RU2044274C1

RU2044274C1 - Stand for testing precision angular velocity gyroscopic pickup

Info

Publication number: RU2044274C1
Authority: RU
Inventors: Л.Я. Калихман; Д.М. Калихман; В.И. Улыбин
Original assignee: Производственное объединение "Корпус"
Priority date: 1992-05-27
Filing date: 1992-05-27
Publication date: 1995-09-20

Abstract

FIELD: measurement technology. SUBSTANCE: gyroscopic pickup is used as sensitive element of the stand as well. The sensitive element has stabilization amplifier, adder, contact-free permanent current engine, and photoelectric moire angle-data transmitter. The gyroscopic pickup tested is connected with stand elements during period of testing into two-circuit engine control system. Output of feedback amplifier is connected with the first input of the adder, which has the second input to be connected with reference voltage set-point device. Output of the adder is connected with the first input of stabilization amplifier. The first to the third outputs of the amplifier are connected with the first to the third inputs of permanent current engine. The first and the second outputs of the engine are connected with the second and the third outputs of stabilization amplifier. EFFECT: improved precision of measurement. 2 dwg

Description

Изобретение относится к измерительной технике, а именно к средствам контроля датчиков угловой скорости (ДУС). The invention relates to measuring equipment, namely to means for monitoring angular velocity sensors (DLS).

Известен стенд, содержащий поворотную платформу для закрепления на ней контролируемого ДУС, установленную на оси стенда, чувствительный элемент, электродвигатель и усилитель. В качестве чувствительного элемента стенд содержит интегрирующий гироскоп, достаточно грубый по своим характеристикам [1]
Входная ось контролируемого ДУС параллельна оси вращения платформы. После закрепления на стенде контролируемого ДУС стенд становится двухгироскопной системой.A well-known stand containing a rotary platform for securing on it a controlled SAS installed on the axis of the stand, a sensing element, an electric motor and an amplifier. As a sensitive element, the stand contains an integrating gyroscope, rough enough in its characteristics [1]
The input axis of the controlled TLS is parallel to the axis of rotation of the platform. After fixing on the stand of the controlled TLS, the stand becomes a two-gyro system.

При использовании интегрирующего гироскопа в качестве чувствительного элемента для уменьшения погрешностей системы стабилизации необходимо увеличивать коэффициент усиления усилителя системы стабилизации, при этом возникают сложности с обеспечением устойчивости системы; для обеспечения устойчивости приходится допускать большие погрешности. When using an integrating gyroscope as a sensitive element, to reduce the errors of the stabilization system, it is necessary to increase the gain of the amplifier of the stabilization system, and there are difficulties in ensuring the stability of the system; To ensure stability, large errors must be made.

Испытуемые приборы, закрепляемые на платформе, являются источниками вибраций, что приводит к появлению помех на входе усилителя системы стабилизации, вызывает дополнительный систематический дрейф чувствительного элемента стенда (интегрирующего гироскопа), т.е. приводит к погрешности задания постоянной угловой скорости и искажению гармонических колебаний. The test instruments mounted on the platform are sources of vibration, which leads to interference at the input of the amplifier of the stabilization system, causing an additional systematic drift of the sensing element of the stand (integrating gyroscope), i.e. leads to an error in setting a constant angular velocity and distortion of harmonic oscillations.

Известен стенд для контроля прецизионных датчиков угловых скоростей, содержащий основание, имеющее возможность вращаться вокруг оси стенда, предназначенное для закрепления на нем контролируемого датчика угловой скорости, имеющего датчик угла, датчик момента, соединенные через усилитель обратной связи, электродвигатель привода стенда, редукцию, коллектор для подвода питания к контролируемому датчику угловой скорости, задатчик эталонного напряжения [2]
В известном стенде, имеющем в качестве основы электромеханический поворотный стенд с редукцией, невозможно контролировать амплитудно-частотную (АЧХ) и фазово-частотную (ФЧХ) характеристики ДУС, также являющиеся основными контролируемыми техническими характеристиками.A known stand for monitoring precision angular velocity sensors, containing a base having the ability to rotate around the axis of the stand, designed to fix on it a controlled angular velocity sensor having an angle sensor, a torque sensor connected through a feedback amplifier, a stand drive motor, a reduction, a collector for power supply to the controlled angular velocity sensor, reference voltage regulator [2]
In the well-known stand, having as a basis an electromechanical rotary stand with reduction, it is impossible to control the amplitude-frequency (AFC) and phase-frequency (PFC) characteristics of the TLS, which are also the main controlled technical characteristics.

При контроле АЧХ, ФЧХ задаются не механические колебания основания вокруг оси чувствительности ДУС, как это имеет место в эксплуатации, а колебания его оси прецессии, возбуждаемые генератором, подключенным к датчику момента ДУС. Имеет место, таким образом, неадекватность условий испытаний эксплуатационным. When controlling the frequency response, the phase response is set not mechanical vibrations of the base around the axis of sensitivity of the TLS, as is the case in operation, but the oscillations of its axis of precession, excited by a generator connected to the torque sensor of the TLS. Thus, the inadequacy of the test conditions is operational.

Кроме того, недостатками аналога являются:
недостаточная точность контроля масштабного коэффициента прецизионных ДУС вследствие погрешности и нестабильности задания стендом постоянной по величине и направлению угловой скорости;
низкая чувствительность стенда, т.е. невозможность точного задания малых угловых скоростей (0,01-0,1)^o/C при аттестации прецизионных ДУС по масштабному коэффициенту;
возможность измерения масштабного коэффициента только при задании целого числа оборотов основания, т. е. по отношению к среднему значению угловой скорости. При измерении масштабного коэффициента ДУС на части оборота основания нестабильность задаваемой угловой скорости вносит большие погрешности в результаты измерения, а необходимость задания целого числа оборотов удлиняет время контроля, особенно на малых скоростях;
невозможность задания от стенда гармонических колебаний вокруг оси чувствительности ДУС для контроля АЧХ, ФЧХ.In addition, the disadvantages of the analogue are:
insufficient accuracy of control of the scale factor of precision TLS due to the error and instability of setting the stand to a constant angular velocity in magnitude and direction;
low sensitivity of the stand, i.e. the impossibility of accurately setting small angular velocities (0.01-0.1) ^o / C during the certification of precision TLS by the scale factor;
the ability to measure the scale factor only when setting an integer number of revolutions of the base, i.e., with respect to the average value of the angular velocity. When measuring the SCS coefficient on a part of the base revolution, the instability of the specified angular velocity introduces large errors in the measurement results, and the need to specify an integer number of revolutions lengthens the monitoring time, especially at low speeds;
the impossibility of setting harmonic oscillations from the stand around the sensitivity axis of the TLS to control the frequency response, phase response.

Задачей изобретения является разработка стенда, обеспечивающего повышение точности контроля масштабного коэффициента ДУС за счет повышения точности и стабильности задания стендом угловых скоростей, при обеспечении возможности контроля динамических характеристик ДУС за счет расширения функциональных возможностей стенда в части задания гармонически изменяющихся скоростей. The objective of the invention is to develop a stand that improves the accuracy of control of the scale factor of the TLS by improving the accuracy and stability of the angular velocity set by the bench, while providing the ability to control the dynamic characteristics of the TLS by expanding the functionality of the stand in terms of setting harmonically varying speeds.

Технический результат достигается тем, что в стенд для контроля прецизионного гироскопического датчика угловой скорости, содержащий основание для закрепления на нем с возможностью вращения вокруг измерительной оси стенда контролируемого датчика угловой скорости с датчиками угла и момента, соединенными через усилитель обратной связи и расположенными по выходной оси датчика угловой скорости, электродвигатель постоянного тока, коллектор подвода питания к контролируемому датчику угловой скорости, задатчик эталонного напряжения, введены сумматор и усилитель стабилизации, соединенные последовательно, фотоэлектрический муаровый датчик угла, интерполятор фазовый и блок преобразования информации фотоэлектрического датчика угла, соединенные последовательно, и блок преобразования информации датчика угловой скорости, электродвигатель постоянного тока выполнен бесконтактным, при этом вход блока преобразования информации датчика угловой скорости и первый вход сумматора предназначены для соединения с выходом усилителя обратной связи, выход задатчика эталонного напряжения соединен с вторым входом сумматора, первый, второй и третий выходы усилителя стабилизации соединены с первым, вторым и третьим входами электродвигателя постоянного тока, первый и второй выходы которого соединены с вторым и третьим входами усилителя стабилизации, при этом фотоэлектрический муаровый датчик угла расположен на измерительной оси стенда. The technical result is achieved in that in the stand for monitoring a precision gyroscopic angular velocity sensor, containing a base for mounting on it with the possibility of rotation around the measuring axis of the stand of the controlled angular velocity sensor with angle and moment sensors connected through a feedback amplifier and located on the output axis of the sensor angular velocity, direct current electric motor, collector for supplying power to a controlled angular velocity sensor, reference voltage regulator, input we have an adder and a stabilization amplifier connected in series, a photoelectric moiré angle sensor, a phase interpolator and a photoelectric angle sensor information conversion unit, connected in series, and an angular speed sensor information conversion unit, a direct current electric motor made non-contact, while the input of the angular speed sensor information conversion unit and the first input of the adder is designed to connect to the output of the feedback amplifier, the output of the master voltage reference the connection to the second input of the adder, the first, second and third outputs of the stabilization amplifier are connected to the first, second and third inputs of the DC motor, the first and second outputs of which are connected to the second and third inputs of the stabilization amplifier, while the photoelectric moire angle sensor is located on the measuring axis of the stand.

Совокупность существенных признаков, характеризующих заявляемое техническое устройство, позволяет в сравнении с прототипом достигнуть технический результат, заключающийся в следующем:
чувствительность предлагаемого стенда, т. е. минимальная угловая скорость, которую можно задать при проверке масштабного коэффициента контролируемого ДУС, определяется не моментами трения на оси вращения стенда и коэффициентом трения в редукции, как это имеет место в прототипе, а моментами сопротивления на оси прецессии контролируемого ДУС, т.е. величиной на несколько порядков меньшей, чем в прототипе.The set of essential features characterizing the claimed technical device, in comparison with the prototype to achieve a technical result, which consists in the following:
the sensitivity of the proposed stand, i.e., the minimum angular velocity that can be set when checking the scale factor of the controlled CRS, is determined not by the friction moments on the rotation axis of the stand and the friction coefficient in reduction, as is the case in the prototype, but by the resistance moments on the controlled precession axis DUS, i.e. a value several orders of magnitude smaller than in the prototype.

Это достигается за счет соединения контролируемого ДУС с элементами стенда в двухконтурную замкнутую систему управления двигателем, работающую по сигналу самого контролируемого ДУС. Таким образом, при контроле можно задавать те минимальные скорости, которые способен почувствовать проверяемый ДУС, являющийся на период контроля одновременно и чувствительным элементом стенда и работающий в режиме "самоконтроля";
повышение точности и стабильности задаваемой стендом угловой скорости обеспечивается за счет наличия в предлагаемом стенде:
двухконтурной системы управления, что позволяет за счет одного контура (системы обратной связи контролируемого ДУС) обеспечить устойчивость системы, повысив при этом во втором контуре (из условий достижения необходимой точности и стабильности задаваемой угловой скорости) коэффициент усиления усилителя стабилизации, управляющего бесконтактным двигателем постоянного тока;
использование самого контролируемого датчика угловой скорости в качестве чувствительного элемента стенда исключает необходимость введения в стенд собственных гироскопических чувствительных элементов (как это сделано в аналоге), что повышает точность и стабильность задаваемой угловой скорости, постоянной по величине и гармонически изменяющейся за счет исключения вибрационного взаимовлияния двух гироскопов. Вибрационное взаимовлияние гироскопов в аналоге приводило к накоплению чувствительным элементом стенда (интегрирующим гироскопом) систематического дрейфа, на который накладывались низкочастотные биения, что полностью исключено в предлагаемом стенде.This is achieved by connecting the controlled DUS with the elements of the stand in a dual-circuit closed engine control system, operating on the signal of the most controlled DUS. Thus, during the control it is possible to set those minimum speeds that the tested TLS is able to feel, which is also a sensitive element of the stand for the monitoring period and works in the "self-control"mode;
improving the accuracy and stability of the angular velocity set by the stand is ensured by the presence in the proposed stand:
a dual-circuit control system, which allows for the stability of the system due to one circuit (feedback system of the controlled DLS), while increasing the gain of the stabilization amplifier controlling the non-contact DC motor in the second circuit (in order to achieve the required accuracy and stability of the set angular velocity);
the use of the most controlled angular velocity sensor as a sensing element of the test bench eliminates the need for introducing your own gyroscopic sensing elements into the test bench (as was done in the analogue), which increases the accuracy and stability of the specified angular velocity, which is constant in value and harmonically changing due to the exclusion of vibrational interference of two gyroscopes . The vibrational mutual influence of the gyroscopes in the analogue led to the accumulation by the sensitive element of the stand (integrating gyroscope) of a systematic drift on which low-frequency beats were superimposed, which is completely excluded in the proposed stand.

Кроме того, использование контролируемого ДУС в качестве чувствительного элемента стенда разрешает проблему, состоящую в противоречии между точностью контроля и диапазоном задаваемых стендом угловых скоростей, присущую аналогу. In addition, the use of a controlled CRS as a sensitive element of the test bench solves the problem of the contradiction between the accuracy of control and the range of angular velocities set by the test bench, which is inherent in the analogue.

Суть проблемы заключается в том, что прецизионный чувствительный элемент имеет малый диапазон измеряемых угловых скоростей, а чувствительный элемент с мощным датчиком момента, позволяющий реализовать значительный диапазон задаваемых угловых скоростей (как это сделано в аналоге), имеет низкую точность. The essence of the problem lies in the fact that a precision sensing element has a small range of measured angular velocities, and a sensitive element with a powerful torque sensor, which allows a significant range of angular velocities to be set (as is done in the analogue), has low accuracy.

В предлагаемом техническом решении контролируемый ДУС работает в режиме самоконтроля, что снимает эту проблему;
использование фотоэлектрического муарового датчика угла в качестве информационного датчика стенда обеспечивает высокоточное измерение задаваемой угловой скорости, что определяет точные характеристики стенда;
возможность контроля АЧХ и ФЧХ на стенде, т.е. расширение функциональных возможностей, обеспечивается безредукторным исполнением привода (в отличие от прототипа) и отсутствием возбудителей вибрационных взаимовлияний элементов стенда, искажающих задаваемые вокруг оси стенда гармонические колебания (в отличие от аналога);
Предлагаемый стенд позволяет производить измерение масштабного коэффициента ДУС при повороте оси стенда на любой угол (значительно меньший оборота), что сокращает время испытаний, без снижения точности контроля, как это имело место в прототипе.In the proposed technical solution, the controlled CRS operates in a self-monitoring mode, which removes this problem;
the use of a photoelectric moiré angle sensor as an information sensor of the stand provides high-precision measurement of the set angular velocity, which determines the exact characteristics of the stand;
the ability to control the frequency response and phase response at the stand, i.e. the expansion of functionality is provided by a gearless drive (in contrast to the prototype) and the absence of pathogens of vibrational interaction of the elements of the stand, distorting harmonic vibrations set around the axis of the stand (in contrast to the analogue);
The proposed stand allows you to measure the scale factor of the TLS when you rotate the axis of the stand at any angle (significantly less turn), which reduces the test time, without compromising the accuracy of the control, as was the case in the prototype.

Это обеспечивается за счет соединения выхода усилителя обратной связи ДУС с первым входом сумматора, второй вход которого соединен с задатчиком, выход которого связан с усилителем стабилизации и далее с двигателем. This is achieved by connecting the output of the feedback amplifier of the DOS with the first input of the adder, the second input of which is connected to the master, the output of which is connected to the stabilization amplifier and then to the engine.

Такое соединение контролируемого ДУС с элементами стенда в двухконтурную систему управления обеспечивает практическое отсутствие сдвига фаз между выходной информацией ДУС (считываемой с выхода усилителя обратной связи) и выходной информацией с задаваемой угловой скорости (считываемой с информационного фотоэлектрического датчика угла), что делает результаты контроля величины масштабного коэффициента инвариантными к помехам (масштабный коэффициент есть отношение упомянутых информаций. Если имеет место помеха, то она содержится в обеих информациях и исключается в их отношении). Such a connection of the controlled TLS with the elements of the stand into a two-loop control system ensures the practical absence of a phase shift between the TLS output information (read from the output of the feedback amplifier) and the output information with a given angular velocity (read from the information photoelectric angle sensor), which makes the results of control of the magnitude of coefficient invariant to interference (the scale factor is the ratio of the information mentioned. If there is interference, then it is contained in their information and ruled against them).

Предложенное техническое решение позволяет стыковать стенд с ЭВМ. The proposed technical solution allows you to dock the stand with a computer.

На фиг. 1 представлена структурная схема предлагаемого стенда; на фиг.2 структурная схема усилителя системы стабилизации и электродвигателя постоянного тока в бесконтактном исполнении со связями между ними. In FIG. 1 shows a structural diagram of the proposed stand; figure 2 is a structural diagram of an amplifier of the stabilization system and a DC motor in a non-contact design with connections between them.

Стенд содержит ось вращения 1, выполненную в виде литой детали, имеющей кольцевую расточку 2 для установления контролируемого датчика 3 угловой скорости (литая деталь с кольцевой расточкой 2 и осью 1 основание). Ось вращения на шарикоподшипниках 4 подвешена в корпусе 5 стенда. На оси закреплены подвижные части двигателя 6 постоянного тока и датчика угла 7, неподвижные части которых закреплены на корпусе устройства. The bench contains a rotation axis 1, made in the form of a molded part having an annular bore 2 to establish a controlled angular velocity sensor 3 (molded part with an annular bore 2 and an axis 1 base). The axis of rotation on ball bearings 4 is suspended in the housing 5 of the stand. The movable parts of the DC motor 6 and the angle sensor 7 are fixed on the axis, the fixed parts of which are fixed to the device body.

На оси 1 закреплен также коллектор 8, имеющий золоченые контактные дорожки. Щетки с платиноиридиевыми контактами закреплены неподвижно. Коллектор 8 предназначен для подвода питания к контролируемому ДУС, который устанавливается на ось 1 со своим технологическим жгутом, оканчивающимся вилкой разъема, который стыкуется с ответной частью разъема, закрепленной на оси. A collector 8 is also mounted on the axis 1, having gilded contact tracks. Brushes with platinum iridium contacts are fixed motionless. The collector 8 is designed to supply power to the controlled DUS, which is installed on the axis 1 with its own technological harness ending with a plug connector, which is mated with a mating connector fixed to the axis.

К этой ответной части разъема подпаяны провода жгута, проложенного в полой оси и распаянного на коллектор 8. Это обеспечивает быструю установку и съем контролируемого ДУС с устройства. To this reciprocal part of the connector, the wires of the bundle laid in the hollow axis and soldered to the collector 8. are soldered. This provides a quick installation and removal of the controlled TLS from the device.

В предлагаемом устройстве контролируемый ДУС 3 соединен с элементами устройства в двухконтурную замкнутую систему регулирования. In the proposed device, the controlled SAS 3 is connected to the elements of the device in a dual-loop closed-loop control system.

Поскольку объект контроля ДУС 3 предназначен для работы в качестве чувствительного элемента стенда, для рассмотрения работы стенда необходимо рассмотреть отдельные конструктивные элементы ДУС 3. Since the object of control of the CRS 3 is designed to work as a sensitive element of the stand, to consider the work of the stand it is necessary to consider the individual structural elements of the CRS 3.

В состав ДУС 3 входит гироскоп 9, смонтированный в поплавковом гидроузле, который на прецизионных камневых опорах 10 подвешен в корпусе ДУС 3. The structure of the CRS 3 includes a gyroscope 9 mounted in a float water system, which is suspended on a precision stone supports 10 in the housing of the CRS 3.

На оси прецессии ДУС закреплены роторы датчика 11 угла и датчика 12 момента, статоры которых закреплены на корпусе ДУС. Датчик 11 угла связан с входом усилителя 13 обратной связи, выход которого связан с датчиком 12 момента. The rotors of the angle sensor 11 and the moment sensor 12, the stators of which are fixed to the body of the CRS, are fixed on the axis of the precession of the CRS. The angle sensor 11 is connected to the input of the feedback amplifier 13, the output of which is connected to the moment sensor 12.

Предлагаемый стенд содержит усилитель 14 системы стабилизации, сумматор 15 и задатчик 16 эталонного (калиброванного) напряжения (ИКН). The proposed stand contains an amplifier 14 of the stabilization system, an adder 15 and a master 16 of a reference (calibrated) voltage (TSC).

Сумматор 15 выполнен на базе операционного усилителя, имеет два входа, причем первый вход предназначен для соединения с выходом усилителя 13 обратной связи объекта контроля, второй вход соединен с выходом задатчика 16 напряжения. Выход сумматора соединен с входом усилителя 14 системы стабилизации, выход последнего соединен с входом двигателя 6, т.е. сумматор 15, усилитель системы стабилизации и двигатель 6 соединены последовательно. The adder 15 is made on the basis of an operational amplifier, has two inputs, the first input being designed to connect to the output of the feedback amplifier 13 of the control object, the second input is connected to the output of voltage regulator 16. The output of the adder is connected to the input of the amplifier 14 of the stabilization system, the output of the latter is connected to the input of the motor 6, i.e. the adder 15, the stabilization system amplifier and the engine 6 are connected in series.

Для отработки результатов контроля на ЭВМ стенд снабжен фазовым интерполятором 17, блоком 18 преобразования информации, которые предназначены для обработки информации фотоэлектрического датчика угла 7. При этом выход фотоэлектрического датчика угла 7 соединен через интерполятор 17 с входом блока 18 преобразования, выход которого соединен с согласующим устройством 19, т.е. датчик угла 7 и его измерительные устройства 17 и 18 соединены последовательно. To test the control results on a computer, the stand is equipped with a phase interpolator 17, an information conversion unit 18, which are designed to process the information of the photoelectric angle sensor 7. The output of the photoelectric angle sensor 7 is connected through an interpolator 17 to the input of the conversion unit 18, the output of which is connected to a matching device 19, i.e. the angle sensor 7 and its measuring devices 17 and 18 are connected in series.

Выходная информация контролируемого ДУС преобразуется в дискретную форму с помощью преобразователя 20, выход которого связан с одним выходом усилителя 13 обратной связи. Преобразователь информации может быть выполнен как частотно-импульсный либо широтно-импульсный, либо иметь другую структуру преобразователей типа аналог-код. The output of the controlled DLS is converted into a discrete form using a converter 20, the output of which is connected to one output of the feedback amplifier 13. The information converter can be performed as a pulse-frequency or pulse-width, or have a different structure of analog-code converters.

Усилитель 14 стабилизации состоит из преобразователя 25 и двух идентичных усилителей 26 и 27. Питание всех электронных устройств обеспечивается блоком питания. The stabilization amplifier 14 consists of a converter 25 and two identical amplifiers 26 and 27. All electronic devices are powered by a power supply.

Преобразователь 25 представляет собой устройство для модуляции и усиления постоянного сигнала, выполненное на базе операционного усилителя с применением в качестве ключевых элементов полевых транзисторов. Converter 25 is a device for modulating and amplifying a constant signal, made on the basis of an operational amplifier using field-effect transistors as key elements.

Каждый из усилителей 26 и 27 представляет собой соединение устройств для детектирования, коррекции и усиления сигналов, т.е. состоит из демодулятора, корректирующего устройства и усилителя мощности, реализованных на базе операционных усилителей с отрицательной обратной связью. Each of the amplifiers 26 and 27 is a connection of devices for detecting, correcting and amplifying signals, i.e. consists of a demodulator, a correction device and a power amplifier, implemented on the basis of operational amplifiers with negative feedback.

Двигатель постоянного тока 6 выполнен состоящим из двух частей: датчика положения ДП и двигателя бесконтактного ДБ, неподвижные части которых соединены в одном корпусе, закрепленном на корпусе стенда, а подвижные части крепятся на оси (фиг.1). The DC motor 6 is made up of two parts: a DP position sensor and a non-contact DB motor, the fixed parts of which are connected in one housing fixed to the stand housing, and the moving parts are mounted on an axis (FIG. 1).

Датчик положения ДП представляет собой синусно-косинусный вращающийся трансформатор с безобмоточным ротором. The DP position sensor is a sine-cosine rotating transformer with a windingless rotor.

Бесконтактный двигатель ДБ имеет двухобмоточный статор (обмотки С1-С2, С3-С4), 8- полюсный ротор. The DB non-contact motor has a double winding stator (windings C1-C2, C3-C4), an 8-pole rotor.

Усилитель 14 системы стабилизации и двигатель 6 соединены следующим образом. The amplifier 14 of the stabilization system and the engine 6 are connected as follows.

Первый выход усилителя стабилизации 14, организованный с преобразователя 25, связан с обмоткой возбуждения С1-С2 ДП, первый вход усилителя системы стабилизации 14 (с усилителя УМ1) с синусной обмоткой С3-С4 ДП, а второй вход усилителя (с усилителя УМ2) с косинусной обмоткой С5-С6 ДП (т.е. вращающегося трансформатора). Второй выход усилителя системы стабилизации (с УМ1) связан с синусной обмоткой С1-С2 ДБ, а третий выход усилителя (с УМ2) с косинусной обмоткой С3-С4 ДБ. The first output of the stabilization amplifier 14, organized from the converter 25, is connected to the excitation winding C1-C2 DP, the first input of the amplifier of the stabilization system 14 (from the amplifier UM1) with the sine winding C3-C4 DP, and the second input of the amplifier (from the amplifier UM2) with cosine winding C5-C6 DP (i.e. rotating transformer). The second output of the amplifier of the stabilization system (with UM1) is connected with the sine winding C1-C2 DB, and the third output of the amplifier (with UM2) with the cosine winding C3-C4 DB.

Предлагаемое устройство работает следующим образом. The proposed device operates as follows.

Режим контроля масштабного коэффициента ДУС. The control mode of the scale factor of the TLS.

От задатчика 16 эталонного напряжения на второй вход сумматора 15 подают напряжение U, пропорциональное угловой скорости ω которую необходимо задать (воспроизводимая угловая скорость). Поскольку на 1-й вход сумматора напряжение еще не поступило, то это напряжение U с выхода сумматора 15 поступает на вход усилителя 14 системы стабилизации, а именно на вход преобразователя 25, который вырабатывает воздействие, подаваемое на вход двигателя 6, а именно на обмотку возбуждения С1-С2 ДП, принадлежащего двигателю. From the setpoint 16 of the reference voltage to the second input of the adder 15 serves a voltage U proportional to the angular velocity ω which must be set (reproducible angular velocity). Since the voltage has not yet been supplied to the 1st input of the adder, this voltage U from the output of the adder 15 is supplied to the input of the amplifier 14 of the stabilization system, namely, the input of the converter 25, which generates the action applied to the input of the motor 6, namely, the field winding C1-C2 DP belonging to the engine.

При появлении модулированного сигнала, выработанного преобразователем 25 на обмотке возбуждения С1-С2 ДП, в выходных обмотках С3-С4 и С5-С6 ДП индуцируются напряжения U_дп1 U_maxsin θ и U_дп2U_maxcosθ где θ n φ φ относительный угол разворота ротора ДП относительно статора, n число пар полюсов. Эти напряжения усиливаются и корректируются усилителями 26, 27, являющимися выходными каскадами усилителя системы стабилизации 14, после чего эти напряжения поступают на обмотки С1-С2, С3-С4 ДБ. Суммарный момент, действующий на ротор двигателя 6, равен сумме моментов, развиваемых обеими обмотками ДБ.When the modulated signal generated by the converter 25 on the excitation winding C1-C2 DP appears, in the output windings C3-C4 and C5-C6 DP the voltages U _dp1 U _max sin θ and U _dp2 U _max cosθ are _induced where θ n φ φ is the relative rotation angle of the rotor DP relative to the stator, n is the number of pole pairs. These voltages are amplified and corrected by amplifiers 26, 27, which are the output stages of the amplifier of the stabilization system 14, after which these voltages go to the windings C1-C2, C3-C4 DB. The total moment acting on the rotor of the motor 6 is equal to the sum of the moments developed by both windings of the DB.

M^Σ= M_1-2 + M_3-4K ˙ Φ₁ ˙ I sin θ + K ˙ Φ₂ I cos θ (1) K ˙ Φ_max ˙ I [sin θ sin θ + cos θ cos θ] K Φ_max I, где К коэффициент крутизны характеристики;
Φ_max,I максимальное значение магнитного потока и средняя величина тока в ДП.M ^Σ = M _1-2 + M _3-4 K ˙ Φ ₁ ˙ I sin θ + K ˙ Φ ₂ I cos θ (1) K ˙ Φ _max ˙ I [sin θ sin θ + cos θ cos θ] K Φ _max I, where K is the slope coefficient of the characteristic;
Φ _max , I is the maximum value of the magnetic flux and the average current in the DP.

Двигатель ДБ 6 развивает момент, начинается вращение оси со скоростью ω. The DB 6 engine develops a moment, the axis begins to rotate at a speed ω.

Угловая скорость ω действует вокруг оси чувствительности контролируемого ДУС. (При контроле масштабного коэффициента ДУС его гиромотор включен, т.е. ДУС имеет кинетический момент Н, обратная связь с датчика угла 11 через усилитель обратной связи 13 на датчик момента 12 замкнута). The angular velocity ω acts around the axis of sensitivity of the controlled TLS. (When controlling the scale factor of the TLS, its gyromotor is turned on, i.e., the TLS has a kinetic moment H, feedback from the angle sensor 11 through the feedback amplifier 13 to the torque sensor 12 is closed).

Гироскоп 9 при наличии угловой скорости ω вокруг оси прецессирует вокруг своей оси подвеса, по цепи обратной связи ДУС течет ток i, пропорциональный входной угловой скорости; на выходе усилителя обратной связи создается напряжение U₁, которое поступает на первый вход сумматора 15.Gyroscope 9 in the presence of an angular velocity ω around an axis precesses around its suspension axis, a current i proportional to the input angular velocity flows along the feedback circuit of the TLS; the output of the feedback amplifier creates a voltage U ₁ , which is supplied to the first input of the adder 15.

Напряжение U₁ выражается следующим образом.The voltage U ₁ is expressed as follows.

Основное соотношение, характеризующее установившийся режим работы ДУС с электрической обратной связью:
H _ω K_дм ˙ i, (2) где i ток в цепи обратной связи ДУС;
К_дм крутизна характеристики датчика момента 12;
Е кинетический момент гироскопа 9;
ω угловая скорость вращения оси 1.The main ratio characterizing the steady-state mode of operation of the TLS with electrical feedback:
H _ω K _dm ˙ i, (2) where i is the current in the feedback circuit of the TLS;
To _{dm the} slope of the characteristics of the torque sensor 12;
E kinetic moment of the gyroscope 9;
ω the angular velocity of rotation of the axis 1.

Из (2) имеем
i

(3)
Если домножить обе части (3) на Р, где Р суммарное сопротивление выходного каскада усилителя обратной связи 13, то получим
u₁

Rω
(4)
Напряжение U₁, поступившее на первый вход сумматора 15, и напряжение U, поданное от задатчика 16 на второй вход сумматора 15, сравниваются в сумматоре, и разностное напряжение через усилитель системы стабилизации 14 поступает на вход двигателя 6, который изменяет момент (1), а следовательно, и скорость ω вращения оси 1, стремясь свести к нулю разностный сигнал на входе.From (2) we have
i

(3)
If we multiply both sides of (3) by P, where P is the total resistance of the output stage of feedback amplifier 13, then we obtain
u ₁

Rω
(4)
The voltage U ₁ supplied to the first input of the adder 15 and the voltage U supplied from the setter 16 to the second input of the adder 15 are compared in the adder, and the differential voltage through the amplifier of the stabilization system 14 is applied to the input of the motor 6, which changes the moment (1), and consequently, the speed ω of rotation of axis 1, trying to reduce to zero the difference signal at the input.

В установившемся режиме выполняется условие U₁ U.In steady state, the condition U ₁ U.

Скорость, развиваемая осью, постоянна. The speed developed by the axis is constant.

Из сказанного видно, что для того, чтобы задать с помощью устройства угловую скорость ω_i вокруг оси чувствительности ДУС, необходимо от задатчика 16 задать на второй вход сумматора напряжение
u

Rω_i
(5)
Здесь

R есть не что иное как предположительноe (известное заранее по результатам проектирования объекта контроля ДУС) значение его масштабного коэффициента (по напряжению).It can be seen from the foregoing that in order to set the angular velocity ω _i around the sensitivity axis of the TLS using the device, it is necessary to set the voltage from the adder 16 to the second input of the adder
u

Rω _i
(5)
Here

R is nothing more than the assumed (known in advance from the design of the object of the TLS control) value of its scale factor (by voltage).

При задании U после уравновешивания U₁ U и установления постоянной по величине угловой скорости ω_i вращения оси 1 с выхода усилителя обратной связи 13 через преобразователь 21 на вход ЭВМ 24 поступает информация число импульсов N_ДУС, соответствующая току обратной связи i, протекающему по цепи обратной связи.When setting U after balancing U ₁ U and establishing a constant angular velocity ω _{i of} rotation of the axis 1 from the output of the feedback amplifier 13 through the converter 21 to the input of the computer 24, information is received the number of pulses N of the _TLS corresponding to the feedback current i flowing through the feedback circuit communication.

Одновременно с фотоэлектрического датчика угла 7 через интерполятор фазовый 17, преобразователь 18 и ЭВМ поступает количество импульсов N_зад, соответствующее угловой скорости ω_i действующей в течение времени T_i измерения. Отношение N_ДУС к N_зад определяет масштабный коэффициент ДУС при заданной скорости.Simultaneously with the photoelectric angle sensor 7 through the phase 17 interpolator, the transducer 18 and the computer, the number of pulses N _ass corresponding to the angular velocity ω _i acting during the measurement time T _{i is} received. The ratio of N _TLS to N _ass determines the scale factor of TLS at a given speed.

Режим контроля амплитудных и фазовых частотных характеристик. The control mode of the amplitude and phase frequency characteristics.

В этом режиме устройство работает аналогичным образом. In this mode, the device works in a similar way.

Отличие состоит в том, что от задатчика 16 на второй вход сумматора подают синусоидальное напряжение, постоянное по амплитуде с частотой, имеющей определенное значение из заданной области частот контроля АФЧХ. The difference is that from the setter 16, a sinusoidal voltage is applied to the second input of the adder, which is constant in amplitude with a frequency having a certain value from a given frequency range of the AFC control.

При этом ось 1 (в силу рассмотренного выше принципа работы устройства) начнет осуществлять колебания по синусоидальному закону, по такому же закону изменяется ток в цепи обратной связи ДУС, на сумматоре вырабатывается разностный сигнал, а двигатель 6 стремится свести этот сигнал к нулю. In this case, axis 1 (due to the principle of operation of the device discussed above) will begin to oscillate according to a sinusoidal law, the current in the feedback circuit of the TLS changes according to the same law, a difference signal is generated on the adder, and motor 6 tends to reduce this signal to zero.

Сравнение информации с выхода ДУС и с датчика 7 позволяет определить АФЧХ. Comparison of information from the output of the TLS and from the sensor 7 allows you to determine the AFC.

Claims

STAND FOR CONTROL OF A PRECISION GYROSCOPIC ANGULAR SPEED SENSOR, comprising a base for fastening on it with the possibility of rotation around the measuring axis of the stand of a controlled angular velocity sensor with angle and moment sensors connected through a feedback amplifier and located on the output axis of the angular velocity sensor, DC electric motor, a collector for supplying power to a controlled angular velocity sensor, a reference voltage regulator, characterized in that an adder and an amplifier are introduced into it stabilization coil connected in series, photoelectric moiré angle sensor, phase interpolator and photoelectric angle sensor information conversion unit connected in series, and angular speed sensor information conversion unit, DC motor made non-contact, while the input of the angular speed sensor information conversion unit and the first input the adders are designed to connect to the output of the feedback amplifier, the output of the reference voltage master is connected to by the adder input, the first, second, and third outputs of the stabilization amplifier are connected to the first, second, and third inputs of a DC motor, the first and second outputs of which are connected to the second and third inputs of a stabilization amplifier, while the photoelectric moire angle sensor is located on the measuring axis of the bench.