RU2118796C1 - Двухосный гироскопический измеритель угловых скоростей с электрической пружиной - Google Patents
Двухосный гироскопический измеритель угловых скоростей с электрической пружиной Download PDFInfo
- Publication number
- RU2118796C1 RU2118796C1 RU93050392A RU93050392A RU2118796C1 RU 2118796 C1 RU2118796 C1 RU 2118796C1 RU 93050392 A RU93050392 A RU 93050392A RU 93050392 A RU93050392 A RU 93050392A RU 2118796 C1 RU2118796 C1 RU 2118796C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- output
- gyromotor
- voltage converter
- phase voltage
- frequency generator
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Control Of Eletrric Generators (AREA)
Abstract
Использование: в системах управления движением. Сущность изобретения: измеритель содержит гиромотор в кожухе, установленном в кардановом подвесе, датчики углов и моментов, усилители коррекции, преобразователь трехфазного напряжения, а также электронный болк формирования управляющего сигнала и ключ-реле. Кроме того, электронный блок выполнен в виде логического устройства с переменным коэфициентом деления и содержит делитель частоты, схему совпадения и инвертор. 1 з.п.ф-лы, 2 ил.
Description
Изобретение относится к области гироскопии и может быть использовано в системах управления движением, например космических и других летательных аппаратов.
Известны механические одноосные и двухосные гироскопические измерители угловых скоростей с электрической пружиной (1). Применение того или иного типа гироскопического измерителя обусловлено, в частности, диапазоном угловых скоростей подвижного объекта, а также требуемой точностью измерений.
Наиболее близким к предлагаемому является двухосный гироскопический измеритель угловых скоростей, содержащий гироузел, установленный в кардановом подвесе, с датчиками углов и моментов по обеим осям, усилители коррекции, включенные в цепи датчиков углов-датчиков моментов по перекрестным осям, и блок питания гиромотора (2).
В зависимости от величины выбранных электромеханических параметров: кинетического момента, коэффициента демпфирования, крутизны датчика моментов и т. д. такой гироскоп может успешно функционировать лишь в одном из требуемых режимов работы: либо в расширенном (грубом), либо в узком (точном).
Технический результат изобретения - способность функционировать в обоих диапазонах измерений последовательно и обеспечение требуемой точности в штатном режиме работы подвижного объекта.
Указанный результат достигается путем введения в двухосный гироскопический измеритель угловых скоростей с электрической пружиной дополнительного электронного блока формирования управляющего сигнала и ключа, положение которого определяется наличием или отсутствием тока в катушке реле, связанной с выходом задающего устройства, например ЭВМ, и обусловленным временной циклограммой работы подвижного объекта, причем вход электронного блока соединен с генератором опорной частоты, блоком стабилизаторов питания и поочередно с одним из контактов ключа, а выход - с преобразователем трехфазного напряжения.
Электронный блок может быть выполнен в виде логического устройства с переменным коэффициентом деления, содержащего делители частоты, схему совпадения и инвертор.
На фиг. 1 показана функциональная схема измерителя с дополнительным электронным блоком и ключом, где 1 - ротор гиромотора в подшипниках, 2 - полуось и опора внутренней рамки карданова подвеса, 3 - полуось и опора наружной рамки карданова подвеса, 4 - внутренняя рамка карданова подвеса, 5 - наружная рамка карданова подвеса, 6, 7 - датчики углов по внутренней и наружной осям карданова подвеса, 8,9 - датчики моментов по внутренней и наружной осям карданова подвеса, 10, 11 - усилители коррекции, 12 - преобразователь трехфазного напряжения, 13 - генератор опорной частоты, 14 - блок стабилизаторов напряжения, 15 - дополнительный электронный блок с переменным коэффициентом деления, 16 - ключ, 17 - обмотка реле, 18 - выход задающего устройства, 19 - упор, 20 - ограничительное кольцо, 21 - корпус.
На фиг. 2 представлена блок-схема возможного исполнения электронного блока формирования сигнала в виде логического устройства с переменным коэффициентом деления, где обозначено 22 - делитель частоты, 23 - делитель частоты, 24 - схема совпадения, 25 - инвертор.
Гироскопический измеритель содержит гиромотор 1 в кожухе, установленном в кардановом подвесе - с внутренней рамкой 4, имеющей полуоси и опоры 2, и наружной рамкой 5, имеющей полуоси и опоры 3, датчики углов 6, 7 по внутренней и наружной осям карданова подвеса, датчики моментов 8, 9 по внутренней и наружной осям карданова подвеса, усилители коррекции 10, 11, включенные в цепи датчиков углов-датчиков моментов по перекрестным осям, преобразователь трехфазного напряжения 12, генератор опорной частоты 13, блок стабилизаторов напряжения 14. Кроме того, в него дополнительно введены электронный блок формирования управляющего сигнала 15 с переменным коэффициентом деления и ключ-реле, причем вход электронного блока соединен с генератором опорной частоты, блоком стабилизаторов питания и ключом, а выход - с преобразователем трехфазного напряжения, обмотка реле соединена с выходом задающего устройства, например ЭВМ.
Электронный блок формирования управляющего сигнала может быть выполнен в виде логического устройства с переменным коэффициентом деления, содержащего делители частоты, схему совпадения и инвертор. Углы поворота гироузла (ротора 1 с внутренней рамкой 4) относительно осей карданова подвеса при разомкнутых цепях электрических пружин ограничены рабочей зоной гироскопа, образуемой разностью радиусов упора 19, жестко закрепленного в корпусе 21 гироскопа, и ограничительного кольца 20, закрепленного на гироузле соосно вектору кинетического момента при его положении, соответствующем нулевым сигналам с датчиков углов. Рабочая зона гироскопа составляет приблизительно ± (11...18) угл. мин.
Зона линейности выходной характеристики гироскопического измерителя угловых скоростей при включенных электрических пружинах определяется током насыщения усилителей коррекции и составляет для различного типа усилителей (7.. .20) угл. с, т.е. незначительную часть рабочей зоны гироскопа.
Датчик углов могу быть выбраны, например, трансформаторного типа с перемещающейся обмоткой, а датчики моментов - магнитоэлектрического типа.
Работа двухосного гироскопического измерителя угловых скоростей осуществляется следующим образом.
В исходном положении вектор кинетического момента 
гироскопа перпендикулярен осям карданова подвеса, датчики углов 6, 7 установлены в нулевое положение и управляющие сигналы с усилителем 10, 11 на датчики моментов 8, 9 нулевые. При действии возмущающих вредных моментов, например по оси Y, возникает прецессия гироскопа по оси Z с датчика угла 6 через усилитель 10 поступает управляющий сигнал на датчик момента 9, который компенсирует вредный момент: пока он действует, гироскоп остается отклоненным относительно оси 2 на некоторый угол, соответствующий погрешности измерителя. При угловых поворотах подвижного объекта в инерциальном пространстве гироскоп с расчетным запаздыванием отслеживает эти повороты, т.е. на выходе датчиков угла 6 и 7 содержится информация о величине проекций абсолютной угловой скорости изделия на связанные с ним оси (1, с. 78-81). В расширенном диапазоне измерения (в режиме демпфирования колебаний подвижного объекта) в соответствии с временной циклограммой, заложенной в ЭВМ, при подаче напряжения на обмотку реле 17, ключ 16 находится в положении 1 и трехфазный переменный ток пониженной частоты f1 (и пониженного напряжения) поступает на обмотки гиромотора 1 через упругие токоподводы от генератора опорной частоты, блок стабилизаторов напряжения, электронный блок формирования сигнала, преобразователь трехфазного напряжения.
В штатном режиме работы изделия обмотка реле 17 обесточена и ключ 16 находится в положении 11. При этом на гиромотор подается сначала повышенное напряжение трехфазного переменного тока частотой f2, с помощью которого осуществляется форсированный разгон гиромотора до номинальных рабочих оборотов, а затем номинальное напряжение питания частотой f2 для поддержания рабочих оборотов.
Электронный блок формирования сигнала работает следующим образом (фиг. 2).
В положении 1 ключа 16 сигнал от генератора опорной частоты поступает на схему совпадения через делители 22 и 23, в положении 11 - непосредственно на схему совпадения, т. е. логическая схема управляется через инвертор посредством ключа 16.
Приведем числовой пример, иллюстрирующий реальность и работоспособность предложенного устройства.
Пусть диапазон угловых скоростей подвижного объекта в расширенном (грубом) диапазоне измерений составляет ≠ 3o/с, в узком (точном) диапазоне ± 0,5o/с. При этом в расширенном диапазоне допускается ухудшение точностных параметров, установленных для узкого диапазона.
Разбросы систематических значений собственных уходов гироскопов, не зависящих от ускорений, от запуска к запуску относительно паспортизованных значений в течение всего срока службы подвижного объекта, составляющего 5 лет, не должны превышать 0,01o/ч по всем осям. Нестабильность систематических уходов гироскопов, измеряемых как средние значения за интервал времени 1 ч не должна превышать 0,05o/ч. Нестабильности систематических уходов гироскопов, измеренных как средние значения за интервал времени 1 с в течение одного непрерывного 24-часового запуска по всем осям, не должны превышать 0,1o/ч.
В гироскопе используется синхронный гистерезисный двигатель, обмотки которого в номинальном режиме защитываются трехфазным переменным током частотой f = 800 Гц. Кинетический момент гироскопа при f = 800 Гц равен H = 700 г•см•с, крутизна датчика моментов составляет 37o/ч/мА, максимальный ток усилителя (ток насыщения) - 85 мА
При этом ωmax = 0,87o/с.
При этом ωmax = 0,87o/с.
Следовательно, гироскоп может быть успешно использован в узком (точном) диапазоне измерений угловых скоростей подвижного объекта. Однако, для использования его в расширенном (грубом) диапазоне измерений необходимо уменьшить величину его кинетического момента с помощью дополнительного электронного блока формирования управляющего сигнала путем уменьшения частоты питания гиромотора.
Генератор опорной частоты, входящей в систему питания гиромотора, выдает частоту 4800 Гц. В штатном режиме этот сигнал без преобразования поступает в преобразователь трехфазного напряжения, который автоматически осуществляет деление указания частоты на 6, т.е. на обмотки гиромотора поступает частота 800 Гц.
В режиме демпфирования колебаний подвижного объекта на выходе делителей 22 и 23 формируется частота 1129,4 Гц, которая через схему сравнения поступает на преобразователь трехфазного напряжения и также автоматически делится в нем на 6, т.е. на обмотки гиромотора в этом случае поступает пониженная частота 188 Гц.
Крутизна датчиков момента по току становится равной
а диапазон измеряемых угловых скоростей увеличивается до
Следовательно, при пониженной частоте питания гиромотора гироскоп может быть использован в расширенном (грубом) диапазоне измерений. При этом из-за уменьшения величины кинетического момента ухудшаются точностные характеристики гироскопа, однако это ухудшение будет меньше допустимого (десятикратного) по условиям эксплуатации подвижного объекта.
а диапазон измеряемых угловых скоростей увеличивается до
Следовательно, при пониженной частоте питания гиромотора гироскоп может быть использован в расширенном (грубом) диапазоне измерений. При этом из-за уменьшения величины кинетического момента ухудшаются точностные характеристики гироскопа, однако это ухудшение будет меньше допустимого (десятикратного) по условиям эксплуатации подвижного объекта.
Claims (2)
1. Двухосный гироскопический измеритель угловых скоростей подвижного объекта с электрической пружиной, содержащий гиромотор в кожухе, установленный в кардановом подвесе, датчики углов по внутренней и внешней осям, связанные через усилители коррекции с соответствующими датчиками моментов, блок питания гиромотора, отличающийся тем, что введены электронный блок формирования управляющего сигнала, ключ-реле, блок стабилизаторов напряжения и задающее устройство, а блок питания гиромотора выполнен в виде преобразователя трехфазного напряжения и генератора опорной частоты, при этом выход генератора опорной частоты соединен через блок стабилизаторов напряжения с входом преобразователя трехфазного напряжения, вход электронного блока формирования управляющего сигнала соединен с выходом генератора опорной частоты, выходом блока стабилизаторов напряжения и ключом, выход электронного блока формирования управляющего сигнала соединен с входом преобразователя трехфазного напряжения, а обмотка реле соединена с выходом задающего устройства.
2. Измеритель по п.1, отличающийся тем, что электронный блок формирования управляющего сигнала выполнен в виде логического устройства с переменным коэффициентом деления, включающего делителя частоты, схему совпадения и инвертор.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU93050392A RU2118796C1 (ru) | 1993-11-02 | 1993-11-02 | Двухосный гироскопический измеритель угловых скоростей с электрической пружиной |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU93050392A RU2118796C1 (ru) | 1993-11-02 | 1993-11-02 | Двухосный гироскопический измеритель угловых скоростей с электрической пружиной |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU93050392A RU93050392A (ru) | 1996-09-10 |
| RU2118796C1 true RU2118796C1 (ru) | 1998-09-10 |
Family
ID=20148829
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU93050392A RU2118796C1 (ru) | 1993-11-02 | 1993-11-02 | Двухосный гироскопический измеритель угловых скоростей с электрической пружиной |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2118796C1 (ru) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2621642C1 (ru) * | 2016-04-07 | 2017-06-06 | Акционерное Общество "Научно-Производственное Объединение Электромеханики" | Устройство и способ измерения абсолютной угловой скорости |
-
1993
- 1993-11-02 RU RU93050392A patent/RU2118796C1/ru active
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| Никитин Е.А. и др. Проектирование дифференцирующих и интегрирующих гироскопов и акселерометров. - М.: Машиностроение 1969, с. 78 - 81. Гироскопические системы под редакцией Пельпора Д.С. ч.II. - М.: Высшая школа, 1971, с. 69 - 73. * |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2621642C1 (ru) * | 2016-04-07 | 2017-06-06 | Акционерное Общество "Научно-Производственное Объединение Электромеханики" | Устройство и способ измерения абсолютной угловой скорости |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| AU2002334586B2 (en) | Micromechanical inertial sensor having increased pickoff resonance damping | |
| US4604036A (en) | Torque control apparatus for enclosed compressors | |
| JPS6014929B2 (ja) | 磁気懸垂方式ロ−タ−に於ける同期妨害補償装置 | |
| US4052654A (en) | Gyro stabilized inertial reference system with gimbal lock prevention means | |
| US2752790A (en) | Gyroscopic apparatus | |
| RU2118796C1 (ru) | Двухосный гироскопический измеритель угловых скоростей с электрической пружиной | |
| GB1093550A (en) | Gyroscopic inertial instruments and guidance systems | |
| GB1078356A (en) | Gyroscopic apparatus | |
| CA1098739A (en) | Gyro motor control | |
| US2969681A (en) | Gyroscopic apparatus | |
| EP0329344B1 (en) | Gyroscope system | |
| US3267746A (en) | Two axis rate gyroscope | |
| RU2126135C1 (ru) | Магнитосферический гироскоп | |
| US2534293A (en) | Servomotor and system having improved torque characteristics | |
| RU2065575C1 (ru) | Способ регулирования динамически настраиваемого гироскопа | |
| US3307411A (en) | Arrangement in spring loaded gyroscopes for inertia navigation | |
| US3527108A (en) | Zero cross-coupling single axis gyro stabilization system | |
| JPH11291994A (ja) | 人工衛星の姿勢制御装置 | |
| RU2771918C2 (ru) | Гироскоп | |
| RU2789307C1 (ru) | Гироскопический стабилизатор с контуром управления усилием в опорах гироблока | |
| RU225965U1 (ru) | Гироинерциальный блок | |
| JPS61181912A (ja) | 方位センサ | |
| JP3579067B2 (ja) | タービン発電機の軸ねじり振動抑制装置 | |
| SU840945A1 (ru) | Устройство дл интегрировани ОгибАющЕй пЕРЕМЕННОгО TOKA | |
| RU2058530C1 (ru) | Способ измерения абсолютной угловой скорости вращения основания гироскопа и устройство для его осуществления |