Способ приведения главной оси гирокомпаса в меридиан

Способ приведения главной оси гирокомпаса в меридиан

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Изобретение относится к гироскопической технике и может быть использовано в гирокурсоуказателях для автономной ускоренной выставки главной оси гирокомпаса в плоскость меридиана. Цель изобретения - уменьшение времени процесса приведения с заданной точностью. Это обеспечивается повторением циклов приведения до тех пор, пока в результате измерений времени каждого интервала знакопостоянства управления четыре раза подряд будут зафиксированы интервалы с продолжительностью по времени, меньшей величины, соответствующей требуемой точности приведения. 2 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (51)5 G 01 С 19/38

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ, К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4825547/22 (22) 20.03.90 (46) 23.04.92, Бюл. М 15 (71) Центральный научно-исследовательский институт "Дельфин" и Московский авиационный институт им. Серго Орджоникидзе (72) А.В. Репников, А.В. Новгородский, К.Г.

Фаворский, М.В. Чичинадзе, Л.И. Корягин и

О.Г. Шахназаров (53) 528.526.6 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

М 828816, кл. G 01 С 19/38, 1979. (54) СПОСОБ ПРИВЕДЕНИЯ ГЛАВНОЙ

ОСИ ГИРОКОМПАСА B МЕРИДИАН

Изобретение относится к области гироскопической техники.

Известен способ приведения главной оси гирокомпаса в меридиан под действием демпфирующего и маятникового моментов, обеспечивающих затухающие колебания главной оси относительно установившегося положения, причем период колебаний выбирается меньшим, чем период гирокомпаса в режиме ГК(гирокомпасирования), Известен способ приведения главной оси гирокомпаса в меридиан, в котором переключение и отключение управления на втором интервале определяются по запомненному максимальному углу рассогласования вектора кинетического момента от плоскости горизонта — углу Р .

Этот способ не гарантирует заданную . точность приведения, так как не предусмотрена реализация повторных циклов приведения.

„„. Ж„„1728662 А1 (57) Изобретение относится к гироскопической технике и может быть использовано в гирокурсоуказателях для автономной ускоренной выставки главной оси гирокомпаса в плоскость меридиана. Цель изобретения— уменьшение времени процесса приведения с заданной точностью. Это обеспечивается повторением циклов приведения до тех пор, пока в результате измерений времени каждого интервала знакопостоянства управления четыре раза подряд будут зафиксированы интервалы с продолжительностью по времени, меньшей величины; соответствующей требуемой точности приведения. 2 ил.

Известен также способ приведения главной оси гирокомпаса в меридиан, включающий измерение угла рассогласования положения главной оси относительно плоскости горизонта, приложение по горизон- Э тальной оси подвеса гироскопа релейного i управляющего момента, изменение знака () управляющего момента первого интервала О знакопостоянства при совпадении угла рассогласования с углом, определяемым по функции соответствия угла переключения экстремальному углу рассогласования, отключение показаний счетчика времени после второго интервала знакопостоянства управления с величиной интервала времени, определяемой по функции соответствия времени второго интервала приведения экстремальному углу рассогласования, обнуление запомненного экстремального значения угла рассогласования и счетчика времени после отключения управления на

1728662 втором интервале и повторение цикла приведения.

Задача приведения главной оси гирокомпаса в меридиан с заданной точностью считается выполненной, если в момент окончания процесса приведения главной оси гирокомпаса находится в заданной области точности; Ial <а, IPI <Д. В известном способе циклы приведения повторяются до достижения заданной точности приведения по координате фт; е. процесс приведения заканчивается и упра вле ние откл ючается при условии, что в момент окончания цикла выполняется условие Ip I < Р3.Однако при этом не гарантируется приведение гирокомпаса в зону точности по координате а. Гирокомпас будет находиться в зоне точности по алишь при условии, что при свободном движении гироскопа в течение интервала времени, равного половине периода свободных колебаний гироскопа координата IPI не превысит величины Рз. То есть для известного способа процессы приведения с заданной точностью по координатам а NP затягиваются на время, равное половине периода гирокомпаса, что составляет сорок и более минут для гирокомпасов ГКУ-2 и ВЕГА.

Цель изобретения — сокращение времени приведения при обеспечении требуемой точности.

Поставленная цель достигается тем, что согласно способу, включающему измерение угла рассогласования положения главной оси гирокомпаса относительно плоскости горизонта, приложение по горизонтальной оси подвеса гирокомпаса релейного управляющего момента, измерение экстремального угла рассогласования и изменение знака управляющего момента первого интервала управления при совпадении угла рассогласования с углом, определяемым по функции соответствия угла пЕреключения экстремальному углу рассогласования, снятие управляющего момента при равенстве времени второго интервала управления величине, определяемой по функции соответствия времени второго интервала управления экстремальному углу рассогласования, и повторение циклов управления до приведения главной оси гирокомпаса в меридиан, измеряют время каждого интервала управления и заканчивают повторение циклов приведения при достижении у не менее четырех последовательных интервалов управления продолжительности по времени, меньшей величины, соответствующей требуемой точности приведения.

На фиг. 1 представлены графики процесса начальной выставки главной оси гирокомпаса в меридиан по предлагаемому способу, на которых приведено изменение во времени переменных гирокомпаса и регулятора; на фиг. 2 — схема процесса начальной выставки главной оси гирокомпаса в меридиан.

Способ осуществляется следующим образом.

При начальной выставке главной оси гирокомпаса измеряют угол Р— угол рассогласования положения главной оси относительно плоскости горизонта, и прикладывают управляющий момент по горизонтальной оси подвеса гироскопа со знаком, обратным знаку угла Р. При этом измеряют экстремальное отклонение угла рассогласования (3m и определяют величину угла переключения Д и время второго интервала t<> по функциям их соответствия экстремальному отклонению угла рассогласования (Для случая отсутствия демпфирования у гирокомпаса), ) д+2е! и!

4е т, = f2 gm) = аГССОя (1 — Ip. !), Т где Т вЂ” период собственного движения компаса; я — величина безразмерного управляющего момента.

Измеряют и фиксируют продолжительность первого интервала знакопостоянства управления tn до момента t2 = to, в который изменяют знак управляющего момента и включают счетчик времени t2.

Измеряют и фиксируют продолжительность второго интервала управления 21 до момента12=С, в который выключаютуправляющий момент, обнуляют показания счетчика времени и. величину запомненного экстремального отклонения Pm .

Повторяют приведение и фиксируют времена l12 и 122 (гдЕ пЕРвой и второй цифрами обозначены cooTBBTGTBBHHQ номер интервала и номер цикла) для второго цикла приведения, а затем при третьем цикле приведения фиксируют времена l13 и t23 и так дальше.

Повторяют приведение до тех пор, пока в последовательности величин;11, l21, t12, t22, и13, lã3 ... не повторится четыре раза подряд величина интервалов с продолжительностью по времени меньшей, чем величина соответствующей требуемой точности приведения.

Ниже приводится один из возможных алгоритмов реализации способа

1728662 е = 1я! . sign p sign (Ip I — lj I)

Pp = f> (P) при signP = signP где g = pn = fl (p) при signp = — sign/

О при г =т, а то определяется из следующего уравнения

lo к= — — f (— 1+sign

2 0 о =1г ф) при slgnp=signp . где к = tp = fg(pm) при signp = — signp

О при b =то

Приведение может осуществляться оператором или автоматически.

На графике фиг. 1 показано изменение угла Р в процессе начальной выставки гирокомпаса. Для реализации процесса приведения оператором осуществляются следующие действия. По значению угла (точка 1) формируют релейный момент о на первом интервале приведения со знаком, обратным знаку координаты, В процессе изменения Р изменяют экстремальное отклонение и запоминают его (точка 2). На основании фУнкЦий f1 (Pm) и f2 (Pm) опРеДеляют угол переключения Р> и время второго интервала tp. В точке 3 при равенстве угла

Р углу переключения фиксируют время первого интервала т11, переключают знак релейного управления и начинают отсчет времени второго интервала t2<, По истечении времени второго интервала, равного величине то, отключают управление в точке 4.

Для случая автоматизации процесса на фиг. 1 показаны выходные сигналы функциональных преобразователей, реализующих

Функции f (Pm) и тг (Pm) соответственно gin к„а также сигналы интегратора О пропорциональные времени t ai. Момент переключения соответствует равенству величины р и

g а отключение — равенству к и В, В точке 4 обнуляют величины g, к, О и повторяют процесс приведения. На фиг. 1 показаны точка

5 — точка переключения, и точка 6 — точка отключения управления второго цикла приведения. При этом фиксируют времена т1г и тгг, Циклы приведения повторяют снова и фиксируют времена t>a, тгз, т14, тг4, ць, ага, Процесс приведения заканчивается при условии, что 4 раза подряд длительность интервалов знакопостоянства управлению будет меньшей, чем величина tTi где tT— величина, обусловленная точностью приведения.

Погрешность и ри ведения . каждого цикла зависит от инструментальных ошибок реализации алгоритма и методических ошибок способа. Определить погрешности приведения главной оси гирокомпаса в горизонтальной и вертикальной плоскости относительно точки устойчивого равновесия по измерению отклонения только в вертикальной плоскости возможно только по дальнейшим управляемым и неуправляемым движениям гирокомпаса.

В предлагаемом способе отклонение главной оси гирокомпаса от точки устойчи10 вого равновесия оценивается по временам интервалов знакопостоянства управления при приведении, Времена интервалов однозначно определяются по начальным условиям процесса приведения. Причем, чем

15 ближе начальные условия к точке конечного приведения, тем меньше времени интервалов приведения, Поэтому по времени интервалов можно судить об области начальных отклонений относительно точки конечного

20 приведения.

На фиг. 2 показана фазовая плоскость

à,P. Точками 01, Ог, Оз показаны центры траекторий (окружностей) недемпфированного движения гирокомпаса соответствен25 но при управлении, равном О, — о, +я

Линия 01С вЂ” линия оптимального переключения. Процесс АВСО1 — идеальный оптимальный процесс, Пусть относительная инструментальная погрешность определе30 ния времени второго интервала не более

50, координаты переключения -40 . В этом случае положение изображающей точки в момент окончания цикла приведения не выйдет за пределы заштрихованной обла35 сти, Углы у и р определяют максимальную длительность первого и второго интерва"л 1 1о лов, так как tj =, e Tp — период движения гирокомпаса. Так как ограничения накладываются на 4 интервала, то точка

А должна принадлежать заштрихованной области.

Из построений, приведенных на фиг. 2, точность приведения можно связать с огра45 ничением на времена интервалов 1, Из построений, приведенных на фиг. 2, видно. что заштрихованная область ограничена как по координате а, так и по координате Р.

При разработке алгоритмов приведения необходимо гарантировать достижение определенной точности приведения. В известном способе после отключения управления в точке Д (фиг. 2) изображающая точка будет двигаться по дуге окружности с центром О, при p =-ps в точке и включается управление нового цикла приведения. Время свободного движения в зоне определяется углом р. Для траекторий, для которых вы1728662 полняется условие р >Д, наибольшим углом будет в том случае, если координаты точки Д определяются из равенства

P = — Д, а = О, а координаты точки а определяются Р =фз, а = О. Угол для этого случая равен л, что соответствует времени движения Т /2. Следовательно, для обеспечения требуемой точности приведения необходимо, чтобы изображающая точка находилась в зоне в течение времени большем Т/2 = 50 мин. В этом случае повторный цикл не последует.

Для гирокомпаса типа ГКУ-2, ВЕГА, которые могут рассматриваться как объекты управления второго порядка, оптимальный процесс приведения в меридиан должен завершиться за два интервала знакопостоянства управления при любых начальных отклонениях. Однако наличие погрешностей реализации алгоритма может привести к попаданию изображающей точки гирокомпаса в область, соответствующую условиям

sign а, = sign Д, в силу чего требуемая точность приведения будет обеспечена при четырехкратном повторении интервалов с длительностью не более интервала времени тт.

Уменьшение времени приведения гирокомпаса в меридиан дает экономию за счет сокращения времени приведения в готовность навигационного оборудования, а следовательно, и времени простоев морских судов.

Формула изобретения

Способ приведения главной оси гирокомпаса в меридиан, включающий измере5 ние угла рассогласования положения главной оси гирокомпаса относительно плоскости горизонта, приложение по горизонтальной оси подвеса гирокомпаса релейного управляющего момента, измере10 ние экстремального угла рассогласования и изменение знака управляющего момента первого интервала управления при совпадении угла рассогласования с углом, определяемым по функции соответствия угла

15 переключения экстремальному углу рассогласования, снятие управляющего момента при равенстве времени второго интервала управления величине, определяемой по функции соответствия времени второго ин20 тервала управления экстремальному углу рассогласования, и повторение циклов управления до приведения главной оси гирокомпаса в меридиан, отличающийся тем, что, с целью сокращения времени при25 ведения при обеспечении требуемой точности приведения, измеряют время каждого интервала управления и заканчивают повторение циклов приведения при достижении у не менее четырех последовательных интер30 валов управления продолжительности по времени меньшей величины, соответствующей требуемой точности приведения.

1728662 йг. 2

Составитель О.шахназаров

Редактор B.Áóãðåíêîâà Техред М.Моргентал Корректор Н.Король

Заказ 1399 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101