پیشینه تحقیق تئوری ژیروسکوپ و استخراج مدل آن و پلتفرم های ژایروسکوپی دارای ۳۴ صفحه می باشد فایل پیشینه تحقیق به صورت ورد word و قابل ویرایش می باشد. بلافاصله بعد از پرداخت و خرید لینک دنلود فایل نمایش داده می شود و قادر خواهید بود آن را دانلود و دریافت نمایید . ضمناً لینک دانلود فایل همان لحظه به آدرس ایمیل ثبت شده شما ارسال می گردد.
فهرست مطالب
مقدمه: ۴
۱- ۱- عکس برداری و فیلم برداری هوایی ۷
۳- ۱- قواعد و اصول ۱۰
۲-تئوری ژیروسکوپ و استخراج مدل آن ۱۴
۱- ۲ – تعریف محورهای مختصات ۱۴
۱- ۱- ۲ محور مختصات اینرسی ۱۵
۲- ۱- ۲ محور مختصات بدنه هواپیما ۱۵
۳-۱-۲ محور مختصات پلتفرم ۱۷
۴- ۱- ۲ محور مختصات گیمبال ۱۸
۲- ۲- زوایای حرکات افقی و عمودی ۱۸
۳- ۲- دوران اویلر ۱۹
۴-۲- نرخ دوران اویلر ۲۲
۵-۲- معادلات حرکت اویلر ۲۳
۶-۲- معادلات حرکت ژیروسکوپ ۲۵
۱- ۶- ۲- اغتشاشات گشتاوری ناشی از اصطکاک ۳۱
Refrences : ۳۳
منابع
[۱] J. Olsen, “Remote sensing from air and space”, ۲۰۰۵٫
Available at: http://www.physics.nps.navy.mil 00_Remote_Sensing_from_Air_and_Space.pdf
[۲] G. Franklin, J. Powell, and M. Workman, “Digital Control of Dynamic Systems”, ۳rd edition. Addison-Westley, California, 1998.
[۳] J.B. Marion, and S.T. Thornton, “Classical Dynamics of P articles and Systems”. ۴th edition. Saunders College Publishing, Fort Worth, Philadelphia, 1995.
[۴] J.B. Scarborough, “The Gyroscope: Theory and Applications”. Interscience Publishers, Inc., New York, 1958.
[۵] Ed. by J.R. Wertz, “Spacecraft Attitude Determination and Control”. Kluwer Academic Publishers, London, 1978.
[۶] J. Bijker, “Development of an Attitude Heading Reference System for an Airship”. Master’s thesis, University of Stellenbosch, Stellenbosch, 2006.
[۷] Canada Centre for Remote Sensing, “Fundamentals of remote sensing”, ۲۰۰۶٫
Available at: http://ccrs.nrcan.gc.ca/resourc e/tutor/fundam/pdf/fundamentals_e.pdf
[۸] J. Peraire, S. Widnall: 3D Rigid Body Dynamics: Euler Equations in Euler Angles. Lecture L30-3D Rigid Body Dynamics: Tops and Gyroscopes Fall 2008 Version 2.0
[۹] R. P. G. Collinson: “Introduction to Avionics Systems” – Springer, Third edition, 2011, Page 283.
[۱۰] Zbigniew Koruba, “Controland Correction of a Gyroscopic Platform Mounted in a Flying object”, Journal of theoretical and applied mechanics, Vol. 45, pp.41-51,Warsaw 2007
[۱۱] Söylemez, M. and Munro, M.: Robust p ole assignment in uncertain systems. In: IEE Proceedings on Control Theory and Applications, vol. 144, no. 3. May 1997.
[۱۲] Botto M., Babuka R. and da Costa J., “Discrete-time robust p ole-placement design through global optimization”. In Preprints 15th IFAC World Congress, pages 18-21, paper no. 2083, July 2002.
[۱۳] K. Ogata, “Modern Control Engineering”, Prentice Hall, Fourth edition, 2002, pages 682-685.
[۱۴] Donald E. Kirk, “Optimal Control Theory, An Introduction”, Prentice Hall, 1970.
[۱۵] Willie D. Jones, “A Three Axis Gyroscope with Just One Sensor”, IEEE Spectrum, 2010.
مقدمه:
پلتفرمهای ۲ درجه آزادی و یا ۳ درجه آزادی قطعاتی هستند که به منظور قرار گرفتن در یک زاویه خاص و یا دنبال کردن یک زاویه مورد نظر مورد کنترل قرار میگیرند. یکی از مواردی که در آن میتوان از یک صفحه پایدار ۳درجه آزادی سود برد در عکسبرداریهای هوایی میباشد. برای این منظور میتوان یک پلتفرم را روی یک وسیله پرنده قرار داد و با کنترل آن و پایدار نمودن آن در یک زاویه خاص از منطقه و یا هدف خاصی عکسبرداری و یا فیلم برداری نمود.
مواردی که به طور گسترده از این گونه اطلاعات هوایی استفاده می کنند عبارتند از: کنترل بحران، مطالعات محیطی و کشاورزی، نقشه برداری و همچنین این اطلاعات به طور گستردهای توسط پلیس مورد استفاده قرار میگیرد. استفاده از ژیروسکوپ به عنوان یک سنسور زاویه و سرعت زاویهای در پلتفرمهای پایدار شده مورد استفاده قرار میگیرند. ژیروسکوپ وسیلهای برای اندازهگیری و یا حفظ جهت میباشد که از اصل بقای تکانهی زاویهای استفاده میکند. یک ژیروسکوپ مکانیکی همیشه یک چرخ یا دیسک چرخنده با محور آزاد دارد که میتواند در هر جهتی بایستد. این جهتگیری بسیار کمتر بر اثر گشتاور خارجی تغییر میکند که این به دلیل ممان زاویهای بزرگ خود به همراه نرخ زیاد چرخش آن است]۵[. صرفنظر از اینکه سطحی که وسیله روی آن قرار گرفته چقدر حرکت میکند و چون گشتاور خارجی توسط نگاه داشتن وسیله در یک حلقه کمینه میشود جهت آن تقریبا ثابت میماند. ژیروسکوپهای با تکنولوژی حالت جامد هم وجود دارند مانند ژیروسکوپهای حلقهی لیزری.
برای آشنایی با پلتفرمهای پایدار شده ابتدا باید باید زیروسکوپها و نقش آنها در پلتفرمهای پایدار شده را بررسی نمود. از لحاظ فنی زیروسکوپ وسیلهای است که سرعت زا ویهای را اندازه بگیرد. در قرن هجده، ادوات چرخانی برای ناوبری کشتیها در هوای مه آلود مورد استفاده قرار گرفت. ژیروسکوپهای چرخان قدیمی در اوایل قرن ۱۹ اختراع شد و نام ژیروسکوپ در سال ۱۸۵۲ برای آن انتخاب گردید. در اواخر قرن ۱۹ و اوایل قرن ۲۰ از ژیروسکوپ بر روی کشتیها به طور گسترده ای استفاده شد. در حدود سال ۱۹۱۶ از ژیروسکوپها در هواپیماها استفاده گردید و هنوز هم در این مورد استفاده میشود. در قرن ۲۰ ژیروسکوپهای چرخان تکامل یافتند. در سال ۱۹۶۰ ژیروسکوپهای نوری برای اولین بار معرفی شدند و به سرعت در بازارهای جهانی و کاربردهای نظامی مورد استفاده قرار گرفتند. از ۱۵ سال پیش تا کنون ژیروسکوپهای MEMS معرفی شدند و پیشرفتهایی برای تولید انبوه آنها نسب به ژیروسکوپهای قدیمی کوچک به دست آمد.
عملکرد ژیروسکوپها با توجه به نوع آنها متفاوت میباشد. ژیروسکوپهای چرخان قدیمی بر اساس یک شئی چرخنده کار میکند که انحراف زاویه آن بصورت عمودی نسبت به جهت چرخش تقدم خواهد داشت. این تقدم وسیله را در جهت عمودی نگه میدارد و بنابراین زاویه نسبت به سطح مرجع میتواند اندازه گرفته شود. ژیروسکوپهای نوری معمولا ژیروسکوپهای لیزری حلقوی هستند. این ادوات دو لیزر را در یک مسیر دایرهای در جهت مخالف ارسال میکنند. اگر مسیر چرخش داشته باشد، اختلاف فاز اندازهگیری میشود. این امر با توجه به این قضیه که سرعت نور ثابت میماند انجام میگیرد. معمولا مسیر حلقهای مثلث یا مربع هستند که با استفاده از آینههایی در گوشهها تولید شدهاند. ژیروسکوپهای نوری به عنوان یک پیشرفت بزرگ در ژیروسکوپهای چرخشی به حساب میآید چراکه فرسایشی نداشته و علاوه بر قابلیت اعتماد بالا از حجم کمی نیز برخوردار هستند.
حتی پس از معرفی ژیروسکوپهای حلقوی، ویژگیهای دیگری از ژیروسکوپها انتظار میرفت. ژیروسکوپهای MEMS به منظور تولید ادوات حساس تر و کوچک تر مورد توجه قرار گرفتند.
کاربردهای ژیروسکوپ شامل هدایت، زمانی که قطب‌های مغناطیسی کار نمی‌کنند (مانند تلسکوپ هابل) و یا به اندازه کافی دقیق نیستند و یا برای پایدارسازی ماشین‌های پرنده مثل هلیکوپترهای هدایت شونده توسط رادیو و یا UAVها به منظور عکسبرداریهای هوایی میباشد. به دلیل دقت بالاتر، ژیروسکوپها همچنین در حفظ جهت در معدن کاری تونل‌ها هم به کار می‌روند.
پلتفرمهای ژایروسکوپی قرار گرفته بر روی وسایل پرنده مخصوصا موشکها و هواپیماهای بدون سرنشین (UAV) به عنوان یک مسئله مهم در تجهیزات ناوبری تبدیل شدهاند. همچنین این ادوات به عنوان تجهیزات مناسبی برای دیدهبانی، سیستمهای تعقیب، موقعیتیابی هدف و دوربینهای تلوزیونی مورد استفاده قرار میگیرند.
در ادامه پلتفرمهای ژایروسکوپی باید با بالا بردن قابلبت اعتماد عملیاتی آنها و دقت بالای آنها بهبود داده شوند تا بتوانند یک حرکت از پیش تعیین شده را به خوبی دنبال کنند. از آنجا که موقعیتهای عملیاتی شامل لرزشها و اغتشاشات خارجی میباشد انتخاب پارامترهای پلتفرم هم در مرحله طراحی و هم در مرحله عملیاتی از اهمیت بالایی برخوردار خواهد بود.
۱- ۱- عکس برداری و فیلم برداری هوایی
اولین عکس برداری هوایی در سال ۱۸۵۸ توسط یک بالون سوار به نام گاسپار فلیکس تورناچون (Gaspard- Felix Tournachon) انجام گرفت. شکل ۴-۱ عکس هوایی گرفته شده از پاریس توسط وی را در سال ۱۸۶۸ نشان می دهد [۲۰]. عکس برداری و فیلم برداری های هوایی باعث شده است تا انسان بتواند اطلاعات بسیار بیشتر و مناسب تری را از محیط اطراف خود به دست آورد. برای مثال در بعضی کاربردهای خاص اطلاعاتی مورد نیاز است که تنها با استفاده از این گونه عکس ها و فیلم ها قابل دسترسی بوده و با اطلاعات معمولی قابل انجام نمی باشند. بعضی زمینه هایی که به طور گسترده از این گونه اطلاعات هوایی استفاده می کنند عبارتند از: کنترل بحران، مطالعات محیطی و کشاورزی، نقشه برداری و همچنین توسط پلیس [۲۱].
به منظور عکسبرداری مناسب توسط یک دوربین سوارشده روی یک وسیله نقلیه در ابتدا باید بتوان حرکت دوربین و وسیله نقلیه را از یکدیگر جدا نمود. این جداسازی با سوارکردن دوربین روی یک پلتفرم که بتواند یک ورودی مرجع ثابت را در فضای اینرسی دنبال کند امکان پذیر است. برای این منظور یک سیستم متشکل از سنسورها برای اندازه گیری جهت پلتفرم در مختصات اینرسی و عملکردها برای چرخاندن پلتفرم به منظور جبران حرکات وسیله نقلیه مورد نیاز می باشد. تاکنون پلتفرم های زیادی به منظور پایدارسازی دوربین در مطالعات سطح زمین مورد استفاده قرار گرفته است. این پلتفرم ها عمدتاً به منظور نصب بر روی هلیکوپترها و یا وسایل پرنده بدون سرنشین (UAV) طراحی شده اند.
۳- ۱- قواعد و اصول
بهترین وسیله ای که در زمینه کنترل جهت و موقعیت مورد استفاده قرار گرفته است، ژیروسکوپ می باشد [۸]. در سال ۱۸۵۲ آقای فوکالت (Foucault) ژیروسکوپ را وسیله ای با مومنتوم زاویه ای بسیار زیاد تعریف کرد. اسکار بورق (Scar borough) تعریف دقیق تری از ژیروسکوپ را ارائه داد. وی گفت ژیروسکوپ وسیله ای مکانیکی است که بخش مهم آن که چرخ هرزگرد (Flywheel) می باشد دارای لبه های سنگین بوده و به گونه ای نصب شده که بردار چرخش آن می تواند در هر جهتی حول یک نقطۀ ثابت در آن بردار بچرخد[۶]. پلتفرم پایدار طراحی شده در این پایان نامه براساس قوانین پایداری ژیروسکوپی می باشد. یک ژیروسکوپ سه درجه آزادی در شکل ۵-۱ نشان داده شده است. این ژیروسکوپ سه حلقه دارد که سبب می گردد محور چرخش نسبت به مرکز جرم در سه جهت آزادی داشته باشد. توضیحات کلی درمورد بعضی ویژگی های ژیروسکوپ با توجه به مراجع [۶] و [۸] در ادامه خواهد آمد.
تمامی فایل های پیشینه تحقیق و پرسشنامه و مقالات مربوطه به صورت فایل دنلودی می باشند و شما به محض پرداخت آنلاین مبلغ همان لحظه قادر به دریافت فایل خواهید بود. این عملیات کاملاً خودکار بوده و توسط سیستم انجام می پذیرد. جهت پرداخت مبلغ شما به درگاه پرداخت یکی از بانک ها منتقل خواهید شد، برای پرداخت آنلاین از درگاه بانک این بانک ها، حتماً نیاز نیست که شما شماره کارت همان بانک را داشته باشید و بلکه شما میتوانید از طریق همه کارت های عضو شبکه بانکی، مبلغ را پرداخت نمایید.
ارسال نظر