Бортовое устройство коррекции уходов гироскопов относительно неизменных в инерционном пространстве направлений

Бортовое устройство коррекции уходов гироскопов относительно неизменных в инерционном пространстве направлений

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Класс G Olc; 42с, 25.-, G Ol c; 42с, 35„ № 15 835

СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Подписная групна № 1б5

А. С. Гришин

БОРТОВОЕ УСТРОЙСТВО КОРРЕКЦИИ УХОДОВ СВОБОДНЫХ

ГИРОСКОПОВ ОТНОСИТЕЛЬНО НЕИЗМЕННЫХ

В ИНЕРЦИАЛЬНОМ ПРОСТРАНСТВЕ НАПРАВЛЕНИИ

Заявлено 13 февраля 1962 г. за № 763871 26-10 в Комитет по делам изобретений и открытий при Совете Министров СССР с присоединением заявки № 763872/26-10

Опубликовано в «Бюллетене изобретений:> № 22 за 1962 г.

Известна система гироскопов, в которых отсчет углового положения летательного аппарата производится не относительно оси отдельного гироскопа, а относительно осредненной оси системы гироскопов.

В известной системе осуществлена взаимная коррекция осей отдельных гироскопов с помощью сигналов, вырабатываемых счетно-регистрирующими и счетно-решающими устройствами.

Однако известные системы управления с использованием свободных гироскопов, особенно инерциальные системы дальней навигации, обладают существенным недостатком: невозможно бесконечно долго поддерживать заданные .направления в инерциальном пространстве изза «уходов» свободных гироскопов, т, е. отклонения с течением времени осей вращения роторов гироскопов от неизменных направлений инерциального пространства, вследствие наличия возмущающих движе.ние роторов моментов.

Предлагаемое устройство отличается от известных тем, что в нем исключение ошибок уходов свободных гироскопов от целого ряда постоянно действующих факторов, таких, как дебаланс масс элементов гироскопа, заедание цапф подвеса, электромагнитное тяжение, осущеcl вляется за счет поворотов корпусов гироскопов IIO определенной программе вокруг оси вращения ротора. К программному устройству подключено вычислительное устройство, связанное с моментными датчиками платформы. Это отличие обеспечивает автоматическое определение и компенсацию ошибок уходов свободных гироскопов и повышает точность управления летательных аппаратов.

¹ 151835

На фиг. 1...изображена функциональная схема предлагаемого устройства на двух гироскопах с преобразователем координат; па фиг. 2 — упрощенная принципиальная схема системы двух свободных гироскопов„на фиг. 3 — функциональная схема предлагаемого устройства на трех гироскопах с вычислительным устройством; на фиг. 4— упрощенная принципиальная схема системы трех свободных гироскопов.

Предлагаемое бортовое устройство коррекции уходов гироскопов относительно неизменных в инерциальном пространстве направлений содержит два свободных гироскопа 1 и 2, с датчиками 8, 4, 5 и б измеРительных осей О,У,, OgZlp О У., OgZpp, Усилительно-пРеобРазующие устройства 7 и 8 со следящими системами 9, 10, 11 и 12, обеспечивающими программные развороты. Система подвески платформы

18 объединена с системой ее стабилизации и управления, включающей преобразователь 14 координат, программное устройство 15, датчики 16, 17, 18 сигналов положения объекта 19 относительно платформы 18, следящие приводы 20, 21 и 22, усилительно-преобразующие устройства 28, 24, 25 и системы 26 управления объектом 19. Система свободных гироскопов 1 и 2, корпусы 27 и 28 которых относительно платформы 18 имеют одну степень свободы вокруг осей О,Х„, О Х О, связана с платформой посредством следящих систем 9, 10, И, 12, позволяющих обеспечивать по командам из программного устройства 15 программные развороты гироскопов относительно исходных положений на углы б, = 180 . Инерциальная система координат обозначена буквами Ol,, sp, т о, 4, система координат, связа нная с платформой

18, — Osqr.

В аррети рованном состоянии направления осей O,Х,, O,Õ вращения роторов 29 и 80 гироскопов 1 и 2 совпадают с направлениями осей 01Х10 02Х20 вращения их корпусов. При этом направление осей, 0 Уь 0>Z>, 0 У и 0>Z>, связанных с внутренними и внешними рамками 81 и 82; 88 и 84 совладает с соответствующими осями

АУ о, О Ею, OzY. и OqZp корпусов гироскопов и с датчиков 8, 4, 5, б снимаются нулевые сигналы.

В разарретированноп состоянии, в момент времени 1,, включается система стабилизации платформы 18 от датчиков 8, 5, 6. Через определенные интервалы времени Atl=t> — tp по команде из программного устройства 15 корпус 28 гироскопа 2 разворачивается следящей системой 11, 12 вокруг оси О.,Х.„на угол б —— 180 и фиксируется в этом положении. Одновременно с началом разворота гироскопа 2 включается в работу преобразователь 14 координат, обеспечивающий необходимое соотношение сигналов с датчиков 4 и 6 гироскопа. Преобразователь 14 координат, в режимах программных разворотов гироскопов, обеспечивает формирование сигналов в системе стабилизации платформы, согласно следующим зависимостям:

U(p) = U(e,,)cos — U(e„,)sino,;

U(Q) = U(e> ) cos, + U(e,,) sin

U() = U(ey ) сов: -!. U(e,,) sin

U() = U(ez.,) cos — U (ey,) sin

U(O -) =- U())

) г

) де: U(e), U(8), 11(ч,), U(gl) — функции углов, определяющих в разарретированном состоянии положения систем координат O,Х,У,Z„ № 151835

02Х2 Y2Z2 относительно систем координат О Х о Y>pZyp, и О ХзоУзоУзо, У(еу ) l(еу,), U(e,,) U(e, ) — функции сигналов датчиков 8, 4, 5 и б.

По окончании разворота в момент фиксации гироскопа 2 преобразователь 14 координат выключается из работы.

В момент времени tp=ti+At по ко»aнде из программного устройства 15 корпус гироскопа 1 разворачивается следящей системой 9, 10 вокруг оси О Х о на угол d<=180 и фиксируется в этом положении.

Одновременно с началом разворота гироскопа 1,включается преобразователь 14 координат сигналов с датчиков 8, 5.

По окончании разворота в момент фиксации гироскопа 1 преобразователь 14 координат отключается от системы стабилизации платформы 18.

В дальнейшем периодически, через равные интервалы времени

At, — At, циклы последовательных разворотов гироскопов 1 и 2 на углы d,. = (— 1) (180 ) (гдето = 1, 2, 3... n — циклы программных поворотов) повторяются.

Устройство может быть построено и без преобразователя 14 координат, однако при этом необходимо введение третьего гироскопа 85 и вычислительного устройства 86 для определения и компенсации постоянных составляющих ошибок «ухода» свободных гироскопов. Вычислительное устройство 86 вырабатывает сигналы, величина которых пропорциональна моментам, вызывающим эти «уходы».

При,наличии трех свободных гироскопов устройство функционирует следующим образом.

В момент времени tp разарретируются гироскопы 85, 87, 48, включается система стабилизации платформы 88 от датчиков 89, 40, 41.

Одновременно с разарретированием гироскопов 85 и 87 в вычислительном устройстве 86 фиксируются показания фзо, Ои, езо, езо, Озо, ф о датчиков 89, 40, 41, 42, 48, 44 (где: О,е,ф имеют те же значения, что и в случае устройства с двумя свободными гироскопами 1 и 2, с той лишь разницей, что в данном слулае рассматриваются три системы координат О,Х,У,Z,, О,X зУ,Z p, О,X » У зЛ :ь связанные с внутрен. ними рамками 45, 46, 47 гироскопов 85, 87 и 48 и три системы коордизгат О „X:þ Y „Z „, O з„о,Х „Y „Z „, O зоХ зоУ зо зо, связанные с корпусами 49, 50, 51 тех же гироскопов). Через определенные интервалы времени At)=t — tp производятся новые измерения и фиксация в вычислительном устройстве 86 углов поворота еь ез» О», Оы, ф», фз По полученным результатам в вычислительном устройстве 86 вычисляются и фиксируются параметры:

Ь О„„= Ь Е» Ь ep, = (О» — e„) — (H, — Оз,);

31 -я, — 31 p21 — («31 зо) (=» o) уз1 Ԅ— 31 — U» — (ФЗ1 — 6 3p) — (1» — J10).

Одновременно с фиксированием результатов измерений в моме.л времени t> включается следующая система программного разворота гироскопа 48 вокруг оси ОзХзо на угол dp=180 . По окончании разворота и фиксации гироскопа 48 в момент начала новых измерений t в вычислительном устройстве 86 снова фиксируются величины углов е,, езь 611> H p» ф»> ф зь Через интервал времени Atp — — tp — t произво¹ 151835 величин углов е22 832 012 022 дится новое измерение и фиксация ф12, ф32 и вычисление параметров:

32 яя 32 22 (32 31) (22 21)) 1 Зо < = Ь ОЗ2 — Л (12 (1)32 О 31) — (912 ф 11) ° 331 з 332 ж .

2Р, -л,)

8 Л 0116 Ь 612 Е ср11 2(Ы +Ь4) Де "31 21+ 32 "32 г(ь,+ы,) Ь О, " "+ " 2 (Ы1 + Л t2) Полученные значения средних величин скоростей уходов гироскопов 85, 87, 48 используются затем для коррекции производящихся в вычислительном устройстве 8б основной системы вычислений и активной компенсации ошибок «ухода», с целью повышения точности дальнейшей работы гироскопов 85, 87, 48.

Одновременно с фиксированием результатов измерений в момент времени t производится переключение в системе стабилизации платформы 88 с датчика 40 на датчик 48 и затем производится программный разворот гироскопа 85 вокруг оси О 1Х «на угол 61 — — 180 и фиксация его в этом положении.

В момент окончания разворота 2 измеряются и фиксируются параметры в 22) 832, 0 121 0221 4 12, $32.

Через интервал времени Л/3 — — 13 — снова измеряются и фиксируются параметры е23, е33, 013, 0 3 ф13 ф33 согласно которым Вычисля1отся величины: 0„о23 = ьо„— о, = (огЗ вЂ” î „) — (02, — 0,„);

33 23 33 23 (33 32) (23 22)»

133 13 133 13 (ЗЗ 32) (13 12) и величины средних скоростей

Ьг2 - — Ate+AtÇ

0 . О12 аз -" - 13 в"1 г(t2yat,) уходов гироскопов за время

Д132Ф: Лт ЗФ СР32 + ) 2 Р |2-+ Ь. З) 5 0 612 e.. + 013 8.

СР22 — +

По полученным данным в вычислительном устройстве 86 вычисляются также средние величины уходов гироскопов 85, 87, 48 за время цикла измерений и формируюгся корректирующие импульсы моментов, с учетом естественной коррекции уходов гироскопов 85, 87, 48 при разворотах, согласно равенсгвам:

АН, =a00,,((At,-+-М,+-At3.)+- 2 1;

На основании вычисленных параметров AO11e„, 331.„, Ь ф31,3„, A 812 „, A 332,„, A >32,, в вычислительном устройстве 8á вычисляются средние величины скоростей уходов свободных гироскопов 85, 87, 48 на интервале времени At1, 2 — — Л4+Л4, согласно следующим зависимостям: № 151835 срз срз ((1 2 3) + р1 ср з — зсрз ((- с«+ Сз + с з) + р) ср — срз((« з) + р) .

I х срз срз ((х «+-Х . + 1з) + pl

"rC

Кср, — — « ср, ((- с, + — з) — tpl.

В момент времени 1з производигся переключение датчиков с З9 .на 44 и с 41 на 42 в системе стабилизации плат формь«88 и производится программный разворот гироскопа 87 вокруг оси 0,,Х,„на угол бз = 180 .

По окончании разворота гироскопа 87 вычислительным устройством Зб производится коррекция положения измерительных осей гироскопов 85, 87, 48 соответственно вычисленным в вычислительном устройстве 86 углам ЛОср«, ЛОср„Ьзсрз, Ьзср„ „, ",>„з путем подачи сформированных импульсов на моментные датчики 52, 58, 54, 55, 56, 57 и компенсацию вычисленных величин средних уходов гироскопов путем приложения постоянных компенсационных моментов, пропорциональных ЛОс „A0cp>, зср„Ьзсрз, Л ср«, Ьф з на тех же моментных датчиках.

По окончании коррекции,в момент времени i измеряются и фиксируются параметры е з, еаз, О «3, О i, ф «з, з1: 3.

Через интервал Л14 — — t4 — t з снова измеряются и фиксируются параметры езз, ез4, 0«4, О 4, ф«ь ф34, согласно которым вычисляются вели-Hн««Aвсрзз х cpз 4ср«з х >сри A cp2> х=cp3 °

В дальнейшем циклы повторяются в соответствии с описанной выше логической схемой разворотов гироскопов на углы

o; =- (— 1) (180 ) посредством следящих систем 58, 59, 60, 61, 62, 68.

Так же, как и в случае устройства на двух свободных гироскопах 1 и 2, данное устройство содержит усилительно-преобразующие устройства 64, 65, бб, датчики 67, 68, 69 сигналов положения объекта 70, следящие приводы 71, 72; 78» систему управления 74 объектом 70.

Предмет изобретения

1. Бортовое устройство коррекции уходов свободных гироскопов относительно неизменных в инерцHB;IhHQM пространстве направлений, содержащее несколько свободных гироскопов с датчиками измерительных осей, усилительное устройство, систему подвески платформы, объединенную с системой стабилизации и управления, о т л и ч а юще е с я тем, что, с целью повышения точности поддер>кания курса лет атель««ь«х аппаратов, в систему управления устройством включено программное устройство, осуществляющее поворот корпусов гироскопов вокруг оси вращения ротора на углы о;= (— 1) (180 ), где

«=1, 2, 3,... и — циклы программных поворотов.

2. Усгройство по п. 1, отл и ч а ю шее ся тем, что, с целью автоматической компенсации постоянных составляющих ошибок ухода свободных гироскопов, к программному устройству подключено вычислительное устройство, связанное с моментными датчиками платформы. № 151835

Составитель Ю. И. Теснек

Редактор 3. А. Москвина Текред T. П. Курилко Корректор М. И. Эльмус

Подп. к печ. 03/IX — 63 г. Ф ор ма т бум. 70 Х 0 03 -/ы Объем 0,79 изд. л.

Заказ 2246016 Тираж 550 Цена 4 коп.

ЦНИИПИ Государственного комитета по делам изобретений и открытий СССР

Москва, Центр, пр. Серова, д. 4.

Типография, пр. Сапунова, 2,