RU1835489C - Способ автоматической выставки по курсу инерциальной навигационной системы и устройство дл его осуществлени - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к навигации, в частности к способам и устройствам автоматической выставки по курсу ИНС. Целью изобретени   вл етс  повышение точности автоматической выставки по курсу ИНС за счет осуществлени  св зи между след .щи- ми системами гироплатформ, предварительной грубой выставки на Север, разворота первой гироплатформы до положени , когда вектор кинетического момента первого курсового гироскопа образует угол 90° с грубым направлением на Север, совместного разворота первой и второй гироплатформ на угол (-10)°, реверса и возвращени  в исходное положение с последующим формированием сигналов суммы гироскопических моментов курсовых гироскопов первой .и второй гироплатформ в начале и конце вдвижени  и в момент реверса и вычислением сигнала, пропорционального углу между направлением на Север и биссектрисой угла , образованного векторами кинетических моментов курсовых гироскопов. Точна  выставка биссектрисы осуществл етс  за счет отслеживани  этого сигнала след щими системами гироплатформ. 2 с.п. ф-лы, 5 ил.

Description

со С

Изобретение относитс  к навигации,в частности к способам и устройствам автоматической выставки по курсу инерциальных навигационных систем (ИНС).

Целью изобретени  по способу  вл етс  повышение точности автоматической выставки по курсу ИНС.

Указанна  цель достигаетс  тем, что в известном способе автоматической выставки по курсу ИНС с двум  гироплатформами, включающем в себ  одновременный разгон гиромотороп гироскопов, горизонтирова- ние гироплатформ, грубую выставку обеих гироплатформ в направлении на Север, перевод курсовых гироскопов обеих гироплатформ в режим датчиков угловых скоростей, согласно изобретению, дополнительно до перевода курсовых гироскопов обеих гироплатформ в режим датчиков угловых скоростей , осуществл ют разворот первой гироплатформы до положени , при котором вектор кинетического момента первого курсового гироскопа образует угол 90 градусов с направлением на Север, определенным при грубой выставке, после перевода курсовых гироскопов обеих гироплатформ в режим датчиков угловых скоростей, производ т совместный поворот первой и второй гироплатформ на угол 10°, реверс и возвращение в исходное положение, формируют сигналы,пропорциональные сумме гироскопических моментов курсовых гироскопов первой и второй гироплатформ в начале и конце движени  гироплатформ и в момент реверса. Формируют сигнал, пропорциональный углу между направлени ми на Север и биссектрисой угла, образованного векторами кинетических моментов курсо00 СА) СЛ ь 00

ю

вых гироскопов, осуществл ют точное приведение в азимуте биссектрисы угла между векторами кинетических моментов курсовых гироскопов путем подачи сигнала, пропорционального углу между направлением на Север и биссектрисой угла, образованного векторами кинетических моментов курсовых гироскопов, на двигатели отработки первой и второй гироплатформ.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому  вл етс  устройство автоматической выставки по курсу ИНС методом физического гирокомпасировани , содержащее две гироплатформы, кажда  с курсовым гироскопом, системой горизонти- ровани  и след щей системой отработки по курсу, и индукционный датчик. Достоинством такого устройства  вл етс  резервирование гироплатформ, однако, и ему присущи аналогичные недостатки, т.е. низка  точность и большое врем  выставки.

Целью изобретени  в части устройства  вл етс  повышение точности автоматической выставки по курсу.

Указанна  цель достигаетс  за счет того , что в устройство автоматической выставки по курсу инерциальной системы, содержащее первую и вторую гироплатформы , на каждой из которых установлены соответственно первый и второй двигатели отработки, выход которых механически св зан соответственно с первой и второй гироплатформами , первый и второй датчики положени  гироплатформ, первый и второй датчики курса, выходы которых механически св заны соответственно с первой и второй гироплатформами, введены последовательно соединенные первый за- датчик посто нного сигнала, первый сумматор , второй вход которого св зан с выходом первого датчика положени  гироплатформы , выход которого св зан со входом первого Двигател  отработки, последовательно соединенные второй задатчик посто нного сигнала, второй ключ и второй сумматор, второй вход которого соединен с выходом второго датчика положени  гироплатформы , а выход - со входом второго двигател  отработки, блок управлени  ключами, последовательно соединенные третий задатчик посто нного сигнала, третий ключ, блок определени  отклонений системы от направлени  на Север, выход которого соединен с третьими входами первого и второго сумматоров, четвертые йходы которого св заны с выходом датчика магнитного курса, а п тый - с выходом третьего ключа, второй выход которого св зан с первым входом блока управлени  ключами, второй выход которого св зан со вторыми входами перво5

0

0

го и третьего ключей, последовательно соединенные третий сумматор и блок согласовани , выход которого св зан со вторым входом блока определени  отключени  сис- темы от направлени  на Север, четвертый и п тый ключи, первые входы которых св заны с третьим входом блока управлени  ключами , а вторые - с выходом курсовых гироскопов первой и второй гироплатформ, выходы четвертого и п того ключей св заны соответственно с первым и вторым входами третьего сумматора и со входами курсовых гироскопов первой и второй гироплатформ.

На фиг. 1 представлена функциональна  схема предлагаемого устройства; на фиг.2 - системы координат; на фиг.З - диаграмма работы ключей; на фиг.4 -экстремальна  характеристика системы; на фиг,5 - график управл ющего сигнала.

Предлагаемое устройство представл ет собой инерциальную систему, содержащую первую 1 и вторую 2 гироплатформы, на каждой из которых установлены соответственно первый 3 и второй 4 курсовые гироскопы , включающие в себ  соответственно первый 5 и второй 6 датчики, первый 7 и второй 8 датчики моментов, перва  9 и втора .10 системы горизонтировани . Данное устройство содержит первый 11 и второй 12 двигатели отработки, предназначенные дл  отработки гироплатформ по курсу, первый 13 и второй 1-4 задатчики посто нного сигнала , блок определени  отклонени  системы от направлени  на Север 15, третий задатчик посто нного сигнала 16, датчик магнитного курса 17, блок управлени  ключами 18, суммирующие устройства- первое 19, второе 20, третье 21, первый 22 и второй 23 датчики положени , ключи- первый 24, второй 25, третий 2(5, четвертый 27, п тый 28, а также содержит первый 29 и второй 30 сельсин-датчики курса и согласующее устройство 31.

Выходы первого 13 и второго 14 задат- чиков посто нного сигнала электрически св заны со вторыми входами соответственно первого 24 и второго 25 ключей, выходы которых электрически св заны с четвертыми входами соответственно первого 20 и второго 21 суммирующих устройств, вторые входы этих суммирующих устройств св заны электрически с выходами соответственно первого 22 и второго 23 датчиков положени , причем выходы этих суммирующих устройств св заны электрически со входами соответственно первого 11 и второго 12 двигателей отработки, выходы которых механически св заны соответственно с первой 1 и второй 2 гироплатформами, с этими гироплатформами механически св заны со5

0

5

ответственно входы первого 22 и второго 23 датчиков положени  и входы первого 29 и второго 30 сельсин-датчиков курса. Выход первого датчика углов 5 электрически св зан со вторым входом третьего ключа 26, первый вход которого электрически св зан с третьим входом блока управлени  ключами 18, а выход одновременно электрически св зан со входом первого датчика моментов 7 и с первым входом третьего суммирующе- го устройства 21, выход которого электрически св зан со входом блока согласовани  31, выход последнего электрически св зан со вторым входом блока определени  отклонени  системы от направлени  на Север 15, выход этого вычислительного устройства 15 одновременно электрически св зан со вторыми входами первого 19 и второго 20 суммирующих устройств, выход второго датчика углов 6 электрически св зан со вто- рым входом п того ключа 28, первый вход которого электрически св зан с третьим выходом блока управлени  ключами 18, а выход одновременно электрически св зан со входом второго датчика моментов 8 и с пер- вым входом третьего суммирующего устройства 21. Первый выход блока управлени  ключами 18 одновременно электрически св зан с первыми входами первого 2А и второго 25 ключей, второй выход блока уп- равлени  ключами 18 электрически св зан с первым входом четвертого ключа 27, выход этого ключа 27 одновременно электрически св зан с третьими входами первого 19 и второго 20 суммирующих устройств и с первым входом блока определени  отклонени  системы от направлени  на Север 15, а второй вход четвертого ключа 27 электрически св зан с выходом третьего задатчика посто нного сигнала 16, п тые входы перво- го 19 и второго 20 суммирующих устройств одновременно электрически св заны с выходом датчика магнитного курса 17.

Предлагаемое устройство (фиг.1) работает в двух режимах: режим грубой вы- ставки, режим точной выставки,

Режим грубой выставки. При включении системы происходит разгон гиромото- ров гироскопов гироплатформ 1 и 2, горизонтирование этих гироплатформ с по- мощью соответственно первой 9 и второй 10 систем горизонтировани . В этом режиме на выходах ключей 24, 25, 26, 27, 28 сигналы отсутствуют. Сигнал с выхода датчика магнитного курса 17, пропорциональ- ный магнитному курсу, поступает на п тые входы первого 19 и второго 20 суммирующих устройств, с выходов этих суммирующих устройств сигнал поступает на входы соответственно первого 11 и второго двигателей отработки. Двигатели отработки вызывают разворот соответственно первой 1 и второй 2 гироплатформ в азимуте, что приводит к по влению сигналов на выходах соответственно первого 22 и второго 23 датчиков положени . Сигналы обратной св зи с выходЬв первого 22 и второго 23 датчиков положени  поступают на первые входы соответственно первого 19 и второго 20 суммирующих устройств. По окончании отработки сигнала с индукционного датчика 17 оси гироплатформ образуют с направлением на Север одинаковый угол, определ емый точностью датчика магнитного курса 17.

После выставки осей гироплатформ в направлении на Север по сигналу с магнитного курса 17с первого выхода блока управлени  ключами 18 поступает сигнал на первые входы первого 24 и второго 25 ключей , эти ключи срабатывают (см. фиг.З). Сигналы с выходов задатчиков посто нных сигналов 13 и 14 через сработавшие ключи 24 и 25 поступают на четвертые входы соответственно первого 19 и второго 20 суммирующих устройств, с выходов этих суммирующих устройств сигнал поступает на входы соответственно первого 11 и второго 12 двигателей отработки. На датчиках 5 и 6 возникают сигналы от реакции курсовых гироскопов 3 и 4 на горизонтальную составл ющую угловой скорости вращени  Земли и на возмущающие моменты, обуславливающие собственные скорости дрейфов курсовых гироскопов:

М Мм + МВ1,

М Мг2 + Мв2,

где МГ1, МГ2 - моменты, возникающие при взаимодействии курсовых гироскопов 3 и 4 с горизонтальной составл ющей угловой скорости вращени  Земли,

МВ1, МВ2 - возмущающие моменты, действующие на первый 3 и второй 4 курсовые гироскопы.

Режим точной выставки. В режиме точной выставки сигнал со второго выхода блока управлени  ключами 18 поступает на первый вход четвертого ключа 27. при этом ключ 27 срабатывает и сигнал с выхода источника управл ющего сигнала 16 через сработавший ключ 27 поступает одновременно на третьи входы первого 19 и второго 20 суммирующих устройств, с выходов этих суммирующих устройств сигнал поступает на входы соответственно первого 11 и второго 12 двигателей отработки. Двигатели отработки вызывают разворот соответственно первой 1 и второй 2 гироплатформ в азимуте , что приводит к по влению сигналов на выходах соответственно первого 22 и еторого 23 датчиков положени . Сигналы обратной св зи с выходов первого 22 и второго 23 датчиков положени  поступают на первые входы соответственно первого 19 и второго 20 суммирующих устройств. В результате обработки управл ющего сигнала двигател ми отработки 11 и 12 гироплатформы 1 и 2, оси которых образуют между собой угол 90 градусов, поворачиваютс  в азимуте на угол 10 градусов, а затем возвращаютс  в исходное положение. В процессе движени  гироплатформ на датчиках углов 5 и 6 первого 3 и второго 4 гироскопов, переведенных в режим датчиков угловых скоростей, возникают сигналы от реакции курсовых ги- роскопов 3 и 4 на горизонтальную составл ющую угловой скорости вращени  Земли и на возмущающие моменты, обуславливающие собственные скорости дрейфов курсовых гироскопов, Сигналы с выходов первого 5 и второго 6 датчиков углов через соответ- ствующие ключи 26 и 28 поступают соответственно на первый и второй входы третьего суммирующего устройства 21, на выходе которого возникает сигнал суммы моментов. Сигнал с выхода третьего суммирующего устройства 21 поступает на вход блока согласовани  31, на выходе которого возникает сигнал.

Y M/m cosX + p.

где m vTH Q коэффициент согласующего устройства 31:

р {wi + wa) H/m.

Так как скорости дрейфов гироскопов wi и wa медленно мен ющиес  сигналы, то во врем  процесса выставки их можно считать посто нными.

Сигнал с выхода блока согласовани  31 поступает на второй блок определени  от- клонени  системы от направлени  на Север 15. Изменение этого сигнала в зависимости от угла X, образованного биссектрисой угла между ос ми гироплатформ 1 и 2 и направлением на Север, будет происходить по за- кону косинуса. Так как точность выставки осей гироплатформ на Север определ етс  погрешностью датчика 17, не превышаю щей 1,0°, если дл  индукционного датчика ИД-6 ошибка равна 0,75°, то угол X - 45Р+ Е будет лежать в интервале 44°, 46°. При поступлении первого импульса управл ющего сиг«ала(см. фиг.5) с выхода третьего задат- чика посто нного сигнала 16 на двигатели отработки 11 и 12 соответственно через ключ 27 и суммирующие устройства 19 и 20, а также через ключ 27 на первый вход блока 15 определени  отклонени  системы от направлени  на Север 15. запоминаетс  сигнал YO (см. фиг.4), а двигатели отработки 11

5 0 5 0 5

0

5

0 5

0

5

и 12 осуществл ют поворот гироплатформ 1 и 2 на угол (-10 )°. Затем осуществл етс  разворот двигателей отработки (импульс 2 управл ющего сигнала (см. фиг.5). В момент реверса под действием второго импульса управл ющего сигнала в блоке 15 осуществл етс  измерение сигнала YI (см.фиг.4), формирование сигнала.

Ai Yi-Yo

и запоминание сигналов YI и А1. Двигатели отработки 11 и 12 возвращают гироплатформы 1 и 2 в исходное положение и в момент поступлени  с источника управл емого сигнала 17 через четвертый ключ 27 на первый вход блока 15 импульса 3(см.фиг,5) управл ющего сигнала в блоке 15 осуществл ете1 измерение сигнала Ya (см.фиг. 4), формирование сигнала A2 Y2-Yi

Claims (2)

1. После этого сигнал на втором выходе блока 18 исчезает, при этом ключ 27 срабатывает (см. фиг.З) и сигнал с выхода задат- чика посто нного сигнала 16 не поступает на входы блока 15 и на входы первого 19 и второго 20 суммирующих устройств. В блоке 15 по запомненным значени м AI и.Д.2 по алгоритму (22) осуществл етс  вычислением угла, образованного биссектрисой угла между ос ми гироплатформ 1 и 2, развернутых между собой на угол 90 градусов, и направлением на Север. Сигнал с выхода блока 15 поступает на вторые входы первого 19 и второго 20 суммирующих устройств, с выходов этих суммирующих устройств сигнал поступает на входы соответственно первого 11 и второго 12 двигателей отработки, которые вызывают разворот соответственно первой 1 и второй 2 гироплатформы в азимуте, что приводит к по влению сигналов на выходах соответственно первого 22 и второго 23 датчиков положени . Сигналы обратной св зи с выходов первого 22, второго 23 датчиков положени  поступают на первые входы соответственно первого 19 и второго 20 суммирующих устройств В результате обработки сигнала с выхода блока 15 осуществл етс  точное приведение биссектрисы угла между ос ми гироплатформ 1 и 2 к направлению на Север. На этом заканчиваетс  режим точной выставки. Формула изобретени  1. Способ автоматической выставки по курсу инерциальной навигационной системы , включающий в себ  разгон гиромоторов гироскопов, горизонтирование платформ, грубую выставку обеих гироплатформ в направлении на Север, перевод курсовых гироскопов обеих гироплатформ в режим датчиков угловых скоростей, отличающии с   тем. что, с целью повышени  точности автоматической выставки по курсу инерци- альной навигационной системы, дополнительно до перевода курсовых гироскопов обеих гироплатформ в режим датчиков угло- вых скоростей, осуществл ют разворот первой гироплатформы до положени , при котором вектор кинетического момента первого курсового гироскопа образует угол 90° с направлением на Север, определенным при грубой выставке после перевода курсовых гироскопов обеих гироплатформ в режим датчиков угловых скоростей, производ т совместный поворот первой и второй гироплатформ на угол -10°, реверс и возвращение в исходное положение, формируют сигналы, пропорциональные сумме гироскопических моментов курсовых гироскопов первой и второй гироплатформ, в начале и конце движени  гироплатформ и в момент реверса формируют сигнал, пропорциональный углу между направлением на Север и биссектрисой угла, образованного векторами кинетических моментов курсовых гироскопов, осуществл ют точное при- ведение в азимуте биссектрисы угла между векторами кинетических моментов курсовых гироскопов путем подачи сигнала, пропорционального углу между направлением на Север и биссектрисой угла, образованно- го векторами кинетических моментов курсовых гироскопов, на двигатели отработки первой и второй гироплатформ.
2. 2. Устройство автоматической выставки по курсу инерциальной навигационной сие- темы, содержащее первую и вторую гироплатформы , на каждой- из которых установлены соответственно первый и второй курсовые гироскопы, датчик магнитного курса, первый и второй двигатели отработ- ки, выходы которых механически св заны соответственное первой и второй гироплат- формами, первый и второй датчики положени  гироплатформ, первый и второй сельсин-датчики курса, входы которых механически св заны соответственно с первой и второй гироплатформами, отличающее- с   тем, что, с целью повышени  точности автоматической выставки по курсу, в него введены последовательно соединенные первый задатчик посто нного сигнала, первый ключ, первый сумматор, второй вход которого св зан с выходом первого датчика положени  гироплатформ, выход которого св зан с входом первого двигател  отработки , последовательно соединенные второй задатчик посто нного сигнала, второй ключ и второй сумматор , второй вход которого св зан с выходом второго датчика положени  гироплатформ, а выход- с входом второго двигател  отработки, блок управлени  ключами, последовательно соединенные третий задатчик посто нного сигнала, третий ключ, блок определени  отклонени  системы от направлени  на Север, выход которого св зан с третьими входами первого и второго сумматоров, четвертые входы которых св заны с выходом датчика магнитного курса, а п тые - с выходом третьего ключа, второй вход которого св зан с первым выходом блока управлени  ключами, второй выход которого св зан с вторыми входами первого и второго ключей, последовательно соединенные третий сумматор и блок согласовани , выход которого св зан с вторым входом блока определени  отклонени  системы от направлени  на Север, четвертый и п тый ключи, первые входы которых св заны с третьим входом блока управлени  ключами, а вторые - с выходом курсовых гироскопов первой и второй гироплатформ , входы четвертого и п того ключей св заны соответственно с первым и вторым входами третьего сумматора и входами курсовых гироскопов первой и второй гироплатформ.

   &

   Фиг.2.

   фиг.1

   ФиъЗ

   5(х

   С(г,Уг)

   Управл. Сигнал

   Врем