversion from the power type systems of stabilization to the indicator type systems of stabilization with digital electronic unit. High interference immunity of the indicator type system can be achieved by the using of digital electronic block of digital low-frequency filter, including filters of Batteruuort and Lanzrosh with series-parallel connection. Considered the possibility of its using in the algorithms, which are implemented by the digital electron block, principles of strapdown inertial system in which the angle of divergence between the laser beam of range unit sight and direction to the target is not measured but calculated by using kinematic formulas relative the orientation quaternion parameters. Established that the stabilizer built on these principles provides 2÷3 times higher accuracy compared to the power type stabilizer.