Одноосный гиростабилизатор Советский патент 1992 года по МПК G01C21/18 

- (t-T). Q 1

V - помеха измерения, представляющая собой белый шум, интенсивность кото рого равна R а2;

Z - вектор измерения (сигнал, снимаемый с датчика угла прецессии гироскопа).

Задача оптимального фильтра состоит в

.

.

определении наилучшей оценки дрейфа из мерителя Ј, на основании измерения Z(t).

В соответствии с положениями оптимальной фильтрации Калмана (ОФК) уравнение оптимального фильтра имеет вид

i(t)Fx(t)+K(t)z(t)-Hx(t),(3)

где K(t) - матрица коэффициентов усиления фильтра.

.

10 Р - F Р + PFT - PHTFT HI + GQGT (5)

Для решения уравнений (3) и (5) необходимо значение начальных условий, которые в данном случае имеют вид

15

Х(о).

,Р(о)

б О

О

(

Ј

Анализ уравнения (5) показывает, что в настоящем случае, т.к. система (1) является стационарной, данное дифференциальное уравнение выражается в алгебраическое

Изобретение относится к гироскопической технике и может бычь использовано в системах наведения и управления летательных аппаратов. Цель изобретения - повышение точности стабилизации. Одноосный гиростабилизс1тор содержит двустепенный гироскоп 1 с датчиком 2 угла прецессии и датчиком 7 момента, усилитель 3 стабилизации, двигатель 4 стабилизации, акселерометр 5, усилитель 6 коррекции, оптимальный линейный фильтр 8 и переключатель 9. Оптимальный линейный фильтр 8 включает в себя первый и второй сумматоры, интегратор, первый, второй и третий масштабирующие элементы. В гиро- стабилизаторе осуществляется разгрузка оси прецессии от действия вредных моментов за счет оптимального оценивания линейным фильтром ухода гиростзбилизатора и последующей его компенсации путем выработки управляющих сигналов на датчик момента. 2 ил.

V

Р,„ „-(UP.

14

Ри-|иРй, 2(цРи

Из последнего выражения с учетом симметричности матрицы Р можно записать

В2

2Р Н2а2 Р™ - IU Р,п

Р, йг

М2 цгаг

(6)

в

2Ppi2- P22+2tf .

Система уравнений (6) позволяет найти значения Р1г и Рц корреляционной матрицы Р, тогда коэффициенты матрицы усиления оптимального линейного фильтра будут равны

К

(7)

На основании результатов (7)уравнение оптимального фильтра (3) можно записать в виде системы двух дифференциальных уравнений первого порядка, связывающих компоненты вектора оценки x(t)

А А 5 Г/Ь k 1

(M-rЈj Ј - р«МтЧ(8)

&

О О

Иааа

Р22Р21 -

О 26 (U

Таким образом на вход оптимального линейного фильтра поступает сигнал, про- порциональкый углу Д а с выхода - сигналы, пропорциональные оценкам а и Ј . Система уравнений (8) позволяет построить структурную схему оптимального фильтра, которая приведена на фиг.2 и состоит из первого 10 и второго 11 сумматоров, интегратора 12, первого 13. второго 14 и третьего 15 масштабирующих элементов,

отображающих соответственно постоянные коэффициенты, равные

,

-lUMV iuVaMBVV

В

HV

;, структурной схеме первый неинвертирующий вход первого сумматора 10 является входом фильтра, а выход первого сумматора 10 через первый масштабирующий элемент 13 соединен с неинвертирующим входом второго сумматора 11, выход которого соединен с интегратором 12, выход которого соединен через второй масштабирующий элемент 14 с инвертирующим

входом второго сумматора 11 и через третий масштабирующий элемент 15 с инвертирующим входом первого сумматора 10 и является выходом фильтра.

Сигнал, пропорциональный оценке е, поступает на управляющие обмотки датчика момента, последний прикладывает к оси прецессии гироскопа компенсирующий момент, который и ликвидирует собственный уход гиростабилизатора относительно оси стабилизации.

Положительный эффект от использования предлагаемого устройства заключается в уменьшении собственного дрейфа гиростабилизатора (практически с точностью до ошибок оценок) благодаря разгрузки оси прецессии гироскопа от действия вредных моментов за счет оптимального оценивания линейным фильтром ухода гиростабилизатора и последующей его компенсацией путем выработки управляющих сигналов на датчик момента.

Формула изобретения

Одноосный гиростабилизатор, содержащий двустеленный гироскоп с датчиком момента и датчиком угла прецессии, выход которого через усилитель стабилизации соединен с двигателем стабилизации, послеBxoh

довательно соединенные акселерометр и усилитель коррекции, отличающийся тем, что, с целью повышения точности, в него дополнительно введены переключатель и оптимальный лийейный фильтр, включающий первый и второй сумматоры, интегратор, первый, второй и третий масштабирующие элементы, при этом выход дат- чика угла прецессии дополнительно

соединен с неинвертирующим входом первого сумматора, выход первого сумматора соединен через первый масштабирующий элемент с неинвертирующим входом второго сумматора, выход которого соединен с

интегратором, выход интегратора соединен через второй масштабирующий элемент с инвертирующим входом второго сумматора, через третий масштабирующий элемент соединен с инвертирующим входом первого

сумматора и соединен с первым входом переключателя, выход усилителя коррекции соединен с вторым входом переключателя, а выход переключателя соединен с входом датчика момента.

flue. 2