Способ определения составляющих собственной скорости прецессии, не зависящей от ускорения свободного падения, динамически настраиваемого гироскопа с ротором в корпусе с вертикальным положением его вектора кинетического момента и двумя цепями обратной связи, включающими датчики угла и момента

Способ определения составляющих собственной скорости прецессии, не зависящей от ускорения свободного падения, динамически настраиваемого гироскопа с ротором в корпусе с вертикальным положением его вектора кинетического момента и двумя цепями обратной связи, включающими датчики угла и момента

Реферат

 

Изобретение относится к точному приборостроению. Цель изобретения - упрощение реализации, повышение точности и расширение функциональных возможностей за счет определения составляющих собственной скорости прецессии гироскопа, обусловленных постоянной времени прецессии и нулевыми сигналами датчиков угла, угловыми перекосами корпуса, остаточной жестью подвеса, внешними моментами типа магнитного тяжения. В данном способе после первого измерения величины токов в режиме обратной связи по моменту изменяют полярность подключения обмоток датчиков момента, инверсируют фазу напряжения питания датчиков угла и производят вторичный замер величины токов, после чего изменяют направление вращения ротора гироскопа, полярность подключения обмоток датчиков момента и производят очередной замер величины токов, затем вновь изменяют полярность подключения обмоток датчиков момента инверсируют фазу напряжения питания датчиков угла и производят последний замер величины токов, вычисление составляющих собственной скорости прецессии гироскопа осуществляют с учетом полученных данных. 1 ил.

Изобретение относится к точному приборостроению. Целью изобретения является упрощение реализации, повышение точности и расширение функциональных возможностей за счет определения составляющих собственной спорости прецессии гироскопа, обусловленных постоянной времени прецессии и нулевыми сигналами датчиков угла, угловыми перекосами корпуса, остаточной жесткостью подвеса, внешними моментами типа магнитного тяжения. Указанная цель достигается тем, что в способе определения составляющих собственной скорости прецессии, не зависящей от ускорения свободного падения, динамически настраиваемого гироскопа с ротором в корпусе с вертикальным положением его вектора кинетического момента и двумя цепями обратной связи, включающими датчики угла и момента, заключающемся в измерении величин токов в режиме обратной связи по моменту, вычислении составляющих собственной скорости прецессии гироскопа, после первого измерения величины токов в режиме обратной связи по моменту, изменяют полярность подключения обмоток датчиков момента, инверсируют фазу напряжения питания датчиков угла и производят вторичный замер величины токов, после чего изменяют направление вращения ротора гироскопа, полярность подключения обмоток датчиков момента и производят очередной замер величины токов, затем вновь изменяют полярность подключения обмоток датчиков момента, инверсируют фазу напряжения питания датчиков угла и производят последний замер величины токов, вычисление составляющих собственной скорости прецессии гироскопа осуществляют с учетом полученных данных. На чертеже изображена блок-схема, характеризующая работу динамически настраиваемого гироскопа в режиме электрической пружины (ЭП), при котором сигналы датчиков угла с (ДУ) 1, 2 через предварительные усилители (ПУ) 3, 4 фазовые детекторы (ФД) 5, 6, усилители постоянного тока (УПТ) 7, 8 поступают на соответствующие датчики момента (ДМ) 9, 10 КОС X и Y. На чертеже также обозначено: правая система координат (СК) OXYZ, предполагается, что оси чувствительности ДУ и оси ДМ совпадают с осями OX и OY корпуса гироскопа цифрами 9, 10 обозначены статоры ДМ магнито-электрического типа: _o, _o это углы наклона ротора относительно осей OX и OY из-за "отработки" ЭП "нулевых" сигналов ДУ (в данном случае предполагается, что "нулевые" сигналы в обоих КОС отрицательные, по модулю равные углам наклона ротора _o, _o, поэтому углы наклона ротора это положительные величины в СК OXYZ), М_х, M_y возмущающие моменты, связанные с корпусом прибора (обусловленные, например, магнитным тяжением); М_ха ( ). М_уа ( w ) газодинамические моменты, обусловленные угловым перекосом корпуса относительно оси приводного вала: w_згх, _згу проекции горизонтальной составляющей угловой скорости Земли _зг на оси OX и OY. Все измерения по данному способу проводятся в режиме ЭП, когда сила токов в каналах обратной связи (КОС) является мерой приложенных к ротору внешних уводящих моментов. Модель составляющих собственной скорости прецессии (ССП) динамически настраиваемого гироскопа можно записать в следующем виде где w, - измеряемые величины ССП в каналах обратной связи (КОС) x и h при работе гироскопа в режиме электрической пружины (ЭП). w_зг, _зг проекции горизонтальной составляющей угловой скорости Земли на оси чувствительности КОС и h. t- постоянная времени прецессии ДНГ. K остаточная жесткость подвеса. Н кинетический момент. K, K угловые жесткости торсинов по осям подвеса. угловая скорость вращения ротора (скорость настройки), - погрешность настройки на резонансную скорость вращения. При этом, исходя из исходной полярности подключения обмоток Д, как, например, это осуществлено в ДНГ типа ГВК-6, можно записать условие компенсации токами ЭП внешних возмущающих моментов, приложенных к ротору, векторы которых направлены по осям OX и OY ДНГ: Т. е. положительному моменту M_у, вектор которого направлен по положительному направлению оси OY, соответствует положительная сила тока в КОС "Y", а в КОС "Х" наоборот, положительная сила тока соответствует моменту М_х, вектор которого направлен по отрицательной помуоси OX. В (2) обозначено: К_х, К_у крутизна ДМ КОС "X" и "у" (гсм/мА), I_x, I_y сила токов, протекающих в КОС "X" и "у" (мА). С учетом структуры составляющих ССП, перепишем (2) в виде (см. также фиг.) для исходного "штатного" режима работы ДНГ: где момент, обусловленный постоянной времени прецессии ; DK_o(_o) момент, обусловленный расстройкой (остаточной жесткостью подвеса K); _oo нулевые сигналы ДУ; M_уз(), M_хэ() газодинамические моменты, обусловленные угловыми перекосами корпуса относительно оси вала (направление выбрано произвольно). H_згхH_згу гироскопические (внешние) моменты, обусловленные наличием горизонтальной составляющей угловой скорости Земли при вертикальной ориентации вектора кинетического момента Н; М_х, M_y моменты, связанные с корпусом ДНГ и не зависящие от углов наклона и направления вращения ротора ДНГ; I_x, I_y токи в КОС "X" и "у" для "штатного" режима работы ДНГ. Изменим полярность подключения обмоток ДМ и инверсируем (изменим на 180^o) фазу напряжения питания ДУ. Для получения уравнений компенсации в (3) необходимо изменить знаки у токов, протекающих в КОС, и знаки у "нулевых" сигналов ДУ _oo: В (4) штрихом отмечены токи в КОС после изменения полярности подключения обмоток ДМ и инверсирования фазы напряжения питания ДУ. После измерения токов в КОС согласно (4) изменим направление вращения ротора на противоположное. Для того, чтобы замкнулась ЭП, необходимо или изменить полярность подключения обмоток ДМ или инверсировать фазу напряжения питания ДУ (что-либо одно вернуть в исходное положение). Допустим, что вернули в исходное положение полярность подключения обмоток ДМ. Для получения уравнений компенсации необходимо в (4) изменить знаки у токов в КОС "Х" и "у", а также знаки у моментов, зависящих от направления вращения. Тогда будем иметь После проведения измерений токов согласно (5), вновь изменим полярность подключения обмоток ДМ, и чтобы замыкалась ЭП, изменим (инверсируем) фазу напряжения питания ДУ (вернем в исходное положение). Для получения уравнений компенсации в этом режиме, в (5) необходимо изменить знаки у токов в КОС и знаки " нулевых" сигналов ДУ _o, _o: Уравнения (5) преобразуются к виду Из систем уравнений (3) (6) нетрудно получить: Окончательно, учитывая, что K_x(y) K_x(y) H где K_x(y) крутизна ДМ_x(y) с размерностью о/ч мА, получим выражения для составляющих ССП, не зависящей от (11) составляющие ССП, обусловленные постоянной времени прецессии ( ) и нулевыми сигналами ДУ; (12) - газодинамические составляющие ССП, обусловленные угловыми перекосами корпуса относительно оси приводного вала; (13) составляющие ССП, обусловленные расстройкой (остаточной жесткостью подвеса) и нулевыми сигналами ДУ; (14) - составляющие ССП, обусловленные внешними моментами, не зависящими от углов наклона и направления вращения ротора (типа магнитного тяжения): Т. о. поставленная цель достигнута определены составляющие ССП, не зависящей от g, только по токам самого измерительного узлa-гироскопа без определения дополнительных параметров.

Формула изобретения

Способ определения составляющих собственной скорости прецессии, не зависящей от ускорения свободного падения, динамически настраиваемого гироскопа с ротором в корпусе с вертикальным положением его вектора кинетического момента и двумя цепями обратной связи, включающими датчики угла и момента, заключающийся в измерении величин токов в режиме обратной связи по моменту, вычислении составляющих собственной скорости прецессии гироскопа, отличающийся тем, что, с целью упрощения реализации, повышения точности и расширения функциональных возможностей за счет определения составляющих собственной скорости прецессии гироскопа, обусловленных постоянной времени прецессии и нулевыми сигналами датчиков угла, угловыми перекосами корпуса, остаточной жесткостью подвеса, внешними моментами типа магнитного тяжения, после первого измерения величины токов в режиме обратной связи по моменту изменяют полярность подключения обмоток датчиков момента, инверсируют фазу напряжения питания датчиков угла и производят вторичный замер величины токов, после чего изменяют направление вращения ротора гироскопа, полярность подключения обмоток датчиков момента и производят очередной замер величины токов, затем вновь изменяют полярность подключения обмоток датчиков момента, инверсируют фазу напряжения питания датчиков угла и производят последний замер величины токов, а вычисление составляющих собственной скорости прецессии гироскопа осуществляют с учетом полученных данных.

РИСУНКИ

Рисунок 1

MM4A Досрочное прекращение действия патента Российской Федерации на изобретение из-за неуплаты в установленный срок пошлины за поддержание патента в силе

Номер и год публикации бюллетеня: 23-2001

Извещение опубликовано: 20.08.2001