СПОСОБ ИНДИКАЦИИ АБСОЛЮТНОЙ УГЛОВОЙ СКОРОСТИ Российский патент 1997 года по МПК G01C19/00 

Изобретение относится к гироскопии и может быть использовано в системах инерциального управления объектами.

Известный способ индикации абсолютной угловой скорости основания основан на вращении вала роторно-вибрационного гироскопа с частотой Ω, измерении угловых отклонений ротора гироскопа относительно двух взаимно ортогональных направлений, определении по этим отклонениям двух составляющих угловой скорости в плоскости вращения вала, возбуждении автоколебаний ротора относительно вала на частоте n₁, определении разности частот ν₁-Ω, определении по величине ν₁-Ω третьей составляющей угловой скорости в направлении вращения вала, корректировке положения измерительных осей первых двух составляющих угловой скорости по величине ν₁-Ω.

Недостатком этого способа является высокий уровень помех, обусловленных нестабильностью частоты автоколебаний ротора.

Целью изобретения является повышение точности индикации абсолютной угловой скорости.

Поставленная цель достигается тем, что в известном способе индикации абсолютной угловой скорости, включающем вращение вала гироскопа с частотой Ω, определение угловых отклонений ротора относительно двух взаимно ортогональных направлений в плоскости вращения вала, определение по этим отклонениям первой и второй составляющих угловой скорости, возбуждение автоколебаний ротора относительно вала на первой частоте n₁ и корректировку положения измерительных осей первой и второй составляющих угловой скорости по результатам измерения третьей составляющей угловой в направлении вращения вала, дополнительно возбуждают автоколебания ротора относительно вала на второй частоте, не равной первой частоте ν₁, определяют разность частот автоколебаний, с учетом полученных данных определяют величину абсолютной угловой скорости в направлении вращения вала гироскопа по соотношению:
ω₃=K•Δ-Ω,,
где K коэффициент пропорциональности,
Δ разность первой и второй частот автоколебаний,
W скорость собственного вращения вала гироскопа.

На чертеже изображено устройство для осуществления предлагаемого способа.

Ротор 1 с помощью упругого торсиона 2 укреплен на валу 3, установленном на подшипниках 4 в основании 5. На валу укреплены также датчик угла /ДУ/ 6, датчики момента /ДМ/ 7 и 8 и постоянные магниты /ПМ/ 9 и 10 противоположной полярности. В основании соответственно ПМ установлена считывающая головка /СГ/ 11. Кроме того, в основании укреплены база 12, двигатель 13, фильтр 14, усилители 15 и 16, вычислитель 17, блок 18. На базе 12 соответственно ротору установлены ДУ 19 и 20.

Способ реализуется следующим образом. Вал 3 вместе с ротором 1 приведен во вращение относительно основания с угловой скоростью W от двигателя, не показанного на чертеже. При этом ПМ 9 и 10 проходят под СГ 11, генерируют в ней знакопеременные импульсы, которые поступают на третий вход вычислителя 17. Выходной сигнал ДУ 6, измеряющего угловые колебания ротора относительно вала, поступает на вход фильтра 14, осуществляющего разделение сигнала на составляющие в двух различных по частоте расчетных диапазонах n₁ и ν₂(ν₁≠ν₂).. Первая составляющая сигнала /в диапазоне частот ν₁/ поступает с первого выхода фильтра через усилитель 15 на вход ДМ 7 и первый вход вычислителя 17. Вторая составляющая сигнала /в диапазоне частот ν₂/ поступает с второго выхода фильтра через усилитель 16 на вход ДМ 8 и второй вход вычислителя 17. ДМ 7 и 8 прикладывают к ротору моменты, возбуждая и поддерживая угловые автоколебания ротора на его собственных частотах ν₁ и ν₂ соответственно.

При вращении основания в инерциальном пространстве с угловой скоростью ω в направлении вращения вала частоты n₁ и ν₂ автоколебаний ротора смещаются в противоположные стороны по шкале частот, что приводит к изменению их разности Δ=ν₁-ν₂.. Электрические сигналы с частотами ν₁ и ν₂ с выходов усилителей 15 и 16 соответственно поступают на первый и второй входы вычислителя 17, определяющего разность частот Δ=ν₁-ν₂ и вычисляющего величину ω по формуле с использованием информации о величине W по частоте импульсов СГ 11, пришедших на третий вход вычислителя.

При изменении статической частоты упругого подвеса ротора /вследствие нестабильности жесткости упругого подвеса и экваториального момента инерции ротора/ частоты n₁ и ν₂ автоколебаний смещаются в одну сторону, что не приводит к изменению разности Δ=ν₁-ν₂. В результате величина ω, получаемая с выхода вычислителя, не содержит помехи, обусловленной нестабильностью статической частоты упругого подвеса.

Использование: в системах инерциального управления объектами для индикации абсолютной угловой скорости основания, при этом достигается повышение точности. Сущность изобретения: дополнительное возбуждение автоколебаний ротора относительно вала на другой частоте и соответствующая обработка информации позволяют устранить помехи, обусловленные нестабильностью собственной частоты подвеса ротора. 1 ил.

Способ индикации абсолютной угловой скорости основания, включающий вращение вала роторно-вибрационного гироскопа, измерение отклонений ротора относительно двух направлений, возбуждение автоколебаний ротора на первой частоте, определение угловых скоростей основания относительно трех взаимоортогональных осей, отличающийся тем, что, с целью повышения точности, дополнительно возбуждают автоколебания ротора относительно вала на второй частоте, не равной первой частоте, определяют разность частот автоколебаний, с учетом полученных данных определяют величину абсолютной угловой скорости ω₃ в направлении вращения вала гироскопа по соотношению
ω₃=K•Δ-Ω,
где k коэффициент пропорциональности;
Δ- разность первой и второй частот автоколебаний;
Ω- скорость собственного вращения вала гироскопа.