RU2059206C1 - Система стабилизации изображения на подвижном основании - Google Patents
Система стабилизации изображения на подвижном основании Download PDFInfo
- Publication number
- RU2059206C1 RU2059206C1 SU5067365/28A SU5067365A RU2059206C1 RU 2059206 C1 RU2059206 C1 RU 2059206C1 SU 5067365/28 A SU5067365/28 A SU 5067365/28A SU 5067365 A SU5067365 A SU 5067365A RU 2059206 C1 RU2059206 C1 RU 2059206C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- gyroscope
- frame
- input
- gyro
- stabilization
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Gyroscopes (AREA)
Abstract
Система стабилизации изображения может быть использована в системах визирования с применением гиростабилизированных платформ, размещаемых на подвижном основании, в частности, на летательных аппаратах. Предлагаемая система обладает большими динамическими возможностями при применении в оптико-электронных системах, размещаемых на подвижном основании, в широком диапазоне углов, угловых скоростей и ускорений, за счет защиты рамок гироскопа и рам гиростабилизатора от прецессионного переброса и ударов о механические упоры, а также защиты от перегрузки максимальными токами при маневрах ЛА и разворотах платформы в пространстве. 1 з. п. ф-лы, 3 ил.
Description
Изобретение относится к гироскопическим приборам и может быть использовано при разработке оптико-электронных систем, размещаемых на подвижном основании.
Известна система стабилизации изображения на подвижном основании, содержащая индикаторную гироскопическую платформу с установленным на ней датчиком изображения, карданный подвес в виде наружной и внутренней рам, астатический трехстепенный гироскоп с моментными датчиками, датчиками угла поворота рамок гироскопа, выходы которых через усилители стабилизации соответствующих каналов стабилизации соединены с входами приводов рам подвеса, систему управления платформой, содержащую в каждом канале усилительное звено, подключенное к входу датчика момента гироскопа.
Компенсация возмущающих моментов производится по сигналам с индукционного датчика гироскопа через корректирующие звенья и усилители мощности моментными двигателями приводов. Управление разворотом платформы в пространстве производится подачей соответствующих сигналов на датчики моментов гироскопа.
В подобных индикаторных стабилизаторах с двухканальным трехстепенным гироскопом выходной из рамок гироскопа на упор вызывает прецессию по оси чувствительности другого канала, что приводит к потере управления гироплатформой сразу по обоим каналам: вызывает прецессионный переброс рамок гироскопа с упора на упор, а следовательно, и рам карданного подвеса, что сопряжено с ударами о механические упоры рам подвеса и гироскопа. Это также связано с большими перегрузками максимальными токами силовых элементов гироскопа и платформы: двигателей рам подвеса, датчиками моментов гироскопа, усилителями мощности и т.д.
Выход рамок гироскопа на упор возможен при развороте хотя бы одной из рам карданного подвеса на угол, больший допустимого, и соприкосновении этой рамы с механическим упором, причем управление платформой и ее стабилизация нарушаются сразу по двумя каналам Y и Z.
Выход рамок гироскопа на упор возможен также при развороте гироскопа в пространстве со скоростями и/или ускорениями большими, чем достижимые скорость или ускорение разворота рам карданного подвеса, когда под воздействием сигналов управления ротор гироскопа отклоняется от осей карданного подвеса на недопустимо большой угол.
Для предотвращения выхода рамок на упоры при маневрировании ЛА, при разворотах ТВ-камеры на большие углы в процессе слежения за целью и т.д. производится электрическое арретирование гироскопа путем охвата его обратной связью ( (через моментные датчики) по положению по сигналам датчиков углов рам карданного подвеса.
Включение системы арретирования гироскопа производится системой управления гиростабилизатором с учетом положения стабилизируемой платформы в рабочем диапазоне углов. Недостатком известной системы является ограниченность ее динамических возможностей при разворотах в пространстве стабилизируемых объектов и ЛА и связанное с этим снижение эксплуатационной надежности гиростабилизатора из-за возможных механических повреждений элементов гиростабилизатора или энергетических перегрузок его усилителей мощности, двигателя и т.д.
Целью изобретения является расширение динамического диапазона системы управления платформы путем защиты рамок гироскопа и рам гиростабилизатора от прецессионного переброса и ударов о механические упоры при маневрах ЛА и разворотах платформы и в пространстве на предельные углы с максимально возможными скоростями и ускорениями.
Эта цель достигается тем, что в систему дополнительно введены в каждом канале последовательно соединенные ключ, ограничитель сигнала арретирования, инвертор, масштабный усилитель с коэффициентом К и сумматор по первому входу, кроме того пороговое устройство, выход которого соединен с управляющим входом ключа, соединен также через масштабный усилитель с коэффициентом К с вторым входом сумматора, а сигнальный вход ключа и вход порогового устройства подключены к выходу датчика угла поворота рамки гироскопа соответствующего канала, при этом К > K .
Кроме того, в систему дополнительно введен в каждом канале ограничитель тока двигателя привода карданного подвеса, управляющий вход которого подключен к выходу порогового устройства.
Изобретение поясняется фиг. 1-3.
На фиг. 1 показана функциональная схема устройства, где 1 гиростабилизированная платформа; 2 датчик изображения; 3 астатический гироскоп; 4, 5 моментные датчики гироскопа по Y, Z соответственно; 6, 7 индукционные датчики углов; 8 ротор гироскопа; 9 внутренняя рама гироскопа; 10 внешняя рама гироскопа; 11 внутренняя рама карданного подвеса платформы; 12 внешняя рама карданного подвеса платформы; 13 и 14 датчики момента приводов рам подвеса по каналам Y, Z соответственно; 15 и 16 датчики углов разворота рам подвеса по каналам Y, Z соответственно; 17-20 усилители мощности; 21-24 звенья коррекции в цепях управления и арретирования; 25 и 26 устройства защиты гироскопа от выхода на механический упор по каналам Y, Z соответственно; 27 и 28 устройства защиты двигателя от перегрузки максимальными токами по каналам Y, Z соответственно.
На фиг. 2 приведена структурная схема контура стабилизации и арретирования платформой и ее подвесом (для одного из аналогичных каналов Y и Z), где 29 ограничитель сигнала; 30 инвертор; 31 сумматор; 32 ограничитель тока в цепи двигателя рамы подвеса; 33 пороговое устройство; 34 ключ; 35 и 36 масштабные усилители.
На фиг. 1 и 2 имеются следующие обозначения:
Н кинетический момент ротора гироскопа относительно его главной оси;
Мр, Мв соответственно момент разгрузки и внешних возмущений, действующих на раму карданного подвеса гиростабилизатора;
Uу сигнал управления;
UДУ сигнал датчика угла гироскопа;
Iу сигнал управления прецессией гироскопа (ток в цепи датчика момента);
αр угловое положение рамы подвеса относительно корпуса гиростабилизатора;
αг угловое положение рамки гироскопа.
Н кинетический момент ротора гироскопа относительно его главной оси;
Мр, Мв соответственно момент разгрузки и внешних возмущений, действующих на раму карданного подвеса гиростабилизатора;
Uу сигнал управления;
UДУ сигнал датчика угла гироскопа;
Iу сигнал управления прецессией гироскопа (ток в цепи датчика момента);
αр угловое положение рамы подвеса относительно корпуса гиростабилизатора;
αг угловое положение рамки гироскопа.
Функционирование системы по каналам Y аналогично.
Гиростабилизатор с устройством защиты по каналу Y функционирует следующим образом.
Элементы 1, 3, 11, 18, 22, 32 образуют контур стабилизации, при работе которого по рассогласованию
Δαг=αг-αp между угловым положением рамки гироскопа αг и угловым положением рамы карданного подвеса αр двигатель рамы подвеса 13 развивает момент Мр, компенсирующий момент внешних возмущений Мв, обеспечивая стабилизацию рамы подвеса 12 в пространстве, т.е. слежение за рамкой гироскопа. Управление движением рамки гироскопа 3 в пространстве, а следовательно, и движением рамы подвеса 12 осуществляется подачей тока Iу в моментную обмотку (датчик момента 4) гироскопа 3 в соответствии с сигналом Uу, поступающим из контура управления через усилительное звено 17 контура управления.
Δαг=αг-αp между угловым положением рамки гироскопа αг и угловым положением рамы карданного подвеса αр двигатель рамы подвеса 13 развивает момент Мр, компенсирующий момент внешних возмущений Мв, обеспечивая стабилизацию рамы подвеса 12 в пространстве, т.е. слежение за рамкой гироскопа. Управление движением рамки гироскопа 3 в пространстве, а следовательно, и движением рамы подвеса 12 осуществляется подачей тока Iу в моментную обмотку (датчик момента 4) гироскопа 3 в соответствии с сигналом Uу, поступающим из контура управления через усилительное звено 17 контура управления.
При работе контура управления сигнал Uу определяется динамикой управления линией визирования, а также положением рам подвеса в рабочем диапазоне углов управления.
При размыкании контура управления или его неисправности сигнал Uуможет быть выдан любого значения без какой-либо связи с положением рам подвеса и допустимой в данный момент динамики их движения.
Кроме того, при размыкании контура управления и наличии собственных уходов гироскопа 3 и усилителя 17, некомпенсируемых в этом случае сигналом из контура управления, рама 12 пойдет к механическому упору. Скорость движения определяется величиной сигнала Uу и собственным уходом гироскопа.
При достижении рамой подвеса 12 механического упора размыкается контур стабилизации, так как прекращается слежение рамой 12 за положением движущейся рамки гироскопа 3, которая после остановки рамы 12 на упоре продолжает движение до своего механического упора.
После остановки рамы 12 нарастает рассогласование Δ αг αг αр, соответственно нарастает сигнал UДУ, и ток в двигателе достигает максимального значения. Элементы 29-31, 33-36, формируют сигнал компенсации Uк f(αг). Функциональная зависимость сигнала компенсации от сигнала рассогласования Δ αг приведена на фиг. 3.
На фиг. 3 обозначено:
Δ α угловое рассогласование, при котором ограничитель 29 отключает положительную обратную связь по положению в контуре арретирования;
Δ α угловое рассогласование, при котором рамка гироскопа ложится на механический упор.
Δ α
Δ α
Сигнал Uк используется как сигнал обратной связи по положению рамки гироскопа относительно корпуса гироскопа. Сигнал Uк суммируется с сигналом управления Uу на усилитель 17, замыкая контур арретирования рамки гироскопа относительно корпуса.
Приведенная нелинейная зависимость сигнала компенсации Uк от углового рассогласования рамки гироскопа относительно корпуса позволяет реализовать нормальную работу контура стабилизации в диапазоне углов 0 ± Δ α (участок а зависимости, приведенной на фиг. 3). При рассогласованииΔ αг| >Δα | введением участка "б" с отрицательным наклоном (соответствует положительной обратной связи по рассогласованию Δ αг) реализуется надежный выход рамки гироскопа в зону "в", где замыкается контур арретирования.
При рассогласованииΔ αг >Δα | (участка "в") сигнал Uккомпенсирует все сигналы, поступающие из контура управления (Uу), сигналы ухода гироскопа и дрейфа усилителя 17, обеспечивая положение рамки гироскопа в пределах зоны отклонения до механических упоров, т.к. до Δ α , зоны "в" это зоны работы контура арретирования с отрицательной обратной связью по рассогласованию Δ αг.
Величина коэффициента передачи
KΔ= на участках "в" выбрана такой, чтобы в диапазоне углов отклонения рамки сигнал Uк компенсировал реально возможные сигналы Uу и сигналы ухода гироскопа и дрейфа в любом их сочетании.
KΔ= на участках "в" выбрана такой, чтобы в диапазоне углов отклонения рамки сигнал Uк компенсировал реально возможные сигналы Uу и сигналы ухода гироскопа и дрейфа в любом их сочетании.
Поскольку арретирование каждой рамки гироскопа осуществляется по сигналам датчика угла той же рамки, гироскоп может находиться в состоянии, когда по одному каналу он работает в режиме стабилизации, а другая его рамка находится в арретированном положении относительно его корпуса.
Таким образом, исключается прецессионный переброс рамок гироскопа и удары их и рам подвеса о механические упоры, т.е. рамка гироскопа всегда находится в диапазоне своих рабочих углов.
Восстановление работы контура стабилизации происходит при смене полярности сигнала управления Uу, т.е. при переходе через участок "а", когда контур арретирования кратковременно размыкается и, если все исправно в системе управления и контуре стабилизации канала, то произойдет замыкание контура стабилизации и восстановление режима управления.
Аппаратурно арретирование рамок и защита усилителей и двигателей подвеса выполнена следующим образом.
При рассогласовании Δ αг ≥ Δα 20. Срабатывает пороговое устройство 33, управляющее ключом 34 и ограничителем тока 32, ограничивающим максимальный ток в двигателе 13 рамы подвеса 12 и усилителя мощности 18 до допустимого значения по условиям перегрева.
Одновременно ключ 34 открывает входы сумматора 31 для сигналов, поступающих с датчика угла 6 гироскопа 3. Сигнал UДУ проходит на сумматор 31 двумя путями: как сигнал отрицательной обратной связи через масштабный усилитель 35 и через ограничитель сигнала 29, инвертор 30 и масштабный усилитель 36 как сигнал положительной обратной связи по угловому рассогласованию Δαг рамки гироскопа 3 относительно его корпуса (рамы подвеса 12). Коэффициенты суммирования сигналов обратных связей выбраны такими, чтобы с учетом работы порогового устройства 33 получить по форме нелинейную зависимость суммарного компенсирующего сигнала Uк от углового рассогласования Δαг между рамкой гироскопа и его корпусом (т.е. рамой подвеса), приведенную на фиг. 3. Это обеспечивается тем, что коэффициент суммирования по цепи положительной обратной связи больше коэффициента суммирования по цепи отрицательной обратной связи (т.е. коэффициент К усилителя 36 больше коэффициента К усилителя 35).
Приведенная на фиг. 3 зависимость Uк f( Δαг) обеспечивает компенсацию собственного ухода гироскопа 3, дрейфа усилительного звена и сигнала Uу, поступающего из контура управления в диапазонах "в" с положительным наклоном характеристики, т.е. при Δα <Δαг <Δα |
Таким образом осуществляется арретирование рамки гироскопа 3 относительно лежащей на упоре рамы подвеса 12 при углах рассогласованияΔ αг>Δ α | когда размыкается контур стабилизации.
Таким образом осуществляется арретирование рамки гироскопа 3 относительно лежащей на упоре рамы подвеса 12 при углах рассогласованияΔ αг>Δ α
Участки "б" с преобладанием сигнала положительной обратной связи по Δ αг (с отрицательным наклоном характеристики), полученные на элементах 34, 29, 30, 36, 31, обеспечивают включение контура стабилизации только после смены полярности сигналов, вызвавших движение рамы подвеса 12 на упор, а также гарантируют работу порогового устройства 33 по первому превышению сигнала UДУ над пороговым уровнем, что необходимо во избежание неустойчивости переключения в режим арретирования при наличии шумовой составляющей в сигнале датчика угла гироскопа.
При смене полярности сигнала управления Uу и при появлении на усилителе 17 контура управления сигнала, превышающего по величине уровень сигнала Uк в точке Δ α , рамка гироскопа, проходя участки "б" и "а" с отрицательными и нулевыми наклонами, стремится сменить свое положение относительно рамы подвеса 12, переходя в другую зону "б" с положительным наклоном зависимости Uк f(Δαг), т.е. стремится отойти в направлении от упора с прижатой к нему рамой подвеса 12.
При таком движении сигнал на датчике угла 6 меняет знак, проходя через нулевое значение. Пороговое устройство приΔαг<|Δα | снимает сигнал Uк, контур стабилизации имеет возможность устойчиво замкнуться, так как движению рамы подвеса 12 в направлении от упора ничего не препятствует и рама подвеса стремится догнать рамку гироскопа, выбирая рассогласование Δ αг.
Так как скорость, которую может развить двигатель 13 рамы подвеса 12 даже при ограничении тока усилителя мощности 18 ограничителем 32, обеспечена выше скорости, которую может развить рамка гироскопа, рассогласование между рамкой гироскопа и рамой подвеса ликвидируется и восстанавливается нормальная работа контуров стабилизации и управления.
Предложенная система обладает большими динамическими возможностями при управлении линией визирования за счет эффективной системы арретирования и снижения токовых нагрузок силовых элементов привода рам подвеса. Система обеспечивает стабилизацию изображения в сложных условиях маневрирования ЛА и перемещения цели в пространстве.
Claims (2)
1. СИСТЕМА СТАБИЛИЗАЦИИ ИЗОБРАЖЕНИЯ НА ПОДВИЖНОМ ОСНОВАНИИ, содержащая индикаторную гироскопическую платформу с установленным на ней датчиком изображения, карданов подвес в виде наружной и внутренней рам, астатический трехстепенный гироскоп с моментными датчиками, датчиками угла поворота рамок гироскопа, выходы которых через усилители стабилизации соответствующих каналов стабилизации соединены с входами приводов рам подвеса, систему управления платформой, содержащую в каждом канале усилительное звено, подключенное к входу датчика момента гироскопа, отличающаяся тем, что в нее дополнительно введены в каждом канале последовательно соединенные ключ, ограничитель сигнала арретирования, инвертор, масштабный усилитель с коэффициентом K и сумматор по первому входу, кроме того, пороговое устройство, выход которого соединен с управляющим входом ключа, выход ключа соединен также через масштабный усилитель с коэффициентом K с вторым входом сумматора, при этом K >K ,, а сигнальный вход ключа и вход порогового устройства подключены к выходу датчика угла поворота рамки гироскопа соответствующего канала.
2. Система по п.1, отличающаяся тем, что в нее дополнительно в каждом канале введен ограничитель тока двигателя привода карданова подвеса, управляющий вход которого подключен к выходу порогового устройства.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
SU5067365/28A RU2059206C1 (ru) | 1992-09-02 | 1992-09-02 | Система стабилизации изображения на подвижном основании |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
SU5067365/28A RU2059206C1 (ru) | 1992-09-02 | 1992-09-02 | Система стабилизации изображения на подвижном основании |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2059206C1 true RU2059206C1 (ru) | 1996-04-27 |
Family
ID=21615683
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
SU5067365/28A RU2059206C1 (ru) | 1992-09-02 | 1992-09-02 | Система стабилизации изображения на подвижном основании |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2059206C1 (ru) |
Cited By (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2453067C1 (ru) * | 2009-12-25 | 2012-06-10 | Кэнон Кабусики Кайся | Устройство захвата изображений и способ управления устройством захвата изображений |
EA029390B1 (ru) * | 2016-02-24 | 2018-03-30 | Открытое Акционерное Общество "Пеленг" | Система стабилизации линии визирования |
RU2693561C1 (ru) * | 2018-09-12 | 2019-07-03 | Акционерное общество "Вологодский оптико-механический завод" (АО "ВОМЗ") | Способ повышения точности гироскопической системы стабилизации линии визирования |
RU2733324C2 (ru) * | 2017-11-10 | 2020-10-01 | Публичное акционерное общество Арзамасское научно-производственное предприятие "ТЕМП-АВИА" | Система стабилизации изображения на подвижном основании |
RU2753162C2 (ru) * | 2019-12-26 | 2021-08-12 | Публичное акционерное общество Арзамасское научно-производственное предприятие "ТЕМП-АВИА" | Система стабилизации изображения на подвижном основании |
-
1992
- 1992-09-02 RU SU5067365/28A patent/RU2059206C1/ru not_active IP Right Cessation
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
Эскизно-технический проект изделия 205Д1Ш1, ЦКБ ПО "Уральский оптико-механический завод", 1985. * |
Cited By (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2453067C1 (ru) * | 2009-12-25 | 2012-06-10 | Кэнон Кабусики Кайся | Устройство захвата изображений и способ управления устройством захвата изображений |
EA029390B1 (ru) * | 2016-02-24 | 2018-03-30 | Открытое Акционерное Общество "Пеленг" | Система стабилизации линии визирования |
RU2733324C2 (ru) * | 2017-11-10 | 2020-10-01 | Публичное акционерное общество Арзамасское научно-производственное предприятие "ТЕМП-АВИА" | Система стабилизации изображения на подвижном основании |
RU2693561C1 (ru) * | 2018-09-12 | 2019-07-03 | Акционерное общество "Вологодский оптико-механический завод" (АО "ВОМЗ") | Способ повышения точности гироскопической системы стабилизации линии визирования |
RU2753162C2 (ru) * | 2019-12-26 | 2021-08-12 | Публичное акционерное общество Арзамасское научно-производственное предприятие "ТЕМП-АВИА" | Система стабилизации изображения на подвижном основании |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US4393597A (en) | Stabilized sighting devices for vehicles | |
US5020745A (en) | Reaction wheel fricton compensation using dither | |
CN106482735A (zh) | 一种提高快反镜稳定平台扰动抑制能力的控制方法 | |
CN106814624A (zh) | 一种改进的基于多闭环的快反镜扰动观测补偿控制方法 | |
RU2059206C1 (ru) | Система стабилизации изображения на подвижном основании | |
JP4241785B2 (ja) | サーボ制御装置 | |
US4437047A (en) | System for autonomous earth-pointing acquisition of a dual-spin satellite | |
JP3548733B2 (ja) | 監視装置 | |
US7437237B2 (en) | Positioning control apparatus and the method | |
JPH07146141A (ja) | 垂直基準装置 | |
US4387624A (en) | Device for increasing the tracking accuracy of an aiming system | |
US5875676A (en) | Non colocated rate sensing for control moment gyroscopes | |
EP0107232B1 (en) | Stabilisation aid for a vehicle- or vessel-borne search unit | |
US4189116A (en) | Navigation system | |
RU2225024C1 (ru) | Система стабилизации изображения на подвижном основании | |
US5335063A (en) | Laser path length control reset acceleration circuit | |
GB2271422A (en) | Compensated inertial guidance system | |
US9617015B2 (en) | Method of commanding an attitude control system and attitude control system of a space vehicle | |
US4645994A (en) | Space-referenced, rate-stabilized multiple-gimbal-platform system | |
US3920199A (en) | Rate-gyro stabilized platform | |
US3540678A (en) | Method of and apparatus for controlling the transverse acceleration and roll damping of steerable aerodynamic bodies | |
US2973651A (en) | Erection cutoff apparatus | |
CA1113159A (en) | Electric circuit device and pendulum unit incorporating such devices | |
US4765573A (en) | Method of compensation for friction in a stabilized platform | |
RU2011171C1 (ru) | Одноосный гиростабилизатор |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20050903 |