Вопрос по ИНС. Опции

[StarDust]

Здравствуйте. Очень нужна помощь. Передо мной стоит следующая задача.... У меня есть видео камера, подвешенная в воздухе на некоторой высоте, прикреплённая, например, к аэростату... аэростат закреплён на земле. Т е больших перемещений он осуществлять не будет. Нужно разработать подвес для стабилизации камеры, при возмущениях с внешней среды, т е колебание от ветра и тд, а так же систему управления с земли. Конструкцию я представил в виде внутреннего карданового подвеса, на котором установлено 3 сервопривода, управляющие звеньями рамы по трём осям. на саму камеру собираюсь ставить трёх-координатный датчик движения http://www.eltech.spb.ru/news.html?nid=472, который соответственно состоит из 3-х осевого акселерометра и 3-х осевого гироскопа. А так же магнитометр, но он задействован в системе стабилизации не будет, он ставится только для того, чтобы упростить получение данных о направлении камеры по азимуту для оператора. Получается двухконтурная система управления, во внешнем контуре оператор задаёт велечины для отработки сервоприводами, сигнал поступает на МК, формируется ШИМ, происходит отработка задачи серво, при отклонении поступает сигнал с датчика инерции, т е шесть велечин, а так же мы можем получить по обратной связи значения отклонений качалок рулевых машинок. Далее стоит вопрос об обработке данных и соответсвенно если происходит отклонение от внешних воздействий, то система должна стабилизироваться к положению заданному оператором. Во время стабилизации мы отправляем данные на землю, и оператор получает картинку в реальном времени о положении камеры. Вопрос у меня появился относительно тех самых шести значений, т е мы получаем угловые скорости и линейные ускорения, но просто проинтегрировать мы их не можем, из-за постоянно растущей ошибки. Что можно применить в этом случае? Я начал ознакамливаться с фильтром Калмана, но если честно пока эта тема мне малопонятна) есть ли какие-нибудь ещё способы избавиться от ошибки? если можно, подскажите пожалуйста лит-ру по данному вопросу.

[NickNich]

Здравствуйте. Очень нужна помощь. Передо мной стоит следующая задача.... У меня есть видео камера, подвешенная в воздухе на некоторой высоте, прикреплённая, например, к аэростату... аэростат закреплён на земле. Т е больших перемещений он осуществлять не будет. Нужно разработать подвес для стабилизации камеры, при возмущениях с внешней среды, т е колебание от ветра и тд, а так же систему управления с земли. Конструкцию я представил в виде внутреннего карданового подвеса, на котором установлено 3 сервопривода, управляющие звеньями рамы по трём осям. на саму камеру собираюсь ставить трёх-координатный датчик движения

Надеюсь - замечания еще бубут актуальны. В такой задаче Вам лучше всего разделить полную задачу стабилизации камеры на две разные задачи, связанные между собой только тем, что их приходится решать в Вашей системе. А именно - чистую задачу стабилизации камеры, т.е. парирование движения носителя камеры и задачу внешнего управления камерой. Во вторую задачу, как правило, включаются необходимые коррекции отклонений положения камеры от заданного, вызванные ошибками инерциальных датчиков. Все это делается либо оператором либо автоматикой внешнего контура управления, не связаного непосредственно с контуром стабилизации. И сосредоточить свои усилия на каком-либо одном сегменте. В дипломной комисии такое разделение поймут - т.к. задача в реальности одним человекм не решается.

В первой задаче - стабилизации, нужно определить, с какой целью собираетесь делать стабилизацию. Если Вам нужно обеспечить стабилизацию только ориентации камеры (или положения оптической оси в пространстве) то система может быть построена только на гироскопах. Если нужно стабилизировать направление оптической оси камеры на некоторую неподвижную точку пространства, независимо от движения основания, то нужно делать полноценную ИНС. Но это редко встречающаяся и очень специальная задача, скорее всего такой задачи перед Вами не ставили. Поэтому остановимся на стабилизации ориентации.

В поставленных условиях возможны два основных варианта размещения инерциальных датчиков в системе. Первый вариант - блок датчиков размещается непосредственно на камере. При наличии датчиков моментов (двигателей) в осях подвеса получаете аналог индикаторной гироплатформы. Как работают такие устройства - написано море литературы. Второй вариант - блок датчиков размещается на носителе, на котором установлена камера. Тут уже все сложнее - гироскопы блока измеряют угловую скорость основания, датчики углов на осях подвеса - угловую скорость камеры вокруг осей, положение которых непрерывно меняется относительно подвижного основания. Показания угловых датчиков нужно пересчитать в угловую скорость (численное дифференцирование усиливает измерительный шум ), потом это нужно привести к общим осям - короче, упрощение механической части стабилизатора выполняется за счет усложнения вычислительной процедуры. После того, как определитесь с измерительной схемой, начните рассматривать схему управления приводами карданова подвеса. Кроме обычных проблем управления несколькими двигателями эта схема должна учитывать неприятную особенность подвеса - наличие в нем резонансов. Камера - вешь массиваня, подвещенная в трех тонких кольцах, на которых еще висят двигатели - все это смещает резонансы системы как раз в область рабочих частот системы регулирования. С этими резонансами нужно боротся.

Вторая задача, на которую можно написать самостоятельный диплом - решается уже другими методами. Здесь создается два канала управленя - от оператора, в виде задаюзего воздействия и от автоматики внешнего контура, для парирования низкочастотных уходов камеры из-за ошибок инерциальных датчиков. Это парирование может быть организовано за счет измерения сдвигов изображения в последовательных в те моменты времени, когда управление от оператора отсутствует. Суда по тому, что у Вас уже готом макет стабилизатора - первая задача Вам ближе. Поэтому о коррекции ошибок ориентации оси можно упомянуть, но специально заморачиваться с ними - не стоит.