Изобретение относится к области навигации, в частности к способу измерения угловой скорости гироплатформы.
Известен способ измерения угловой скорости гироплатформы трехосных гиростабилизаторов при помощи установки дополнительного контрольного поплавкового интегрирующего гироскопа (ПИГ), который охватывают отрицательной обратной связью [1]. Однако этот способ позволяет замерять вертикальную составляющую угловой скорости платформы только с точностью до погрешности контрольного ПИГ.
Наиболее близким техническим решением является способ измерения угловой скорости платформы при помощи ПИГ с магнитоэлектрическим двигателем, охваченного отрицательной обратной связью, который работает в режиме модуляции кинетического момента [2].
Недостатком этого способа, сдерживающим дальнейшее увеличение точности, является появление помех, синхронных с модуляцией кинетического момента, вызванных изменением усилий, воздействующих на ротор гироскопа, при изменении его частоты вращения.
В частности, основными причинами являются изменение тяжений между постоянными магнитами ротора и статорами из-за изменения токов в обмотках статоров вследствие изменения нагрузки на валу двигателя и изменения индуктивного сопротивления, а также изменение параметров газовых потоков в двигателе.
Это видно из следующих рассуждений.
Уравнение моментов на выходной оси контрольного ПИГ, установленного на гироплатформе и работающего в режиме датчика угловой скорости, записывается следующим образом:
Ioc1•Kдм= Hωпл+Mp+Mн+A•icp+f(Ω), (1) ,
где
Iос1 - ток обратной связи в датчике момента ПИГ;
Kдм - крутизна характеристики датчика момента ПИГ;
H - кинетический момент гироскопа,
ωпл - угловая скорость гироплатформы (определяемая величина);
Mн-момент, обусловленный постоянными тяжениями между поплавком и корпусом ПИГ (токоподводы, реактивные моменты в датчиках угла и т.д.);
Mр - момент, обусловленный разбалансировкой поплавка;
A • iср- момент, вызванный тяжением между постоянными магнитами ротора и током (iср) статоров;
A - коэффициент пропорциональности (неизвестная величина);
f(Ω) - момент, вызванный наличием аэродинамической асимметрии конструкции гиродвигателя (неизвестная величина);
Ω - угловая частота вращения ротора.
При изменении частоты вращения ротора с Ω на Ω1 (модуляции кинетического момента) уравнение (I) перепишется в следующем виде:
Ioc2•Kдм= H1ωпл+Mp+Mн+A•(icp-Δi1)+f(Ω1), (2) ,
где
Δi1 - изменение тока в статоре.
Из совместного решения (1) и (2) будем иметь:
Из уравнения (3) видно, что погрешности, обусловленные моментами разбалансировки (Mр) и тяжений (Mн), в полезном сигнале (разность токов обратной связи) отсутствуют. Однако, полезный сигнал пропорционален не только искомой величине (ωпл) , но и синхронной погрешности (второй и третий члены правой части уравнения).
Для устранения указанных помех в известном способе, основанном на том, что в ПИГ с магнитоэлектрическим двигателем, установленном на гироплатформе, охваченной отрицательной обратной связью и работающей в режиме модуляции кинетического момента, ротору гироскопа дополнительно сообщают возвратно-поступательные перемещения вдоль оси собственного вращения попеременным эталонным изменением токов в статорных обмотках магнитоэлектрического двигателя (МЭД), что позволяет определить синхронные помехи, обусловленные тяжением между постоянными магнитами ротора и статорами.
Это видно из следующего. При изменении, например, в левом статоре двухстаторного МЭД эталонного значения тока на величину Δiэ , из уравнения (I) будем иметь:
Ioc3•Kдм= Hωпл+Mp+Mн+A(icp-Δiэ)+f(Ω), (4) .
Решая совместно (1) и (4), будем иметь:
(Ioc1-Ioc3)•Kдм= A•Δiэ .
Откуда
Изменяя затем ток правого статора на эталонную величину Δiэ , запишем уравнение (I) в виде:
Ioc4•Kдм= Hωпл+Mp+Mн-A(icp-Δiэ)+f(Ω), (6) .
Решая совместно (1) и (6), имеем:
.
Подставляя в (3) выражение (5), если разность Iос1 - Iос2 > 0, или выражение (7), если Iос1 - Iос2 <0, будем иметь:
.
Из уравнения (8) видно, что неопределенная погрешность, обусловленная тяжением статора и ротора (A • Δi1 - см. уравнение (3)), исчезла.
Для определения оставшейся составляющей синхронной помехи , обусловленной конструктивной асимметрией, проводим описанные операции (1) - (8) на неподвижном основании, когда ωпл= u3•sinϕ (для азимутальной ориентации ПИГ), где Uз- угловая скорость вращения Земли, ϕ - широта места.
Тогда из уравнения (8) находим:
.
Так как для конкретного гироскопа эта составляющая синхронной помехи является величиной постоянной, то ее можно, в частности, аттестовать заранее при изготовлении гироскопа и занести в сопроводительную документацию на него.
Таким образом, из уравнения (8) с учетом (9) можно определить вертикальную составляющую угловой скорости платформы без синхронных помех контрольного гироскопа, что повышает точность измерения угловой скорости гироплатформы.
название | год | авторы | номер документа |
---|---|---|---|
СПОСОБ ПОВЫШЕНИЯ ТОЧНОСТИ ШАРОВЫХ ГИРОСКОПОВ | 1996 |
|
RU2118794C1 |
ТРЕХСТЕПЕННЫЙ ГИРОСКОП | 1996 |
|
RU2119146C1 |
ЭЛЕКТРОСТАТИЧЕСКИЙ ГИРОСКОП | 1999 |
|
RU2173446C2 |
МАГНИТОЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ ДВИГАТЕЛЬ ГИРОСКОПА | 1996 |
|
RU2118795C1 |
УСТРОЙСТВО ДЛЯ ВОСПРОИЗВЕДЕНИЯ УГЛОВОГО ДВИЖЕНИЯ | 2001 |
|
RU2206899C1 |
ГИРОИНТЕГРАТОР ЛИНЕЙНЫХ УСКОРЕНИЙ | 1995 |
|
RU2097701C1 |
ДИНАМИЧЕСКИ НАСТРАИВАЕМЫЙ ГИРОСКОП | 1999 |
|
RU2157965C1 |
ОСЕВОЙ КОМПЕНСАЦИОННЫЙ ЦИФРОВОЙ АКСЕЛЕРОМЕТР С НЕКОНТАКТНЫМ ПОДВЕСОМ ИНЕРЦИОННОЙ МАССЫ | 1997 |
|
RU2128345C1 |
ДАТЧИК УГЛОВОЙ СКОРОСТИ С ТРЕХКРАТНОЙ МОДУЛЯЦИЕЙ ПОЛЕЗНОГО СИГНАЛА НА БАЗЕ МОДУЛЯЦИОННОГО ГИРОСКОПА С ИНДУКЦИОННЫМ ИЗМЕРИТЕЛЕМ МОДУЛЯЦИИ | 2008 |
|
RU2389031C1 |
ДИНАМИЧЕСКИ НАСТРАИВАЕМЫЙ ГИРОСКОП | 1999 |
|
RU2178142C2 |
Использование: в области навигации. Сущность изобретения: способ измерения угловой скорости гироплатформы, при котором поплавковый интегрирующий гироскоп с магнитоэлектрическим двигателем, охваченный отрицательной обратной связью, работает в режиме модуляции кинетического момента, ротору гироскопа дополнительно сообщают возвратно-поступательные перемещения вдоль оси собственного вращения попеременным эталонным изменением токов в статорных обмотках магнитоэлектрического двигателя.
Способ измерения угловой скорости гироплатформы, при котором поплавковый интегрирующий гидроскоп с магнитоэлектрическим двигателем, охваченный отрицательной обратной связью, работает в режиме модуляции кинетического момента, отличающийся тем, что ротору гироскопа дополнительно сообщают возвратно-поступательные перемещения вдоль оси собственного вращения попеременным эталонным изменением токов в статорных обмотках магнитоэлектрического двигателя.
Печь для непрерывного получения сернистого натрия | 1921 |
|
SU1A1 |
С.Ф.Фармаковский, К.А.Черноглазов | |||
Развитие и современное состояние инерциальных навигационных систем РАПл ВМС США | |||
Способ получения фтористых солей | 1914 |
|
SU1980A1 |
Аппарат для очищения воды при помощи химических реактивов | 1917 |
|
SU2A1 |
И.Ширер (J.Shearer) | |||
Оценка характеристик перспективного гироскопа при модуляции кинетического момента для точного определения азимута | |||
Отчет фирмы "Ч.С.Дрейпер Лаборатории", США, явварь-сентябрь 1981 г. |
Авторы
Даты
1998-03-10—Публикация
1996-05-16—Подача