СПОСОБ ГИРОСКОПИЧЕСКОЙ СТАБИЛИЗАЦИИ ПЛАТФОРМЫ Российский патент 2013 года по МПК G01C21/18 

Изобретение относится к гироскопической технике, а именно к управляемым гиростабилизаторам с косвенной стабилизацией, работающим на подвижных объектах и предназначенным для стабилизации положения чувствительных элементов.

Известны способы гироскопической стабилизации, в которых повышение точности гиростабилизатора достигается за счет формирования компенсирующих моментов, разгружающих ось стабилизируемой платформы от возмущающих моментов (патент США №3920199, патенты России №№2011171, 2193160).

Ближайшим аналогом (прототипом) заявляемого изобретения является способ гироскопической стабилизации, описанный в книге Бесекерский В.А, Фабрикант Е.А. Динамический синтез систем гироскопической стабилизации. Л.: Судостроение, 1968, стр.105-124. В известном способе, принятом за прототип, повышение точности гиростабилизатора достигается за счет компенсации возмущающих моментов от вязкого трения в оси подвеса платформы.

Способ-прототип заключается в том, что для стабилизации положения платформы, установленной на основании с возможностью вращения относительно оси, параллельной основанию, определяют угол поворота платформы относительно стабилизируемого положения и скорость изменения угла поворота, затем определяют угловую скорость основания относительно оси, параллельной оси вращения платформы, формируют управляющий сигнал для управления положением платформы, подают управляющий сигнал на исполнительный двигатель и компенсируют моменты, возмущающие стабилизируемую платформу.

В известном способе гироскопической стабилизации управляющий сигнал формируется с использованием угла поворота платформы относительно стабилизируемого положения и скорости его изменения, измеряемых инерциальными датчиками, установленными на платформе. Для уменьшения ошибки от вязкого трения в опорах подвеса платформы к управляющему сигналу добавляют сигнал, сформированный как сумма производных движения основания относительно оси, параллельной оси вращения платформы. Однако при этом не компенсируется ошибка от сухого трения в опорах платформы. Сухое трение в опорах платформы изменяется при изменении направления движения основания, изменение момента сухого трения возмущает систему стабилизации и вызывает ошибку, доминирующую среди погрешностей гиростабилизатора.

Задачей изобретения является повышение точности гиростабилизатора за счет компенсации возмущающего момента от сухого трения в опорах платформы.

Задача решается тем, что в известном способе гироскопической стабилизации, заключающемся в том, что для стабилизации положения платформы, установленной на основании с возможностью вращения относительно оси, параллельной основанию, определяют угол поворота платформы относительно стабилизируемого положения и скорость изменения угла поворота, определяют угловую скорость основания относительно оси, параллельной оси вращения платформы, формируют управляющий сигнал для управления положением платформы, подают управляющий сигнал на исполнительный двигатель, поворачивающий платформу и компенсирующий моменты, возмущающие стабилизируемую платформу, дополнительно определяют угол поворота платформы относительно основания, в момент изменения знака угловой скорости фиксируют значение угла поворота платформы относительно основания, а к управляющему сигналу добавляют дополнительный сигнал, который формируют в функции отклонения угла поворота основания относительно угла, зафиксированного в момент изменения знака угловой скорости.

Отклонение угла поворота основания относительно угла, зафиксированного в момент изменения знака угловой скорости, определяют путем интегрирования угловой скорости.

Дополнительный сигнал формируют пропорционально зависимости момента сухого трения от угла поворота основания.

Блок-схема устройства, реализующего заявляемый способ гироскопической стабилизации, приведена на фиг.1.

Устройство содержит платформу 1, установленную на подшипниковых опорах 2 и 3 на основании 4 с вращением относительно оси, параллельной основанию 4, исполнительный двигатель 5, установленный на основании 4 и осуществляющий поворот платформы 1, установленный на платформе 1 гироскопический датчик угла 6 с осью чувствительности, параллельной оси вращения платформы 1, установленный на основании 4 датчик угловой скорости 7 с осью чувствительности, параллельной оси вращения платформы 1, и блок управления 8. Входы блока управления 8 соединены с выходами гироскопического датчика угла 6 и датчика угловой скорости 7, а выход подключен к исполнительному двигателю 5.

Устройство работает следующим образом.

Исполнительный двигатель 5, отрабатывая управляющий сигнал, поступающий с блока управления 8, удерживает платформу 1 в стабилизируемом положении, при котором сигнал с гироскопического датчика угла 6 равен нулю. При колебаниях основания 4 вокруг оси вращения платформы 1 система стабилизации испытывает возмущения, под действием которых платформа 1 отклоняется от заданного положения. При колебаниях основания 4 вокруг оси вращения платформы 1 датчик угловой скорости 7 вырабатывает сигнал, пропорциональный угловой скорости основания. Сигнал угловой скорости от датчика 7 поступает на вход блока управления 8, где добавляется к управляющему сигналу для компенсации возмущения от вязкого трения. Кроме того, в блоке 8 из сигнала датчика 7 в функции отклонения угла поворота основания 4 относительно угла, зафиксированного в момент изменения знака угловой скорости, формируется дополнительный сигнал, который добавляется к управляющему сигналу, подаваемому на исполнительный двигатель 5, и препятствует отклонению платформы 1 от заданного положения.

Таким образом, в описанном устройстве для стабилизации положения платформы 1, установленной на основании 4 с возможностью вращения относительно оси, параллельной основанию 4, определяют угол поворота платформы 1 относительно стабилизируемого положения и скорость изменения угла поворота, определяют угловую скорость основания 4 относительно оси, параллельной оси вращения платформы 1, формируют управляющий сигнал для управления положением платформы 1, подают управляющий сигнал на исполнительный двигатель 5, поворачивающий платформу 1 и компенсирующий моменты, возмущающие стабилизируемую платформу 1, дополнительно определяют угол поворота платформы 1 относительно основания 4, в момент изменения знака угловой скорости основания 4 фиксируют значение угла поворота платформы 1 относительно основания 4, а к управляющему сигналу добавляют дополнительный сигнал, который формируют в функции отклонения угла поворота основания 4 относительно угла, зафиксированного в момент изменения знака угловой скорости. Формирование и подача дополнительного сигнала на исполнительный двигатель 5 обеспечивает компенсацию возмущающего момента, обусловленного сухим трением в подшипниковых опорах 2 и 3, и повышение точности стабилизации положения платформы 1.

Отклонение угла поворота основания 4 относительно угла, зафиксированного в момент изменения знака угловой скорости, определяют, в частности, путем интегрирования угловой скорости.

Дополнительный сигнал формируют, в частности, пропорционально зависимости момента сухого трения от угла поворота основания 4.

Использование данного способа позволяет существенно повысить точность гиростабилизаторов, используемых на подвижных объектах, в результате подавления возмущений, возникающих при колебаниях основания в моменты изменения угловой скорости основания. Повышение точности гиростабилизаторов достигается за счет уменьшения на порядок и более составляющей ошибки, обусловленной сухим трением в подшипниковых опорах.

Изобретение относится к гироскопической технике, а именно к управляемым гиростабилизаторам с косвенной стабилизацией, работающим на подвижных объектах. Способ заключается в том, что для стабилизации положения платформы, установленной на основании с возможностью вращения относительно оси, параллельной основанию, определяют угол поворота платформы относительно стабилизируемого положения и скорость изменения угла поворота. Определяют угловую скорость основания относительно оси, параллельной оси вращения платформы, формируют управляющий сигнал, который подают на исполнительный двигатель, поворачивающий платформу и компенсирующий моменты, возмущающие стабилизируемую платформу. Дополнительно определяют угол поворота платформы относительно основания, в момент изменения знака угловой скорости фиксируют значение угла поворота платформы относительно основания, а к управляющему сигналу добавляют дополнительный сигнал, который формируют в функции отклонения угла поворота основания относительно угла, зафиксированного в момент изменения знака угловой скорости. Дополнительный сигнал формируют пропорционально зависимости момента сухого трения от угла поворота основания. Изобретение обеспечивает повышение точности гиростабилизатора за счет компенсации возмущающего момента от сухого трения в опорах платформы. 1 ил.

1. Способ гироскопической стабилизации платформы, установленной на основании с возможностью вращения относительно оси, параллельной основанию, заключающийся в том, что определяют угол поворота платформы относительно стабилизируемого положения и скорость изменения угла поворота, определяют угловую скорость основания относительно оси, параллельной оси вращения платформы, формируют управляющий сигнал для управления положением платформы, подают управляющий сигнал на исполнительный двигатель, осуществляющий поворот платформы и компенсирующий моменты, возмущающие стабилизируемую платформу, отличающийся тем, что дополнительно определяют угол поворота платформы относительно основания, в момент изменения знака угловой скорости фиксируют значение угла поворота платформы относительно основания, а к управляющему сигналу добавляют дополнительный сигнал, который формируют в функции отклонения угла поворота основания относительно угла, зафиксированного в момент изменения знака угловой скорости.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что отклонение угла поворота основания относительно угла, зафиксированного в момент изменения знака угловой скорости, определяют путем интегрирования угловой скорости.

3. Способ по п.1, отличающийся тем, что дополнительный сигнал формируют пропорционально зависимости момента сухого трения от угла поворота основания.