RU2783797C1 - Method for semi-natural simulation of the movement of an inertial navigation system of an aircraft - Google Patents
Method for semi-natural simulation of the movement of an inertial navigation system of an aircraft Download PDFInfo
- Publication number
- RU2783797C1 RU2783797C1 RU2022106696A RU2022106696A RU2783797C1 RU 2783797 C1 RU2783797 C1 RU 2783797C1 RU 2022106696 A RU2022106696 A RU 2022106696A RU 2022106696 A RU2022106696 A RU 2022106696A RU 2783797 C1 RU2783797 C1 RU 2783797C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- test object
- movement
- aircraft
- semi
- inertial
- Prior art date
Links
- 238000004088 simulation Methods 0.000 title claims abstract description 15
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 8
- 238000012360 testing method Methods 0.000 claims abstract description 40
- 238000006073 displacement reaction Methods 0.000 claims abstract description 14
- 230000000284 resting effect Effects 0.000 claims abstract description 4
- 238000013178 mathematical model Methods 0.000 claims description 2
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract 1
- 230000001133 acceleration Effects 0.000 description 3
- 238000012423 maintenance Methods 0.000 description 1
Images
Abstract
Description
Изобретение относится к области приборостроения и может найти применение для полунатурного моделирования движения летательных аппаратов.The invention relates to the field of instrumentation and can be used for semi-natural simulation of the movement of aircraft.
В настоящее время при разработке нового летательного аппарата большое внимание уделяется наземной отработке его программного обеспечения. Наиболее приближенным к реальному является моделирование движения летательного аппарата на полунатурном стенде. При этом часть приборов и устройств приходится заменять на имитаторы. К таким устройствам относятся, например, гироскопические приборы, так как реальное движение на полунатурном стенде создать сложно. И это, в первую очередь, касается линейного движения.At present, when developing a new aircraft, much attention is paid to ground testing of its software. The closest to the real one is the simulation of the movement of the aircraft on a half-life stand. At the same time, some of the instruments and devices have to be replaced with simulators. Such devices include, for example, gyroscopic devices, since it is difficult to create real movement on a half-life stand. And this, first of all, concerns the linear movement.
Известен испытательный стенд для проведения кинематических испытаний (патент РФ №2351899), наиболее близкий к рассматриваемому техническому решению и выбранный в качестве наиболее близкого аналога. Испытательный стенд представляет собой трехстепенной стенд (с местом под монтаж объекта испытаний), установленный на основание, позволяющее осуществлять перемещение карданова подвеса с объектом испытаний в двух взаимно перпендикулярных направлениях, тем самым имитируя линейное движение летательного аппарата. Недостатком наиболее близкого аналога является ограниченный диапазон возможных к воспроизведению линейных ускорений, времени воздействия линейного ускорения, а также сложность конструкции, эксплуатации и обслуживания.Known test bench for carrying out kinematic tests (RF patent No. 2351899), closest to the considered technical solution and selected as the closest analogue. The test bench is a three-stage bench (with a place for mounting the test object) mounted on a base that allows the movement of the gimbal with the test object in two mutually perpendicular directions, thereby simulating the linear movement of the aircraft. The disadvantage of the closest analogue is the limited range of linear accelerations possible to reproduce, the time of exposure to linear acceleration, as well as the complexity of design, operation and maintenance.
Технической задачей предлагаемого изобретения является повышение качества полунатурного моделирования движения летательных аппаратов в неограниченном диапазоне линейных скоростей и ускорений путем физического задания углового движения инерциального прибора из состава объекта испытаний и имитации линейного движения объекта испытаний программными средствами.The technical objective of the proposed invention is to improve the quality of semi-natural simulation of the motion of aircraft in an unlimited range of linear speeds and accelerations by physically setting the angular motion of an inertial device from the test object and simulating the linear motion of the test object by software.
Для решения поставленной задачи в состав комплекса полунатурного моделирования движения инерциальной навигационной системы летательного аппарата вводят бортовую цифровую вычислительную машину объекта испытаний, а для имитации линейного движения объекта испытаний - имитатор линейных перемещений и вычислительное устройство, в котором рассчитывается математическая модель движения летательного аппарата. Воспроизводят угловое движение объекта испытаний с применением трехстепенного динамического стенда, при котором угловое движение имитируют физически, путем закрепления объекта испытаний на трехстепенном динамическом стенде и задании соответствующих программ разворота от системы управления стенда по каждой из осей стенда. Линейное движение объекта испытаний задают в вычислительном устройстве в виде значений перегрузок nX, nY, nZ, значения которых передают в имитатор линейных перемещений одновременно с массивом данных покоящегося инерциального прибора, содержащим информацию о проекциях приращения кажущейся скорости на оси приборной системы координат. После чего в имитаторе линейных перемещений преобразовывают данные с использованием информации о перегрузках nX, nY, nZ и угловом положении летательного аппарата, при этом учитывают реальные погрешности акселерометров из состава инерциального прибора объекта испытаний. Далее получают сформированный массив данных, содержащий информацию о проекциях приращения кажущейся скорости на оси приборной системы движущегося инерциального прибора, после чего сформированный массив данных передают в бортовую цифровую вычислительную машину объекта испытаний.To solve the problem set, an on-board digital computer of the test object is introduced into the complex of semi-natural simulation of the movement of the inertial navigation system of the aircraft, and to simulate the linear movement of the test object, a linear displacement simulator and a computing device in which the mathematical model of the movement of the aircraft is calculated. The angular movement of the test object is reproduced using a three-stage dynamic bench, in which the angular movement is physically simulated by fixing the test object on a three-stage dynamic bench and setting the appropriate turn programs from the bench control system along each of the bench axes. The linear motion of the test object is set in the computing device in the form of overload values n X , n Y , n Z , the values of which are transmitted to the linear displacement simulator simultaneously with the data array of the resting inertial device containing information about the projections of the apparent velocity increment on the axis of the instrumental coordinate system. After that, the data is converted in the linear displacement simulator using information about overloads n X , n Y , n Z and the angular position of the aircraft, while taking into account the actual errors of the accelerometers from the inertial device of the test object. Next, a generated data array is obtained containing information about the projections of the apparent velocity increment on the axis of the instrumental system of the moving inertial device, after which the generated data array is transferred to the on-board digital computer of the test object.
Информацию об угловой скорости объекта испытаний передают в бортовую цифровую вычислительную машину от датчика угловой скорости, установленного на трехстепенном динамическом стенде.Information about the angular velocity of the test object is transmitted to the onboard digital computer from the angular velocity sensor installed on a three-stage dynamic stand.
Для пояснения способа полунатурного моделирования движения инерциальной навигационной системы летательного аппарата представлен чертеж, где введены следующие обозначения:To explain the method of semi-natural simulation of the movement of the inertial navigation system of an aircraft, a drawing is presented, where the following designations are introduced:
1 - бортовая цифровая вычислительная машина объекта испытаний;1 - on-board digital computer of the test object;
2 - вычислительное устройство с моделью движения объекта;2 - computing device with a model of the movement of the object;
3 - трехстепенной динамический стенд;3 - three-stage dynamic stand;
4 - система управления трехстепенного динамического стенда;4 - control system of a three-stage dynamic stand;
5 - имитатор линейных перемещений;5 - simulator of linear movements;
6 - инерциальный прибор.6 - inertial device.
В состав комплекса полунатурного моделирования, представленного на чертеже, входит бортовая цифровая вычислительная машина объекта испытаний 1, вычислительное устройство с моделью движения объекта 2, трехстепенной динамический стенд 3 с системой управления трехстепенного стенда 4 и имитатор линейных перемещений 5.The HIL simulation complex shown in the drawing includes an on-board digital computer of the test object 1, a computing device with a motion model of the object 2, a three-stage dynamic stand 3 with a control system of a three-stage stand 4 and a linear displacement simulator 5.
Объект испытаний закрепляют на трехстепенном динамическом стенде 3 и имитируют физически его угловое движение в соответствии с заданными программами разворота от системы управления трехстепенного динамического стенда 4 по каждой из его осей.The test object is fixed on a three-stage dynamic stand 3 and its angular movement is physically simulated in accordance with the specified turn programs from the control system of the three-stage dynamic stand 4 along each of its axes.
Информация о проекциях угловой скорости ωX, ωY, ωZ на связанные оси объекта поступает из вычислительного устройства с моделью движения объекта 2 в систему управления трехстепенного динамического стенда 4, в которой происходит расчет требуемых углов и угловых скоростей поворота по осям О1, О2, О3 трехстепенного динамического стенда 3 и выдача необходимых управляющих сигналов на исполнительные механизмы трехстепенного динамического стенда 3.Information about the projections of the angular velocity ω X , ω Y , ω Z on the associated object axes comes from the computing device with the object movement model 2 to the control system of the three-degree dynamic stand 4, in which the required angles and angular velocities of rotation along the axes О 1 , О are calculated 2 , O 3 of the three-stage dynamic stand 3 and the issuance of the necessary control signals to the actuators of the three-stage dynamic stand 3.
Линейное движение объекта испытаний задают в вычислительном устройстве 2 в виде значений перегрузок nX, nY, nZ, значения которых передают в имитатор линейных перемещений 5.The linear movement of the test object is set in the computing device 2 in the form of overload values n X , n Y , n Z , the values of which are transmitted to the linear displacement simulator 5.
Одновременно с этим в имитатор линейного перемещения 5. поступает массив данных от инерциального прибора 6, содержащим информацию о проекциях приращения кажущейся скорости на оси приборной системы координат покоящегося инерциального прибора.At the same time, the linear displacement simulator 5 receives an array of data from the inertial device 6 containing information about the projections of the apparent velocity increment on the axis of the instrumental coordinate system of the resting inertial device.
Далее в имитаторе линейных перемещений 5 происходит преобразование данных с использованием информации о перегрузках nX, nY, nZ и угловом положении летательного аппарата, полученных из вычислительного устройства с моделью движения объекта 2, при этом учитывают реальные погрешности акселерометров из состава инерциального прибора объекта испытаний 6.Further, in the linear displacement simulator 5, the data is converted using information about overloads n X , n Y , n Z and the angular position of the aircraft obtained from the computing device with the motion model of the object 2, while taking into account the real errors of the accelerometers from the inertial device of the test object 6.
В результате получают массив данных, содержащий информацию о проекциях приращения кажущейся скорости на оси приборной системы движущегося инерциального прибора 6 в виде нулевых сигналов акселерометров, который из имитатора линейных перемещений 5 поступает в бортовую цифровую вычислительную машину объекта испытаний 1As a result, a data array is obtained containing information about the projections of the apparent velocity increment on the axis of the instrumental system of the moving inertial instrument 6 in the form of zero accelerometer signals, which from the linear displacement simulator 5 enters the onboard digital computer of the test object 1
Так же, при необходимости, для получения информации об угловой скорости объекта испытаний одновременно с инерциальным прибором 6 на трехстепенной динамический стенд 3 можно установить датчик угловой скорости и, организовав связь между датчиком угловой скорости и бортовой цифровой вычислительной машиной объекта испытаний 1, тем самым дополнительно приблизить результаты моделирований к реальному поведения объекта испытаний в движении.Also, if necessary, to obtain information about the angular velocity of the test object, simultaneously with the inertial device 6, it is possible to install an angular velocity sensor on a three-degree dynamic stand 3 and, by organizing a connection between the angular velocity sensor and the onboard digital computer of the test object 1, thereby further approximate simulation results to the real behavior of the test object in motion.
Предложенный способ полунатурного моделирования движения летательного аппарата является оптимальным, так как модель погрешностей гироскопа является гораздо более сложной, чем модель погрешностей акселерометра. В связи с чем, задавая в процессе полунатурного моделирования угловое движение объекта испытаний физически и имитируя его линейное движение программными средствами с учетом модели погрешностей акселерометров, предложенный способ позволяет получить результат моделирований, максимально приближенный к реальному поведению гироскопических приборов при реальном движении объекта испытаний.The proposed method of HIL simulation of the motion of an aircraft is optimal, since the gyroscope error model is much more complex than the accelerometer error model. In this connection, by setting the angular motion of the test object physically in the process of semi-natural simulation and simulating its linear motion by software, taking into account the accelerometer error model, the proposed method allows to obtain a simulation result that is as close as possible to the real behavior of gyroscopic instruments during the real movement of the test object.
Claims (2)
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2783797C1 true RU2783797C1 (en) | 2022-11-17 |
Family
ID=
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2839068C1 (en) * | 2024-11-11 | 2025-04-28 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Комсомольский-на-Амуре государственный университет" (ФГБОУ ВО "КнАГУ") | System for determining angular position of aircraft on deviation site during deviation works |
Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU74204U1 (en) * | 2007-12-14 | 2008-06-20 | Открытое акционерное общество "Корпорация "Тактическое ракетное вооружение" | TEST STAND FOR KINEMATIC TESTS |
| CA2853748A1 (en) * | 2011-10-05 | 2013-04-11 | Engineered Propulsion Systems, Inc. | Aero compression combustion drive assembly control system |
| RU2486600C1 (en) * | 2011-12-29 | 2013-06-27 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Пензенская государственная технологическая академия" | Dynamic aircraft simulator bench |
| RU2610877C1 (en) * | 2015-09-04 | 2017-02-17 | Публичное акционерное общество "Научно-производственное объединение "Алмаз" имени академика А.А. Расплетина" (ПАО "НПО "Алмаз") | Hardware-off-loop simulation method of aircraft homing system and device for its implementation |
| RU2629709C2 (en) * | 2015-11-25 | 2017-08-31 | Акционерное общество "Концерн "Гранит-Электрон" | Device for semi-natural modeling control system of unmanned aircraft vehicle with radar sight |
| CN211139702U (en) * | 2019-11-29 | 2020-07-31 | 海丰通航科技有限公司 | Modular UAV static test bench |
Patent Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU74204U1 (en) * | 2007-12-14 | 2008-06-20 | Открытое акционерное общество "Корпорация "Тактическое ракетное вооружение" | TEST STAND FOR KINEMATIC TESTS |
| CA2853748A1 (en) * | 2011-10-05 | 2013-04-11 | Engineered Propulsion Systems, Inc. | Aero compression combustion drive assembly control system |
| RU2486600C1 (en) * | 2011-12-29 | 2013-06-27 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Пензенская государственная технологическая академия" | Dynamic aircraft simulator bench |
| RU2610877C1 (en) * | 2015-09-04 | 2017-02-17 | Публичное акционерное общество "Научно-производственное объединение "Алмаз" имени академика А.А. Расплетина" (ПАО "НПО "Алмаз") | Hardware-off-loop simulation method of aircraft homing system and device for its implementation |
| RU2629709C2 (en) * | 2015-11-25 | 2017-08-31 | Акционерное общество "Концерн "Гранит-Электрон" | Device for semi-natural modeling control system of unmanned aircraft vehicle with radar sight |
| CN211139702U (en) * | 2019-11-29 | 2020-07-31 | 海丰通航科技有限公司 | Modular UAV static test bench |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2839068C1 (en) * | 2024-11-11 | 2025-04-28 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Комсомольский-на-Амуре государственный университет" (ФГБОУ ВО "КнАГУ") | System for determining angular position of aircraft on deviation site during deviation works |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US6234799B1 (en) | Real-time IMU simulator | |
| US8670964B2 (en) | Gyrocompass modeling and simulation system (GMSS) and method thereof | |
| CN105137804B (en) | A kind of laboratory simulation method for flight attitude disturbance | |
| CN110262282A (en) | Rocket grade, which is settled in an area, controls three-axle table semi-matter simulating system and method | |
| CN106969783A (en) | A kind of single-shaft-rotation Rapid Calibration Technique based on optical fibre gyro inertial navigation | |
| RU2483281C2 (en) | Method and system for inspection of functioning of inertial block of moving object | |
| CN110487300A (en) | Test method for the effect of vibration damping device on the performance of inertial navigation system | |
| Yang et al. | Gyro-free inertial measurement unit with unfettered accelerometer array distribution and for the object with position change in center of gravity | |
| RU2783797C1 (en) | Method for semi-natural simulation of the movement of an inertial navigation system of an aircraft | |
| KR101690135B1 (en) | System and method for performance test of inertial measurement unit of underwater body | |
| CN106643601A (en) | Industrial robot dynamic six-dimensional parameter measuring method | |
| RU2351899C1 (en) | Test bed for carrying out kinematic trials and method of its use | |
| CN114779660B (en) | A semi-physical simulation method for compensation of flight position differences | |
| Savage | Strapdown system performance analysis | |
| JP2023121638A (en) | Navigation simulator, information processing device, information processing system, and program | |
| CN117193038A (en) | A ground-based semi-physical simulation test system for solar wing on-orbit identification | |
| Queijo et al. | Fixed-base simulator study of the effect of time delays in visual cues on pilot tracking performance | |
| CN110793549B (en) | Quick offline data analysis system of inertial measurement unit | |
| RU74204U1 (en) | TEST STAND FOR KINEMATIC TESTS | |
| RU2774479C1 (en) | Method for identifying and validating a mathematical model of flight dynamics and a control system for vertical takeoff and landing unmanned aerial vehicles (vt uav) using a robotic stand for semi-natural simulation | |
| RU1768980C (en) | Gyro-inertial system test method | |
| RU2799166C1 (en) | Aircraft motion simulation device for flight controller software and hardware training | |
| CN116839632B (en) | Virtual simulation device and method for testing performance of inertial stabilized platform | |
| RU2758807C1 (en) | Installation for demonstration of the micromechanical artificial horizon | |
| RU2395427C1 (en) | Method to determine aircraft (or its mock-up) angular position in space |