Способ определения азимута Советский патент 1993 года по МПК G01C19/38 

Изобретение относится к Измерительной технике и может быть использовано для азимутального ориентирования стабилизированных относительно горизонта площадок,

Известен способ азимутального ориентирования на основе свойств трехстепенно- го астатического гироскопа.

Недостатком известного способа являг ется наличие возмущающего момента.

Известен способ азимутального ориентирования на основе свойств свободного двухстепенного гироскопа.

К недостаткам известного способа следует отнести погрешность гирропределите- ля, вызванную возмущающим моментом по выходной оси.

Прототипом следует считать способ азимутального ориентирования на основе свойств гиротахометра.

К недостаткам данного способа следует отнести погрешность гйроопределителя,вы- званную возмущающим моментом относительно выходной оси.

Целью изобретения является повышение точности азимутального ориентирования, путем измерения погрешностей гиро- определителя,вызванных наличием возмущающего момента.

Указанная цель достигается порядком измерения информационных сигналов о положении ротора двухстепенного гироскопа в обратной вязи гиротахометра, разрывом обратной связи измерения информационных сигналов положения ротора свободного двухстепенного гироскопа.

Сущность изобретения заключается в измерений информационных сигналов положения ротора гиротахометраv разрыв обратной связи гиротахометра, измерения информационных сигналов о положении ротора свободного двухстепенного гироскопа.

Такое конструкторское решение позволяет измерить погрешность, вызванную возмущающим моментом, как установившийся угол поворота ротора двухстепенного гироскопа и учитывать эту погрешность при определении азимута в режиме гиротахометра. . .

Использование свободного двухстепенного гироскопа и гиротахометра в способах азимутального ориентирования известно:

NJ О

О

о о Јк

Однако, в предлагаемом способе известные способы используются в совокупности определенных порядком действий во времени и наличием действия разрыва обратной связи гиротахометра, проявляющихся & положительном эффекте - повышение точности определения азимутального направления.

Проведенный патентный поиск показал отсутствие способа с предназначенной совокупностью признаков.

На чертеже изображена функционально-кинематическая схема выполнения способа. . .

Для реализации предлагаемого способа применяются общеизвестные устройства: двухстепенной гироскоп 1, жестко установленный на площадке 2, которая горизонти- рована, гироскоп выполнен с датчиком момента 3 и угла 4, охвачен обратной связью с усилителем обратной связи 5, в цепи обратной связи, для ее разрыва, включена кнопка б, для производства вычислений и преобразования измеренных сигналов в цепи обратной связи и с датчиком угла 4, датчик угла соединен с вычислительным устройством 7.

На фиг.1 введены следующие системы координат::

OLEN - географическая, где ось ОЕ на- правлена на восток. ON - нэ север, по вертикали;

OXiYtZi - система координат Резаля для гироскопа, работающего в режиме гиротахометра, где OXi - выходная ось гиротахометра, OYi - ось чувствительности гиротахометра, OZi - ось собственного вращения;

OXaYaZa - система координат Резаля свободного двухстепенного гироскопа, где 0X2 - выходная ось, OYa - ось чувствительности, OZa - ось собственного вращения;

система координат, связанная с основанием гироскопа, :

Положение ротора гироскопа относительно систем координат определяется углами:..-..

А - азимут площадки 2, угол между системами координат географической OLEM и связанной с основанием гироскопа 0%ц р а плоскости OEM;

б - угол невертикальностй выходной оси, определяемый между системами координат OLEN и в плоскости OLE;

..- - угол положения ротора гироскопа .в режиме гиротахометра, определяемый между системами координат OXYiZi в плоскости От/ р

0

5

0

5

0

5

0

5

0

5

fa - угол отсчета от оси О р, т.е. пройденный путь ротора свободного гироскопа после обрыва обратной связи;

/Зз-угол положения ротора свободного гироскопа, определяемый между системами координат 0| tyyj и OXaYaZa в плоскости .

Составляющие векторы угловой скорости вращения Земли направлены: по оси OL - вертикальная составляющая 0)$ по оси ON - горизонтальная составляющая %-,

Конструкцию гироскопа считаем абсолютно жесткой, причем площадка 2 высокоточно горизонтирована и неподвижна относительно горизонта.

Тогда уравнение движения свободного двухстепенного гироскопа будет: В /Зз + fРЗ + н ед/Зз + н ah 5 + s w| (1)

Для гиротахометра уравнение движения будет: , +.f-/9i +H (-o d+fr slnA-f (. +PI Шг cos А ) 1 К +/% ( где К - коэффициент обратной связи для гиротахометра;

Н - кинетический момент гироскопа;

В - момент инерции гиромотора относительно выходной оси;

f Д|. f Bf момент сия вязкого трения;

fiB возмущающий момент,

В установившемся режиме уравнения будут определяться:

-HV

1 К Н (Or Sin А + H/3l (Or COS А -/,

.(4)

Угол fa можно представить так: /Зз А- #.

Тогда из уравнения (4) определится:

(А-уЙг) (От N 8 (5)

Подставляя уравнение (5) в уравнение (А) получим выражение для определения азимута с одним неизвестным А. .

/8i К Над-sin A а)г ,-, cosA-(A-#)

Для реализации способа производится измерение положения ротора гироскопа в обратной связи гиротахометра, которое определяется выражением (4), далее, воздействуя на кнопку 6, производится разрыв обратной связи и гироскоп переходит в режим измерения сигнала свободного гироскопа..

Так как fa незначительно меняется в одном запуске гироскопа, чем от запуска к Запуску, азимут определяется решением уравнения:

# К Н (Or sin A + Н# одcos А- ( A -fa )Ог Н.

Использование предлагаемого способа позволяет значительно повысить точность определений азимутального положения стабилизированной относительно горизонта площадки с помощью двухстепенного гироскопа за счет измерения возмущающего момента.

Ф о р м у л а и з о б р е т е н и я Способ определения азимута, основанный на измерении информационных сигналов о положении ротора двухстепенного гироскопа, работающего в режиме гирота- хометра. отличающийся тем, что, с целью повышения точности путем учета погрешности, вызванной возмущающим моментом, дополнительно измеряют информационные сигналы о положении ро

тора гироскопа, работающего в режиме свободного гироскопа, а азимут А определяют из выражения

К Н од slri A + Н аь cos А-()а)г Н, где Н - кинетический момент гироскопа;

ед горизонтальная составляющая уг ловой скорости вращения Земли;

К-коэффициент обратной связи;

j8.i - установившееся значение информационного сигнала о положении ротора ги- роскопа в режиме гиротахометра относительно оси отсчета;

fa - установившееся значение информационного сигнала о положении ротора свободного гироскопа относительно оси отсчета.

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для азимутального ориентирования стабилизированных относительно горизонта площа2 док. Целью изобретения является повышение точности определения азимута путем учета погрешности, вызванной возмущающим моментом. После измерения информационных сигналов о положении ротора двухстепенного гироскопа, работающего в режиме гиротахометра, снимают эти сигналы после отключения обратной связи и работе прибора в режиме свободного гироскопа. Определение азимута производят по изложенной в описании формуле. V ИЛ, - - ..:.