Система аналитической выставки платформы трехосного гиростабилизатора Советский патент 1993 года по МПК G01C21/18 

Изобретение относится к гироскопическим системам и может быть использовано, например, в высокоточных навигационных системах.

Целью изобретения является повышение точности системы аналитической выставки платформы.

На фиг.1 представлена структурная схема заявляемого устройства.

Устройство содержит платформу ТГС 1 с установленными на ней акселерометрами 2 и 3 и гироблоками 4,5,6,7, при этом выход первого акселерометра 2 соединей через первый усилитель 8 с датчиком момента первого гироблока 4, выход второго акселерометра 3 через второй усилитель 9

соединен со входом датчика момента второго гироблока 5 и через первый вход коммутатора 10 и третий усилитель 11 соединен со входом датчика момента третьего гироблока. Выход датчика угла четвертого гироблока 7 через усилитель обратной связи 12 соединен с датчиком момента этого гироблока и через аналого-цифровой преобразователь 13 соединен с регистром хранения величин токов обратной связи 14, выход которого подключен к первому входу блока вычислений параметров выставки 15, со вторым входом которого и с управляющим входом 2 регистра хранения величин токов обратной связи 14 соединен первый выход блока управления 16, второй выход которок

4 СЛ

го соединен с управляющим входом 3 ком-b - коэффициент демпфирования:

мутатора 10. на второй вход которого под-Кос - кинетический момент;

ключей источник стабильного тока 17.МВр - вредный момент, действующий

Для уяснения принципа работы систе-относительно оси прецессии; мы выведем уравнения аналитической вы- 5

ставки платформы ТГС, На фиг.2 показаноК0с КДу-Кус Кдм, (4) взаимное угловое положение осей координат OXnYnZn, связанных с платформой отно-КдУ,Кус,КДм - коэффициенты передачи сительно стартовой системы координатдатчика гула, усилителя, датчика момента О Јг/ Ј и осей Oxyz, связанных с азимуталь- 10азимутального гироблока. ным гироблоком., .. ..

На фиг.2 обозначены: од,, верти-Д™ установившегося движения а - 0 . / 0)

кальная и горизонтальная составляющие уг-При о СОПзг

ловой скорости вращения Земли;. к

А 15Ј--Ј+ / -t sin(A0+a)а, о , у- относительные угловые скоро-им1

сти вращения платформы;/,,, /, , I w

.- рбУг cos (АО +ш - -rruAjax

а-угол разворота платформы в азимуте; v J H

6 , у- углы невертикэльности платфор-х у sin (А0 + а) + Ь cos (А0 + а) +

мы: 20. „,

АО-начальный азимутальный угол плат-+ С0вр + (иа + #) б , (5) формы;

В- угол прецессии азимутального сиро-, М8р

блокагде (Уьр -гр-скорость дрейфа азимутальКинемэтические соотношения с учетом 25ного гироблока из-за вредных моментов. В

малости углов у, 6 в установившемся состо-качестве информации используем ток I в це, л i л. пи обратной связи азимутального гироблоянии(,у Н))пРи o-const:ка Проведя тригонометрические

преобразования, получим: о/хп ад cos (АО + а) + (и + у&) у. 30

а + «и - tar cos (Ао + а)у +к dt + { (sln а + Ki I cos а) cosA0

+ tWf sin (АО +а)5.(1)

„, . - (cosa - Ki f sin a) sin A0 - о) zn a sin (Ао 4- a) - (a 4- 0%) о . 35

- Кг cos a (y sin A0 + 6 cos A0) - где о) Xn . ft) УП , ш zn - проекции абсолютной угловой скорости вращения платформы;- s(n a (у cos Ao - д sin A0) +

у ,д -установившиеся значения углов.

невертикальности платформы. 40+ совр + (a + ofe) d (6)

С учетом того, что угол прецессиир мал,W

получим: t v .v .t/ к v, -

. , Кус Кдм.,

a + ft%-r/JrCos(Ao+a) 45К2 , Кз тД-, К4 (7)

КДМ Кос

+ sin (Ао +а)д ,

ty -о sin (Ao +a) +/Sftjr cos (Ao -fa) -Полагаем, что коэффициенты Ki, K2, Кз, К

/ . N mизвестны.

-(«+)« (2) 50пусть

X1 COSAo,

где (о х , to у- проекции абсолютной угловойX2 sln А0,

скорости на оси Ох, Оу азимутального гиро- ,. . . ...

бло;а vхз у slnA0+ д cosAo (8)

Уравнение моментов относительно осиХ4 у cosA0- б sfnA0 прецессии азимутального гироблока:

,ьЛ.„ я м .„ у , м ТогДа измеряя через время г токи обрат dt У р ( ной связи U- гДе Ч-З.-.б, получим систему

алгебраических уравнений для аналитичегде I - момент инерции гироблока;ской выставки платформы ТГС:

K4(±-l- lj+HJ K3{« slnO+1)a slnj a +Ki(lj+1cosQ+1) a -cosj a)xiG cosQ+1) « -cosj a -Ki(IJ+ + 1sin(j + 1)a -i|slnja x2-K2 cosG+l) a -cosj a jx3-K2 sin(J+1) a -sinj a x4,(9)

где .2.3.4. a a r,

a a + - ол.

d l-4+i-4 5 dtг -J

угловая скорость вынужденной вращения платформы;

ft - скорость дрейфа третьего гиробло

Решая систему (9) методом Крамера, чим:

CiС2СзС4 ,лгл

xi -Ј-,х2 -сЈ.хз -Ј-, Х4 -Ј- (10)

С - определитель системы:

Ci , С2 . Сз . С4 - определители Кра.

Подставляя Х1,х2,хз,х4 в (8), получим исе параметры выставки: С2 С1

Сг С

Ј. С

A0 arctg

или A0 arcsln или A0 arccos

(11) (12)

(/С2//СЗ/+/С1//С4)

1

(13)

(/С1/;сз/-/е2//С4)

Работа системы аналитической выставки заключается в следующем. Перед началом работы системы платформа горизонтируется, а азимутальный гироблок включается в режим датчика угловой скорости. По сигналу, поступающему, например, от внешней системы управления, блок управления выдает команду на управляющий вход коммутатора, который отключает датчик момента третьего гироблока от второго акселерометра и подключает его к источнику стабильного тока. С этого момента времени платформа начинает вращаться с угловой

скоростью а. а сам момент времени фиксируется как начало работы системы. Сигнал о токе обратной связи поступает на вход аналого-цифрового преобразователя и преобразуется в цифровую форму. По командам с блока управления через равные промежутки времени значения величин токов поступают в регистр хранения величин токов обратной связи и запоминаются. По окончании схема 6-ти значений токов блоком управления выдается сигнал на управляющий вход коммутатора, который отключает датчик момента третьего гироблока от источника стабильного тока и платформа останавливается. Одновременно

0 выдается сигнал в блок вычислений параметров выставки, где по вышеприведенным алгоритмам вычисляются параметры А0,

а, у.

Таким образом, после получения инфор- мации о шести значениях тока обратной связи определяется азимутальный угол АО. который представляет собой азимут платформы в момент начала работы системы. На момент окончания работы системы азимут

0

выставки платформы определяется

6 а

(14)

25 Технико-экономическим преимуществом предлагаемого технического решения является повышение точности аналитической выставки платформы. Это обуславливается тем, что алгоритмы выставки

30 учитывают погрешности гориэонтирования платформы, а также тем, что уменьшается нестабильность параметров системы вследствие малости углов вращения платформы.

35 Формула изобретения

Система аналитической выставки платформы трехосного гиростабилизатора с первым, вторым и третьим гироблоками содержащая установленные на платформе

40 первый и второй акселерометры, датчики момента первого, второго и третьего гиро- блоков, а также первый, второй и третий усилители, при этом выход первого акселерометра через первый усилитель соединен

45 сдатчиком момента первого гироблока, выход второго акселерометра через второй усилитель - с датчиком момента второго гироблока, а третий усилитель - с датчиком момента третьего гироблока. отличаю50 щ а я с я тем, что, с целью повышения точности аналитической выставки, в нее дополнительно введены четвертый гироблок, усилитель обратной связи, аналого-цифровой преобразователь, регистр хранения ве55 личин токов обратной связи, блок вычисления параметров выставки, блок управления, источник стабильного тока и коммутатор, при этом четвертый гироблок установлен на платформе осью прецессии по вертикали, датчик угла четвертого гироблока через усилитель обратной связи соединен с датчиком момента этого гироблока, выход усилителя обратной связи дополнительно соединен через аналого-цифровой преобразователь с регистром хранения величин токов обратной связи, выход которого соединен с первым входом блока вычисления параметров выставки, с вторым входом которого и с управляющим входом регистра

1

ШШЩ

1Л

шшш

т гг

хранения величин токов обратной соединен первый выход блока связи управления, выход второго акселерометра дополнительно соединен с первым входом коммутатора, второй вход которого соединен с выходом источника стабильного тока, управляющий вход коммутатора соединен с вторым выходом блока управления, а выход коммутатора - с входом третьего усилителя.

Изобретение относится к гироскопическим системам и может быть использовано, например, в наземных навигационных системах. Цель изобретения - повышение точности аналитической выставки платформы. Цель достигается учетом в системе погрешностей горизонтирования платформы и уменьшением нестабильности параметров системы в режиме выставки. На платформе 1 с расположенными на ней акселерометрами 2,3. гироблоками 5,6,4 и усилителями установлен азимутальный гироблок 7. Перед началом работы системы платформа 1 гори- зонтируется. а азимутальный гироблок 7 через усилитель обратной связи 12 включается в режим датчика угловой скорости. С помощью блока управления 16 и коммутатора 10 подключается источник стабильного тока 17 к датчику момента гиро- блока 3. Платформа начинает вращаться по азимуту с постоянной скоростью. С этого момента токи обратной связи преобразуются в цифровую форму в аналого-цифровом преобразователе 13 и запоминаются в регистре хранения величин токов обратной связи 14. По окончании работы системы выставки платформа останавливается, а информация о токах обратной связи подается в блок вычислений параметров выставки 15, где определяется азимут платформы и углы невертикальности. 2 ил. (Л С

Фе/.1

л

&кг.2