Файл: Скворцов, М. И. Теория и практика решения задач кораблевождения с учетом влияния систематических ошибок учебник.pdf
ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 23.10.2024
Просмотров: 97
Скачиваний: 0
Заметим, что суммарный расход топлива за большой промежуток времени (например, от одного пополнения за пасов топлива до другого) может определяться со срав нительно небольшими относительными погрешностями. Нас обычно интересуют удельные расходы топлива как - на милю пройденного расстояния (при длительных плава ниях на постоянном режиме работы энергетической уста
новки), |
так и за |
единицу времени |
(при плавании |
малыми |
|||||
ходами, |
на стоянке |
корабля |
и т. д . ) . Обозначим |
симво |
|||||
лом |
а |
значение |
параметра |
(пройденного |
кораблем рас |
||||
стояния |
или времени), на единицу |
которого определяется |
|||||||
расход |
топлива, |
символом |
— удельный |
расход |
топлива |
||||
(на |
единицу этого параметра) |
на /-м режиме. Оценки иско |
|||||||
мых |
величин будем |
отыскивать |
в виде |
|
|
||||
|
|
|
|
lj = tjc + |
Xj, |
|
|
(2.101) |
|
где |
SyC —оценка |
искомой величины |
по результатам пре |
||||||
|
|
дыдущих |
испытаний; |
|
|
|
|
||
|
Xj |
— искомая |
поправка. |
|
|
|
|
Тогда зависимость между наблюденным за достаточно большой период времени (от одного пополнения запасов топлива до другого) расходом топлива и оценками иско мых величин может быть выражена в виде уравнения по правок
апхх + ... + auXj + . . . |
+ aimxm -1. = vp (2.102) |
где
(2.103)
UJ. — суммарное время, в течение которого энергетическая установка эксплуатиро валась в /-м режиме (если £j выражает удельный расход топлива на единицу времени), или пройденное на /-м режиме расстояние (если |у — удельный расход топлива на милю пути);
—фактический общий расход топлива по результатам (-го наблюдения;
а?
т
счнслимый расход топлива на т режи
мах, |
для которых оценки Xj включены в |
|
-число |
искомых |
величин (вычисляется ис |
ходя из найденных на предыдущих ис |
||
пытаниях оценок удельных расходов то |
||
плива на этих |
режимах); |
|
Rir — счислимый или |
непосредственно изме |
|
ренный расход топлива на всех осталь |
||
ных |
режимах. |
|
Составление и решение системы нормальных уравне ний, а также апостериорное оценивание точностей оценок искомых величин могут вестись в соответствии с общими основами способа последовательного уточнения оценок ис комых величин: Если вычисления ведутся вручную, то, чтобы избежать излишней их трудоемкости, приходится ограничивать число искомых величин тремя-четырьмя. Это понижает точность их оценок. Поэтому, как и при испыта ниях на мерной линии, целесообразна организация цен трализованной обработки результатов наблюдений в учре ждениях, располагающих современной вычислительной тех никой.
§ 2.4. О Ц Е Н И В А Н И Е ТОЧНОСТИ СЧИСЛЕНИЯ
Пусть в течение промежутка времени t велось непре рывное счисление пути корабля без корректировки обсер вациями. Будем рассматривать вектор r(t) истинной ошиб ки счислимого места как случайную функцию времени. Истинной ошибкой счисления, накопившейся за время /, назовем вектор
|
с(0 = г ( 0 - г ( 0 ) , |
|
(2.104) |
где /'(0)—истинная ошибка счислимого |
места в началь |
||
ный момент |
времени. |
|
|
Если счисление ведется по показаниям компаса |
и от |
||
носительного |
лага, то ошибки счисления |
являются |
след |
ствием ошибок измерения направления и скорости пере мещения корабля относительно водной среды, а также ошибок учета течения. Эти ошибки не остаются постоян ными. Изменение каждой из них по времени может-быть описано как случайный процесс, который в течение сравни тельно короткого промежутка времени, пока длится счисле-
88
нне, не прерываемое обсервациями, можно считать прак
тически стационарным |
[7], [69], [57, § 25], [39, § 13]. |
|
|
В |
§ 2.1 уже упоминалось, что истинная ошибка |
изме |
|
рения |
курса корабля |
в любой момент времени |
может |
быть |
представлена как. сумма трех составляющих: ошибки |
определения поправки компаса, изменения среднего зна чения истинной ошибки курсоуказания за промежуток вре мени, прошедший после определения поправки компаса, и случайного отклонения мгновенного значения ошибки кур соуказания от ее среднего значения. Первые две ошибки в течение всего времени плавания по счислению остаются постоянными и проявляют свойства систематических оши бок. Подобным образом и ошибка поправки лага может быть представлена как сумма трех составляющих: ошибки (Определения поправки лага, изменения среднего значения поправки лага, происшедшего после определения, и слу чайного отклонения поправки лага в рассматриваемый мо мент времени от ее среднего значения.
Рассмотрим влияние постоянных' составляющих этих ошибок. Пусть поправка компаса известна с постоянной систематической ошибкой Дк ь поправка лага — с постоян ной ошибкой ДлЬ
Пусть
Ур (0—истинное значение вектора скорости относитель ного перемещения корабля в момент времени г;
V (t)—счислимое |
значение вектора относительной ско |
рости; |
|
у — единичный вектор, направление которого полу чено вращением вектора V (t) на 90° по ча совой стрелке.
Если отвлечься от остальных ошибок измерений, то
Fp c (0 = vp (0 + т ^ - й р с ( 0 + ^ v(C (о/ (2.Ю5)
Истинная ошибка счисления, накопившаяся за время г, будет равна
СЛ0 |
= |
l[v^t)~v9{t)]dt^ |
|
|
о |
|
|
= |
H |
^ + W 5 P c ? c . • |
(2.106) |
89
где S — счислпмый вектор относительного (относитель но водной среды) перемещения корабля за время плавания по счислению;
ус —единичный вектор, направление которого по
|
лучено |
вращением вектора S |
на 90° по ча |
|||||||
Пусть |
совой |
стрелке. |
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
а п , к — с р е д н я я |
квадратическая |
величина |
постоянной |
|||||||
|
ошибки |
в |
поправке компаса, |
град; |
|
|
||||
°п . л —средняя |
квадратическая |
величина |
постоянной |
|||||||
|
ошибки в поправке лага, %. |
|
|
|
||||||
Тогда |
векториальные |
ошибки |
счисления, |
обусловлен |
||||||
ные влиянием |
постоянных |
ошибок |
в показаниях |
компаса |
||||||
и лага, |
будут |
равны |
соответственно |
|
|
|
||||
|
|
« c I W = ± W V « J |
|
|
< 2 Л 0 7 ) |
|||||
Как и следовало ожидать, эти формулы оказались ча |
||||||||||
стными случаями общего выражения |
(1.20). Они |
наглядно |
иллюстрируют своеобразие систематических ошибок счис ления.
Ошибка счисления после плавания корабля несколь кими частными курсами является суммой ошибок счисле ния, накопившихся на частных курсах. Если ошибки счис ления на двух разных частных курсах взаимно независи мы, будем называть их случайными, если коэффициент корреляции между их величинами равен единице,— си стематическими.
Рассмотрим пример. Пусть скалярная случайная величи на 2 представляет собой результат сложения случайных
величин X и Y. Тогда ее |
дисперсия |
выражается |
форму |
лой |
|
|
|
Dz = 4 + |
°\ + 2 г х у а Л , |
(2.109) |
|
где ау, ау — средние квадратические |
отклонения |
слагае |
|
мых величин от их математических ожида |
|||
ний; |
|
|
|
гху—коэффициент |
корреляции. |
|
. 90