Измеритель угла наклона подвижного объекта Советский патент 1986 года по МПК G01C9/12 

1

Изобретение относится к контрольно-измерительной технике, в частности к устройствам для определения угла наклона и стабилизации малогабаритных подвижных объектов.

Целью изобретения является повышение динамической точности за счет уменьшения влияг-шя инерционност гироскопического датчика з гловой скорости и фильтра на точность измерителя.

На чертеже изображена структурная схема предлагаемого измерителя угла наклона подвижного объекта.

Измеритель угла наклона состоит из маятникового измерителя 1, кинематически связанного с преобразователем 2. Выход преобразователя 2 соединен с одним из входов сумматора 3 другой вход которого соединен-с выходом фильтра 4. Вход фильтра соединен с выходом усилителя 5 обратной связи гироскопического ДУС 6. Выход усилителя 5 подключен также к одному и .входов сумматора-инвертора 7. Измерительная ось ДУС 6 параллельна оси повеса маятника 1, а на выходной оси ДУС (оси подвеса гиромотора 8) установлены подвижными частями (роторами) датчик 9 угла и датчик 10 момента. Неподвижные части (статоры) датчика 9 угла и датчика 10 момента закреплены на корпусе ДУС 6.

Датчик 9 угла выходом соединен с входом усилителя 5. Датчик 10 момента входом электрически связан с выходом сумматора-инвертора 7, другой вход которого соединен с выходом дифференцирующего звена 11. Выход сумматора 3, являющийся выходом измерителя, соединен с входом ди(3)фе- ренцирующего звена 11 и входом регистрирующего прибора 12.

Измеритель угла наклона работает следующим образом.

При появлении угла наклона объекта (обозначим его , ) на выходе преобразователя 2 появляется сигн:ал, пропорциональный этому углу ), где К - коэффициент передачи преобразователя. Этот сигнал поступает на один из входов сумматора 3. На выходе усилителя 5 обратной связи гироскопического ДУС 6 также появится сигнал, определяемый выражением

V (р) -- pv(p), (p)Jw, (р),

дм

(4)

55858 где

10

15

35

Эм И W, Р)

V (р)

Пр -Г /

20

25

30

Н/1, - коэффициент передачи ДУС по полезному сигналу; кинетический момент гиромотора -8; . коэффициент передачи датчика момента 10; передаточная функция ДУС 6;

k - коэффициент передачи дифференцирующего звена I1; - изображение по Лапласу выходного сигнала измерителя (выход сумматора 3). Выходной сигнал устройства (выход сумматора 3) можно представить в виде

VHP (P)(p)+V(p)w(p), (5) где k - коэффициент передачи преобразователя 2;

W(p) - передаточная функция фильтра 4.

Выражение (5) с учетом зависимости (4.) имеет вид

(p)(p)+|--pW(p)V(p) -

о М

-kpW, (p)W(p)V (р).(6)

Для пояснения сущности изобретения выражение (6)

(7) г

Ч --pw,(p)w(p)

V(p)TTupif(p-)v;)-vv(p).i)

Для преобразования и вьщачи устройством информации об углах дифферента (крена) объекта без динамических искажений необходимо, чтобы выполнялось условие

представим в виде

Н

2pW (р)(р)

ам

x l+kpW(p)W(p) 1,

(8)

(9)

dM

которое обеспечивается выполнением соотношений

k 1; k fnk

с

При наличии динамической помехи маятникового измерителя 1 и помехи в выходном сигнале гироскопического ДУС 6, выражение 7 записывается в виде

Ч (P))

- j(n 4l+kpW(p)W(p) / ч

TTk wbyw; ;) p

f(2l

l+kpW(p)W(p)

V.o (P)

(10)

где (р) - помеха маятникового измерителя 1, приведенная к выходу преобразователя 2 ;

п(р) - помеха гироскопического ДУС 6, приведенная к выходу усилителя 5,

Исходя из выражения (10), можно сделать выводы:

вид передаточных функций гироскопического ДУС и фильтра не влияют на условие (8) воспроизведения полезного сигнала без динамических искажений и на показатели качества устройства;

выбор передаточной функции фильт- ра 4 обусловлен только наилучшим подавлением помех f(p) и.п(р),

Повьшение динамической точности достигается тем, что в предлагаемой схеме устройства инерционность гироскопического ДУС и фильтра не влияет на точность измерителя,Также, данная схема позволяет применение не только фильтра апериодического типа, но и фильтра, передаточная функция которого выбрана из условия наилучшего подавления помех, присущих маятниковому измерителю и гироскопическому ДУС, установленных на подвижном объекте,

Редактор В. Иванова

Составитель М, Васильев

Техред Л.Сердюкова Корректор Л, Пилипенко

Заказ 4809/40Тираж 670 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР

по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4

12558584

Формула -изобретения

0

5

0

5

Измеритель угла наклона подвижного объекта, содержащий маятниковый измеритель, кинематически связанный с преобразователем, гироскопический датчик угловой скорости, измерительная ось которого параллельна оси маятникового измерителя, датчик угла и датчик момента, установленные по выходной оси датчика угловой скорости, усилитель обратной связи, фильтр и регистрирующий прибор, причем вход усилителя обратной связи соединен с датчиком угла, а выход - с входом фильтра, отли чаю- щ и и с я тем, что, с целью повышения динамической точности за счет уменьшения влияния инерционности гироскопического датчика угловой скорости и фильтра на точность измерителя, в него введены сумматор, сумматор-инвертор и дифференцирующее звено, причем один из входов сумматора соединен с выходом фильтра, другой - с выходом преобразователя, а выход - с входом регистрирующего прибора и входом дифференцирующего звена, выход которого соединен с одним из входов сумматора-инвертора, при этом другой вход сумматора-инвертора соединен с выходом усилителя обратной связи, а вьиод - с входом датчика момента.

Изобретение относится к контрольно-измерительной технике и позволяет повысить динамическую точность. Устройство содержит маятниковый измеритель 1, преобразователь 2, сумматор 3, фильтр 4, усилитель 5 обратной связи, гироскопический датчик 6 угловой скорости, сумматор-инвертор 7, датчик 9 угла и датчик 10 момента, дифференцирующее звено 11 и регистрирующий прибор 12. Введение новых элементов и образование новых связей между элементами устройства позволяет уменьшить влияние инерционности гироскопического датчика 6 угловой скорости и фильтра 4 на точность измерения. 1 ил. с 3 (Л to сд ел 00 ел 00