DE2118662A1 - Kreiselstabihsierte All Lagen Platt form - Google Patents

Kreiselstabihsierte All Lagen Platt form

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DE2118662A1
DE2118662A1 DE19712118662 DE2118662A DE2118662A1 DE 2118662 A1 DE2118662 A1 DE 2118662A1 DE 19712118662 DE19712118662 DE 19712118662 DE 2118662 A DE2118662 A DE 2118662A DE 2118662 A1 DE2118662 A1 DE 2118662A1
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DE
Germany
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axis
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DE19712118662
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English (en)
Inventor
Uwe Dipl Ing 7770 Über lingen Krogmann
Original Assignee
Bodenseewerk Geratetechmk GmbH, 7770 Überlingen
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    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01CMEASURING DISTANCES, LEVELS OR BEARINGS; SURVEYING; NAVIGATION; GYROSCOPIC INSTRUMENTS; PHOTOGRAMMETRY OR VIDEOGRAMMETRY
    • G01C21/00Navigation; Navigational instruments not provided for in groups G01C1/00 - G01C19/00
    • G01C21/10Navigation; Navigational instruments not provided for in groups G01C1/00 - G01C19/00 by using measurements of speed or acceleration
    • G01C21/12Navigation; Navigational instruments not provided for in groups G01C1/00 - G01C19/00 by using measurements of speed or acceleration executed aboard the object being navigated; Dead reckoning
    • G01C21/16Navigation; Navigational instruments not provided for in groups G01C1/00 - G01C19/00 by using measurements of speed or acceleration executed aboard the object being navigated; Dead reckoning by integrating acceleration or speed, i.e. inertial navigation
    • G01C21/18Stabilised platforms, e.g. by gyroscope

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  • General Physics & Mathematics (AREA)
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Description

  • "Kreiselstabilisierte All-Lagen-Plattform" Die Erfindung betrifft eine kreiselstabilisierte All-Lager-Plattform mit einem die Kreisel tragenden lagestabilisierten Element, das in sinem inneren Rollrahmen um eine Azimutachse drehbar gelagert ist, einem Nickvahmen, in welehem der innere Rollrahmen um eine Nickachse beweglich gelagert ist, und einem äußeren Rollrahmen, der um eine zur Nickachse senkrachte äussere Rollachse drahbeweglich gelagert ist, mit einem Nick-, einem Roll- und einem Azimutkreisel auf dem lagestabilisierten Element, die auf Bewagungen desselben um Nick-, Roll- bzw.
  • Azimutachse ansprechen, wobei Fohlersignals des Nick- und Rollkreisels über einem mit dem Kreiselträger um die Azimutachse relativ zu dem inneren Rollrahmen verärehbaren Koordinatanenwandler auf Stellmotore geschaltet sind, die zqischen inneren Rollrahmen und Nickrahmen um die innere Rollachse bzw. zwischen äusserem Rollrahmen und Nickrahmen um die Nickachse wirksam sind, und das Fehlersignal des Azimutkreisels auf einen Stellmotor geschaltet ist, durch den das stabilisierts Element relativ zu dem inneren Rollrahmen um die Azimutachse verdrehbar ist, und mit einem zwischen Nickrahmen und inneren Rollrahmen wirksamen Lagewinkelgeber, dessen bei Abweichung des Lagewinkels von 90° auftretenden Fehlersignal auf einen Nachführkreis mit einem um die äußere Rollachse auf den äußeren Rollrahmen wirkenden Stellmotor geschaltet ist.
  • Vollkunstflugtaugliche kreiselstabilisierte Plattformen (All-Lagen-Plattformen) haben einen zusätzlichen Kardanrahmen (äußeren Rollrahmen), der die bei Dreirahmen-Plattformen auftretende Rahmensperre im Vertikalflug vermeiden soll. Durch den vierten Kardanrahmen wird ein zusätzlicher Freiheitsgrad geschaffen,über den in der Weise verfügt wird, daß der innere Rollrahmen stets senkrecht zu dem Nickrahmen gehalten wird.
  • Zu diesem Zweck ist ein Lagewinkelbeger auf der inneren Rollachse zwischen Nichrahmen und inneren Rollrahmen vorgesehen, der ein Fehlersignal abgibt, wenn der Lagswinkel zwischen diesen beiden Rahmen von 90° abweicht. Dieses Fehlersignal wird auf einenStellmotor gegeben, welcher den äußeren Rollrahmen um die äußere Rollachse solange verstellt, bis die 90° Lagewinkelbeziehung zwischen Nickrahmen und inneren Rollrahmen wi@lerbergestellt ist. Bei einer Vertikalflug ist bedingt durch die Rahmengeometrie der Wachführkreis für den äußeren Rollrahmen physikalisch unterbrochen: Ein am Lagewinkelgsber an der inneren Rollachse auftretender Winkelfehler kann durch eine Drehung des äußeren Rollrahmens um die äußere Rollachse nicht mehr zu null gemacht werden. Bei Vergrößerung des Nickwinkels des Fahrzeuges über 90°hinaus wird der Nachführkreis für den äußeren Rollrahmen wieder stabil, jedoch quß der äußere Rollrahmen um 180° umschlagen, damit sin stabiler Punkt erreicht wird. Dieser Umschlag beim Durchgang durch die 90°-Nickwinkel-Stellung soll möglichst schnell erfolgen, damit der dereich des Lagewinkelgebers an der inneren Rollachse auch für große Nickgeschwindigkeiten (bis z.B. 50°/sec.) verhältnismäßig klein gehalten werden kann (z.B. #15°).
  • Da die Geschwindigkeit des äußeren Rollrahmens bei dem Rahmenumschlag begrenzt ist, ist es bekannt (BP 1 230 237), daß bei Annäherung an einen vorgegebenen Winkel zwischen Niek-und äußerem Rollrahmen entsprechend annähernd senkrechtem Steig- oder Sturzflug der Stellmotor für den äußeren Rollrahmen zur Einleitung eines Rahmenwaschlages automatisch kurzzeitig durch ein Fremdsignal steuerbar ist, welches vor Erreichen eines Rahmenumsohlages von 1800 automatisch abgeschaltet wird. Auf diese Welse soll sichergestellt werden, daß schon bei einer Annäherung an die senkrechte Steig- oder Sturzfluglage auf jeden Fall der Rahmenumschlag eingeleitet wird. Es bleibt Zeit für eine stetige Einstellung der Rahmen, die rechtzeitig beendet ist, bevor wieder nennenswerte Neigungen der Fahrzeuglangsachse gegen die Vertikale erreicht wird. Nachteilig ist hierbei die Notwendigkeit einer Umschaltung. Auch wird bei der bekanntenAnordnung nach der Umschaltung der Rahmenumschlag ohne Berücksichtigung des weiteren zeitlichen Verhaltens von Fahrzeug und Rahmen bewirkt.
  • Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine All-Lagen-Plattform der eingangs erwähnten Art so auszubilden, daß stets ein sauberer Rahmenumsohlag bei Durchgang durch vertikalen Steig-oder Sturzflug gewährleistet ist, ohne daß eine elektrische Umschaltung im Nachführkreis erforderlich wäre.
  • Erfindungsgemäß wird das dadurch erreicht, daß der Nachführkreis für den äußeren Rollrahmen zwei ständig eingeschaltete Zweige enthält, von denen ein erster fAr die stabile Einregelung des 900-Lagewinkels zwischen Nickrahmen und innerem Rollrahmen bei Normalbetrieb ausgelegt ist und der zweite ein Signal zur Dämpfung des Rahmenumschlages im Bereich des vertikalen Steig-oder Sturzfluges liefert.
  • Erfindungsgemäß enthält also der Nachführkreis für den äußeren Rollrahmen zwei ständig eingeschaltete Zweige, von denen aber infolge ihrer Auslegung während Jeder Betriebsart im wesentlichen nur einer zur Wirkung kommts Bei Normalbetrieb im Horizontalflug ist praktisch nur der erste Zweig wirksam,- der durch Verdrehen des äußeren Rollrabmens eine Fesselung des inneren Rollrahmens an den Niokrahmen in senkrechter Lage zu diesem bewirkt. Bei Annäherung an die 90°-Nickwinkellage des Fahrzeugs nimmt der Einfluß dieses Zweiges ab, da innere und äußere Rollachse nicht mehr zusammenfallen. Der einfluß des zweiten iges ist bei Normalbetrieb su vernachlässigen. Dieser zweite Zweig tritt aber im Bereich des vertikalen Steig- und Sturzfluges in Erscheinung und stellt einen gut gedämpften Rahmenumschlag sicher.
  • Vorteilhafterweise ist vorgesehen, daß der erste Zweig von dem Fehlersignal des Lagewinkelgebers beaufschlagt ist und einen Verstärker sowie ein Vorhaltnetzwerk erster Ordnung enthält0 Es ist dann möglich, daß der zweite Zweig ebenfalls von dem Fehlersignal des Lagewinkelgebers beaufschlagt ist und ein Differenzierglied mit nachgeschaltetem Vorhaltnetzwerk erster Ordnung enthält.
  • Eine andere Möglichkeit besteht darin, daß der zweite Zweig einen an der innere . Rollachse angebrachten zusätzlichen Abgriff zur Erzeugung eines der Zeitableitung des Lagewinkels proportionalen Signals sowie.ein Vorhaltnetzwerk erster Ordnung enthält.
  • Schließlich kann auch der zweite Zweig einen an der äußeren Rollachse angebrachten Tachogenerator sowie ein Vorhaltnetzwerk erster Ordnung enthalten.
  • Die Erfindung ist nachstehend an einigen Ausführungsbeispielen Unter Bezugnahme auf die zugehörigen Zeichnungen naher erläutert: Fig. 1 zeigt schematisch schaubildlich eine All-Lagen-Plattform nach der Erfindung.
  • Fig. 2 ist eine schematische Darstellung der Plattform in der neutralen Stellung (Horizontalflug) mit dem Nachführkreis für den äußeren Rollrahmen.
  • Fig. 3 ist eine Darstellung ähnlich Fig. 2 und veranschaulicht die verschiedenen Rahmen-Lagewinkel.
  • Fig. 4 zeigt die Plattform von Fig. 2 in der Rahrenumschlagstellung.
  • Fig. 5 zeigt ein Blockschaltbild einer ersten erfindungsgemäßen Porm des Nachlaufkreises für den äußeren Rollrahmen.
  • Fig. 6 zeigt eine andere Ausführungsform des Nachlaufkreises nach der Erfindung.
  • Fig. 7 zeigt als Blockdiagramm Einzelheiten der Anordnung nach Pig. 6.
  • Fig. 8 zeigt ein Beispiel eines Vorhaltnetzwerkes.
  • Pig. 9 ist ein Blockschaltbild der gesamten All-Lagen-Plattform.
  • Fig. 1 zeigt den Aufbau einer All-Lagen-lattform. Diese enthält ein lagestabilisiertes Element 10, welches einen Nickkreisel 12, einen Rollkreisel 14 und einen Azimutkreisel 16 trägt. Die Eingangsachsen der drei Kreisel sind zueinander senkrecht und bei einer Bewegung des Elements 10 um eine dieser Eingangsachsen gibt der betreffende Kreisel ein Fehlersignal ab. In Fig.1 sind auf dem stabilisierten Element 10 außerdem drei Linearbeschleunigungsmesser 18,20,22 angeordnet, die in bekannter Weise für rågheitsnavigation verwendbar sind.
  • Das stabilisierte Element 10 ist um eine Azimutachse 24 drehbar in einem inneren Rollrahmen 26 gelagert. Der innere Rollrahmen 26 ist seinerseits um eine zu der Azimutachse 24 senkrechte Achse ("innere Rollachse" 28) drehbeweglich in einem Nickrahmen 30 gelagert. Dieser Nickrahmen 30 ist wiederum in einem äußeren Rollrahmen 32 gelagert, und zwer um eine Nickachse 34, die senkrecht zu der inneren Rollachse 28 liegt. Der äußere Rollrahmen 32 ist um eine zu der Nickachse semkrechte äußere Rollachse 36 drehbar im Fahrzeug gelagert.
  • Die Ausgangssignale des Nickkreisels 12 und des Rollkreisels 14 werden über einem auf der Azimutachse 24 mm inneren Rollrahmen 26 sitzenden Koordinatenwandler 38, dessen Rotor mit dem stabilisierten Element 10 vordrehbar ist, und über Verstärker 40 bzw. 42 auf Stellmotore 44 bzw. 46 gegeben. Der Stellmotor 46 sitz auf der Nichachse am äußeren Rollrahmen 32 und bewirkt eine Verschwenkung des Nickrahmens 30 relativ zu diesem. Der Stellmotor 44 sitzt auf der inneren Rollachse 23 am Nickrahmen 30 und bewirkt eine Versechwenkung des inneren Rollrahmens 26 relativ zu dem Nickrahmen 30. Das ausgangssignal des Azimutkreisels 16 ist über einen Verstärker 48 auf einem Stellmotor 50 geschaltet. Dieser Stellmotor 50 sitzt auf der Ayimutachse an dem inneren Rollrahmen 26 und bewirkt eine Vordrehung des stabilisierten Elements 10 um die Azimutachse relativ zu dem inneren Rollrahmen 26. Durch die drei Kreisel 12, 14 und 16 und die Stellmotore 44, 46 und 50 wird somit die Orientierung des stabilisierten Elements 10 im Raum unabhängig von Lageänderungen des Fahrzeuges konstant gehelten.
  • An Lagewinkelgebern 52, 54 und 56 können damn die Lagewinkel um innere Rollachse, Nickachse und Azimutachse abgegriffen werden.
  • Das wäre die Funktion einer Dreiachsenplattform. Um eine Rahmensperre bei vertikalem Steig- oder Sturzflug zu vermeiden, ist Jedoch bei einer All-Lagen-Plattform der äußere Rollrahmen 32 vorgesehen, der zusätzlich gegen das Fahrzeug um die äußere Rollachse 36 verdrehbar ist. Über diesen zusätzlichen Freiheitsgradwird in der Weise verfügt, daß der innere Rollrahmen 26 stets senkrecht zu der Bickrahmen gehalten wird. Zu diesem Zwecke wird das Signal des Lagewinkelgebers 52, welches bei einer Abweichung von der 90°-Lagewinkelstellung auftritt, über einen Nachführkreis 58 auf einen Stellmotor 60 geschaltet, der den äußeren Rollrahmen 32 ul die äußere Rollachse 36 so verdreht, daß diese 900-Lagewinkelbeziehung zwischen innerem Rollrahmen und Nickrahmen ständig erhalten bleibt. Die Lage des äußeren Rollrnhmens 32 um die äußere Rollachse 36 wird dabei durch einen Lagewinkelgeber 62 abgegriffen. Das ist der Aufbau und die Funktion einer üblichen Vierachsplattform.
  • Bei der erfindungsgemäßen Plattform weist der NachfUhrkreis 58 zwei ständig eingeschaltete Zweige 64 und 66 auf. Der erste Zweig 64 ist so ausgelegt, daß er bei Normalbetrieb, also bei Fahrzeug-Nichwinkeln bis z.B. 85°, eine stabile Einregelung des 900-Lagewinkels zwischen Nickrahmen und innerem Rollrahmen gewährleistet. Der zweite Zweig 66 ist bei Normalbetrieb vernachlässigbar und ist so ausgelegt, daß er bei Durchgang des Fahrzeuges durch 900 Nickwinkel einen einwandfreien, gut gedämpften Uahienuischlag des äußeren Rollrahmens 32 bewirkt, wie im einzelnen noch beschrieben wird.
  • Fig. 2 ist eine schematische Darstellung ähnlich Fig. 1 und zeigt die Rahmen und Achsen in neutraler Stellung (Horizontalflug) und den Nachführkreis 58 für den äußeren Rollrahmen 32.
  • Fig. 3 ist eine ähnliche Darstellung wie Fig. 2 und veranschaulicht die verschiedenen Rahmenwinkel: Mit P ist der Nickwinkel bezeiahnet, also der Winkel, um welchen der Nickrahmen 30 Um die Nickachse 34 gegen den äußeren Rollrahmen verschwenkt ist.
  • Q ist die Abweichung des Winkels zwischen Nickrahmen 30 und innerem Rollrabunen 26 um die innere Rollachse von 90°. Der Winkel R ist die Winkelabweichung des äußeren Rollra-hmens 32 um die äußere Rollachse 36 von der neutralen Stellung gemäß Fig. 2 relativ zu dem Fahrzeug.
  • Fig. 4 zeigt die Plattform von Fig. 2 in der Rahmenumechlagstellung. Das Fahrzeug befindet sich im senkrechten Steigflug. In der Fahrzeuglage fällt die äußere Rollachse 36 mit der Azimutachse 24 zusammen und ist senkrecht zur inneren Rollachse 28, und ein Winkelfehler des inneren Rollrahmens 26 um die innere Rollachse, d.h. eine Abweichung von der 900 Lagewinkelstellung relativ zu dem Nickrahmen 30 kann nicht mehr durch eine Bewegung des äußeren Rollrahmens 32 korri-giert werden. Bei Überschreiten des 900 Nickwinkels durch das Fahrzeug, ergibt sich wieder eine stabile Lage des äußeren Rollrahmen; 32, in welche dieser durch den Lagewinkelgeber 52 und den Stellmotor 60 gebracht wird, um Nickrahmen 30 und inneren Rollrahmen 26 senkrecht zueinander zu halten, wobei aber diese stabile Lage erst nach einem Rahmenumschlag um 180° erhalten wird.
  • Um einerseits eine stabile Einstellung des äußeren Rollrahmens 32 bei Normalbe+-ieb zu gewährleisten und andererseits einen einwandfreien, gut gedämpften Rahmenumschlag bei Durchgang durch die 900 .Nickwinkelstellung sicherzustellen, enthält der Nachführkreis 58 nach Fig. 5 zwei ständig eingeschaltete Zweige, die je eine dieser Punktionen erfüllen. Beide Zweige 64 und 66 sind bei der Aus- -führungsform nach Fig. 5 von dem Abgriff-Fehlerwinkel Q (Fig. 3) beaufschlagt. Der Zweig 64 hat dabei eine Übertragungsfunktion Es handelt sich dabei praktisch um eine Verstärkung mit einem Vorhaltnetzwerk erster Ordnung. Die Übertragungsfunktion des Zweiges 66 ist Es erfolgt in dem zweiten Zweig 66 somit außer einer Verstärkung eine Differentiation des Fehlerwinkelsignals (Q). Außerdem ist auch hier ein Vorhaltkorrekturnetzwerk erster Ordnung vorgesehen.
  • Statt der Differentiation des Q-Signals kann für den zweiten Zweig auch ein gesonderter Geschwindigkeitsabgriff vorgesehen sein, der von vornherein Q liefert.
  • Fig. 6 zeigt eine abgewandelte Ausführung, bei welcher der zweite Zweig nicht von dem Signal Q des Lagewinkelgebers 52 beaufschlagt ist sondern von einem Signal eines Tachogenerators 70 (Fig.7), der auf der äußeren Rollachse 36 sitzt und ein der Drehgeschwindigkeit R des äußeren Rollrahmens 32 proportionales Signal liefert. Dieses R-Signal wird über einen Verstärker und ein Vorhaltnetzwerk 72 mit einer Übertragungsfunktion auf den Servomotor 60 für den äußeren Rollrahmen 32 geschaltet.
  • Im einzelnen ist die Schaltung von Fig. 6 so aufgebaut, wie es in Fig. 7 als Bloekschaltbild dargeßtellt ist.
  • Das Signal proportional zu dem Winkelfehler Q von dem Abgrif£ 52 wird nach Demodulation in einem Demodulator 74 durch einenVerstarker 76 verstärkt und zur Filterung höherfrequenter Anteile zunächst einem Tiefpass 78 zugeführt. Diesem Tiefpass 78 wird außerdem das R proportionale Ausganssignal des Tachogenerators 70 an der äußeren Rollachse nach Verstärkung in einem Verstärker 80 überlagert. Mit Hilfe des Vorhaltkorrekturnetzwerkes 72 wird aus dem Ausgangssignal des Tiefpasses 78 die zur Stabilisierung erforderliche Spannung UM für dem Servomotor 60 an der äußeren Rollachse erzeugt. Das Vorhaltkorrekturnetzwerk 72 ist dabei wegen der durch die Trägheit des äußeren Rollrahmens 32 bedingten Phasennacheilung der Rogelstrecke erfonderlich. Es erzeugt den für die einwandfreie Stabilisierung mötigen Phasenvorhalt. In der Übertragungsfunktion N3 (s) haben sich bei einer Ausführungsform folgende Werte als vorteilhaft erwiesen: T1 = 1/200 sec.
  • 1T1 = 1/15 sec.
  • Die Verstärjung im Q-Zweig ist V1 = 3,85 . 105 pcm/rad.
  • Die Verstärkung im K-Zweig ist V2 = 3,85 . 103 pcm/rad.
  • Bei der Ausführungsform von Fig. 7 ist N1(s) = N3(s) (Fig. 9).
  • Fig. 8 zeigt die Realisierung des Vorhaltnetzwerkes mit einem Widerstand R1 und einem dazu parallelen Kondensator C im Serienzweig und einem Widerstand R2 im parallelzweig.
  • Es gilt U2(s) R1 (1 + R1Cs) = U1(s) R1+R2+R1R2Cs Demnach müssen R1, R2 und C so bemessen werden, daß 1T1 = R1C 1 = R1 + R2 R2 ist.
  • Die Wirkungsweise der beschriebenen Anordnung ist wie folgt: Die Stabiliserung (Lageregelung) des äußeren Rollrahmens bei Horizontalflug und bei Nickwinkeln größer und kleiner als 900 kann durch ein einfaches Vorhaltkorrekturnetzwerk mit der Übertragungsfunktion N1(s) erreicht werden. Es ist möglich, dieses so auszulegen, daß in dein Bereich von P = + 850 eine Steifigkeit des Nachftihrkrelses von etwa 105 pcmSrad. erreicht werden kann, was ausreichend ist. Der Verstärkungsfaktor V1 sowie die Beiwerte α1 und T1 hängen im wesentlichen von der gewünschten Eigenfrequenz des Nachführkreises und von den Daten der Plattform ab. Dieses Netzwerk 64 (Fig.5) ist jedoch nicht geeignet, ein günstiges, dynamisches Verhalten für den Umschlag des äußeren Rollrahmens 32 beim Durchgang durch den 900Nickwinkel zu gewährleisten, jedenfalls nicht fär Nickgeschwindigkeiten von mehr als 100/sec. Es ist daher ein zusätzlicher Zweig 66 in dem Nachführkreis vorgesehen, der zusammen mit dem Netzwerk 64 einen möglichst schnellen und gut gedämpften Umschlag des äußeren Rollrahmens 32 ohne großes Überschwingen bei 900 Knickwinkel gestattet.
  • Um die Auslegung dieses zusätzlichen Zweiges 66 zu verstehen, muß der Vorgang des Rahmenumschlages etwas näher betrachtet werden.
  • Angenommen es tritt eine Drehgeschwindigkeit gFy um die Nickachse (Y-Achse) des Fahrzeuges auf. Dies führt zu einer : llmählichen Vergrößerung des Nickwinkels. Wenn dieser in die Nähe von 900 kommt, wird durch die Verringerung der Steifigkeit im Nachführkreis 64 für die äußere Rollachse, bedingt dadurch, daß innere und äußere Rollachse nicht mehr miteinander fluchten, bei immer vorhandenen Störungen um die Wachse 36 des äußeren Rollrahmens 32 dieser mit wachsenden Nickwinkel allmählich immer mehr auswandern.
  • Es tritt also ein Winkel R an der äußeren Rollachse 36 und ein Winkel Q an der inneren Rollachse 28 auf.
  • Die Winkelgeschwindigkeit R des äußeren Rollrahmens 32, die durch Drehgeschwindigkeit P hervorgerufen wird, wird bei Annäherung an den Nickwinkel P = 900 immer größer und erreicht für P = 900 einen Maximalwert. Es läßt sich zeigen, daß R einem Wert zustrebt.
  • derart, daß R cos P ##Fy sinP . sinR ist. Andererseits gilt aber für den Plattform-Nickwinkel P infolge der Fahrzeug-Nickgsschwindigkeit P =-cos R#Fy .
  • Erreicht der äußere Rollrahmen 32 während des Umschlages einen Wert von R = 90°, wobei P dann immer noch ungef#hr 90° ist, so ist R und damit Q am größten. Die innere Rollachse 28 fällt jetzt nämlich mit der Pahrzeug-Nickachse (y-Achse) zusammen, um die ja die Drehbewegung zu stattfindet.
  • Nimmt R während des Rahmenumachlages Werte an, die größer als 900 sind, so nimmt der Plattform-Nickwinkel P wieder ab, da sich für R> 90° das Vorzeichen von cosR ändert. Durch diesen Vorzeichenwechsel von cos R wird der Nachführkreis 64 wieder als -Gegenkopplung wirksam, da für den Bereich 9O0<R<1800 der Winkel P mit wachsendem R wieder von 900 gegen null geht. In dem Maße wie P kleiner wird und damit cosP größer, wird auch die Gegenkopplung größer und damit R immer kleiner. Gleichzeitig .wird aber auch bei R>900,- P<900 das Eingangssignal für den Nachführkreis 64, nämlich das durch Fy hervorgerufene Q immer kleiner, was ebenfalls zu einer Abnahme von R führt. Damit wächst jetzt der Winkel R immer langsamer. Da nun P gegen null und R gegen 1800 streben, wird schließlich das Eingangssignal für den Nachführkreis für diese Grenzwerte gleich null und das System kommt bei diesen Werten zur Ruhe (stabiler Punkt).
  • Sollte während des Umschlages ein Überschwingen auftreten, derart, daß R 1800 wird, so kehrt das Eingangssignal für den Nachführkreis 64 wegen der Proportionalität mit sinR sein Vorzeichen um, und R nimmt wieder ab in Richtung auf 1800. Diese Stabilisierung auf R = 1800 wird noch dadurch unterstützt, daß sich bei R 1800 der Winkel F langsamer ändert als bei R 3 180O, Dies führt -dazu, daß cosP langsamer gegen 1 strebt.
  • Bis zu einem Winkel R = 900 wird also der Rahmenumschlag durch Fy beschleunigt. Erst danach wird durch die wirksame Gegenkopplung der Umschlag abgebremst. Da der Umschlag jedoh viel schneller erfolgt als die Abnahme des Plattform-Nickwinkels P, ist dieser immer noch nahe bei 900. Dadurch ist aber die Verstärkung im Nachführkreis 64 sehr gering und entsprechend klein auch die Gegenkopplung. Das würde dazu führen, daß beim Umschlag ein starkes Überschwingen auftritt.
  • Aus diesem Grunde wird ein zusätzlicher Dämpfungszweig 66 bzw. 72 vorgesehen. Dieser Dämpfungszweig kann entweder mit einem Signal proportional Q oder mit einem Signal proportional R arbeiten. Während es für große Nickgeschwindigkeiten günstig ist, zur Dämpfung R zu benutzen (Fig. 6), reicht bei kleinen Nickgeschwindigkeiten eine Dämpfung mit Q aus (Fig. 5).
  • Wird R zur Dämpfung benutzt, so ergeben sich während des Umschlages größere Winkel Q, d.h. der Bereich des Abgriffes 52 an der inneren Rollachse muß größer Bein als bei Benutzung von Q zur Dämpfung.

Claims (5)

Patentansprüche
1) Kreiselstabilisierte All-Lagen-Plattform mit einem die Kreisel tragenden lagestabilisierten Element, das in einem inneren Rollrahmen um eine Azimutachse drehbar gelagert ist, einem Nickrahmen, in welchem der innere Rollrahmen um eine Nickachse beweglich gelagert ist, und einem äußeren Rollrahmen, der um eine zur Nickachse senkrechte äußere Rollachse drehbeweglich gelagert ist, mit einem Nick-' einem Roll- und einem Azimutkreisel auf dem lagestabilisierten Element, die auf Bewegungen desselben um Nick-, Roll- bzw. Azimutachse ansprechen, wobei Fehlersignale des Nick- und Rollkreisels über einen mit dem Kreiselträger um die Azimutachse relativ zu dem inneren Rollrahmen verdrehbaren Koordinatenwandler auf Steilmotore geschaltet sind, die zwischen innerem Rollrahmen und Nickrahmen um die innere Rollachse bzw. zwischen äußerem Rollrahmen und Nickrahmen um die Nickachse wirksam sind, und das Fehlersignal des Aziiutkreisels auf einen Stellmotor geschaltet ist, durch den das stabilisierte Element relativ zu dem inneren Rollrahmen um die Azimutachse verdrehbar ist, und mit einem zwischen Nickrahmen und innerem Rollrahmen wirksamen Lagewinkelgeber, dessen bei Abweichung des Lagewinkels von 900 auftretendes Fehlersignal auf einen Nachführkreis ilt einem um die äußere Rollachse auf den äußeren Rollrahmen wirkenden Stellmotor geschaltet ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Nachführkreis (58) für den äußeren Rollrahnen (32) zwei ständig eingeschaltete Zweige (64,66 bzw.72) enthält, von denen ein erster (64) für die stabile Einregelung des 90°-Lagewinkels zwischen Nickrahmen und innerem Rollrahmen bei Norialbetrieb ausgelegt ist und der zweite (66 bzw.72) ein Signal zur Dämpfung des Rahmenumschlages im Bereich des vertikalen Steig- oder Sturzflugea liefert.
2) Kreiselstabilisierte All-Lagen-Plattform nach Anspruch 1.
dadurch gekennzeichnet, daß der erste Zweig (64) von dem Xehlersifflnal (Q) des Lagewinkelgebers (52) beaufschlagt ist und einen Verstärker sowie ein Vorhaltenetzwerk erster Ordnung enthält.
3) Kreiselstabilisierte All-Lagen-Plattform nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der zweite Zweig (66) ebenfalls von dem Fehlersignal (Q) des Lagewinkelgebers (52) beaufschlagt ist und ein Differenzierglied mit nachgeschaltetem Vorhaltenetzwerk erster Ordnung enthält.
4) Kreiselstabilisierte All-Lagen-Plattform nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der zweite Zweig einen an der inneren Rollachse (36) angebrachten zusätzlichen Abgriff zur Erzeugung eines der Zeitableitung (Q) des Lagewinkels (Q) proportionalen Signals sowie ein Vorhaltnetzwerk erster Ordnung enthält.
5) Kreiselstabilisierte All-Lagen-Plattform nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der zweite Zweig (72) einen an der äußeren Rollachse angebrachten Tachogenerator (70) sowie ein Vorhaltnetzwerk erster Ordnung enthält.
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE3132799A1 (de) * 1980-08-27 1982-04-29 Ferranti Ltd., Gatley, Cheadle, Cheshire Traegheitsplattform

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Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE3132799A1 (de) * 1980-08-27 1982-04-29 Ferranti Ltd., Gatley, Cheadle, Cheshire Traegheitsplattform

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