СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ПОСТОЯННОЙ ВРЕМЕНИ ДИНАМИЧЕСКИ НАСТРАИВАЕМОГО ГИРОСКОПА (ДНГ) В РЕЖИМЕ ОБРАТНОЙ СВЯЗИ Советский патент 1996 года по МПК G01C25/00 

Изобретение относится к области точного приборостроения, а более конкретно к гироскопическим приборам и устройствам, используемым в инерциальной навигации.

Известно, что одним из важных параметров динамически настраиваемого гироскопа (ДНГ) является постоянная времени τ.Этот параметр характеризует скорость дрейфа по полному из каналов коррекции при угловом отклонении ротора по этому же каналу.

Известен способ определения постоянной времени, который взят за прототип. Способ прототип определения постоянной времени τ_p для резонансной (или рабочей) скорости вращения ротора ДНГ состоит в измерении изменений токов в каналах обратной связи при отклонении ротора на постоянный угол от подачи в один из каналов постоянного сигнала смещения при двух скоростях вращения ротора: рабочей и нерезонансной. Значение величины τ_p затем определяется по формуле
τ_p= • •
(1) где τ_p- постоянная времени для рабочей скорости вращения ротора ω_p, с;
Н_p кинетический момент при рабочей скорости вращения ротора, гсм·с;
К полусумма угловых жесткостей по осям подвеса, гсм/рад;
ω_p, ω_н- соответственно рабочая и нерезонансная скорости вращения ротора, 1/с;
К_х, К_у крутизна по току датчика момента ДНГ каналов коррекции х и у соответственно, ^o/ч/мА )гсм/мА);
ΔI_ур изменение тока в канале коррекции "у", в который подан постоянный сигнал смещения, при работе гироскопа на рабочей скорости вращения ω_p, мА;
ΔI_xp, ΔI_xн- изменение токов в перекрестном канале коррекции "х" при работе гироскопа на рабочей скорости ω_p и на нерезонансной скорости вращения ω_н после отстройки от рабочей скорости на величину ±δω,мА.

Как видно из формулы (1), для определения величины τ_p по способу-прототипу для рабочей скорости, необходимо знать (т.е. дополнительно измерять, такие параметры, как кинетический момент Н, угловую жесткость подвеса К, крутизну датчиков момента каналов коррекции х и у. Данные дополнительные измерения снижают быстродействие способа и его точность, поскольку погрешности в определении параметров Н, К и К_ху войдут в погрешность определения τ_p.

Целью настоящего изобретения является повышение точности и быстродействия способа определения постоянной времени τ_p для рабочей скорости вращения путем исключения необходимости определения дополнительных параметров гироскопа. В предлагаемом способе постоянная времени τ_p определяется только по сигналам самого измерительного узла (гироскопа) с использованием подачи на вход одного из каналов коррекции (канала обратной связи) поочередно двух сигналов смещения постоянного и переменного (гармонического) с частотой Ω.

Поставленная цель достигается тем, что измеряют изменения тока в канале обратной связи, в который подается постоянный сигнал смещения при рабочей скорости вращения ротора ω_p, изменяют скорость вращения на нерезонансную путем отстройки до величины ω_н, измеряют изменение тока от подачи постоянного сигнала смещения в перекрестном канале коррекции, затем подают в тот же канал сигнал смещения, изменяющийся по гармоническому закону с частотой Ω и измеряют размах колебаний токов с частотой смещения в обоих каналах коррекции, а постоянную времени, соответствующую рабочей скорости вращения, определяют на основании полученных данных по формуле:
τ_p (2) где τ_p- постоянная времени для рабочей скорости ω_p, с;
Ω- круговая частота гармонического сигнала смещения, 1/с;
Δl_ур, Δl_хн изменения токов от подачи постоянного сигнала смещения соответственно в том же канале, в который это смещение подается (У) при скорости вращения ω_р и в перекрестном канале (Х) при скорости вращения ω_н, мА;
(2l_ун), (2l_хн) размах колебаний (удвоенные амплитуды) токов от подачи гармонического сигнала смещения в канале, в которой это смещение подается (У), и в перекрестном канале (Х), при скорости вращения ω_н, мА.

Отличительными признаками заявленного способа от известного является то, что, во-первых, используется дополнительно гармонический сигнал смещения с частотой Ω; во-вторых не требуется измерять дополнительные параметры, такие, как Н, К, К_ху. Данные обстоятельства позволяют достичь положительного эффекта: повышается точность и быстродействие способа и упрощается его реализация.

Следует отметить, что значение частоты Ω, входящее в формулу (2), измерять не требуется, поскольку оно известно и обуславливается задающим генератором (типа ГЗ-110), также не требуется измерять скорости вращения ω_н и ω_p, входящие в формулу (2), поскольку в ДНГ обычно используются синхронные гистерезисные двигатели, скорость вращения которых пропорциональна напряжению питания и обратно пропорциональна числу пар полюсов, значения которых известны.

Изобретение иллюстрируется примером определения постоянной времени τ_p для рабочей частоты вращения ДНГ типа ГВК-6.

Круговая частота герметического сигнала смещения Ω была выбрана равной
Ω=2π·0,21/c.

Рабочая (резонансная скорости вращения гироскопа
ω_p=2π·2401/c.

Нерезонансная скорость вращения ω_н была выбрана равной:
ω_н=2π·1801/c.

После подачи в канал обратной связи у постоянного сигнала смещения при работе гироскопа на рабочей скорости вращения было измерено изменение тока в канале У:
ΔI_yp=0,0455 мА.

После перевода гироскопа в режим работы на нерезонансной скорости, после подачи постоянного сигнала смещения было измерено изменение тока в канале "х":
ΔI_xн=2,1423 мА.

После подачи в канал коррекции у (также в нерезонансном режиме работы) гармонического сигнала смещения, получены следующие величины размахов колебаний тока:
(2l_хн) 0,493 мА, (2l_ун) 0,499 мА.

Тогда величины τ_p для рабочей скорости вращения составит величину:
τ_p= • • • 50,6(c)

Изобретение относится к точному приборостроению, а именно к гироскопическим приборам и устройствам, используемым в инерциальной навигации. Целью изобретения является повышение точности и быстродействия. Для определения величины постоянной времени по приводимым формулам используется информация об изменении токов обратной связи при работе гироскопа в режиме "электрической пружины" от последовательной подачи в один из каналов постоянного сигнала смещения, и сигналы смещения, изменяющегося по гармоническому закону с круговой частотой.

СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ПОСТОЯННОЙ ВРЕМЕНИ ДИНАМИЧЕСКИ НАСТРАИВАЕМОГО ГИРОСКОПА (ДНГ) В РЕЖИМЕ ОБРАТНОЙ СВЯЗИ, заключающийся в отклонении ротора на один и тот же постоянный угол относительно одной из осей чувствительности при рабочей и нерезонансной скорости вращения, измерении изменения моментов, действующих на ротор гироскопа, и вычислении постоянной времени по измеренным параметрам, отличающийся тем, что, с целью повышения точности и быстродействия, на нерезонансной скорости вращения дополнительно производят отклонения ротора по гармоническому закону с низкой частотой, определяют изменение моментов через измерение амплитуды низкочастотных колебаний токов обратной связи по обеим осям чувствительности, а величину постоянной времени τ вычисляют по формуле

где ω_p,ω_н - рабочая и нерезонансная скорости вращения;
Ω - круговая частота отклонения ротора;
DI_хн,ΔI_ур - изменения токов обратной связи при отклонении ротора на постоянный угол соответственно по оси чувствительности, совпадающей с осью наклона, при нерезонансной скорости вращения, и по оси чувствительности, перпендикулярной оси наклона, при рабочей скорости вращения;
2I_х н, 2I_у н - двойные амплитуды низкочастотных колебаний токов обратной связи соответственно по двум осям чувствительности при нерезонансной скорости вращения.