СИСТЕМА СТАБИЛИЗАЦИИ И НАВЕДЕНИЯ Российский патент 2003 года по МПК F41G5/14 

Предлагаемое изобретение относится к области систем автоматического регулирования, а конкретно к системам стабилизации и наведения артиллерийского вооружения подвижных объектов, имеющим повышенный диапазон регулирования скорости наведения и малую скоростную погрешность приводов, как, например, стабилизатор блока оружия боевой машины пехоты (БМП).

Известны системы управления транспортными роботами [1], в которых обеспечивается минимизация скоростной погрешности приводов за счет применения регуляторов с переключаемой структурой. Их отличает большая сложность построения из-за применения адаптивных цифровых регуляторов на основе математических моделей.

Известна также (принятая за прототип) система стабилизации и наведения вооружения танка 90-х годов (стабилизатор 2Э58) [2], имеющая повышенный диапазон регулирования скорости наведения, блочная схема которой представлена на фиг.1. Система содержит последовательно соединенные сумматор 1, на вход которого поступает входной сигнал, широтно-импульсный модулятор 2, усилитель мощности 3 и исполнительный привод 4, выход которого соединен со вторым входом сумматора 1. Кроме того, система содержит пороговое устройство 5, вход которого подключен к выходу сумматора 1, а выход через блок регулирования 6 соединен со вторым входом широтно-импульсного модулятора 2 и через управляющий вход коммутатора 7 со вторым входом усилителя мощности 3. Также система содержит конвертор напряжения 8, который вырабатывает повышенное напряжение для питания усилителя мощности 3. Выход конвертора напряжения 8 подключен к входу коммутатора 7.

Система работает следующим образом. С увеличением входного сигнала от 0 до некоторого порогового значения сигнал на выходе усилителя мощности 3, а значит, и скорость исполнительного привода 4 регулируется с помощью широтно-импульсного модулятора (ШИМ) 2. По мере роста входного сигнала коэффициент заполнения управляющих импульсов на выходе ШИМ 2 меняется от 0 до 0,8-0,9. После достижения входным сигналом порогового значения срабатывает пороговое устройство 5, которое с помощью коммутатора 7 подключает конвертор повышенного напряжения 8 ко второму входу усилителя мощности 3 и одновременно с помощью блока регулирования 6 снижает коэффициент заполнения управляющих импульсов на выходе ШИМ 2 до 0,2-0,3. После этого при дальнейшем росте входного сигнала происходит регулирование коэффициента заполнения сигнала на выходе ШИМ 2 от 0,2-0,3 до 1 при повышенном напряжении питания усилителя мощности 3, что позволяет получить увеличение скорости исполнительного привода 4.

К недостатку описанной системы относится уменьшение точности отработки входных сигналов за счет появления нелинейности скоростной характеристики исполнительного привода в момент срабатывания порогового устройства 5. Это происходит из-за скачкообразного характера переключения двух сигналов, а именно на входе ШИМ 2 и в цепи питания усилителя мощности 3 при задании приводу управляющего сигнала, требующего увеличения скорости привода.

Предлагаемое изобретение направлено на повышение точности работы системы стабилизации и наведения за счет улучшения линейности скоростной характеристики привода.

Сущность предлагаемого технического решения заключается в том, что в систему стабилизации и наведения, содержащую последовательно соединенные сумматор, вход которого является входом системы, широтно-импульсный модулятор, усилитель мощности и исполнительный привод, выход которого соединен со вторым входом сумматора, а также конвертор напряжения, выход которого соединен со вторым входом усилителя мощности, введены последовательно соединенные звено нечувствительности и второй широтно-импульсный модулятор, выход которого соединен с входом конвертора напряжения, а вход звена нечувствительности соединен с выходом сумматора.

Материалы заявки поясняются фиг.1 и 2, где:
на фиг. 1 представлена блочная схема системы стабилизации и наведения (стабилизатор 2Э58), принятой за прототип;
на фиг.2 представлена блочная схема предлагаемой системы стабилизации и наведения.

Сведения, подтверждающие возможность осуществления предлагаемого технического решения с получением вышеуказанного технического результата, заключаются в следующем.

Предлагаемая система стабилизации и наведения (фиг.2) состоит из последовательно соединенных сумматора 1, вход которого является входом системы, широтно-импульсного модулятора 2, усилителя мощности 3 и исполнительного привода 4, выход которого связан со вторым входом сумматора 1. Кроме того, система содержит последовательно соединенные звено нечувствительности 5, второй широтно-импульсный модулятор 6 и конвертор повышенного напряжения 7, выход которого соединен со вторым входом усилителя мощности 3. Вход звена нечувствительности 5 соединен с выходом сумматора 1.

Предлагаемая система работает следующим образом. При увеличении входного сигнала от 0 до порогового значения сигнал на выходе усилителя мощности 3, а значит, и скорость исполнительного привода 4 регулируется с помощью широтно-импульсного модулятора 2. Коэффициент заполнения управляющих сигналов на выходе ШИМ 2 меняется от 0 до 0,8-0,9.

С ростом входного сигнала свыше порогового значения коэффициент заполнения на выходе ШИМ 2 остается на уровне 0,8-0,9. Зона нечувствительности звена нечувствительности 5 выбрана таким образом, что сигнал на его выходе появляется только после достижения входным сигналом порогового значения. Сигнал с выхода звена нечувствительности 5 поступает на второй ШИМ 6, управляет конвертором повышенного напряжения 7 таким образом, что по мере увеличения коэффициента заполнения сигнала на выходе ШИМ 6 от 0 до 1 происходит плавное повышение выходного напряжения конвертора 7, предназначенного для питания усилителя мощности 3. Таким образом, на выходе усилителя мощности 3 происходит плавное увеличение амплитуды импульсов выходного напряжения от исходного напряжения борт-сети до максимального напряжения, вырабатываемого конвертором 7. Тем самым обеспечивается плавное регулирование скорости исполнительного привода 4 с обеспечением линейности его скоростной характеристики, что в конечном счете улучшает точностные параметры системы стабилизации и наведения.

Предлагаемое техническое решение проверено электронным моделированием, а также экспериментальной проверкой макета системы стабилизации и наведения блока оружия перспективной БМП. Результаты проверки показали возможность обеспечения плавного управления скоростью привода в широких пределах (скорость привода примерно в 2 раза выше по сравнению с серийными стабилизаторами оружия БМП).

По результатам экспериментальной проверки предлагаемое техническое решение введено в документацию модернизированного стабилизатора блока оружия перспективной БМП.

Источники информации
1. Автоматизированный электропривод. /Под общ. ред. Н.Ф. Ильинского, М. Г.Юнькова. М., Энергоатомиздат, 1990 г., стр.333-337.

2. Стабилизатор 2Э58. Техническое описание. Архив ГУП "ВНИИ" Сигнал" 1999 г.

Изобретение относится к области систем автоматического регулирования, а конкретно к системам стабилизации и наведения артиллерийского вооружения подвижных объектов, имеющим повышенные скорости наведения, например стабилизатор блока оружия боевой машины пехоты (БМП). Технический результат - повышение точности работы системы стабилизации. Сущность технического решения заключается в том, что в систему стабилизации и наведения, содержащую последовательно соединенные сумматор, вход которого является входом системы, широтно-импульсный модулятор, усилитель мощности и исполнительный привод, выход которого соединен со вторым входом сумматора, а также конвертор напряжения, выход которого соединен со вторым входом усилителя мощности, введены последовательно соединенные звено нечувствительности и второй широтно-импульсный модулятор, выход которого соединен с входом конвертора напряжения, а вход звена нечувствительности соединен с выходом сумматора. 2 ил.

Система стабилизации и наведения, содержащая последовательно соединенные сумматор, вход которого является входом системы, широтно-импульсный модулятор, усилитель мощности и исполнительный привод, выход которого соединен со вторым входом сумматора, а также преобразователь напряжения, отличающаяся тем, что в нее введены последовательно соединенные звено нечувствительности и второй широтно-импульсный модулятор, выход которого соединен с входом преобразователя напряжения, вход звена нечувствительности соединен с выходом сумматора, а выход преобразователя напряжения соединен со вторым входом усилителя мощности.