Способ начальной выставки в азимуте самоориентирующегося указателя курса с каналами горизонтальной коррекции с невертикальной осью наружной рамки

Способ начальной выставки в азимуте самоориентирующегося указателя курса с каналами горизонтальной коррекции с невертикальной осью наружной рамки

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Изобретение относится к навигационному приборостроению и может быть использовано для определения ориентации в азимуте неподвижных относительно Земли объектов. Целью изобретения является повышение точности выставки в азимуте. Способ включает измерение и запоминание сигналов поступающих на датчик момента горизонтального канала коррекции в нескольких заданных положениях, при этом сигнал в канале коррекции формируется по определенному закону, определение разности между запомненными сигналами в первом положении платформы и втором и третьем и определение начального положения платформы в азимуте по определенным зависимостям на основе информации о значениях углов наклона платформы в азимуте, измеренных с помощью индикатора горизонта , значения широты места объекта, углов разворота платформы в азимуте вычисленным коэффициентам и разностным сигналам. 2 ил.

союз соВЕтских

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕ

ВЕДОМСТВО СССР (ГОСПАТЕНТ СССР) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

,М (.л (о

1 (21) 4804621/22 (22) 20.03.90 (46) 15.05.93. Бюл. KL 18 (71) Киевский политехнический институт им.

50-летия Великой Октябрьской социалистической революции (72) В.В,Мелешко, Ю,А.Скобицкий, С.В.Тарнавский и В,В.Корнейчук (56) Липтон А"; Выставка инерциальнйх сис тем на подвижном основании. М.: Наука, 1971,с.122 — 127. .Заявка ФРГ N 3337715, кл. 6 01 С

19/38, 1985,(54) СПОСОБ НАЧАЛЬНОЙ ВЫСТАВКИ В . АЗИМУТЕ САМООРИЕНТИРУЮЩЕГOCR

УКАЗАТЕЛЯ КУРСА С КАНАЛОМ ГОРИЗОНТАЛЬНОЙ КОРРЕКЦИИ И НЕВЕРТИКАЛЬНОЙ ОСЬЮ НАРУЖНОЙ РАМКИ (57) Изобретение относится к навигационному приборостроению и может быть использовано для определения ориентации в

Изобретение относится к навигационному приборостроению и может быть использовано для определения ориентации в азимуте неподвижных относительно Земли объектов.

Целью изобретения является повышение точности выставки в азимуте.

Это достигается тем, что в способе начальной выставки в азимуте самоориентирующегося указателя курса с каналом горизонтальной коррекции и невертикальной осью наружной рамки, состоящем e апределении положения платформы в азимуте по результатам измерения, запоминания и обработки сигналов, поступающих на дат„„5U„„1815596 А1 (и)з G 01 С 19/18, 19/00, 19/38 азимуте неподвижных относительно Земли объектов.

Целью изобретения является повышение точности выставки в азимуте, Способ включает измерение и запоминание сигналов поступающих на датчик момента горизонтального канала коррекции в нескольких заданных положениях, при этом сигнал в канале коррекции формируется по определенному закону, определение разности между запомненными сигналами в первом положении платформы и втором и третьем и определение начального положения платформы в азимуте по определенным зависимостям на основе информации о значениях углов наклона платформы в азимуте, измеренных с помощью индикатора горизонта, значения широты места объекта, углов разворота платформы в азимуте вычисленным коэффициентам и разностным сигналам, 2 ил. чик момента горизонтального канала коррекции гироскопического чувствительного элемента, установленного на платформе указателя курса, в нескольких заданных положениях платформы в азимуте, отстоящих на фиксированный угол, формируют сигналы в канале горизонтальной коррекции в соответствии со следующей зависимостью

ОГ1 = kgb — —,ш3 sin + со$/Зй з(п)4

Н кдм где Uãt — напряжение управления датчиком

k момента горизонтального канала коррек1815596 ции для i-ro положения платформы в азимуте (! = 1, 2, 3);

k1 — коэффициент передачи горизонтального канала коррекции; ! аду" — коэффициент передачи датчика момента горизонтального канала коррекции; Н вЂ” кинетический момент гироскопического чувствительного элемента;

P, -измеренный угол отклонения продольной оси платформы от плоскости горизонта;

y4 — измеренный угол отклонения поперечной оси платформы от плоскости горизонта; у — широта места положения объекта; а з — угловая скорость вращения Земли, преобразовывают сформированные сигналы в соответствии со следующей зависимостью: я;= ka О,! !

Н и запоминают преобразованные сигналы последовательно в первом, втором и третьем положениях платформы в азимуте, отстоящих на фиксированный угол, определяют разность между запомненным сигналом в первом положении платформы и втором, втором и третьем определяют коэффициенты при слагаемых запомненных сигналов, содержащих искомый угол положения в азимуте

Bin =а (Cos (д(! — 1))COSф—

- sin (д (! — 1 ) ) sin ф sin Д ), hn =в п (sin (д(! — 1) ) сов)4+

+ cos (д (! — 1 ) ) sin y4 з! и Д ), где в и,— приборное значение горизонтальной составляющей угловой скорости вращения Земли; д — фиксированный угол разворотов платформы в азимуте, используя значения углов наклона платформы, измеренных при помощи индикатора горизонта, значения широты места обьекта и угла разворотов платформы в азимуте д, по вычисленным коэффициентам и разностным сигналам определяют начальное положение платформы в азимуте в соответствии со следующими зависимостями:

sIn Qn(в3 $2) ь2 — ьз ) — (в2 в31 ы — ь2 о а

92 — аЗ а1п — a2n - s1 s2 a2n азп (фп a2n ) (,Ь2п !>Зп) (Жп азп ) (Ь1п Ь2п J а О arctg(), sIn d

cos а

На фиг, 1 показана связь земной геогра10 фической системы координат О (д и системы координат OXnYnZn, связанной с платформой указателя курса; на фиг. 2— пример реализации способа, Земная географическая опорная система координат О д (ось О которой направлена на восток, ось О д — на север, ось 0 1, — по вертикали. Система координат

ОХп YnZn связана с платформой, ось ОХп совпадает с осью подвеса платформы, ось ОУп

20 лежит в плоскости платформы и перпендикулярна оси ОХп, ось OZn перпендикулярна плоскости платформы. Угол а" характеризует отклонение оси ОУп от плоскости меридиана, угол P — от плоскости горизонта, а

25 угол ) характеризует отклонение оси OZn от вертикальной плоскости О (Yn, Самоориентирующийся указатель курса, представленный на фиг. 2, представляет

30 собой гиростабилизатор с невертикальной осью стабилизации и состоит из корпуса 1, азимутэльной рамы 2, установленной в корпусе 1 на азимутальной оси 3, платформы 4 с перпендикулярной оси 3 осью подвеса 5, размещенной в раме 2. На платформе 4 установлен гироскопический чувствительный элемент 6 с горизонтальной главной осью, первая входная ось которого параллельна оси подвеса 5 платформы 4, а вторая перпендикулярна последней и главной оси, снабженной первым 7 и вторым 8 датчиками угла (ДУ), первым 9 и вторым 10 датчиками момента (ДМ) по входным осям. Кроме того, на платформе 4 закреплены первый 11 и второй 12 индикаторы горизонта ИГ, причем ось чувствительности первого перпендикулярна азимутальной оси 3 и оси подвеса 5 платформы 4, а второго — параллельна последней. По оси подвеса 5 платформы 4 ус50 тановлен первый серводвигатель 13, вход которого через первый сервоусилитель 14 подключен к выходу первого ДУ 7. По азимутальной оси 3 установлен второй серводвигатель 15, вход которого через второй сервоусилитель 16 подключен к выходу второго ДУ 8. На оси 3 установлен азимутальный датчик угла 17, выход которого является выходом указателя. Для формирования управляющих сигналов, подаваемых на первый ДM 9, в схеме содержится

1815596

Г дм 1с

Запоминающее устройство 21 запоминает значения преобразованных сигналов

S1, Я2, Яз последовательно в первом, втором и третьем положениях платформы в азимуте, отстоящих на фиксированный угол д .

Из уравнений движения платформы выведена следующая зависимость для сигналов Si, запомненных в устройстве 21

30 где k 2 — коэффициент передачи азимутального канала коррекции гироскопического

35 чувствительного элемента 6; aР т; — требуемый угол положения платформы 4 в азимуте относительно корпуса; а д — угол положения платформы в азимуте относительно корпуса, измеренный датчиком угла 17. 40

Значение угла а т1 формируется в вычислительном устройстве 18 по формуле где сР о — угол начального положения платформы в азимуте относительно корпуса, измеренный датчиком угла 17; i — номер положения платформы в азимуте. 50

Сигнал управления датчиком момента 9 для I-го положения платформы в азимуте формируется вычислительным устройсгвом

19 и имеет следующий вид:

Uri = k 1 Р л

k вычислительное устройство 19, а для управления вторым ДМ 10 — вычислительное устройство 18. Для измерения и преобразования сигналов управления горизонтальным каналом коррекции гироскопического чувствительного элемента 6 служит вычислительное устройство 20, Запоминающее устройство 21 запоминает сигналы, полученные в устройстве 20, На вход вычис лительного устройства 23, определяющего положение платформы в азимуте, поступают сигналы с запоминающего устройства 21 и вычислительного устройства 22, производящего расчет коэффициентов; Вычислительные и запоминающие устройства могут быть выполнены либо на отдельных микросхемах, реализующих операции сложения, умножения, функциональных преобразований, запоминания, либо я виде микропроцессора, выполняющего все необходимые алгоритмы предлагаемого способа, Рассмотрим обоснование предлагэемого способа начальной выставки в азимуте.

Аналитическое гирокомпасирование производится по результатам измерения видимых уходов платформы от плоскости горизонта, На ДМ 10 азимутального канала коррекции подается с вычислительного устройства 18 сигнал

UAi =-k2(а т — a д), aÐт1 aÐ, +(1) д, I=1,2,3, — щ sin 0д соз Д sin )4

Н кдм где k1 — коэффициент передачи Горизонтального канала коррекции;

kä,„— коэффициент передачи ДМ 9; р л, Р n, y n — и риборн ые (измерено о ные) значения соответствующих углов.

Вычислительное устройство 20 производит измерение и преобразование сигналов U

si =0)(sin(a +(I 1)д)cos +

+ cos (a + (i — 1 ) д) sin P sin P )—

-в СОЗ)3 sin — в д1 в = вз cos p; м - = щз sin p, где в 1 — систематическая составляющая горизонтального дрейфа гироскопического чувствительного элемента 6.

В первом положении платформы (i = 1)

a = a = йот1, следовательно, сигнал

UA1 равен нулю и ДМ 10 препятствует каким-либо движениям платформы в азимуте.

Сигнал S1, запомненный в устройстве 21, определяется формулой

5<=ccg(sint6 cosi >cccx 5inii cine )—

-63yco5(3 5>n(-G3g<=Q<6IncC +,со&к—

:- И соЬ Ъ sing ca где а1= а сов y", Ь1=гд sin y Оslnp О

После получения сигнала S1 вычислительное устройство 18 формирует и подает на ДМ сигнал (i = 2) UA2 = k2(а 72 с д ), Ф Т2= а О+ д под действием которого платформа разворачивается относительно начального поло1815596 жения в азимуте а о наугол д иудерживается в этом положении. Для второго положения платформы сигнал $2 имеет вид q

Ь2 — в (з1п д cos у + cos д sin y sin p ).

Аналогично производится поворот платформы в третье. положение.

На ДМ 10 (1 = 3) поступает с вычислительного устройства 18 сигнал

ОАз =-Ь(гР тз- а д), а тз=а +2 д

Сигнал $з, запомненный в устройстве

21, определяется формулой

53 а (вм(сс +23) сов +cos(o4 i29)singъзлф)-Я « P sin!!"-6) ä, ñ aqsin0P+ Ъэ обм—

- Я т с О5 Р4 51 tl g 4 и э, где аз= в (cos2 д cosy — sin2 д sing ), Ьз = в (з!02 д cosy +cos2 д sip ).

Слагаемое в cos p sin p в сигналах $! определяет уход платформы от плоскости горизонта, вызванный вертикальной составляющей в вращения Земли, возникающей из-за невертикальной оси стабилизации 3 (y ф О). Для компенсации этого ухода сформировано второе слагаемое сигнала управления датчиком момента 9 горизонтального канала коррекции — Uri .

После запоминания сигналов St, S2 и $з вычислительное устройство 23 определяет разностные сигналы

S> -$2=(а! — а2)зlп а +(ь1 — b2)cos a

$2 SS = (а2 аз)з1п а + (Ь2 Ьз)соз а

Используя для вычисления начального положения платформы в азимуте разностные сигналы, удается произвести автокомпенсацию погрешности из-за горизонтального дрейфа гиЬоскопического чувствительного элемента, Для определения начального положения платформы в азимуте в устройстве 22 вычисляются значения коэффициентов а!, и bi при слагаемых запомненных сигналов, содержащих искомый угол положения в азимуте, по следующим формулам: а!а- Np> n(cos(д (1 — "))cos p n — з1п(др

I(l 1))sin у. sin P „), 5

Ь!и= в nein(д (1 — 1))соз )P и+ cos(д (I— 1))sin у и sin р и), где в и - в зсоз ф n — приборное зна10 чение горизонтальной составляющей угловой скорости вращения Земли.

В вычислительном устройстве 23 по вы- численным коэффициентам и разностным. сигналам определяют начальное положение платформы в азимуте в соответствии со следующими зависимостями: ф! -а)(! 2п альп) (5а-5з)(Ь,л-b nf эneL

1 (ae с ап1(Ьав bm)-(о ю-a»)(4л-b<>)

20 ,5g- 53) (Q)q otq) (5 5 ) (Q2„Qъп) со50! 7. ,(ащ„-ам)(Ь,л-Ь»)-(clean c»)(Ь,„-Ь,д а = arcing().

sin а

cos а-

Изобретение позволяет значительно повысить точность начальной выставки в

3р азимуте самоориентирующегося указателя курса с каналом горизонтальной коррекции . и невертикальной осью наружной рамки, так ... как устраняет погрешность из-за систематического горизонтального дрейфа гироскопи35 ческого чувствительного элемента, являющуюся самой существенной погреш- . ностью аналитического гирокомпасирова, ния.

Формула изобретения

Способ начальной выставки в азимуте самоориентирующегося указателя курса с каналами горизонтальной коррекции с невертикальной осью наружной рамки, состоящий в определении положения платформы

45 в азимуте по результатам измерения, sanoминания и обработке сигналов, поступающих на датчик момента горизонтального канала коррекции гироскопического чувствительного элемента, установленного на

50 платформе указателя курса, в нескольких заданных положениях платформы в азимуте, отстоящих на фиксированный угол, о т л ич а ю шийся тем, что, с целью повышения точности выставки в азимуте, формируют сигналы в канале горизонтальной коррекции в соответствии со следующей зависимостью:

1815596

30 о,ф

0г = — K> j4+ — (03 sin pï cosP, siny;

Кдм где Ог — напряжение управления датчиком

k момента горизонтального канала коррекции для i-го положения платформы в азимуте, i--1, 2, 3;

K> — коэффициент передачи горизонтального канала коррекции;

Кдм — коэффициент передачи датчика момента горизонтального канала коррекции;

Н вЂ” кинетический момент гироскопического чувствительного элемента;

P л — измеренный угол отклонения продольной оси платформы от плоскости горизонта; у „о — измеренный угол отклонения поперечной оси платформы от плоскости горизонта; р — широта места положения объекта; и з — угловая скорость вращения Земли, преобразовывают сформированные сигналы в соответствии со следующей зависимостью:

Г дм и запоминают преобразованные сигналы последовательно в первом, втором и третьем положениях платформы в их азимуте, отстоящих на фиксированный угол, определяют разность между запомненным сигналом в первом положении платформы и втором, втором и третьем. определяют коэффициенты при слагаемых запомненных

5 сигналов, содержащих искомый угол положения в азимуте, о (>i — ва) (Ьяп >3n) — (F z-э ь) (6 п Ь п)

final.

Я (,.-a«)(ban Ь „)-(+gn-а,п)(Ь,„-Ь,) (5 - s l (а,n -a«)-(5,-6,) (ozn а,„)

1 CO5R

1 (ate ann)(ban Ьзп) (ago ann)(Ь|д-Ь«) где в, и — приборное значение горизон«т тальной составляющей угловой сKopocTM вращения Земли;

15 д — фиксированный угол разворота платформы в азимуте, используя значения углов наклона платформы, измеренных при помощи индикаторов горизонта, значения широты места объекта, 20 и угла разворота платформы s азимуте д, по вычисленным коэффициентам и разностным сигналам определяют начальное положение платформы в азимуте в соответствии со следующей зависимостью:

a;„= 63 д(со (3(<))co5)(„sin(8(i-())sing„s (Зп1)

b;„= 03 „(5 ë (S(-())co 6 („+co9 (8(l-<)) Sin f „o A Pи 1, а = artctg(sin а /cos а" ).

181559б

Составитель Ю.Скобицкий

Техред М.Моргентал Корректор Н.Милюкова

Редактор

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

Заказ 1634 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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