СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ НЕПЕРПЕНДИКУЛЯРНОСТИ ОСИ ЧУВСТВИТЕЛЬНОСТИ МАЯТНИКОВОГО АКСЕЛЕРОМЕТРА Советский патент 2006 года по МПК G01P21/00 

Предлагаемое изобретение относится к процессу регулировки и приемосдаточных испытаний навигационных приборов и устройств и, в частности, может быть использовано при регулировке и контроле положения осей чувствительности (ОЧ) маятниковых акселерометров (МА) автомата управления дальностью (АУД) относительно оси вращения программного механизма гироблоков (базовой оси БО) трехостного гиростабилизатора (ТГС).

Известен способ определения углового положения ОЧ МА относительно БО ТГС путем измерения выходного сигнала акселерометра в двух положениях ОЧ последнего, получаемых разворотом МА вместе с БО ТГС на фиксируемые углы относительно плоскости горизонта.

Известен также способ определения углового положения ОЧМА (Инерциальные системы управления, под ред. Питтмана, М., Воениздат, 1964 г., стр.80, 104, который взят за прототип относительно БО ТГС путем измерения выходного сигнала акселерометра в двух положениях ОЧ последнего.

К недостаткам известных способов относятся:

1. Необходимость высокоточного (с точностью не менее 1/3 допуска на точность выставки) разворота МА вместе с БО на фиксированные углы, требующая применения контрольного элемента углов разворота (оптической призмы, нуль-индикатора).

2. Погрешность взаимной привязки БО и контрольного элемента угла разворота целиком входит в погрешность определения углового положения ОЧ МА.

В связи с этим целью предлагаемого изобретения является увеличение точности определения неперпендикулярности ОЧ МА и БО ТГС.

Указанная цель достигается тем, что в известном способе, заключающемся в измерении выходного сигнала МА при различной ориентации его ОЧ относительно вертикали БО гиростабилизатора, устанавливают вертикально, измеряют выходной сигнал акселерометра в четырех положениях, получаемых разворотом акселерометра на 180° вокруг БО при двух противоположных направлениях последней.

На фиг.1 показано взаимное положение базовой оси и осей координат, связанных с подвижной частью МА (в плоскости, перпендикулярной оси подвеса маятника), для четырех положений, в которых производятся измерения выходного сигнала в соответствии с предлагаемым способом, где OZ - базовая ось ТГС; OX₁ - ось подвеса МА; OY₁ - ось чувствительности MA; OZ₁ - ось, совпадающая с маятником МА.

Предлагаемый способ включает в себя следующие операции:

1. Вертикализацию БО ТГС.

2. Измерение выходного сигнала МА в I положении (фиг.1а).

3. Разворот МА на 180° вокруг БО ГГС.

4. Измерение выходного сигнала МА во II положении (фиг.1б).

5. Разворот МА вместе с БО ТГС на 180° вокруг горизонтальной оси.

6. Измерение выходного сигнала МА в III положении (фиг.1в).

7. Разворот МА на 180° вокруг БО ТГС.

8. Измерение выходного сигнала МА в IV положении (фиг.1г).

Уравнения моментов на оси ОХ₁ подвеса МА для I и II положений имеют вид:

где - значения тока обратной связи МА в I и II положениях соответственно;

K_дм - коэффициент преобразования датчика момента МА;

М_п - паразитный момент на оси подвеса МА;

ml - маятниковость МА;

g - ускорение силы тяжести;

ψ_I; ψ_II - угол неперпендикулярности ОЧ МА к БО в I и II положениях;

ψ^′ _н.в - невертикальность БО при измерениях в I и II положениях.

Учитывая, что величина паразитных моментов на оси подвеса прецизионных МА стабильна в одном включении, принимаем

М_п ^I=М_п ^II=М_п

Уравнения (1) и (2) после преобразований можно привести к следующему виду

Так как значения угла неперпендикулярности ОЧ МА к БО в современных ТГС не должны превышать нескольких угл.мин, а выполнение вертикализации БО с точностью 5-10 угл.мин не представляет трудности, то алгебраическая сумма углов неперпендикулярности ОЧ МА к БО и невертикальности БО не превысит 15 угл.мин. Следовательно, функции sin, стоящие в левых частях выражений (3) и (4), можно заменить значениями соответствующих аргументов.

Производя замену и суммируя по частям выражения (3) и (4), получаем:

Таким образом, при определении величины угла неперпендикулярности ОЧ МА к БО из выражения (5) как будет допущена погрешность, обусловленная наличием паразитных моментов на оси ОХ₁.

Для исключения погрешности в определении угла неперпендикулярности, вызываемой наличием паразитных моментов на оси подвеса МА, производятся измерения I_oc в III и IV положениях.

Уравнения моментов на оси OX₁ подвеса MA для III и IV положений имеет вид:

где ψ''_нв - невертикальность БО при измерениях в III и IV положениях.

После суммирования и преобразования с учетом малости угловых величин выражений (6) и (7) получаем:

Суммируя по частям выражения (5) и (8), получаем:

Величина угла неперпендикулярности ОЧ МА к БО определяется из (9) как среднее арифметическое слагаемых стоящих в левой части этого выражения

Коэффициент определяется при калибровке МА, когда измеряется выходной сигнал при вертикальном положении ОЧ и горизонтальном положении оси подвеса МА (см., например, Инерциальные системы управления под ред. Питтмана, М., Воениздат, 1964 г., стр.90).

В заключение оценим погрешность в определении ориентации ОЧ МА и БО от неточности разворота вокруг БО (оси. OZ) из I и III положений соответственно во II и IV.

Уравнения моментов на оси OX₁ подвеса МА для II и IV положений с учетом неточности разворота (Δϕ₁; Δϕ₂) на 180° вокруг БО принимают вид:

После суммирования и преобразования уравнений (1), (2), (6), (12) получаем

Из сопоставления выражений (13) и (9) следует, что при определении взаимной ориентации ОЧ МА и БО в соответствии с (10) погрешность от неточности разворота на 180° вокруг БО имеет вид:

Задавшись конкретными значениями угловых величин ψ'_н.в=ψ''_н.в=60 угл.мин; ψ_II=ψ_IV=3 угл.мин и предельной величиной погрешности δψ_max=1 угл.мин, получим, что максимальная Δϕ₁₍₂₎ не должна превышать 14°.

Таким образом, предложенный способ по сравнению с известными позволяет увеличить точность определения угла неперпендикулярности ОЧ МА и БО ТГС и не предъявляет высоких требований к точности разворота МА вокруг БО и выставки БО и МА относительно вертикали.

Экспериментальная отработка методики, соответствующей предложенному способу, подтвердила ожидаемый положительный эффект.

Изобретение относится к области изготовления, регулировки и испытаний навигационных приборов и устройств и может быть использовано при регулировке и контроле положения осей чувствительности маятниковых акселерометров. Сущность: способ определения неперпендикулярности оси чувствительности маятникового акселерометра базовой оси трехосного гиростабилизатора осуществляется путем измерения выходных сигналов акселерометра при различных направлениях его оси чувствительности. При этом базовую ось гиростабилизатора устанавливают вертикально, а измерения производят в четырех положениях акселерометра. Указанные положения получают путем разворота акселерометра на 180° вокруг базовой оси гиростабилизатора при двух взаимно противоположных направлениях этой оси. Технический результат: повышение точности. 1 ил.

Способ определения неперпендикулярности оси чувствительности маятникового акселерометра базовой оси трехосного гиростабилизатора путем измерения выходных сигналов акселерометра при различных направлениях его оси чувствительности, отличающийся тем, что, с целью повышения точности, базовую ось гиростабилизатора устанавливают вертикально, а измерения производят в четырех положениях акселерометра, полученных разворотом его на 180° вокруг базовой оси гиростабилизатора при двух взаимно противоположных направлениях последней.