Преобразователь информации динамически настраиваемого гироскопа Советский патент 1992 года по МПК G01C19/56 

Изобретение относится к гироскопии и может быть использовано в системах инер- циального управления.

Известны преобразователи информации (ПИ) динамически настраиваемых гироскопов (ДНГ). содержащие датчик угла (ДУ) гироскопа, генератор опорного сигнала (ГОС) и фазовый дискриминатор (ФД).

ПИ предназначены для преобразования напряжения, модулированного с частотой вращения Q вала гироскопа, в постоянное напряжение, пропорциональное постоянной входной угловой скорости основания ДНГ.

Недостатком известных преобразователей является низкое быстродействие

вследствие высокого уровня пульсаций коэффициента преобразования ПИ на двойной частоте вращения 2Q вала гироскопа, что существенно снижает полосу пропускания ПИ и соответственно резко уменьшает быстродействие измерения угловой скорости основания гироскопа.

Известен ПИ ДНГ, содержащий ДУ, ГОС, ФД. ГОС содержит считывающую головку (СГ) (катушку) в основании и два постоянных магнита на вращающейся части гироскопа.

Недостатком известного ПИ является низкое быстродействие, обусловленное стопроцентными пульсациями коэффициента преобразования на частоте 2Q при постоМ Х|

ЧЭ Ч ND ЧЭ

янной входной угловой скорости основания ДНГ. В результате не обеспечивается быстродействие измерения угловой скорости основания гироскопа.

Целью настоящего изобретения является повышение быстродействия измерения абсолютной угловой скорости основания гироскопа.

На фиг.1 представлена блок-схема предлагаемого ПИ; на фиг.2 - схема ДНГ с элементами предлагаемого преобразователя, где 1 - датчик угла, 2 - фазовый дискриминатор; 3 - считывающая головка; 4 - вал; 5 - диск; б и 7 - постоянные магниты; 8 - основание; 9 - подшипники; 10 - внутренние торсионы; 11 - наружные торсионы; 12 - кольцо; 13 - ротор; 14, 15 и 16 - введенные (разовые дискриминаторы; 17, 18 и 19 - введенные считывающие головки; 20-сумматор; 21 - фильтр нижних частот; 22, 23 и 24 - ..веденные диски; 25 - постоянные магниты введенных дисков.

Преобразователь информации ДНГ (фиг.1) содержит ДУ 1, ФД 2, СГ 3. Соответственно СГЗ на валу4ДНГ(фиг,2) установлен диск 5 с двумя постоянными магнитами (ПМ) б и 7 противоположной полярности, расположенными через 180° по диаметру диска. ДУ 1 также расположен на валу ; фиг.2), ФД 2, и СГ 3 установлены в основании 8 ДНГ. Элементы съема сигнала с ДУ на основание (на вход ФД 2) на фиг.2 не показаны. Вал 4 установлен в основании с помощью подшипников 9. На валу с помощью двух пар внутренних 10 и наружных 11 уп- оугих торсионов, а также кольца 12 укреп- (ен ротор 13 - носитель кинематической энергии ДНГ. Ротор выполнен с неравными экваториальными моментами инерции относительно взаимно ортогональных осей Y i.Z. (осей торсионов 10 и 11), перпендикулярных оси приводного вращения вала X. Ротор установлен соответственно ДУ 1, измеряющего колебания ротора относительно вала. Преобразователь информации также содержит дополнительно п ФД 14, 15 и 16 (на чертеже в качестве примера принято ), n СГ 17, 18 и 19, сумматор 20, фильтр нижних частот (ФНЧ) 2 установленные в основании. На валу 4 соответственно СГ 17, 8 и 19 установлены дополнительно п дисков 22, 23, 24 с ПМ 25. ПМ 25 равномерно расположены по диаметру дисков 22, 23 и 24 и имеют поочередно противоположную полярность, а число ПМ дисков 22, 23 и 24 равно соответственно 4п+2, где п - номер введенного диска (диск 22 имеет 6 магнитов, диск 23 - 10 магнитов, диск 24 - 14 магнитов). Маг нит 6 диска 5 и один из одноименных с ним магнитов каждого из дисков 22, 23 и 24 расположены в плоскости XOZ, проходящей через ось наружных торсионов 11 и ось вала X, что обеспечивает сфазиро- ванность всех опорных сигналов с колебаниями ротора 13, содержащими информацию о входной угловой скорости.

Выход ДУ 1 соединен с первыми входами ФД 2,14, 1В и 16, вторые входы которых с подключены к СГ 3, 17, 18 и 19, а выходы всех ФД соединены с соответствующими входами сумматора 20, выход которого подключен к входу ФНЧ 21.

Вал 4 вместе с ротором 13, ДУ 1, дисками 5, 22, 23 и 24 приведен во вращение с постоянной скоростью вокруг оси X. При этом ПМ 6, 7 и 25, проходя под СГ 3, 17, 18 и 19, генерируют в них опорные сигналы,

изменяющиеся по закону sin Qt, sln3 Qt, sin 5 Qt, sin 7 Qt соответственно. Эти сигналы поступают на вторые входы ФД 2, 14, 15 и 16.

. При вращении основания с абсолютной

угловой скоростью, вектор, которой расположен в плоскости, ортогональной оси X, возникают колебания ротора 13. Амплитуду этих колебаний измеряют ДУ 1, выходной сигнал которого поступает на первые входы

ФД 2, 14, 15 и 16, ФД производят умножения входного сигнала на соответствующие опорные сигналы и выдачу выходных сигналов на входы сумматора 20, сигнал с выхода которого после фильтрации ФНЧ 21 является выходным сигналом преобразователя информации.

Формула изобретения Преобразователь информации динамически настраиваемого гироскопа, включающего вал, корпус, торсионы и датчик угла, содержащий диск, два постоянных магнита, считывающую головку, фазовый дискриминатор с двумя входами, причем диск закреплен на валу динамически настраиваемого

гироскопа, два постоянных магнита закреплены диаметрально противоположно на диске, считывающая головка закреплена на корпусе с зазором по отношению к диску, выход датчика угла соединен с первым входом фазового дискриминатора, второй вход которого соединен с выходом считывающей головки, отличающийся тем, что, с целью повышения быстродействия, дополнительно введено п фазовых дискриминаторов, п считывающих головок, сумматор с п+1 входами, фильтр нижних частот, л дисков с закрепленными на каждом равномерно по окружности 4п+2 постоянными магнитами с чередованием их полярности, где п - номер

введенного диска, причем вновь введенные диски закреплены на валу динамически настраиваемого гироскопа, полярность первого постоянного магнита из 4п + 2 постоянных магнитов каждого вновь введенного диска одноименна полярности первого постоянного магнита диска с двумя постоянными магнитами, а все первые постоянные магниты расположены в одной плоскости, проходящей через ось вала и одну нэ осей торсионов гироскопа, вновь вве0

денные п считывающих головок расположены с зазором относительно соответствующих п вновь веденных дисков, выход датчика угла дополнительно соединен с первыми входами каждого из вновь введенных п фазовых дискриминаторов, вторые входы которых соединены с выходами соответствующих п считы- вающих головок, выходы фазовых дискриминаторов соединены с соответствующими п+1 входами сумматора, выход которого соединен с фильтром нижних частот.

Изобретение относится к гироскопии и может быть использовано в системах инер- циального управления. Целью изобретения является повышение быстродействия измерения абсолютной угловой скорости основания гироскопа. Вал гироскопа вместе с ротором, датчиком угла, дисками, приведен во вращение с постоянной скоростью вокруг оси X. При этом постоянные магниты, проходя подсчитывающими головками, генерируют в них опорные сигналы, изменяющиеся по закону sin Qt, sin 3 Qt, slnS.Qt, sin 7 Q соответственно и поступающие на вторые входы фазовых дискриминаторов. При вращении основания гироскопа возникающий на выходе датчика угла сигнал поступает на первые входы фазовых дискриминаторов. В результате перемножения опорных сигналов и сигнала с датчика угла в фазовых дискриминаторах и после суммирования вновь полученных сигналов в сумматоре вырабатывается сигнал с частотой пульсации не ниже (2п + 2) и, где п - число введенных дисков. Это по5воляет расширить полосу пропусками фильтра нижних частот, включенного на выходе сумматора, и следовательно, повысить быстродействие преобразователя информации. 2 ил.

15

I

18

W

Л

19

20

и&ы

2/р

Фиё.1

75

Л

Фиг.I