СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ КРУТИЗНЫ ВЫХОДНОЙ ХАРАКТЕРИСТИКИ ГИРОСКОПА Российский патент 1996 года по МПК G01C19/42 

Изобретение относится к гироскопии и может быть использованно в системах инертного управления объектами, а также при изготовлении прецизионных гироскопов.

Известен принятый за прототип способ определения крутизны выходной характеристики гироскопа (1) путем приведения корпуса во вращение с заданной угловой скоростью, определения приращения выходного сигнала измерителя и вычисления его крутизны по полученным данным.

Недостатком известного способа является сложность: для точного задания входной угловой скорости необходимо вращать корпус гироскопа необходимо также обеспечить точную выставку осей измерителя относительно оси приводного вращения (стола и стабильность этой выставки в процессе вращения.

Целью изобретения является устранение указанного недостатка.

Поставленная цель достигается тем, что изменяют частоту собственного вращения ротора при возбужденных нутационных колебаниях, измеряют нутационные частоты при двух значениях скорости ротора и вычисляют крутизну как разность между отношением приращения частоты нутационных колебаний к приращению частоты собственного вращения ротора и единицей.

Сущность изобретения заключается в том, что при определении крутизны корпус гироскопа остается неподвижным, входная угловая скорость задается уменьшением или увеличением скорости приводного вращения ротора относительно корпуса, при этом изменяется частота нутационных колебаний ротора.

Частота нутационных колебаний ротора гироскопа ν_н (во вращающейся системе координат) связана со скоростью приводного вращения ротора α_дв и абсолютной угловой скоростью ω_к корпуса гироскопа вокруг приводной оси соотношением

где К коэффициент пропорциональности (крутизна характеристики гироскопа), f_cm аддитивная составляющая частоты обусловленная упругим подвесом ротора.

Из выражения (1) следует, что приращение нутационной частоты Δν_н при постоянной составляющей f_cm, имеет вид:
Δν_н=k(Δ₁α_дв+Δ₂ω_k)
где приращение частоты приводного вращения ротора
,
Δ₂ω_к приращение абсолютной угловой скорости корпуса.

Как видно из выражения (2), по воздействию на частоту ν_н изменение частоты приводного вращения ротора эквивалентно изменению входной угловой скорости Δ₂ω_к..

Изменение частоты нутационных колебаний ротора в невращающейся с ротором системе координат имеет вид:

В результате при неподвижном корпусе (Δ₂ω_к=0) получаем

Таким образом, по предлагаемому способу крутизна K определяется как разность между отношением приращения частоты нутационных колебаний к приращению частоты собственного вращения ротора и единицей.

Предлагаемый способ проще, поскольку не требуется прецизионное вращению корпуса гироскопа, а ось задаваемого вращения совпадает с приводной осью ротора. В этом заключается полученный новый эффект.

Сущность изобретения и пример реализации поясняются чертежом, на котором представлена схема установки для определения крутизны характеристики гироскопа по предлагаемому способу.

Ротор 1 с помощью упругого стержня 2 укреплен на валу 3, установленном на подшипниках в основании 4. В основании установлены двигатель 5, датчик угла (ДУ) 6, датчик момента (ДМ) 7, усилитель 8, блок управления 9. Выход ДУ 6 через усилитель 8 соединен с входами ДМ 7 и блока 9. Первый выход блока 9 подключен к входу двигателя 5.

Вал 3 (вместе с ротором) приведен во вращение с угловой скоростью от двигателя 5. Выходной сигнал ДУ 6 через усилитель 8 поступает на вход ДМ 7, возбуждающего автоколебания ротора на нутационной частоте νy1

вокруг оси, ортогональной оси собственного вращения вала. Сигнал нутационной частоты νн1 с выхода усилителя 8 поступает на вход блока 9, измеряющего эту частоту.

С первого выхода блока 9 на вход двигателя 5 поступает измеренное по частоте напряжение питания, что приводит к изменению частоты приводного вращения вала на величину , при этом автоколебательная система "ДУ 6 - усилитель 8 ДМ 7" возбуждает колебания на нутационной частоте νy2

≠νy1. Сигнал частоты νн2 с выхода усилителя 8 поступает на вход блока 9, определяющего разность частот Δνнн=νн1-νн2. С использованием данных блок 9 по формуле (3) вычисляет крутизну выходной характеристики гироскопа и выдает значение " К" со второго выхода.

Результаты экспериментальной проверки способа:
исходная скорость приводного вращения ротора прецессионного динамически настраиваемого гироскопа .

, , , , , ,
крутизна характеристики гороскопа

Использование: в системах инерциального управления объектами, а также при изготовлении прецизионных гироскопов. Сущность изобретения: изменяют частоту собственного вращения ротора при возбужденных нутационных колебаниях, измеряют нутационные частоты при двух значениях скорости ротора и вычисляют крутизну как разность между отношением приращения частоты нутационных колебаний к приращению частоты собственного вращения ротора и единицей. 1 ил.

Способ определения крутизны выходной характеристики гироскопа путем вращения его чувствительного элемента, измерения приращения выходного сигнала гироскопа и вычисления крутизны, отличающийся тем, что, с целью упрощения способа, изменяют частоту собственного вращения ротора при возбужденных нутационных колебаниях, измеряют нутационные частоты при двух значениях скорости ротора и вычисляют крутизну, как разность между отношением приращения частоты нутационных колебаний к приращению частоты собственного вращения ротора и единицей.