RU2058530C1 - Способ измерения абсолютной угловой скорости вращения основания гироскопа и устройство для его осуществления - Google Patents
Способ измерения абсолютной угловой скорости вращения основания гироскопа и устройство для его осуществления Download PDFInfo
- Publication number
- RU2058530C1 RU2058530C1 SU3117223A RU2058530C1 RU 2058530 C1 RU2058530 C1 RU 2058530C1 SU 3117223 A SU3117223 A SU 3117223A RU 2058530 C1 RU2058530 C1 RU 2058530C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- rotor
- frequency
- rotation
- angular velocity
- gyroscope
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Gyroscopes (AREA)
Abstract
Изобретение относится к гироскопической технике и может быть использовано в системах инерциального управления объектами. Цель изобретения - повышение точности измерений. В способе, включающем вращение ротора вибрационного гироскопа с частотой Ω и возбуждение автоколебаний ротора, сравнивают частоту атоколебаний fa с частотой генератора опорных импульсов fо п, деленной на n, где n целое число, изменяют скорость приводного вращения вала до обнуления результата сравнения, определяют разность периодов 1/fa и A:(CnΩ), где C, A- полярный и экваториальный моменты инерции ротора, по разности периодов определяют составляющую абсолютной угловой скорости основания вокруг оси вала, а по разности фазы выходного сигнала генератора опорных импульсов и фазы вращения ротора, умноженной на (n•C):A определяют угол поворота основания в инерциальном пространстве вокруг оси вала. 1 ил.
Description
Изобретение относится к гироскопической технике и может быть использовано в системах инерциального управления объектами.
Известен способ измерения абсолютной угловой скорости вращения основания гироскопа, включающий вращение вала роторно-вибрационного гироскопа с частотой Ω, возбуждение автоколебаний ротора, измерение средней величины отклонения ротора и изменения частот его автоколебаний и определение по ним составляющих его угловой скорости по трем взаимно ортогональным осям.
Недостатком известного способа является его малая точность, обусловленная погрешностями из-за вращения основания.
Целью изобретения является повышение точности измерения.
Цель достигается тем, что в известном способе дополнительно генерируют опорные импульсы с эталонной частотой, сравнивают частоты автоколебаний ротора гироскопа с опорной частотой, деленной на n, где n целое число, изменяют скорость вращения вала до уравнивания частоты автоколебаний с опорной частотой, деленной на n, определяют разность периода опорных импульсов и периода, равного где С, А полярный и экваториальный моменты инерции ротора соответственно, и по разности периодов определяют величину проекции абсолютной угловой скорости.
Сущность изобретения заключается в следующем.
Условие динамической настройки гироскопа в известном способе при вращении основания имеет вид:
K+Iук- (Ω+)2 0 (1) где K коэффициент упругости торсионов подвеса ротора;
Ixk, Iyk полярный и экваториальный моменты инерции кольца подвеса;
Ω скорость вращения вала гироскопа;
ωxo угловая скорость вращения основания вокруг оси вала.
K+Iук- (Ω+)2 0 (1) где K коэффициент упругости торсионов подвеса ротора;
Ixk, Iyk полярный и экваториальный моменты инерции кольца подвеса;
Ω скорость вращения вала гироскопа;
ωxo угловая скорость вращения основания вокруг оси вала.
Из условия (1) видно, что угловая скорость ωxo приводит к погрешностям измерения всех трех взаимно ортогональных составляющих угловой скорости ωxo, ωyo, ωzo, поскольку в упругом подвесе гироскопа возникает нескомпенсированная упругость, коэффициент которой равен Iук- 2+.
В отличие от известного способа в предлагаемом способе информация об угловой скорости вращения основания вокруг оси вала используется для стабилизации угловой скорости вала в инерциальном пространстве, в результате поддерживается условие Ω + ωxo const (2)
Поскольку скорость вала в инерционном пространстве постоянна, то условие (1) выполняется при любой скорости ωxo, при этом нескомпенсированная упругость не возникает, что и обеспечивает повышение точности измерения взаимно ортогональных составляющих угловой скорости основания.
Поскольку скорость вала в инерционном пространстве постоянна, то условие (1) выполняется при любой скорости ωxo, при этом нескомпенсированная упругость не возникает, что и обеспечивает повышение точности измерения взаимно ортогональных составляющих угловой скорости основания.
На чертеже представлено устройство, реализующее предложенный способ, где 1 ротор; 2 кольцо, 3 наружные торсионы; 4 внутренние торсионы; 5 вал, 6 подшипники, 7 основание; 8, 9 датчики угла (ДУ); 10, 11 датчики момента (ДМ), 12 статор приводного двигателя; 13 постоянные магниты (ПМ), 14 считывающая головка (СГ), 15 статический преобразователь (СП), 16 управляемый генератор частоты (УГЧ); 17 генератор опорных импульсов (ГОИ), 18, 19 фазовые дискриминаторы (ФД), 20 делитель; 21, 22 усилитель низкой частоты (УНЧ); 23 усилитель высокой частоты (УВЧ); 24 измеритель разности периодов (ИРП).
Вал 5 (вместе с ротором 1) приведен во вращение со скоростью Ω относительно основания от приводного двигателя, статор 12 которого получает питание с выхода СП15, синхронизированного по частоте от УГЧ 16, ПМ 13, проходя под СГ 14, генерирует в ней импульсы с частотой 10 Ω, которые поступают на первые входы ФД 19 с ИРП 24, на вторые входы которых подан выходной сигнал ГОИ 17, имеющий частоту ν 10, где Ωo частота вращения вала в инерциальном пространстве вокруг оси Xo (в исходном положении при отсутствии вращения основания Ωo Ω ). В исходном положении входные сигналы ФД 19 взаимно ортогональны (изменяются по зависимостям sin10t, cos10t), в результате выходной сигнал ФД 19 равен нулю. Поскольку частоты 10 Ω и 10 Ωo входных сигналов ИРП 24 равны, то его выходной сигнал, пропорциональный разности периодов и также равен нулю.
Выходной сигнал ДУ 8 через УВЧ 23 поступает на второй вход ДМ 10, что обеспечивает возбуждение резонансных колебаний (автоколебаний) ротора на его собственной частоте Ω и поддержание постоянной амплитуды автоколебаний. Сигнал, имеющий частоту Ω, с выхода УВЧ 23 поступает на первый вход ФД 18, на второй вход которого подан сигнал ГОИ 17, частота 10 Ωo с помощью делителя 20 снижена в 10 раз. Поскольку входные сигналы ФД 18 в исходном положении взаимно ортогональны и их частоты равны то в исходном положении выходной сигнал ФД 18 равен нулю. УГЧ 16, в отсутствие сигнала с выхода ФД 18, генерирует исходную частоту f, необходимую для обеспечения исходной скорости вращения вала.
При вращении основания с угловой скоростью , вокруг оси Хо, параллельной оси вала, изменяется динамическая жесткость подвеса ротора на валу, что приводит к изменению резонансной частоты ротора и соответственно, частоты автоколебаний на величину Δ1, в результате с выхода ФД 18 на вход УГЧ 16 поступает сигнал, изменяющий частоту f УГЧ и, как следствие, изменяющий частоту СП16 и скорость вращения Ω. Изменение скорости вращения происходит до обнуления Δ1 и тем самым до обеспечения Ω+ωxo=Ωo.
Поскольку вал вращается со скоростью Ω=Ωo-ωxo, то на первый вход ФД 19 поступает сигнал, изменяющийся по закону sin10(Ωo-)t а на второй вход ФД 19 сигнал, изменяющийся по закону cosνt cos10t. ФД 19 осуществляет перемножение входных сигналов и выделение низкочастотной составляющей произведения, поэтому выходной сигнал ФД 20:
Uфд= Ssin10(Ωo-)tcos10t sin10t (3) где S коэффициент пропорциональности, а фигурные скобки означают операцию выделения низкочастотной составляющей произведения.
Uфд= Ssin10(Ωo-)tcos10t sin10t (3) где S коэффициент пропорциональности, а фигурные скобки означают операцию выделения низкочастотной составляющей произведения.
При углах поворота основания α
10 10t ≪ 1, sin10 ≈ 10
из выражения (3) следует
Uфд= 10
Таким образом, с выхода ФД 19 получаем информацию об угле поворота α основания вокруг оси Хо в инерционном пространстве.
10 10t ≪ 1, sin10 ≈ 10
из выражения (3) следует
Uфд= 10
Таким образом, с выхода ФД 19 получаем информацию об угле поворота α основания вокруг оси Хо в инерционном пространстве.
Выходные сигналы СГ 14 и ГОИ 17 поступают также на входы ИРП 24, определяющего разность периодов Т1- Т2 выходных сигналов:
T1-T2= r (4) где r коэффициент пропорциональности ( <<Ωo).
T1-T2= r (4) где r коэффициент пропорциональности ( <<Ωo).
Таким образом, с выхода ИРП 24 получаем информацию об абсолютной угловой скорости вращения основания вокруг оси вала.
При вращении основания с угловыми скоростями , векторы которых расположены в плоскости вращения ротора, с помощью ДУ 8, 9 определяют среднее отклонение ротора относительно основания.
Claims (2)
1. Способ измерения абсолютной угловой скорости вращения основания гироскопа, включающий вращение вала роторно-вибрационного гироскопа с частотой Ω, возбужденийе автоколебаний ротора, измерение средней величины отклонения ротора и измерение частот его автоколебаний и определение по ним составляющих его угловой скорости по трем взаимно ортогональным осям, отличающийся тем, что, с целью повышения точности измерения, генерируют опорные импульсы с эталонной частотой, сравнивают частоты автоколебаний ротора гироскопа с опорной частотой, деленной на n, где n целое число, изменяют скорость вращения вала до уравнивания частоты автоколебаний с опорной частотой, деленной на n, определяют разность периода опорных импульсов и периода, равного где C, A полярный и экваториальный моменты инерции ротора соответственно, и по разности периодов определяют величину проекции абсолютной угловой скорости.
2. Устройство для измерения абсолютной угловой скорости вращения основания гироскопа, содержащее роторно- вибрационный гироскоп, включающий вал, установленный в подшипниках и снабженный электроприводом, ротор, укрепленный на валу с помощью упругого подвеса, статический преобразователь, считывающую головку, при этом ротор гироскопа снабжен двумя датчиками угла и двумя датчиками момента, между которыми включены усилители следящей системы, отличающееся тем, что в него введены размещенные на валу роторно-вибрационного гироскопа против считывающей головки n постоянных магнитов, генератор опорных импульсов, фазовый дискриминатор, управляемый генератор частоты, делитель и измеритель разности периодов, при этом первый выход генератора опорных импульсов через делитель, фазовый дискриминатор, управляемый генератор частоты и статический преобразователь подключен к управляемому входу электропривода вала роторно-вибрационного гироскопа, выход считывающей головки подключен к первому входу измерителя разности периодов, второй вход которого подключен к второму выходу генератораопорных импульсов.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
SU3117223 RU2058530C1 (ru) | 1985-06-17 | 1985-06-17 | Способ измерения абсолютной угловой скорости вращения основания гироскопа и устройство для его осуществления |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
SU3117223 RU2058530C1 (ru) | 1985-06-17 | 1985-06-17 | Способ измерения абсолютной угловой скорости вращения основания гироскопа и устройство для его осуществления |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2058530C1 true RU2058530C1 (ru) | 1996-04-20 |
Family
ID=20928536
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
SU3117223 RU2058530C1 (ru) | 1985-06-17 | 1985-06-17 | Способ измерения абсолютной угловой скорости вращения основания гироскопа и устройство для его осуществления |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2058530C1 (ru) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2676061C1 (ru) * | 2017-11-29 | 2018-12-25 | Акционерное Общество "Научно-Производственное Объединение Электромеханики" | Способ резонансной настройки роторного вибрационного гироскопа |
-
1985
- 1985-06-17 RU SU3117223 patent/RU2058530C1/ru active
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
Авторское свидетельство СССР N 2056623 кл. G 01C 19/56, 1975. * |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2676061C1 (ru) * | 2017-11-29 | 2018-12-25 | Акционерное Общество "Научно-Производственное Объединение Электромеханики" | Способ резонансной настройки роторного вибрационного гироскопа |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US5272922A (en) | Vibrating element angular rate sensor system and north seeking gyroscope embodiment thereof | |
US4590801A (en) | Apparatus for measuring inertial specific force and angular rate of a moving body | |
US4870588A (en) | Signal processor for inertial measurement using coriolis force sensing accelerometer arrangements | |
US4793195A (en) | Vibrating cylinder gyroscope and method | |
CA1215244A (en) | Two axis angular rate and specific force sensor utilizing vibrating accelerometers | |
EP0578519A1 (en) | Vibrating beam gyroscopic measuring apparatus | |
EP2733461A2 (en) | Amplitude control for vibrating resonant sensors | |
GB1093550A (en) | Gyroscopic inertial instruments and guidance systems | |
RU2058530C1 (ru) | Способ измерения абсолютной угловой скорости вращения основания гироскопа и устройство для его осуществления | |
US3805625A (en) | Asymmetric gyroscope | |
US2719291A (en) | Rate of turn gyroscope | |
JPS61164109A (ja) | 振動式角速度計 | |
GB2319085A (en) | Rotation-measurement apparatus having a vibrating mechanical resonator | |
KR970704587A (ko) | 불평형 질량 진동기 상의 가로 진동을 보상하기 위한 장치 및 방법(compensation for transverse vibrations in unbalanced mass vibrators) | |
US2969681A (en) | Gyroscopic apparatus | |
US3241377A (en) | Method of and apparatus for detecting angular motion | |
CA1227067A (en) | Apparatus for measuring inertial specific force and angular rate of a moving body and accelerometer assemblies particularly useful therein | |
RU2065575C1 (ru) | Способ регулирования динамически настраиваемого гироскопа | |
RU2056623C1 (ru) | Способ индикации абсолютной угловой скорости основания | |
GB1129477A (en) | Improvements in and relating to rotary balancing apparatus | |
US4258579A (en) | Gyroscope wheel speed modulator | |
RU2075730C1 (ru) | Способ индикации абсолютной угловой скорости | |
RU2062986C1 (ru) | Способ определения крутизны выходной характеристики гироскопа | |
RU2058526C1 (ru) | Способ определения абсолютной угловой скорости основания роторным вибрационным гироскопом и устройство измерения абсолютной угловой скорости основания роторным вибрационным гироскопом | |
RU2787809C1 (ru) | Датчик угла крена на базе волнового твердотельного гироскопа с металлическим резонатором |