NO150456B - Anordning ved toaksegyroskop for stabilisering av gyroskoprotorens spinnakseretning i forhold til gyroskopets inn-akser - Google Patents

Description

Den foreliggende oppfinnelse vedrører en anordning ved toaksegyroskop for stabilisering av gyroskoprotorens spinnakseretning i forhold til gyroskopets inn-akse, omfattende organer til å avføle gyroskopets rotorposisjon i forhold til de to akser og å skaffe proporsjonale elektriske feilsignaler.

I forbindelse med gyroskoper vil det være tale om hastig-heter og posisjoner som omfatter vinkelhastigheter og vinkel-posisj oner.

Når gyroskopet utsettes for vinkelhastighetskomponenter

langs inn-aksen, vil der bli fremskaffet dreiemomenter som ska-

per små vinkelavvik om inn-aksen. For å hindre at gyroskophjulet skal tippe om de to inn-akser, er der ved hver gyroskopakse anordnet en såkalt reguleringssløyfe ("rate capture loop") som fanger opp vinkelhastighet ved å avføle vinkelavvik og regulere dreiemomenter om inn-aksene, slik at gyroskoprotorens spinnakseretning forblir konstant i forhold til inn-aksene.

I US-PS 3 354 726 er der beskrevet et to-akseapparat

hvor alle fIotasjonsfluider og deres tilhørende ulemper er eli-minert. I tillegg lærer den foreliggende oppfinnelse at man ved bruken av en spesiell mekanisk hengsel har redusert kritiske toleranser på deler som normalt har sammenheng med apparater av inerti-kvalitet. Tidligere har slike reguleringssløyfer kre-

vet en analog/digital-omformer (A/D) for å dreie gyroskopet for reduksjon av dreiemomentfrembringer-feil. Utelatelsen av en A/D reduserer'prisen på gyroskopet.

Den foreliggende oppfinnelse er i forbindelse med en anordning av den innledningsvis angitte art karakterisert ved organer til elektronisk å dempe feilsignalene og til å kombinere feilsignaler fra de to akser med hverandre og med signal fra en syklisk rampegenerator, og organer som reagerer på de elektronisk dempede og kombinerte signaler for alternativt å til-

føre positiv og negativ dreiemomentfrembringende strøm til gyroskopets momentfrembringere for å redusere feilsignalene.

Denne type anordning eliminerer behovet for analog/digi-tal-omformer fordi gyroskopet dreies med en pulshastighet under bruk av en kilde med konstant strøm. Vinkelavvik i de to gyroskop-innakser avføles ved X- og Y-avfølere ("pickoffs" ) . Disse signaler forsterkes og demoduleres i X- og Y-kanalene. Fra X-og Y-demodulatoren føres signalene til filteret og deretter til et formingsnettverk. Ut-signalet fra filtrene.tilføres også et kryssignal-dempningsnettverk for å skaffe en elektronisk dempning av feilsignalene. Ut-signalene fra krysskanal-dempnings-nettverkene og formingsnettverkene føres til X- og Y-sammenligningsenheter. Disse X- og Y-sammenligningsenheter får også til-ført rampegeneratorsignaler som innsignaler. Ved utgangen fra sammenligningsenheten er de signaler som representerer summen av signalene fra deres innganger, pulsbreddemodulerte signaler som gjennom deres logikk-kretser skaffer skifting fra positiv til negativ dreiemomentstrøm.

Ytterligere trekk og fordeler ved den foreliggende oppfinnelse vil fremkomme fra den følgende beskrivelse tatt i forbindelse med den vedføyde tegning. Fig. 1 er et blokkdiagram over en reguleringssløyfe som regulerer dreiemomenter om inn- og utaksene for et tørravstemt gyroskop med to akser ifølge oppfinnelsen. Fig. 2 er et diagram som anskueliggjør tidsforholdet mellom et pulsbreddemodulert signal og et kvantiseringssignal. Fig. 3a er et detaljert blokkdiagram over logikk-blokken

30 vist på fig. 1.

Fig. 3b er en grafisk representasjon av logikk-signal.ene. På fig. 1 er der vist et blokkdiagram over en pulsrebalan-sert reguleringssløyfe som regulerer dreiemomenter om inn- og utaksene for et tørravstemt to-aksegyroskop i henhold til oppfinnelsen. Enhver vinkelhastighetskomponent langs enten X- eller Y-innaksen til gyroskopet 10 skaffer et gyroskopisk dreiemoment om disse avfølingsakser, hvilket bevirker at hjulet i gyroskopet 10 preseserer. Gyroskopets avfølere 13 og 14 avføler hjulvinkel-posisjonen og skaffer et proporsjonalt elektrisk signal til AC-forsterkere 16 og 17. Fra forsterkerne 16 og 17 blir signalet ført gjennom demodulatorer 18 og 19, passfiltre 20 og 21, og krysskanal-dempningskompensasjpnsnettverk 24 og 26. Ut-signalene fra hovedkanal-formingsnettverkene 22 og 23 summeres i sammenligningsenheter 27 og 28 med både ut-signalet fra krysskanal-dempningsnettverkene og et rampegeneratarsignal 26. Rampegeneratorsignalet er nødvendig for å skaffe et pulsbreddemodulert signal hvis grunnfrekvens er frekvensen for den påtvungne grensesyklus. Hovedkanalformningsnettverkene 22 og 23 tjener til sløy-festabilisering og båndbreddejustering. Hensikten med krysskanal-dempningskompensasjonsnettverkene 24 og 27 er, som navnet sier,

å skaffe elektronisk dempning, hvilket er nytt i et tørravstemt gyroskop. Passfiltrene 20 og 21 er nødvendige for å minimere eventuelle avfølersignaler indusert pga. hjulbevegelsen.

Det variable pulsbreddemodulerte signal som fremskaffes

fra summeringen av både rampegeneratorsignalet og hoved- og krysskanalnettverk-ut-signalene sendes gjennom logikkretser 29 og 30 som styrer skifting fra positiv til negativ moment-strøm. Denne skifting er innrettet til å opptre synkront med et høyfrekvent pulstog. Som et resultat inneholder hver porsjon av det pulsbreddemodulerte signal et helt antall høyfrekvens-klokkepulser. For eksempel ved 50 % driftsyklus vil hver posi-

tiv og negativ halvdel av det pulsbreddemodulerte signal inne-holde like mange datapulser.

Fig. 2 anskueliggjør tidsrelasjonen mellom det pulsbreddemodulerte signal og kvantiseringsbølgeformene. Rampegenerator-signalet har en gjennomsnittlig null-verdi og en frekvens lik frekvensen for den påtvungne grensesyklus. Dette signal som til å begynne med er negativt, men blir positivt halvveis i perioden, summeres til det kombinerte feilsignal fra både hoved- og krysskanalnettverk-ut-signalene i summasjonsforsterkerne eller sammen-ligningsenhetene 27 og 28. Ut-signalene fra summasjonsforsterkerne tilføres sammenligningskretser i blokker 29 og 30 som skifter fra et logikknivå "0" til et logikknivå "1" når ut-signalet fra summasjonsforsterkeren krysser fra negativ til positiv. For et null-feilsignal veksler ut-signalet fra sammenligningsenheten logikk-status på et punkt midtveis i rampeperioden (på hvilket punkt rampen krysser gjennom 0) for å skaffe et 50 % arbeidssyklussignal. For ikke-null-feilsignaler er ut-signalet fra sammenligningsenheten et logikk-signal med arbeidssyklus proporsjonal med feilen.

På fig. 3 blir ut-signalet fra sammenligningsenheten port-koblet med et høyfrekvens-klokkesignal i porten 33 i tidtager-kretsen 30 (se fig. 1) for å skaffe et binært signal med samme frekvens som rampegenerator-signalet og med vekslepunkter som blir styrt omhyggelig. Dette signal sendes til en ikke vist strobekrets som fremskaffer utlesninger på to adskilte datalinjer (forskjellen mellom pulsstrømmen på de to linjer er proporsjonal med inn-takten) og til styrevippen 36. Ut-signalet fra styrevippen 36 blir ført til høytakt-transistorbrytere 37 og 38 (som her er vist som mekaniske brytere for enkelthets skyld). Disse brytere kobler enten den positive + V-klemme eller den negative - V-klemme til ut-strømkilden i henhold til tilstanden for styrevippen 36, slik dette er vist på fig. 3b. Ut-strømkildene 31 og 32 på fig. 1 er meget nøyaktige høyhastighets-tilførsler som driver direkte inn i gyroskop-momentfrembringerne 11 og 12 på fig. 1 og har den ene ende koblet til jord som referanse. Selve strømkildene 31 og 32 er ikke referert til jord, men flyter mellom de positive og negative brytere i likestrømskilden og gyroskop-momentfrembringeren. Der flyter til stadighet strøm i strømkilden og alltid i samme retning, idet strømretningen i momentfrembringeren stryres ved hjelp av de to kommuteringsdioder CR1 og CR2 og de to høytaktbrytere 37 og 38. Således har strømmen gjennom momentfrembringeren en konstant

amplitude (hvilket betyr konstant effekt i momentfrembringeren) i pulsbreddemodulert binært format med repetisjonsfrekvens lik rampe-frekvensen..

Claims (3)

1. Anordning ved toaksegyroskop for stabilisering av gyroskoprotorens spinnakseretning i forhold til gyroskopets inn-akse, omfattende organer (13,14) til å avføle gyroskopets rotorposisjon i forhold til de to akser og å skaffe proporsjonale elektriske feilsignaler, karakterisert ved organer (24,25,27,28) til elektronisk å dempe feilsignalene og til å kombinere feilsignaler fra de to akser med hverandre og med signal (26) fra en syklisk rampegenerator, og organer (29,30) som reagerer på de elektronisk dempede og kombinerte signaler for alternativt å tilføre positiv og negativ dreiemomentfrembringende strøm til gyroskopets momentfrembringere (11,12) for å redusere feilsignalene.

2. Anordning som angitt i krav 1, karakterisert ved to AC-forsterkere (16,17) til å forsterke feilsignalene fra føleorganene, to demodulatorer (18,19) til å behandle ut-signalene fra forsterkerne, to filterkretser (20,21) til å filtrere ut-signalene fra demodulatorene, to hovedkanal-formingsnettverk (22,23) til å forme ut-signalene fra filterkretsene, to krysskanal-dempningsnettverk (24,25) til å bytte om feilsignalene fra begge gyroskopakser, en kilde for rampespenningssignaler, og to summeringsnettverk (27,28) til å behandle ut-signalene fra hovedkanalen, krysskanalen og rampespenningssignalet.

3. Anordning som angitt i krav 2, karakterisert ved at den omfatter to logikkorganer (29,30) som reagerer på ut-signalene fra summeringsnettverkene (27,28) og styrer to konstantstrømkilder (31,32) for alternativt å tilføre gyroskopet positiv eller negativ pulsmodulert momentfremkallende strøm-