RU2176810C2 - Method and device for determining degree and direction of center-of-mass shift of flying vehicle - Google Patents
Method and device for determining degree and direction of center-of-mass shift of flying vehicle Download PDFInfo
- Publication number
- RU2176810C2 RU2176810C2 RU2000105765/09A RU2000105765A RU2176810C2 RU 2176810 C2 RU2176810 C2 RU 2176810C2 RU 2000105765/09 A RU2000105765/09 A RU 2000105765/09A RU 2000105765 A RU2000105765 A RU 2000105765A RU 2176810 C2 RU2176810 C2 RU 2176810C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- input
- output
- mass
- center
- acceleration
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Navigation (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к комплексному контролю систем управления подвижных аппаратов и обеспечению устойчивости их движения в условиях действия на аппарат внешних и внутренних возмущающих воздействий. Оно может быть использовано для контроля устойчивости и управления летательными аппаратами, кораблями, подводными лодками, космическими объектами. В частности, для самолета изобретение позволяет определять в полете величину и направление смещения центра масс аппарата, возникшего из-за нарушения правил его загрузки, самопроизвольного перемещения груза, отказов топливной системы и несимметрии выработки топлива из баков, сброса грузов и т.д., а также управлять отклонением рулей при небольших значениях этого смещения. Актуальность определения смещения центра масс-центровки летательных аппаратов подтверждает статистика авиакатастроф, где данный фактор имеет первостепенное значение [1, 2]. The invention relates to the integrated control of control systems of mobile devices and ensuring the stability of their movement under conditions of action on the device of external and internal disturbing influences. It can be used to control stability and control aircraft, ships, submarines, space objects. In particular, for an aircraft, the invention allows to determine in flight the magnitude and direction of displacement of the center of mass of the apparatus that arose due to a violation of the rules for loading it, spontaneous movement of the load, fuel system failures and asymmetries of fuel generation from tanks, cargo dumping, etc., and also control rudder deflection at low values of this displacement. The relevance of determining the displacement of the center of mass centering of aircraft is confirmed by the statistics of air crashes, where this factor is of paramount importance [1, 2].
Известен способ определения величины и направления смещения центра масс, основанный на вычислении положения точки равнодействующей сил тяжести отдельных элементов конструкции аппарата [3, с. 331; 4, с. 137]. В строительных осях аппарата располагают центровочный чертеж конструкции с координатами центра масс и возможными перемещениями каждого составляющего элемента конструкции, топлива, возможного груза. Измеряют расстояния от центров масс каждого элемента до точки начала строительных осей аппарата, вес каждого элемента и вес всего аппарата, в целом, а затем судят о координатах центра масс, величине и направлении смещения по соотношениям:
где X, Y, Z -искомые координаты центра масс аппарата;
Xi, Yi, Zi -расстояния от центра масс i-го элемента до точки начала строительных осей системы координат фюзеляжа;
σi - вес каждого элемента конструкции, груза, топлива аппарата;
Σσi - вес всего аппарата в целом.A known method for determining the magnitude and direction of displacement of the center of mass, based on the calculation of the position of the point of the resultant gravity of the individual structural elements of the apparatus [3, p. 331; 4, p. 137]. In the construction axes of the apparatus, a centering drawing of the structure with the coordinates of the center of mass and the possible displacements of each component of the structure, fuel, and possible load is arranged. Measure the distances from the centers of mass of each element to the point of start of the building axes of the apparatus, the weight of each element and the weight of the whole apparatus, in general, and then judge the coordinates of the center of mass, the magnitude and direction of displacement by the relations:
where X, Y, Z are the desired coordinates of the center of mass of the apparatus;
X i , Y i , Z i -distance from the center of mass of the i-th element to the point of origin of the building axes of the fuselage coordinate system;
σ i - the weight of each structural element, cargo, fuel apparatus;
Σσ i is the weight of the whole apparatus as a whole.
На практике считается, что на устойчивость движения летательного аппарата влияет лишь смещение центра масс вдоль продольной строительной оси [5, с. 231]. Поэтому в процессе эксплуатации самолета контроль положения центра масс проводят с учетом расположения грузов по продольной оси. При этом используются специальные центровочные графики [3, с. 334, 5, с. 223; 6, с. 111]. Они содержат сведения о фактической загрузке самолета, местоположении груза вдоль продольной оси и получаемой при этом центровке - координатах центра масс, выраженной в процентах средней аэродинамической хорды крыла. Определение величины, направления и возможного смещения центра масс здесь проводится по вышеприведенным соотношениям, но процесс расчета упрощен и формализован. Сложная задача определения основного фактора безопасности полета документирована по косвенным данным, влияющим на реальное состояние устойчивости. Это обусловлено важностью предельной загрузки самолета, при которой центр масс должен находиться в строго обозначенных пределах. Способ прост в применении, повсеместно распространен для определения предполагаемого местоположения центра масс на самолетах, кораблях и других подвижных объектах. Однако он не отражает истинного положения с устойчивостью аппарата. Это связано с перемещением грузов, неравномерностью выработки топлива из баков, изменением конфигурации аппарата и т.д., особенно в процессе полета, когда предполетные расчетные условия центровки нарушаются. Например, из-за случайных отказов топливной системы, перемещений грузов или нештатной конфигурации аппарата. Характерным примером может быть отказ системы симметричной выработки топлива из правого и левого топливных баков крыла самолета [1, с. 25] . Способ невозможно применить для определения в полете истинного положения центра масс и использовать для управления аппаратом. In practice, it is believed that only the displacement of the center of mass along the longitudinal axis of the building affects the stability of the aircraft [5, p. 231]. Therefore, during the operation of the aircraft, the position of the center of mass is monitored taking into account the location of the goods along the longitudinal axis. In this case, special centering graphs are used [3, p. 334, 5, p. 223; 6, p. 111]. They contain information about the actual load of the aircraft, the location of the load along the longitudinal axis and the resulting alignment — the coordinates of the center of mass, expressed as a percentage of the average aerodynamic chord of the wing. The determination of the magnitude, direction, and possible displacement of the center of mass here is carried out according to the above relations, but the calculation process is simplified and formalized. The daunting task of determining the main safety factor of flight is documented from indirect data affecting the real state of stability. This is due to the importance of the maximum load of the aircraft, at which the center of mass should be within strictly defined limits. The method is easy to use, widely used to determine the estimated location of the center of mass on airplanes, ships and other moving objects. However, it does not reflect the true situation with the stability of the apparatus. This is due to the movement of goods, the uneven generation of fuel from the tanks, a change in the configuration of the device, etc., especially during the flight, when the preflight calculated centering conditions are violated. For example, due to accidental failures of the fuel system, cargo movements or abnormal configuration of the device. A typical example is the failure of a system of symmetrical fuel production from the right and left fuel tanks of an airplane wing [1, p. 25]. The method cannot be used to determine in flight the true position of the center of mass and used to control the apparatus.
Известен приближенный способ определения величины и направления смещения центра масс самолета в полете по углам отклонения рулевых поверхностей, при которых уравновешиваются моменты сил относительно центра масс [7, с. 9-15]. Способ основан на известных балансировочных соотношениях углов отклонения рулей самолета в установившемся режиме полета, которые зависят от скорости, высоты полета, массы, центровки, аэродинамической асимметрии и конфигурации самолеты. Величина и направление смещения центра масс в этом случае косвенно оцениваются летчиком по индикаторам отклонения рулей, например типа ИН-3 [7, с. 84; 8, с. 95-99]. Способ имеет неоднозначную взаимосвязь смещения центра масс с измеряемыми углами, что затрудняет его практическое использование особенно неопытными летчиками. There is an approximate method for determining the magnitude and direction of the displacement of the center of mass of the aircraft in flight at the deflection angles of the steering surfaces, at which the moments of force are balanced relative to the center of mass [7, p. 9-15]. The method is based on the known balancing ratios of the angles of deviation of the rudders of an airplane in a steady flight mode, which depend on speed, flight altitude, mass, alignment, aerodynamic asymmetry and configuration of the aircraft. The size and direction of the center of mass displacement in this case are indirectly estimated by the pilot according to rudder deflection indicators, for example, type IN-3 [7, p. 84; 8, p. 95-99]. The method has an ambiguous relationship between the displacement of the center of mass and the measured angles, which complicates its practical use by especially inexperienced pilots.
Известен способ (прототип) определения величины и направления смещения центра масс самолеты взвешиванием с использованием специальных двухплатформенных весов [9, с. 77]. Известный способ позволяет определить фактическое положение центра масс, а также определить закон изменения положения центра масс при выработке топлива и изменении загрузки самолета. Измерения параметров аппарата проводят в ангаре на специальных весах с использованием нивелира, отвесов, измерительной рулетки, нивелировочной линейки, а также специальных стремянок и подъемного крана. Способ основывается на известном из механики положении, что центр масс твердого тела является той точкой, через которую всегда проходит равнодействующая сил тяжести, независимо от ориентации тела в пространстве, а направление равнодействующей при этом совпадает с местной земной вертикалью. Это дает возможность найти центр масс путем взвешивания самолета на специальных двухплатформенных весах при двух-трех его положениях относительно этой земной вертикали для каждого из заданных вариантов его загрузки. При этом основные колеса шасси аппарата установлены на одной платформе, а носовое колесо - на другой платформе весов. Определяют направление линий действия равнодействующей силы тяжести в связанной с самолетом системе координат для каждого его углового положения при взвешивании. В точке пересечения линий находят координаты центра масс самолета в его плоскости симметрии. Для определения смещения центра масс в поперечном направлении от плоскости симметрии аналогичные построения проводят, когда раздельно измеряют силы, действующие на правое и левое колесо основных стоек шасси, и одновременно измеряются расстояния от плоскости симметрии самолета до точек опоры этих колес. Все манипуляции с самолетом как в первом, так и во втором случае проводятся с помощью подъемного крана. Способ точный, но весьма трудоемкий, его реализация возможна только в наземных условиях и требует применения специального громоздкого оборудования. Изменение положения центра масс, определяемое способом, носит заведомо известный характер по отношению к ограниченному числу дестабилизирующих факторов. Оценка положения центра масс в полете невозможна. Способ применим на стадии испытаний новых самолетов. Для определения центра масс крупногабаритных аппаратов необходимо создание сложного оборудования. There is a method (prototype) for determining the magnitude and direction of the displacement of the center of mass of aircraft by weighing using special two-platform scales [9, p. 77]. The known method allows you to determine the actual position of the center of mass, as well as to determine the law of change in the position of the center of mass during fuel production and change in aircraft load. Measurement of the parameters of the apparatus is carried out in a hangar on special scales using a level, plumb, measuring tape, leveling ruler, as well as special steps and a crane. The method is based on the position known from mechanics that the center of mass of a solid is the point through which the resultant of gravity always passes, regardless of the orientation of the body in space, and the direction of the resultant in this case coincides with the local earth vertical. This makes it possible to find the center of mass by weighing the aircraft on special two-platform scales at its two to three positions relative to this earth vertical for each of the given variants of its loading. In this case, the main wheels of the chassis of the device are installed on one platform, and the nose wheel on another platform of the scales. The direction of the lines of action of the resultant gravity in the coordinate system associated with the aircraft is determined for each of its angular positions during weighing. At the point of intersection of the lines, the coordinates of the center of mass of the aircraft are found in its plane of symmetry. To determine the displacement of the center of mass in the transverse direction from the plane of symmetry, similar constructions are carried out when the forces acting on the right and left wheels of the main landing gear are separately measured, and at the same time, the distances from the plane of symmetry of the aircraft to the fulcrum of these wheels are measured. All manipulations with the aircraft in both the first and second cases are carried out using a crane. The method is accurate, but very time-consuming, its implementation is possible only in terrestrial conditions and requires the use of special bulky equipment. The change in the position of the center of mass, determined by the method, is of a known character with respect to a limited number of destabilizing factors. An assessment of the position of the center of mass in flight is not possible. The method is applicable at the stage of testing new aircraft. To determine the center of mass of large-sized devices, it is necessary to create complex equipment.
Известно устройство определения величины и направления смещения центра масс самолета, содержащее индикатор положения управляющих поверхностей - рулей высоты, направления, крена, вход которого через фазочувствительный преобразователь соединен с датчиками обратной связи на рулевых агрегатах этих управляющих поверхностей [7, с. 15- 17, 84; 8, с. 47-48, 95-99, рис. 121]. Устройство простое и обладает высокой надежностью. Оно индицирует положение рулей самолета, которое в установившемся полете зависит от параметров полета и центровки самолета. Однако взаимосвязь положения центра масс аппарата с положением его рулей здесь имеет неоднозначную зависимость. Точность определения смещения низкая. A device for determining the magnitude and direction of displacement of the center of mass of the aircraft, containing an indicator of the position of the control surfaces - elevators, directions, roll, the input of which through a phase-sensitive converter is connected to feedback sensors on the steering units of these control surfaces [7, p. 15-17, 84; 8, p. 47-48, 95-99, fig. 121]. The device is simple and highly reliable. It indicates the position of the rudders of the aircraft, which in a steady flight depends on the flight parameters and the centering of the aircraft. However, the relationship of the position of the center of mass of the apparatus with the position of its rudders here has an ambiguous relationship. Offset accuracy is low.
Известно устройство (прототип) определения величины и направления смещения центра масс аппарата, содержащее датчики нагрузки стоек шасси силой тяжести в статическом положении [9, с. 77; 10, с. 108]. Зная геометрические размеры шасси и их взаимное положение, несложно определить линию возможного положения центра масс аппарата. На практике определяют не положение центра масс, а так называемое обжатие стоек шасси (амортизаторов стоек), то есть их допустимое сжатие при известной массе полезной нагрузки и декларируемой центровке самолета. Недостатком известного устройства, выбранного за прототип, является невозможность его применения для определения величины и направления смещения центра масс в полете. Измерение носит весьма приближенный, косвенный характер, а положение центра масс в вертикальном направлении, по нормальной оси связанной системы координат вообще не измеряется. A device (prototype) is known for determining the magnitude and direction of displacement of the center of mass of the apparatus, containing load sensors of the struts of the chassis by gravity in a static position [9, p. 77; 10, p. 108]. Knowing the geometric dimensions of the chassis and their relative position, it is easy to determine the line of the possible position of the center of mass of the apparatus. In practice, it is not the position of the center of mass that is determined, but the so-called compression of the landing gear (strut shock absorbers), that is, their allowable compression with a known payload mass and declared alignment of the aircraft. A disadvantage of the known device selected for the prototype is the inability to use it to determine the magnitude and direction of displacement of the center of mass in flight. The measurement is very approximate, indirect, and the position of the center of mass in the vertical direction, along the normal axis of the connected coordinate system, is not measured at all.
Основной задачей, на решение которой направлены заявленные способ и устройство, является определение величины и направления смещения центра масс аппарата в полете при любых параметрах его ориентации, изменении конфигурации аппарата, перемещении грузов, действии на него внешних и внутренних возмущений. Сопоставление величины и направления смешения центра масс с допустимыми значениями позволяет решить техническую задачу контроля и обеспечения безопасности полета. Измерение в полете величины и направления смешения центра масс позволяет управлять его движением с учетом точного значения центровки, что открывает новые возможности создания высокоманевренных и экономичных подвижных объектов. The main task to be solved by the claimed method and device is to determine the magnitude and direction of the displacement of the center of mass of the device in flight for any parameters of its orientation, change in the configuration of the device, the movement of goods, the effect of external and internal disturbances on it. A comparison of the magnitude and direction of mixing of the center of mass with acceptable values allows us to solve the technical problem of monitoring and ensuring flight safety. The measurement of the magnitude and direction of mixing of the center of mass in flight allows one to control its motion taking into account the exact centering value, which opens up new possibilities for creating highly maneuverable and economical moving objects.
Единым техническим результатом, достигаемым при осуществлении заявленной группы изобретений, является создание комплексных систем управления и контроля с высокими технико-экономическими показателями. The single technical result achieved in the implementation of the claimed group of inventions is the creation of integrated control and monitoring systems with high technical and economic indicators.
Указанный технический результат достигается тем, что в известном способе-прототипе определения величины и направления смещения центра масс аппарата, основанном на измерении параметров аппарата, согласно изобретению измеряют текущие величину и направление абсолютной угловой скорости, ускорения силы тяжести, кажущегося линейного ускорения, текущие углы тангажа и крена, после чего определяют величину и направление абсолютного линейного ускорения аппарата, суммируя кажущееся линейное ускорение и ускорение силы тяжести в точке местоположения аппарата, затем определяют величину и направление приращения абсолютного линейного ускорения аппарата по отношению к абсолютному линейному ускорению аппарата в его центре масс, величину и направление угловой скорости и углового ускорения аппарата относительно его центра масс, после чего определяют величину и направление смещения центра масс согласно соотношению:
где ρ - величина смещения центра масс аппарата, м.;
ω - величина угловой скорости аппарата относительно его центра масс, 1/с;
Δ W - величина приращения абсолютного линейного ускорения аппарата по отношению к абсолютному линейному ускорению аппарата в его центре масс, м/с2;
t - время, с.The specified technical result is achieved by the fact that in the known prototype method for determining the magnitude and direction of displacement of the center of mass of the apparatus, based on measuring the parameters of the apparatus, according to the invention, the current magnitude and direction of the absolute angular velocity, gravity acceleration, apparent linear acceleration, current pitch angles and roll, and then determine the magnitude and direction of the absolute linear acceleration of the apparatus, summing up the apparent linear acceleration and acceleration of gravity at the point of the lifetime of the apparatus, then determine the magnitude and direction of the increment of the absolute linear acceleration of the apparatus with respect to the absolute linear acceleration of the apparatus in its center of mass, the magnitude and direction of the angular velocity and angular acceleration of the apparatus relative to its center of mass, and then determine the magnitude and direction of the displacement of the center of mass according to the ratio :
where ρ is the displacement of the center of mass of the apparatus, m .;
ω is the magnitude of the angular velocity of the apparatus relative to its center of mass, 1 / s;
Δ W is the increment of the absolute linear acceleration of the apparatus with respect to the absolute linear acceleration of the apparatus in its center of mass, m / s 2 ;
t is the time, s.
Сущность способа определения величины и направления смещения центра масс аппарата состоит в нахождении взаимосвязи приращения абсолютного линейного ускорения аппарата в его произвольной точке по отношению к ускорению его центра масс с величиной и направлением смещения этой точки от центра масс аппарата в процессе движения. При этом движение аппарата рассматривается как сумма поступательного движения центра масс и относительного углового движения вокруг центра масс [11, с. 368; 12, c. 17 ]. Тогда абсолютное линейное ускорение в произвольной точке аппарата (фиг. 1) по теореме Кориолиса [11, с. 97] определяется векторным выражением:
где WA - величина вектора абсолютного линейного ускорения аппарата в произвольной точке A (фиг. 1), м/с2;
WO - величина вектора абсолютного линейного ускорения аппарата в точке O начала подвижной системы координат O X1 Y1 Z1, связанной с его центром масс, м/с2;
ω - величина вектора абсолютной угловой скорости аппарата, 1/с;
dω /dt - величина вектора абсолютного углового ускорения аппарата, 1/с2;
ρ - величина вектора смещения центра масс по отношению к точке A, м;
t - время, с.The essence of the method for determining the magnitude and direction of the displacement of the center of mass of the apparatus is to find the relationship of the increment of the absolute linear acceleration of the apparatus at its arbitrary point with respect to the acceleration of its center of mass with the magnitude and direction of the displacement of this point from the center of mass of the apparatus during movement. The movement of the apparatus is considered as the sum of the translational motion of the center of mass and the relative angular motion around the center of mass [11, p. 368; 12, c. 17]. Then the absolute linear acceleration at an arbitrary point of the apparatus (Fig. 1) by the Coriolis theorem [11, p. 97] is determined by the vector expression:
where W A is the magnitude of the vector absolute linear acceleration of the apparatus at an arbitrary point A (Fig. 1), m / s 2 ;
W O is the magnitude of the vector absolute linear acceleration of the apparatus at point O of the beginning of the moving coordinate system OX 1 Y 1 Z 1 associated with its center of mass, m / s 2 ;
ω is the magnitude of the vector absolute angular velocity of the apparatus, 1 / s;
dω / dt is the magnitude of the vector absolute angular acceleration of the apparatus, 1 / s 2 ;
ρ is the magnitude of the vector displacements of the center of mass with respect to point A, m;
t is the time, s.
Преобразовав выражение (3) к виду классического дифференциального уравнения относительно неизвестного смещения , получаем:
где - величина и направление, то есть вектор приращения абсолютного линейного ускорения аппарата в точке A по отношению к абсолютному линейному ускорению в его центре масс - точке O.By transforming expression (3) to the form of a classical differential equation with respect to an unknown bias we get:
Where - the magnitude and direction, that is, the increment vector of the absolute linear acceleration of the apparatus at point A with respect to the absolute linear acceleration at its center of mass - point O.
Величину и направление абсолютного линейного ускорения аппарата определяют с помощью акселерометра, расположенного в произвольной точке A. Последний измеряет кажущееся ускорение [13, с. 79], равное
где - величина и направление ускорения силы тяжести. Поэтому для определения суммируют кажущееся ускорение с измеренным ускорением силы тяжести , тогда:
Величина ускорения силы тяжести зависит от точки местоположения аппарата, а направление - от его ориентации относительно Земли, определяемой углами тангажа и крена ϑ,γ [12, с. 33; 14, с. 74]: Проекции вектора ускорения силы тяжести на оси подвижной системы координат имеют вид:
где [...]' - знак транспонирования матрицы - строки.The magnitude and direction of the absolute linear acceleration of the apparatus is determined using an accelerometer located at an arbitrary point A. The latter measures the apparent acceleration [13, p. 79] equal to
Where - the magnitude and direction of the acceleration of gravity. Therefore, to determine summarize apparent acceleration with measured acceleration of gravity then:
The magnitude of the acceleration of gravity depends on the location of the apparatus, and the direction on its orientation relative to the Earth, determined by the pitch and roll angles ϑ, γ [12, p. 33; 14, p. 74]: The projections of the acceleration vector of gravity on the axis of the moving coordinate system are:
where [...] 'is the transpose sign of the matrix - the string.
Измерение величины и направления ускорения силы тяжести возможно гравиметром. Абсолютную угловую скорость измеряет датчиком угловых скоростей. Углы тангажа и крена, так же как координаты точки местоположения аппарата, измеряются инерциальной навигационной системой, в которую входят и датчик угловых скоростей и акселерометр [8, с. 146].Measurement of magnitude and direction of gravity acceleration possibly a gravimeter. The absolute angular velocity is measured by an angular velocity sensor. The pitch and roll angles, as well as the coordinates of the device’s location point, are measured by an inertial navigation system, which includes both the angular velocity sensor and the accelerometer [8, p. 146].
Указанный технический результат достигается также тем, что в способе определения величины и направления смещения центра масс аппарата измерение величины и направления абсолютного углового ускорения осуществляют, предварительно измеряя величину и направление абсолютной угловой скорости аппарата, затем по окончании периода времени меньшего периода собственных короткопериодических составляющих угловых колебаний аппарата относительно его центра масс измеряют величину и направление приращения абсолютной угловой скорости и запоминают их. После чего определяют величину и направление абсолютного углового ускорения аппарата по скорости приращения абсолютной угловой скорости за период времени, меньший периоду времени собственных короткопериодических составляющих угловых колебаний аппарата относительно его центра масс. Измерение величины ускорения силы тяжести осуществляют также по углу, широте и высоте точки местоположения аппарата [15, с. 791] согласно соотношению:
g = 9,78049(1+5,288•10-3sin2 φ ) - 3,086•10-6 H, (8)
где g - величина ускорения силы тяжести в точке местоположения аппарата, м/с2,
φ - широта местоположения аппарата, угл. град.;
H - высота местоположения аппарата над поверхностью Земли, м.The specified technical result is also achieved by the fact that in the method for determining the magnitude and direction of displacement of the center of mass of the apparatus, the measurement of the magnitude and direction of the absolute angular acceleration is carried out by first measuring the magnitude and direction of the absolute angular velocity of the apparatus, then at the end of a period of time of a shorter period of the intrinsic short-period components of the angular oscillations of the apparatus relative to its center of mass, measure the magnitude and direction of the increment of the absolute angular velocity and memory t them. After that, the magnitude and direction of the absolute angular acceleration of the apparatus are determined from the increment rate of the absolute angular velocity for a period of time shorter than the period of intrinsic short-period components of the angular oscillations of the apparatus relative to its center of mass. The measurement of the acceleration of gravity is also carried out by the angle, latitude and height of the location point of the apparatus [15, p. 791] according to the ratio:
g = 9.78049 (1 + 5.288 • 10 -3 sin 2 φ) - 3.086 • 10 -6 H, (8)
where g is the magnitude of the acceleration of gravity at the location of the apparatus, m / s 2 ,
φ - latitude of the location of the apparatus, ang. hail.;
H - the height of the location of the device above the surface of the Earth, m
В отличие от гравиметрического измерения ускорения силы тяжести его определение по выражению (8) предпочтительно при наличии на аппарате инерциальной навигационной системы. Величину и направление приращения абсолютного линейного ускорения аппарата по отношению к абсолютному линейному ускорению аппарата в его центре масс, угловой скорости и углового ускорения аппарата относительно его центра масс определяют узкополосно, фильтруя на частоте собственных периодических составляющих угловых колебаний аппарата относительно его центра масс сигналы, пропорциональные соответственно абсолютному линейному ускорению аппарата, абсолютной угловой скорости и абсолютному угловому ускорению аппарата. При этом учитывается известное распределение частот углового движения аппарата [5, с. 172; 12, с. 27; 16, с. 106 и др.]. Фильтрация сигналов обеспечивает выделение короткопериодических составляющих углового движения аппарата, которое происходит вокруг центра масс [11, с. 368; 15, с. 843 и др.]. Длиннопериодические составляющие углового движения аппарата, связанные с движением его центра масс, подавляются. In contrast to the gravimetric measurement of gravity acceleration, its determination by expression (8) is preferable if there is an inertial navigation system on the device. The magnitude and direction of the increment of the absolute linear acceleration of the apparatus with respect to the absolute linear acceleration of the apparatus in its center of mass, the angular velocity and angular acceleration of the apparatus relative to its center of mass is determined narrowband, filtering at the frequency of the natural periodic components of the angular oscillations of the apparatus relative to its center of mass, signals proportional respectively absolute linear acceleration of the apparatus, absolute angular velocity and absolute angular acceleration of the apparatus. This takes into account the known frequency distribution of the angular motion of the apparatus [5, p. 172; 12, p. 27; 16, p. 106 and others.]. Filtering the signals provides the selection of short-period components of the angular motion of the apparatus, which occurs around the center of mass [11, p. 368; 15, p. 843 and others.]. The long-period components of the angular motion of the apparatus associated with the motion of its center of mass are suppressed.
Указанный технический результат достигается также тем, что в способе определения величины и направления смещения центра масс аппарата величину и направление приращения абсолютного линейного ускорения аппарата по отношению к абсолютному линейному ускорению аппарата в его центре масс можно определять также по разности абсолютного линейного ускорения аппарата и абсолютного линейного ускорения аппарата в его центре масс, измеренного по ускорению аппарата относительно Земли. При этом используются измерения навигационных параметров линейного перемещения аппарата, которые определяют движение его центра масс [17, 18, 19]. Измерение величины и направления абсолютного линейного ускорения центра масс аппарата с помощью навигационной системы возможно либо непосредственно [18, с. 111], либо при двойном дифференцировании линейных координат местоположения аппарата [17, с. 36-37], либо при однократном дифференцировании его линейных скоростей [22. , с. 106-108, 23 с. 198] , либо через значения линейных и угловых скоростей, измеренных в связанных осях аппарата [20, с. 263, 318]. Поскольку спектральные характеристики измерений навигационных параметров линейного перемещения аппарата существенно отличаются от спектральных характеристик измерений акселерометра, то выделение величины и направления приращения абсолютного линейного ускорения от углового движения аппарата представляется несложным. Разность абсолютного линейного ускорения, измеренного акселерометром, и ускорения, измеренного по сигналам навигационной системы, является высокочастотной составляющей сигнала акселерометра. The specified technical result is also achieved by the fact that in the method for determining the magnitude and direction of displacement of the center of mass of the apparatus, the magnitude and direction of the increment of the absolute linear acceleration of the apparatus with respect to the absolute linear acceleration of the apparatus in its center of mass can also be determined by the difference between the absolute linear acceleration of the apparatus and the absolute linear acceleration apparatus in its center of mass, measured by the acceleration of the apparatus relative to the Earth. In this case, measurements of the navigation parameters of the linear movement of the apparatus are used, which determine the movement of its center of mass [17, 18, 19]. Measurement of the magnitude and direction of the absolute linear acceleration of the center of mass of the apparatus using the navigation system is possible either directly [18, p. 111], or with a double differentiation of the linear coordinates of the location of the apparatus [17, p. 36-37], or with a single differentiation of its linear velocities [22. , from. 106-108, 23 p. 198], or through the values of linear and angular velocities measured in the connected axes of the apparatus [20, p. 263, 318]. Since the spectral characteristics of measurements of the navigation parameters of the linear movement of the apparatus differ significantly from the spectral characteristics of the measurements of the accelerometer, it is not difficult to distinguish the magnitude and direction of the increment of the absolute linear acceleration from the angular motion of the apparatus. The difference between the absolute linear acceleration measured by the accelerometer and the acceleration measured by the signals of the navigation system is the high-frequency component of the signal of the accelerometer.
Указанный технический результат достигается тем, что в устройстве для определения величины и направления смещения центра масс аппарата, содержащем средство измерения ускорения силы тяжести, средство измерения ускорения силы тяжести выполнено в виде датчика ускорения силы тяжести, оно также содержит последовательно соединенные акселерометр, первый сумматор, первый частотный селектор, блок текущих координат центра масс, последовательно соединенные датчик ускорения силы тяжести и блок определения составляющих ускорения силы тяжести, второй вход которого соединен с выходом датчика тангажа, третий вход - с выходом датчика крена, а выход - со вторым входом первого сумматора, и последовательно соединенные датчик угловых скоростей и второй частотный селектор, выход которого соединен со вторым входом блока текущих координат центра масс, выход которого образует выходную шину смещения центра масс. The specified technical result is achieved in that in the device for determining the magnitude and direction of displacement of the center of mass of the apparatus containing means for measuring the acceleration of gravity, the means for measuring acceleration of gravity is made in the form of a sensor for accelerating gravity, it also contains a series-connected accelerometer, a first adder, a first a frequency selector, a block of current coordinates of the center of mass, a gravity acceleration sensor and a unit for determining gravity acceleration components, connected in series, the second input of which is connected with the output of the pitch sensor, the third input is with the output of the roll sensor, and the output is with the second input of the first adder, and the angular velocity sensor and the second frequency selector are connected in series, the output of which is connected to the second input of the block of current coordinates of the center of mass, the output which forms the output bus displacement of the center of mass.
Сущность изобретения состоит в определении на аппарате смещения его центра масс по величине и направлению приращения абсолютного линейного ускорения, измеренного акселерометром в его произвольной точке, при его угловом движении относительно центра масс. При этом параметры углового движения - угловая скорость и угловое ускорение определяются по сигналам датчика угловых скоростей аппарата. Поскольку координаты точки установки акселерометра на аппарате фиксированы в системе координат фюзеляжа [23, с. 90], то несложно определить и общепринятое смещение центра масс относительно средней аэродинамической хорды крыла [5, с. 231], в том числе в процентах. При этом с помощью датчиков тангажа, крена и ускорения силы тяжести предварительно определяется величина и направление ускорения силы тяжести, а с помощью акселерометра - кажущееся линейное ускорение в точке установки акселерометра. Суммируя кажущееся ускорение и ускорение силы тяжести, получаем величину и направление абсолютного линейного ускорения аппарата. Затем определяется приращение абсолютного линейного ускорения аппарата из-за его углового движения. Для этого из всего частотного спектра сигналов абсолютного линейного ускорения, с помощью первого частотного селектора выделяется составляющая на частоте высокочастотных - короткопериодических угловых колебаний аппарата. Аналогично из всего спектра абсолютных угловых скоростей аппарата, измеренных датчиком угловых скоростей, с помощью второго частотного селектора выделяется составляющая сигнала на этой же частоте. Сигналы, пропорциональные приращению абсолютного линейного ускорения и селектированным значениям угловых скоростей аппарата, поступают в блок текущих координат центра масс, где производится формирование составляющих и коэффициентов уравнения (2) с последующим его решением относительно величины и направления смещения центра масс аппарата. The invention consists in determining on the apparatus the displacement of its center of mass in magnitude and direction of increment of the absolute linear acceleration measured by the accelerometer at its arbitrary point, with its angular movement relative to the center of mass. In this case, the parameters of the angular motion - the angular velocity and angular acceleration are determined by the signals of the angular velocity sensor of the apparatus. Since the coordinates of the installation point of the accelerometer on the apparatus are fixed in the coordinate system of the fuselage [23, p. 90], it is not difficult to determine the generally accepted displacement of the center of mass relative to the average aerodynamic chord of the wing [5, p. 231], including as a percentage. In this case, using the sensors of pitch, roll and acceleration of gravity, the magnitude and direction of the acceleration of gravity are preliminarily determined, and with the help of an accelerometer, the apparent linear acceleration at the installation point of the accelerometer. Summing up the apparent acceleration and acceleration of gravity, we obtain the magnitude and direction of the absolute linear acceleration of the apparatus. Then the increment of the absolute linear acceleration of the apparatus due to its angular motion is determined. For this, from the entire frequency spectrum of absolute linear acceleration signals, using the first frequency selector, a component is selected at the frequency of high-frequency - short-period angular oscillations of the apparatus. Similarly, from the entire spectrum of absolute angular velocities of the apparatus measured by the angular velocity sensor, the signal component at the same frequency is extracted using the second frequency selector. Signals proportional to the increment of the absolute linear acceleration and the selected values of the angular velocities of the apparatus arrive at the block of current coordinates of the center of mass, where the components and coefficients of equation (2) are formed, followed by its solution with respect to the magnitude and direction of the displacement of the center of mass of the apparatus.
Указанный технический результат достигается также тем, что устройство для определения величины и направления смещения центра масс аппарата дополнительно содержит последовательно соединенные задатчик конструктивных координат акселерометра и первый блок вычитания, второй вход которого соединен с выходной шиной смещения центра масс, а выход образует шину отклонения смещения центра масс. При этом определяется отклонение смещения центра масс от заданного значения смещения центра масс , связанного с конкретным значением центровки для данного типа аппарата и произвольных координатах точки расположения акселерометра на этом аппарате. Для самолета отклонение смещения центра может быть выражено в общепринятых единицах измерения - процентах средней аэродинамической хорды (САХ) крыла.The specified technical result is also achieved by the fact that the device for determining the magnitude and direction of displacement of the center of mass of the apparatus further comprises a series-connected accelerator of the accelerometer and the first subtraction unit, the second input of which is connected to the output bus of the center of mass displacement, and the output forms the center of mass bias . In this case, the deviation of the displacement of the center of mass is determined from a given value of the displacement of the center of mass associated with a specific centering value for a given type of apparatus and arbitrary coordinates of the location of the accelerometer on this apparatus. For an airplane, the deviation of the center offset can be expressed in generally accepted units of measurement — percentages of the average aerodynamic chord (MAR) of the wing.
Указанный технический результат достигается также тем, что в устройстве для определения величины и направления смещения центра масс аппарата датчик ускорения силы тяжести содержит последовательно соединенные датчик широты, первый функциональный преобразователь и второй сумматор, второй суммирующий вход которого соединен с выходом датчика высоты, а третий вычитающий вход - с выходом задатчика эталонного значения ускорения силы тяжести, а выход - с выходом датчика ускорения силы тяжести. При этом вычисляется величина ускорения силы тяжести по выражению (8). Вместо гравиметрического определения величины ускорения силы тяжести используется приближенное выражение, в котором ускорение силы тяжести получается с точностью, достаточной для определения смещения центра масс аппарата [15, с. 791]:
g = 9,78049(1+5,288•10-3)sin2 φ )-3,086 •10-6 H, (9)
где g - величина ускорения силы тяжести в точке местоположения аппарата, м/с2;
φ - широта местоположения аппарата, угл. град.;
H - высота местоположения аппарата над поверхностью Земли, м.The specified technical result is also achieved by the fact that in the device for determining the magnitude and direction of displacement of the center of mass of the apparatus, the acceleration sensor contains a series-connected latitude sensor, a first functional converter and a second adder, the second summing input of which is connected to the output of the height sensor, and the third subtracting input - with the output of the setpoint reference value of the acceleration of gravity, and the output with the output of the acceleration sensor of gravity. In this case, the magnitude of the acceleration of gravity is calculated by the expression (8). Instead of the gravimetric determination of the magnitude of the acceleration of gravity, an approximate expression is used in which the acceleration of gravity is obtained with an accuracy sufficient to determine the displacement of the center of mass of the apparatus [15, p. 791]:
g = 9.78049 (1 + 5.288 • 10 -3 ) sin 2 φ) -3.086 • 10 -6 H, (9)
where g is the magnitude of the acceleration of gravity at the location of the apparatus, m / s 2 ;
φ - latitude of the location of the apparatus, ang. hail.;
H - the height of the location of the device above the surface of the Earth, m
Первый функциональный преобразователь реализует функцию sin2 φ широты.The first functional converter implements the function sin 2 φ latitude.
Указанный технический результат достигается также тем, что в устройстве для определения величины и направления смещения центра масс аппарата блок определения составляющих ускорения силы тяжести содержит последовательно соединенные первый преобразователь координат, первый вход которого соединен с первым входом блока определения составляющих ускорения силы тяжести, второй вход - с выходом первого синусного функционального преобразователя, третий вход - с выходом первого косинусного функционального преобразователя, второй преобразователь координат, второй вход которого соединен с выходом второго синусного функционального преобразователя, третий вход - с выходом второго косинусного функционального преобразователя, четвертый вход - с первым выходом первого преобразователя координат, пятый вход - со вторым выходом первого преобразователя координат, входы первых синусного и косинусного функциональных преобразователей соединены со вторым входом блока определения составляющих ускорения силы тяжести, третий вход которого соединен со входами вторых синусного и косинусного функциональных преобразователей, а выход - с шиной ускорения силы тяжести так, что первый выход второго преобразователя координат соединен с выходом ускорения силы тяжести по нормальной оси связанной системы координат, второй выход - с выходом ускорения силы тяжести по поперечной оси связанной системы координат, а третий выход - с выходом ускорения силы тяжести по продольной оси связанной системы координат. При этом определяются проекции вектора ускорения силы тяжести (7) на оси связанной системы координат OX1Y1Z1 аппарата. Блок определения составляющих ускорения силы тяжести реализует последовательность поворотов осей от подвижной земной системы координат, в которой вектор ускорения силы тяжести направлен по вертикали места, к связанной системе координат аппарата, в которой производится измерение ускорения. Он реализует следующее соотношение между проекциями вектора ускорения силы тяжести в подвижной земной системе координат OXg2Yg2Zg2 (фиг. 1) и связанной системе координат OX1Y1Z1 аппарата
где [O, -g, O]' - проекции вектора ускорения силы тяжести на оси подвижной земной системы координат,
[gx, gy, gz]' - проекции вектора ускорения силы тяжести на оси связанной системы координат.The specified technical result is also achieved by the fact that in the device for determining the magnitude and direction of displacement of the center of mass of the apparatus, the unit for determining the components of the acceleration of gravity contains a first coordinate converter connected in series, the first input of which is connected to the first input of the unit for determining the components of the acceleration of gravity, the second input - the output of the first sine functional converter, the third input with the output of the first cosine functional converter, the second coordinate generator, the second input of which is connected to the output of the second sine functional converter, the third input - with the output of the second cosine functional converter, the fourth input - with the first output of the first coordinate converter, the fifth input - with the second output of the first coordinate converter, the inputs of the first sine and cosine functional the transducers are connected to the second input of the unit for determining the components of the acceleration of gravity, the third input of which is connected to the inputs of the second sine and cosines of functional transducers, and the output is with the gravity acceleration bus so that the first output of the second coordinate transformer is connected to the gravity acceleration output along the normal axis of the connected coordinate system, the second output is with the gravity acceleration output along the transverse axis of the connected coordinate system, and the third output - with the output of the acceleration of gravity along the longitudinal axis of the associated coordinate system. In this case, the projections of the gravity acceleration vector (7) on the axis of the associated coordinate system OX 1 Y 1 Z 1 of the apparatus are determined. The unit for determining the components of the acceleration of gravity implements a sequence of rotations of the axes from the moving earth coordinate system, in which the acceleration vector of gravity is directed vertically to the associated coordinate system of the apparatus in which the acceleration is measured. It implements the following relation between the projections of the gravity acceleration vector in the moving earth coordinate system OX g2 Y g2 Z g2 (Fig. 1) and the associated coordinate system OX 1 Y 1 Z 1 of the apparatus
where [O, -g, O] 'is the projection of the acceleration vector of gravity on the axis of the moving earth coordinate system,
[g x , g y , g z ] '- projection of the acceleration vector of gravity on the axis of the associated coordinate system.
Указанный технический результат достигается также тем, что в устройстве для определения величины и направления смещения центра масс аппарата блок определения составляющих ускорения силы тяжести имеет преобразователь координат, который содержит последовательно соединенные первый умножитель, первый вход которого соединен с первым входом преобразователя координат, второй вход - со вторым входом преобразователя координат, третий сумматор, второй вход которого соединен с выходом второго умножителя, а выход - с первым выходом преобразователя координат, последовательно соединенные третий умножитель, первый вход которого соединен с первым входом преобразователя координат, второй вход - с третьим входом преобразователя координат, второй блок вычитания, суммирующий вход которого соединен с выходом третьего умножителя, вычитающий вход - с выходом четвертого умножителя, а выход - со вторым выходом преобразователя координат, четвертый вход преобразователя координат соединен с его третьим выходом, пятый вход - с первыми входами второго и четвертого умножителей, вторые входы которых соединены соответственно с третьим и вторым входами преобразователя координат. Преобразователь координат реализует преобразование проекций вектора в зависимости от синуса и косинуса угла, поступивших на второй и третий его входы. Поворот осуществляется путем преобразования значений проекций вектора на оси исходной системы координат, поступающих на первый, четвертый и пятый входы преобразователя. Соотношение входных и выходных сигналов преобразователя координат имеет вид
где Uвх.1, Uвх.4, Uвх.5 - сигналы, поступающие соответственно на первый, четвертый и пятый входы преобразователя координат;
Uвых.1, Uвых.2, Uвых.3 - выходные сигналы преобразователя координат соответственно на его первом, втором и третьем выходах;
sin α , cos α - сигналы на втором и третьем входе преобразователя координат;
α - угол поворота систем координат.The indicated technical result is also achieved by the fact that in the device for determining the magnitude and direction of the center of mass displacement of the apparatus, the unit for determining the components of the acceleration of gravity has a coordinate transformer that contains a first multiplier connected in series, the first input of which is connected to the first input of the coordinate transformer, the second input - with the second input of the coordinate transformer, the third adder, the second input of which is connected to the output of the second multiplier, and the output to the first output of the transform dividing the coordinates, the third multiplier is connected in series, the first input of which is connected to the first input of the coordinate transformer, the second input is with the third input of the coordinate transformer, the second subtraction unit, the summing input of which is connected to the output of the third multiplier, the subtractive input is with the output of the fourth multiplier, and the output - with the second output of the coordinate converter, the fourth input of the coordinate converter is connected to its third output, the fifth input is with the first inputs of the second and fourth multipliers, the second inputs are oryh connected respectively to second and third inputs coordinate converter. The coordinate converter implements the transformation of the projections of the vector depending on the sine and cosine of the angle received at its second and third inputs. The rotation is carried out by converting the values of the projections of the vector on the axis of the original coordinate system to the first, fourth and fifth inputs of the converter. The ratio of the input and output signals of the coordinate transformer has the form
where U input 1 , U input 4 , U input 5 - signals received respectively at the first, fourth and fifth inputs of the coordinate transformer;
U output 1 , U output 2 , U output 3 - the output signals of the coordinate Converter, respectively, at its first, second and third outputs;
sin α, cos α - signals at the second and third input of the coordinate transformer;
α is the angle of rotation of coordinate systems.
Указанный технический результат достигается также тем, что в устройстве для определения величины и направления смещения центра масс аппарата блок текущих координат центра масс содержит последовательно соединенные блок определения проекций и интегратор координат центра масс так, что первый вход блока текущих координат центра масс соединен с шиной приращения абсолютного ускорения, второй вход - с шиной угловой скорости аппарата, а выход - с шиной смещения центра масс, причем первый вход блока определения проекций соединен с входом угловой скорости по поперечной оси связанной системы координат, второй вход - с входом угловой скорости по нормальной оси связанной системы координат, третий вход - с входом угловой скорости по продольной оси связанной системы координат, а первый, второй, третий, четвертый, пятый, шестой, седьмой, восьмой, девятый, десятый, одиннадцатый и двенадцатый выходы - с одноименными входами интегратора координат центра масс, тринадцатый вход которого соединен с входом приращения абсолютного ускорения по продольной оси связанной системы координат, четырнадцатый вход - с входом приращения абсолютного ускорения аппарата по нормальной оси связанной системы координат, пятнадцатый вход - с входом приращения абсолютного ускорения по поперечной оси связанной системы координат, а первый выход - с выходом смещения центра масс по продольной оси связанной системы координат, второй выход - с выходом смещения центра масс по нормальной оси связанной системы координат, третий выход - с выходом смещения центра масс по поперечной оси связанной системы координат. Первый и второй входы блока текущих координат центра масс соединены соответственно с шиной приращения абсолютного ускорения и шиной угловой скорости аппарата. Проекции соответствующих векторов приращения абсолютного ускорения и угловой скорости аппарата на связанные оси имеют вид:
Выход соединен с шиной смещения центра масс. Проекции вектора смещения центра масс на те же оси имеют вид:
ρ = (x,y,z)′. (13)
Блок определения проекций формирует скалярные коэффициенты левой части дифференциального уравнения (2), а интегратор координат центра масс осуществляет решение этого уравнения относительно искомого смещения. При этом уравнения (2) представляются в проекциях на оси связанной системы координат:
(14)
где
Коэффициенты a11, a12, . . . a33, а также удвоенные проекции угловых скоростей с первого по двенадцатый выход блока определения проекций поступают на одноименные входы интегратора координат центра масс. На тринадцатый, четырнадцатый и пятнадцатый входы поступают приращения абсолютного ускорения, входящие в правую часть дифференциального уравнения (2).The indicated technical result is also achieved by the fact that in the device for determining the magnitude and direction of the center of mass displacement of the apparatus, the block of the current coordinates of the center of mass contains a series-connected block for determining the projections and the integrator of the coordinates of the center of mass so that the first input of the block of the current coordinates of the center of mass is connected to the absolute increment bus acceleration, the second input is with the bus angular velocity of the apparatus, and the output is with the bus of displacement of the center of mass, and the first input of the projection determination unit is connected to the input of angles speed along the transverse axis of the connected coordinate system, the second input - with the input of angular velocity along the normal axis of the connected coordinate system, the third input - with the input of angular velocity along the longitudinal axis of the connected coordinate system, and the first, second, third, fourth, fifth, sixth, the seventh, eighth, ninth, tenth, eleventh and twelfth outputs are with the inputs of the center of mass coordinate integrator of the same name, the thirteenth input of which is connected to the input of the increment of absolute acceleration along the longitudinal axis of the connected coordinate system, four the twentieth input - with the input of the increment of the absolute acceleration of the apparatus along the normal axis of the connected coordinate system, the fifteenth input - with the input of the increment of absolute acceleration along the transverse axis of the connected coordinate system, and the first output - with the output of the displacement of the center of mass along the longitudinal axis of the connected coordinate system, the second output - with the output of the displacement of the center of mass along the normal axis of the associated coordinate system, the third output with the output of the displacement of the center of mass along the transverse axis of the connected coordinate system. The first and second inputs of the block of current coordinates of the center of mass are connected respectively to the increment bus of absolute acceleration and the bus angular velocity of the apparatus. The projections of the corresponding increments of the absolute acceleration and angular velocity of the apparatus on the connected axes are:
The output is connected to the center of mass bias bus. The projections of the displacement vector of the center of mass on the same axis are:
ρ = (x, y, z) ′. (thirteen)
The projection determination unit generates scalar coefficients of the left side of the differential equation (2), and the center of mass coordinate integrator solves this equation with respect to the desired displacement. In this case, equations (2) are represented in projections on the axis of the associated coordinate system:
(14)
Where
Coefficients a 11 , a 12,. . . a 33 , as well as the doubled projections of angular velocities from the first to the twelfth output of the projection determination unit, are supplied to the inputs of the center of mass coordinate integrator of the same name. The thirteenth, fourteenth and fifteenth inputs receive increments of absolute acceleration included in the right side of differential equation (2).
Указанный технический результат достигается также тем, что в устройстве для определения величины и направления смещения центра масс аппарата блок определения проекций содержит шесть сумматоров, три блока вычитания, три инвертора, три усилителя, шесть умножителей и три дифференциатора, причем вход первого дифференциатора, как и вход первого усилителя, первые входы пятого, шестого и оба входа седьмого умножителей соединены с первым входом блока определения проекций, вход второго дифференциатора, как и вход второго усилителя, первый вход восьмого умножителя, второй вход пятого умножителя и оба входа девятого умножителя соединены со вторым входом блока определения проекций, вход третьего дифференциатора, как и вход третьего усилителя, вторые входы шестого, восьмого и оба входа десятого умножителей соединены с третьим входом блока определения проекций, первый вход четвертого сумматора и вычитающий вход третьего блока вычитания соединены с выходом первого дифференциатора, а второй вход четвертого сумматора и суммирующий вход третьего блока вычитания соединены с выходом восьмого умножителя, первый вход пятого сумматора и вычитающий вход четвертого блока вычитания соединены с выходом второго дифференциатора, а второй вход пятого сумматора и суммирующий вход четвертого блока вычитания соединены с выходом шестого умножителя, первый вход шестого сумматора и вычитающий вход пятого блока вычитания соединены с выходом третьего дифференциатора, а второй вход шестого сумматора и суммирующий вход пятого блока вычитания соединены с выходом пятого умножителя, первые входы седьмого и восьмого сумматоров соединены с выходом седьмого умножителя, второй вход восьмого сумматора и первый вход девятого сумматора соединены с выходом девятого умножителя, вторые входы девятого и седьмого сумматоров соединены с выходом десятого умножителя, вход первого инвертора соединен с выходом восьмого сумматора, а выход - с первым выходом блока определения проекций, второй выход которого соединен с выходом третьего блока вычитания, а третий выход - с выходом пятого сумматора, выход четвертого сумматора соединен с четвертым выходом блока определения проекций, пятый выход которого соединен с выходом второго инвертора, соединенного с выходом седьмого сумматора, шестой выход блока определения проекций соединен с выходом пятого блока вычитания, седьмой выход - с выходом четвертого блока вычитания, восьмой выход - с выходом шестого сумматора, девятый выход - с выходом третьего инвертора, соединенного с выходом девятого сумматора, десятый выход - с выходом первого усилителя, одиннадцатый выход - с выходом третьего усилителя, а двенадцатый выход - с выходом второго усилителя. Блок определения проекций реализует функцию вычисления коэффициентов по выражениям (15), а также удвоенных проекций угловых скоростей, входящих в уравнения (14). The specified technical result is also achieved by the fact that in the device for determining the magnitude and direction of displacement of the center of mass of the apparatus, the projection determining unit contains six adders, three subtraction units, three inverters, three amplifiers, six multipliers and three differentiators, the input of the first differentiator and the input the first amplifier, the first inputs of the fifth, sixth and both inputs of the seventh multiplier are connected to the first input of the projection determination unit, the input of the second differentiator, like the input of the second amplifier, the first input the eightth multiplier, the second input of the fifth multiplier and both inputs of the ninth multiplier are connected to the second input of the projection determination unit, the input of the third differentiator, as well as the input of the third amplifier, the second inputs of the sixth, eighth and both inputs of the tenth multiplier are connected to the third input of the projection determination unit, the first input the fourth adder and the subtracting input of the third subtraction block are connected to the output of the first differentiator, and the second input of the fourth adder and the summing input of the third subtraction block are connected to the output of the fifth multiplier, the first input of the fifth adder and the subtracting input of the fourth subtraction block are connected to the output of the second differentiator, and the second input of the fifth adder and the summing input of the fourth subtraction block are connected to the output of the sixth multiplier, the first input of the sixth adder and the subtracting input of the fifth subtraction block are connected to the output of the third differentiator, and the second input of the sixth adder and the summing input of the fifth subtraction unit are connected to the output of the fifth multiplier, the first inputs of the seventh and eighth adders are connected with the output of the seventh multiplier, the second input of the eighth adder and the first input of the ninth adder are connected to the output of the ninth multiplier, the second inputs of the ninth and seventh adders are connected to the output of the tenth multiplier, the input of the first inverter is connected to the output of the eighth adder, and the output to the first output of the determination unit projections, the second output of which is connected to the output of the third subtraction unit, and the third output - with the output of the fifth adder, the output of the fourth adder is connected to the fourth output of the projection determination unit, fifth the output of which is connected to the output of the second inverter connected to the output of the seventh adder, the sixth output of the projection determination unit is connected to the output of the fifth subtraction unit, the seventh output is the output of the fourth subtraction unit, the eighth output is the output of the sixth adder, the ninth output is the output of the third inverter connected to the output of the ninth adder, the tenth output with the output of the first amplifier, the eleventh output with the output of the third amplifier, and the twelfth output with the output of the second amplifier. The projection determination unit implements the function of calculating the coefficients from expressions (15), as well as the doubled projections of the angular velocities included in equations (14).
Указанный технический результат достигается также тем, что в устройстве для определения величины и направления смещения центра масс аппарата интегратор координат центра масс содержит последовательно соединенные десятый сумматор, первый интегратор, второй интегратор, четвертый инвертор, одиннадцатый умножитель, второй вход которого соединен с первым входом интегратора координат центра масс, а выход - с первым входом десятого сумматора, второй вход которого соединен с тринадцатым входом интегратора координат центра масс, третий вход - с выходом двенадцатого умножителя, первым входом соединенным со вторым входом интегратора координат центра масс, четвертый вход - с выходом тринадцатого умножителя, первым входом соединенным с третьим входом интегратора координат центра масс, пятый вход - с выходом четырнадцатого умножителя, первым входом соединенным с десятым входом интегратора координат центра масс, шестой вход - с выходом пятого инвертора, последовательно соединенные одиннадцатый сумматор, третий интегратор, четвертый интегратор, шестой инвертор, пятнадцатый умножитель, второй вход которого соединен с пятым входом интегратора координат центра масс, а выход - с первым входом одиннадцатого сумматора, второй вход которого соединен с четырнадцатым входом интегратора координат центра масс, третий вход - с выходом шестнадцатого умножителя, первым входом соединенным с шестым входом интегратора координат центра масс, четвертый вход - с выходом семнадцатого умножителя, первым входом соединенным с четвертым входом интегратора координат центра масс, пятый вход - с выходом восемнадцатого умножителя, первым входом соединенным с одиннадцатым входом интегратора координат центра масс, шестой вход - с выходом седьмого инвертора, последовательно соединенные двенадцатый сумматор, пятый интегратор, шестой интегратор, восьмой инвертор, девятнадцатый умножитель, второй вход которого соединен с девятым входом интегратора координат центра масс, а выход - с первым входом двенадцатого сумматора, второй вход которого соединен с пятнадцатым входом интегратора координат центра масс, третий вход - с выходом двадцатого умножителя, первым входом соединенным с восьмым входом интегратора координат центра масс, четвертый вход - с выходом двадцать первого умножителя, первым входом соединенным с седьмым входом интегратора координат центра масс, пятый вход - с выходом двадцать второго умножителя, первым входом соединенным с двенадцатым входом интегратора координат центра масс, шестой вход - с выходом девятого инвертора, двадцать третий умножитель, первый вход которого соединен с десятым входом интегратора координат центра масс, второй вход, как и второй вход двадцать второго умножителя - с выходом первого интегратора а выход - с входом седьмого инвертора, двадцать четвертый умножитель, первый вход которого соединен с одиннадцатым входом интегратора координат центра масс, второй вход, как и второй вход четырнадцатого умножителя - с выходом третьего интегратора, а выход - с входом девятого инвертора, двадцать пятый умножитель, первый вход которого соединен с двенадцатым входом интегратора координат центра масс, второй вход, как и второй вход восемнадцатого умножителя - с выходом пятого интегратора, а выход - с входом пятого инвертора, выход четвертого инвертора соединен со вторыми входами семнадцатого, двадцать первого умножителей и первым выходом интегратора координат центра масс, выход шестого инвертора соединен со вторыми входами двенадцатого, двадцатого умножителей и вторым выходом интегратора координат центра масс, выход восьмого инвертора соединен со вторыми входами тринадцатого, шестнадцатого умножителей и третьим выходом интегратора координат центра масс. Интегратор координат центра масс реализует фикцию интегрирования системы дифференциальных уравнений (14) относительно искомого смещения центра масс. При этом использована операторная форма решения уравнений, преобразованных к виду:
где p - символ дифференцирования по Лапласу [24; 25 с. 219, 234]. Значение 1/p - обратное дифференцированию, представляет собой операцию интегрирования параметров, стоящих справа от него. Значение 1/p2 - двукратное интегрирование.The specified technical result is also achieved by the fact that in the device for determining the magnitude and direction of displacement of the center of mass of the apparatus, the integrator of the center of mass coordinates contains a tenth adder, a first integrator, a second integrator, a fourth inverter, an eleventh multiplier, the second input of which is connected to the first input of the coordinate integrator center of mass, and the output is with the first input of the tenth adder, the second input of which is connected to the thirteenth input of the integrator of the center of mass coordinates, the third input is the output of the twelfth multiplier, the first input connected to the second input of the integrator of the center of mass coordinates, the fourth input - with the output of the thirteenth multiplier, the first input connected to the third input of the integrator of the center of mass, the fifth input - with the output of the fourteenth multiplier, the first input connected to the tenth input of the integrator center of mass, sixth input - with the output of the fifth inverter, eleventh adder connected in series, third integrator, fourth integrator, sixth inverter, fifteenth multiply spruce, the second input of which is connected to the fifth input of the integrator of the center of mass coordinates, and the output - with the first input of the eleventh adder, the second input of which is connected to the fourteenth input of the integrator of the center of mass, the third input - with the output of the sixteenth multiplier, the first input connected to the sixth input of the integrator center of mass coordinates, the fourth input - with the output of the seventeenth multiplier, the first input connected to the fourth input of the integrator of the center of mass coordinates, the fifth input - with the output of the eighteenth multiplier, the first input the house is connected to the eleventh input of the integrator of the center of mass coordinates, the sixth input is with the output of the seventh inverter, the twelfth adder, the fifth integrator, the sixth integrator, the eighth inverter, the nineteenth multiplier are connected in series, the second input of which is connected to the ninth input of the integrator of the center of mass coordinates, and the output is with the first input of the twelfth adder, the second input of which is connected to the fifteenth input of the integrator of the center of mass coordinates, the third input - with the output of the twentieth multiplier, the first input connected to the eighth input of the integrator of the center of mass coordinates, the fourth input - with the output of the twenty-first multiplier, the first input connected to the seventh input of the integrator of the center of mass, the fifth input - with the output of the twenty second multiplier, the first input connected to the twelfth input of the integrator of the center of mass, the sixth input - with the output of the ninth inverter, the twenty-third multiplier, the first input of which is connected to the tenth input of the integrator of the center of mass coordinates, the second input, like the second input of the twenty-second multiplier, with the output of the first integrator and the output is with the input of the seventh inverter, the twenty-fourth multiplier, the first input of which is connected to the eleventh input of the integrator of the center of mass coordinates, the second input, like the second input of the fourteenth multiplier, with the output of the third integrator, twenty the fifth multiplier, the first input of which is connected to the twelfth input of the integrator of the center of mass coordinates, the second input, as the second input of the eighteenth multiplier, with the output of the fifth integrator, and the output with the input of the fifth inverter, the fourth inverter stroke is connected to the second inputs of the seventeenth, twenty-first multipliers and the first output of the integrator of the center of mass coordinates, the output of the sixth inverter is connected to the second inputs of the twelfth, twentieth multipliers and the second output of the integrator of the center of mass, the output of the eighth inverter is connected to the second inputs of the thirteenth, sixteenth multipliers and the third output of the integrator of the center of mass coordinates. The center of mass coordinate integrator realizes the fiction of integrating the system of differential equations (14) with respect to the desired center of mass displacement. In this case, the operator form of solving equations transformed to the form is used:
where p is the symbol of differentiation according to Laplace [24; 25 sec 219, 234]. The
Указанный технический результат достигается также тем, что в устройстве для определения величины и направления смещения центра масс аппарата частотный селектор содержит последовательно соединенные тринадцатый сумматор, выход которого соединен с первым входом четырнадцатого сумматора, пятнадцатый сумматор, выход которого соединен со вторым входом четырнадцатого сумматора и первым вычитающим входом шестнадцатого сумматора, четвертый усилитель, выход которого соединен с третьим, четвертым вычитающим входами четырнадцатого сумматора и вторым суммирующим входом шестнадцатого сумматора, пятый усилитель, шестой усилитель, выход которого соединен с пятым вычитающим входом четырнадцатого сумматора и третьим суммирующим входом шестнадцатого сумматора, выход которого соединен с входом седьмого усилителя, семнадцатый сумматор, первую схему задержки, восемнадцатый сумматор, второй вход которого соединен с выходом седьмого усилителя, вторую схему задержки, девятнадцатый сумматор, второй вход которого соединен с выходом четырнадцатого сумматора, третью схему задержки, выход которой соединен с входом восьмого усилителя, выходом подключенного к второму входу тринадцатого сумматора, четвертую схему задержки, выход которой соединен со вторым вычитающим входом семнадцатого сумматора, а также вторым и третьим вычитающими входами пятнадцатого сумматора. Частотный селектор реализует функцию выделения высокочастотных составляющих сигналов от короткопериодических угловых колебаний аппарата, имеющих место на выходе первого сумматора и датчика угловых скоростей. The specified technical result is also achieved by the fact that in the device for determining the magnitude and direction of the center of mass displacement of the apparatus, the frequency selector contains a thirteenth adder connected in series, the output of which is connected to the first input of the fourteenth adder, a fifteenth adder whose output is connected to the second input of the fourteenth adder and the first subtracting the input of the sixteenth adder, the fourth amplifier, the output of which is connected to the third, fourth subtracting inputs of the fourteenth adder and the second summing input of the sixteenth adder, the fifth amplifier, the sixth amplifier, the output of which is connected to the fifth subtracting input of the fourteenth adder and the third summing input of the sixteenth adder, the output of which is connected to the input of the seventh amplifier, the seventeenth adder, the first delay circuit, the eighteenth adder, the second input of which connected to the output of the seventh amplifier, the second delay circuit, the nineteenth adder, the second input of which is connected to the output of the fourteenth adder, the third delay circuit, you the course of which is connected to the input of the eighth amplifier, the output connected to the second input of the thirteenth adder, the fourth delay circuit, the output of which is connected to the second subtracting input of the seventeenth adder, as well as the second and third subtracting inputs of the fifteenth adder. The frequency selector implements the function of separating the high-frequency components of the signals from the short-period angular oscillations of the apparatus taking place at the output of the first adder and the angular velocity sensor.
Указанный технический результат достигается также тем, что в устройстве для определения величины и направления смещения центра масс аппарата, содержащем средство измерения ускорения силы тяжести, средство измерения ускорения силы тяжести выполнено в виде датчика ускорения силы тяжести и содержит последовательно соединенные акселерометр, первый сумматор, шестой блок вычитания, блок текущих координат центра масс, последовательно соединенные датчик ускорения силы тяжести и блок определения составляющих ускорения силы тяжести, выход которого соединен со вторым входом первого сумматора, и последовательно соединенные датчик геоцентрических координат, блок двойного дифференцирования, первый блок определения составляющих абсолютного ускорения центра масс, второй вход которого соединен с выходом датчика долготы, третий вход - с выходом датчика широты, четвертый вход - с выходом датчика курса, пятый вход, как и второй вход блока определения составляющих ускорения силы тяжести - с выходом датчика тангажа, шестой вход, как и третий вход блока определения составляющих ускорения силы тяжести - с выходом датчика крена, а выход - со вторым входом шестого блока вычитания, выход датчика угловых скоростей соединен со вторым входом блока текущих координат центра масс, выход которого образует выходную шину смещения центра масс. В отличие от редшествующего исполнения устройства для определения величины и направления смещения центра масс аппарата здесь для выделения приращения абсолютного линейного ускорения используется информация навигационной системы о линейных координатах центра масс. Она дважды дифференцируется, преобразуется в первом блоке определения составляющих абсолютного ускорения центра масс к осям связанной системы координат и по шине абсолютного ускорения центра масс поступает на второй вход шестого блока вычитания. На выходе последнего формируется сигнал, пропорциональный приращению абсолютного ускорения от углового движения аппарата. The specified technical result is also achieved by the fact that in the device for determining the magnitude and direction of displacement of the center of mass of the apparatus containing means for measuring the acceleration of gravity, the means for measuring acceleration of gravity is made in the form of a sensor for accelerating gravity and contains a series-connected accelerometer, a first adder, and a sixth unit subtraction, a block of the current coordinates of the center of mass, a gravity acceleration sensor and a unit for determining the components of the acceleration of gravity connected in series, exit to which is connected to the second input of the first adder, and a geocentric coordinate sensor, a double differentiation unit, a first unit for determining the components of the absolute acceleration of the center of mass, the second input of which is connected to the output of the longitude sensor, the third input to the output of the latitude sensor, the fourth input to the output heading sensor, the fifth input, as well as the second input of the unit for determining the components of acceleration of gravity - with the output of the pitch sensor, the sixth input, like the third input of the unit for determining components of accelerated gravity - with the output of the roll sensor, and the output - with the second input of the sixth subtraction unit, the output of the angular velocity sensor is connected to the second input of the block of current coordinates of the center of mass, the output of which forms the output offset line of the center of mass. In contrast to the prior art execution of the device for determining the magnitude and direction of the displacement of the center of mass of the apparatus, here information of the navigation system on the linear coordinates of the center of mass is used to highlight the increment of absolute linear acceleration. It is twice differentiated, converted in the first block for determining the components of the absolute acceleration of the center of mass to the axes of the associated coordinate system and, via the bus of absolute acceleration of the center of mass, goes to the second input of the sixth subtraction block. At the output of the latter, a signal is generated proportional to the increment of absolute acceleration from the angular movement of the apparatus.
Указанный технический результат достигается также тем, что в устройстве для определения величины и направления смещения центра масс аппарата первый блок определения составляющих абсолютного ускорения центра масс содержит последовательно соединенные третий, четвертый, пятый, шестой и седьмой преобразователи координат так, что первый вход первого блока определения составляющих абсолютного ускорения центра масс соединен с шиной абсолютного ускорения геоцентрических координат аппарата, второй вход - с входами третьих синусного и косинусного функциональных преобразователей, третий вход - с входами четвертых синусного и косинусного функциональных преобразователей, четвертый вход - с входами пятых синусного и косинусного функциональных преобразователей, пятый вход - с входами шестых синусного и косинусного функциональных преобразователей, шестой вход - с входами седьмых синусного и косинусного функциональных преобразователей, а выход - с шиной абсолютного ускорения центра масс аппарата, причем первый вход третьего преобразователя координат соединен с входом абсолютного ускорения геоцентрических координат аппарата по оси, перпендикулярной к плоскости нулевого меридиана и расположенной в плоскости экватора, второй вход - с выходом третьего синусного функционального преобразователя, третий вход - с выходом третьего косинусного функционального преобразователя, четвертый вход - с входом абсолютного ускорения геоцентрических координат аппарата по оси вращения Земли, пятый вход - с входом абсолютного ускорения геоцентрических координат аппарата по оси в плоскости земного экватора и нулевого меридиана, первый вход четвертого преобразователя координат соединен с третьим выходом третьего преобразователя координат, второй вход - с выходом четвертого синусного функционального преобразователя, третий вход - с выходом четвертого косинусного функционального преобразователя, четвертый вход - с первым выходом третьего преобразователя координат, пятый вход - со вторым выходом третьего преобразователя координат, первый вход пятого преобразователя координат соединен с третьим выходом четвертого преобразователя координат, второй вход - с выходом пятого синусного функционального преобразователя, третий вход - с выходом пятого косинусного функционального преобразователя, четвертый вход - с первым выходом четвертого преобразователя координат, первый вход шестого преобразователя координат соединен с третьим выходом пятого преобразователя координат, второй вход - с выходом шестого синусного функционального преобразователя, третий вход - с выходом шестого косинусного функционального преобразователя, четвертый вход - с первым выходом пятого преобразователя координат, пятый вход - со вторым выходом пятого преобразователя координат, первый вход седьмого преобразователя координат соединен с третьим выходом шестого преобразователя координат, второй вход - с выходом седьмого синусного функционального преобразователя, третий вход - с выходом седьмого косинусного функционального преобразователя, четвертый вход - с первым выходом шестого преобразователя координат, пятый вход - со вторым выходом шестого преобразователя координат, первый выход седьмого преобразователя координат соединен с выходом нормальной составляющей абсолютного ускорения центра масс аппарата, второй выход - с выходом поперечной составляющей абсолютного ускорения центра масс аппарата, третий выход - с выходом продольной составляющей абсолютного ускорения центра масс аппарата. При этом определяются проекции вектора абсолютного линейного ускорения центра масс аппарата на оси связанной системы координат аппарата. Первый блок определения составляющих абсолютного ускорения центра масс реализует последовательность поворотов осей от геоцентрической системы координат, в которой датчик геоцентрических координат измеряет местоположение аппарата, к связанной системе координат аппарата, в которой производится измерение ускорения. Он реализует следующее соотношение между проекциями вектора абсолютного ускорения центра масс аппарата в геоцентрической системе координат O0X0Y0Z0 (фиг. 1) и связанной системе координат O1X1Y1Z1 аппарата
- проекции вектора абсолютного ускорения центра масс аппарата в геоцентрической системе координат;
[WXO, WYO, WZO] ' - проекции вектора абсолютного ускорения центра масс аппарата в связанной системе координат аппарата.The specified technical result is also achieved by the fact that in the device for determining the magnitude and direction of displacement of the center of mass of the apparatus, the first unit for determining the components of the absolute acceleration of the center of mass contains sequentially connected third, fourth, fifth, sixth and seventh coordinate converters so that the first input of the first block for determining the components absolute acceleration of the center of mass is connected to the bus of absolute acceleration of the geocentric coordinates of the apparatus, the second input - with the inputs of the third sine and cosines integral functional converters, the third input - with the inputs of the fourth sine and cosine functional converters, the fourth input - with the inputs of the fifth sine and cosine functional converters, the fifth input - with the inputs of the sixth sine and cosine functional converters, the sixth input - with the inputs of the seventh sine and cosine functional transducers, and the output with the tire of absolute acceleration of the center of mass of the apparatus, and the first input of the third coordinate transformer is connected to the input of absolute acceleration of the geocentric coordinates of the device along an axis perpendicular to the plane of the zero meridian and located in the plane of the equator, the second input - with the output of the third sine functional converter, the third input - with the output of the third cosine functional converter, the fourth input - with the input of the absolute acceleration of the geocentric coordinates of the device the Earth’s rotation axis, the fifth entrance - with the input of the absolute acceleration of the geocentric coordinates of the device along the axis in the plane of the Earth's equator and the zero meridian , the first input of the fourth coordinate transformer is connected to the third output of the third coordinate transformer, the second input is with the output of the fourth sine functional transducer, the third input is with the output of the fourth cosine functional transducer, the fourth input is with the first output of the third coordinate transducer, the fifth input is with the second output the third coordinate transformer, the first input of the fifth coordinate transducer is connected to the third output of the fourth coordinate transformer, the second input from the output by the fifth sinus functional transducer, the third input is the output of the fifth cosine functional transducer, the fourth input is the first output of the fourth coordinate transducer, the first input of the sixth coordinate transducer is connected to the third output of the fifth coordinate transducer, the second input is the output of the sixth sinus functional transducer, third the input is with the output of the sixth cosine functional transducer, the fourth input is with the first output of the fifth coordinate transducer, the fifth in one - with the second output of the fifth coordinate converter, the first input of the seventh coordinate converter is connected to the third output of the sixth coordinate converter, the second input is with the output of the seventh sine functional converter, the third input is with the output of the seventh cosine functional converter, the fourth input is with the first output of the sixth converter coordinates, the fifth input is with the second output of the sixth coordinate converter, the first output of the seventh coordinate converter is connected to the output of the normal state vlyayuschey absolute acceleration of the mass center unit, the second output - with an absolute yield of the transverse component of the center of mass acceleration device, the third output - with output of the longitudinal center of mass of component absolute acceleration apparatus. In this case, the projections of the absolute linear acceleration vector of the apparatus center of mass on the axis of the apparatus coordinate system are determined. The first block for determining the components of the absolute acceleration of the center of mass implements a sequence of axis rotations from the geocentric coordinate system, in which the geocentric coordinate sensor measures the location of the apparatus, to the associated coordinate system of the apparatus in which the acceleration is measured. It implements the following relationship between the projections of the absolute acceleration vector of the center of mass of the apparatus in the geocentric coordinate system O 0 X 0 Y 0 Z 0 (Fig. 1) and the associated coordinate system O 1 X 1 Y 1 Z 1 apparatus
- projections of the absolute acceleration vector of the center of mass of the apparatus in a geocentric coordinate system;
[W XO , W YO , W ZO ] '- projections of the absolute acceleration vector of the center of mass of the apparatus in a connected coordinate system of the apparatus.
Указанный технический результат достигается также тем, что в устройстве для определения величины и направления смещения центра масс аппарата, содержащем средство измерения ускорения силы тяжести, средство измерения ускорения силы тяжести выполнено в виде датчика ускорения силы тяжести и содержит последовательно соединенные акселерометр, первый сумматор, шестой блок вычитания, блок текущих координат центра масс, последовательно соединенные датчик ускорения силы тяжести и блок определения составляющих ускорения силы тяжести, выход которого соединен со вторым входом первого сумматора, и последовательно соединенные датчик скорости изменения геоцентрических координат, четвертый дифференциатор, первый блок определения составляющих абсолютного ускорения центра масс, второй вход которого соединен с выходом датчика долготы, третий вход - с выходом датчика широты, четвертый вход - с выходом датчика курса, пятый вход, как и второй вход блока определения составляющих ускорения силы тяжести - с выходом датчика тангажа, шестой вход, как и третий вход блока определения составляющих ускорения силы тяжести - с выходом датчика крена, а выход - со вторым входом шестого блока вычитания, выход датчика угловых скоростей соединен со вторым входом блока текущих координат центра масс, выход которого образует выходную шину смещения центра масс. В отличие от предшествующих вариантов устройства для определения величины и направления смещения центра масс аппарата здесь для выделения приращения абсолютного ускорения используется информация навигационной системы о скорости перемещения центра масс аппарата. Она дифференцируется, преобразуется в первом блоке определения составляющих абсолютного ускорения центра масс к осям связанной системы координат и по шине абсолютного ускорения центра масс поступает на второй вход шестого блока вычитания. На выходе последнего формируется сигнал, пропорциональный приращению абсолютного ускорения от углового движения аппарата. The specified technical result is also achieved by the fact that in the device for determining the magnitude and direction of displacement of the center of mass of the apparatus containing means for measuring the acceleration of gravity, the means for measuring acceleration of gravity is made in the form of a sensor for accelerating gravity and contains a series-connected accelerometer, a first adder, and a sixth unit subtraction, a block of the current coordinates of the center of mass, a gravity acceleration sensor and a unit for determining the components of the acceleration of gravity connected in series, exit to of which is connected to the second input of the first adder, and a geocentric coordinate change speed sensor, a fourth differentiator, a first unit for determining the absolute acceleration of the center of mass, the second input of which is connected to the output of the longitude sensor, the third input to the output of the latitude sensor, the fourth input to the output of the heading sensor, the fifth input, as well as the second input of the unit for determining the components of acceleration of gravity - with the output of the pitch sensor, the sixth input, as the third input of the unit for determining acceleration of gravity - with the output of the roll sensor, and the output with the second input of the sixth subtraction unit, the output of the angular velocity sensor is connected to the second input of the block of current coordinates of the center of mass, the output of which forms the output bias line of the center of mass. Unlike previous versions of the device, to determine the magnitude and direction of the displacement of the center of mass of the apparatus, here, to highlight the increment of absolute acceleration, information from the navigation system on the speed of movement of the center of mass of the apparatus is used. It is differentiated, converted in the first block for determining the components of the absolute acceleration of the center of mass to the axes of the associated coordinate system, and is fed to the second input of the sixth subtraction block via the bus of absolute acceleration of the center of mass. At the output of the latter, a signal is generated proportional to the increment of absolute acceleration from the angular movement of the apparatus.
Указанный технический результат достигается также тем, что в устройстве для определения величины и направления смещения центра масс аппарата, содержащем средство измерения ускорения силы тяжести, средство измерения ускорения силы тяжести выполнено в виде датчика ускорения силы тяжести и содержит последовательно соединенные акселерометр, первый сумматор, шестой блок вычитания, блок текущих координат центра масс, последовательно соединенные датчик ускорения силы тяжести и блок определения составляющих ускорения силы тяжести, выход которого соединен со вторым входом первого сумматора, и последовательно соединенные датчик земных координат, блок двойного дифференцирования, второй блок определения составляющих абсолютного ускорения центра масс, второй вход которого соединен с выходом датчика курса, третий вход, как и второй вход блока определения составляющих ускорения силы тяжести - с выходом датчика тангажа, четвертый вход, как и третий вход блока определения составляющих ускорения силы тяжести - с выходом датчика крена, а выход - со вторым входом шестого блока вычитания, выход датчика угловых скоростей соединен со вторым входом блока текущих координат центра масс, выход которого образует выходную шину смещения центра масс. В отличие от предшествующих вариантов устройства здесь для выделения приращения абсолютного ускорения используется информация навигационной системы о линейных координатах центра масс в земной системе координат. Она дважды дифференцируется, преобразуется во втором блоке определения составляющих абсолютного ускорения центра масс к осям связанной системы координат и по шине абсолютного ускорения центра масс поступает на второй вход шестого блока вычитания. На выходе последнего формируется сигнал, пропорциональный приращению абсолютного ускорения от углового движения аппарата. The specified technical result is also achieved by the fact that in the device for determining the magnitude and direction of displacement of the center of mass of the apparatus containing means for measuring the acceleration of gravity, the means for measuring acceleration of gravity is made in the form of a sensor for accelerating gravity and contains a series-connected accelerometer, a first adder, and a sixth unit subtraction, a block of the current coordinates of the center of mass, a gravity acceleration sensor and a unit for determining the components of the acceleration of gravity connected in series, exit to the second input of which is connected to the output of the heading sensor, the third input, as well as the second input of the unit for determining the components of the acceleration of gravity - with the output of the pitch sensor, the fourth input, as well as the third input of the unit for determining the components of the acceleration of gravity, with the output of the roll sensor, and the output with the second input of the sixth block Nia, the angular velocity sensor output is connected to a second input of the center of mass coordinates of the current block, the output of which forms the center of mass offset output bus. In contrast to the previous versions of the device, here, information of the navigation system on the linear coordinates of the center of mass in the earth's coordinate system is used to highlight the increment of absolute acceleration. It is twice differentiated, converted in the second block for determining the components of the absolute acceleration of the center of mass to the axes of the associated coordinate system and, via the bus of absolute acceleration of the center of mass, goes to the second input of the sixth subtraction block. At the output of the latter, a signal is generated proportional to the increment of absolute acceleration from the angular movement of the apparatus.
Указанный технический результат достигается также тем, что в устройстве для определения величины и направления смещения центра масс аппарата второй блок определения составляющих абсолютного ускорения центра масс содержит последовательно соединенные восьмой, девятый и десятый преобразователи координат так, что первый вход блока определения составляющих абсолютного ускорения центра масс соединен с шиной абсолютного ускорения земных координат аппарата, второй вход - с входами восьмых синусного и косинусного функциональных преобразователей, третий вход - с входами девятых синусного и косинусного функциональных преобразователей, четвертый вход - с входами десятых синусного и косинусного функциональных преобразователей, а выход - с шиной абсолютного ускорения центра масс аппарата, причем первый вход восьмого преобразователя координат соединен с входом абсолютного ускорения по горизонтальной оси направления движения земной системы координат, второй вход - с выходом восьмого синусного функционального преобразователя, третий вход - с выходом восьмого косинусного функционального преобразователя, четвертый вход - с входом абсолютного ускорения по оси местной вертикали земной системы координат, пятый вход - с входом абсолютного ускорения по горизонтальной оси, перпендикулярной оси направления движения, земной системы координат, первый вход девятого преобразователя координат соединен с третьим выходом восьмого преобразователя координат, второй вход - с выходом девятого синусного функционального преобразователя, третий вход - с выходом девятого косинусного функционального преобразователя, четвертый вход - с первым выходом восьмого преобразователя координат, пятый вход - со вторым выходом восьмого преобразователя координат, первый вход десятого преобразователя координат соединен с третьим выходом девятого преобразователя координат, второй вход - с выходом десятого синусного функционального преобразователя, третий вход - с выходом десятого косинусного функционального преобразователя, четвертый вход - с первым выходом девятого преобразователя координат, пятый вход - со вторым выходом девятого преобразователя координат, первый выход десятого преобразователя координат соединен с выходом нормальной составляющей абсолютного ускорения центра масс аппарата, второй выход - с выходом поперечной составляющей абсолютного ускорения центра масс аппарата, третий выход - с выходом продольной составляющей абсолютного ускорения центра масс аппарата. При этом определяются проекции вектора абсолютного ускорения центра масс аппарата на оси связанной системы координат OX1Y1Z1 аппарата. Второй блок определения составляющих абсолютного ускорения центра масс реализует последовательность поворотов осей от земной системы координат, в которой датчик земных координат измеряет местоположение аппарата, к связанной системе координат аппарата, в которой производится измерение ускорения. Он реализует следующее соотношение между проекциями вектора абсолютного ускорения центра масс аппарата в земной системе координат (фиг. 1) и связанной системе координат OX1Y1Z1 аппарата
где - проекции вектора абсолютного ускорения центра масс аппарата в земной системе координат;
[WXO, WYO, WZO]' - проекции вектора абсолютного ускорения центра масс в связанной системе координат аппарата.The specified technical result is also achieved by the fact that in the device for determining the magnitude and direction of the center of mass displacement of the apparatus, the second unit for determining the components of the absolute acceleration of the center of mass contains the eighth, ninth and tenth coordinate converters connected in series so that the first input of the unit for determining the components of the absolute acceleration of the center of mass is connected with the bus of absolute acceleration of the earth's coordinates of the apparatus, the second input - with the inputs of the eighth sine and cosine functional transforms ateli, the third input is with the inputs of the ninth sine and cosine functional converters, the fourth input is with the inputs of the tenth sine and cosine functional converters, and the output is with the absolute acceleration bus of the center of mass of the apparatus, and the first input of the eighth coordinate converter is connected to the horizontal acceleration input of horizontal the axis of the direction of movement of the Earth's coordinate system, the second input - with the output of the eighth sine functional converter, the third input - with the output of the eighth cosine function of the national transducer, the fourth input with the absolute acceleration input along the axis of the local vertical of the Earth coordinate system, the fifth input - with the absolute acceleration input along the horizontal axis, perpendicular to the axis of movement, the Earth coordinate system, the first input of the ninth coordinate converter is connected to the third output of the eighth coordinate converter , the second input - with the output of the ninth sine functional converter, the third input - with the output of the ninth cosine functional converter, fourth the input is with the first output of the eighth coordinate converter, the fifth input is with the second output of the eighth coordinate converter, the first input of the tenth coordinate converter is connected to the third output of the ninth coordinate converter, the second input is with the output of the tenth sine functional converter, the third input is with the output of the tenth cosine functional transducer, fourth input - with the first output of the ninth coordinate transformer, fifth input - with the second output of the ninth coordinate transformer, first output Tenth coordinate converter connected to the output of the normal component of the absolute acceleration of the center of mass system, the second output - with an absolute yield of the transverse component of the center of mass acceleration device, the third output - with output of the longitudinal center of mass of component absolute acceleration apparatus. In this case, the projections of the absolute acceleration vector of the center of mass of the apparatus on the axis of the associated coordinate system OX 1 Y 1 Z 1 of the apparatus are determined. The second block for determining the components of the absolute acceleration of the center of mass implements a sequence of axis rotations from the earth coordinate system, in which the earth coordinate sensor measures the location of the device, to the associated coordinate system of the device in which the acceleration is measured. It implements the following relationship between the projections of the absolute acceleration vector of the center of mass of the apparatus in the earth's coordinate system (Fig. 1) and the associated coordinate system OX 1 Y 1 Z 1 of the apparatus
Where - projections of the absolute acceleration vector of the center of mass of the apparatus in the earth's coordinate system;
[W XO , W YO , W ZO ] '- projections of the vector of absolute acceleration of the center of mass in the associated coordinate system of the apparatus.
Указанный технический результат достигается также тем, что в устройстве для определения величины и направления смещения центра масс аппарата, содержащем средство измерения ускорения силы тяжести, средство измерения ускорения силы тяжести выполнено в виде датчика ускорения силы тяжести и содержит последовательно соединенные акселерометр, первый сумматор, шестой блок вычитания, блок текущих координат центра масс, последовательно соединенные датчик ускорения силы тяжести и блок определения составляющих ускорения силы тяжести, выход которого соединен со вторым входом первого сумматора, и последовательно соединенные датчик скорости изменения земных координат, четвертый дифференциатор, второй блок определения составляющих абсолютного ускорения центра масс, второй вход которого соединен с выходом датчика курса, третий вход, как и второй вход блока определения составляющих ускорения силы тяжести - с выходом датчика тангажа, четвертый вход, как и третий вход блока определения составляющих ускорения силы тяжести - с выходом датчика крена, а выход - со вторым входом шестого блока вычитания, выход датчика угловых скоростей соединен со вторым входом блока текущих координат центра масс, выход которого образует выходную шину смещения центра масс. В отличие от предшествующих вариантов устройства здесь для выделения приращения абсолютного ускорения используется информация навигационной системы о скорости перемещения центра масс аппарата в земной системе координат. Она дифференцируется, преобразуется во втором блоке определения составляющих абсолютного ускорения центра масс к осям связанной системы координат и по шине абсолютного ускорения центра масс поступает на второй вход шестого блока вычитания. Датчик скорости изменения земных координат отличается от датчика скорости изменения геоцентрических координат тем, что он подразумевает применение датчика, работающего на сравнительно малом удалении от аппарата, в зоне его прямой видимости. Это, например, лазерные измерители скорости [26, с. 7, 118]. The specified technical result is also achieved by the fact that in the device for determining the magnitude and direction of displacement of the center of mass of the apparatus containing means for measuring the acceleration of gravity, the means for measuring acceleration of gravity is made in the form of a sensor for accelerating gravity and contains a series-connected accelerometer, a first adder, and a sixth unit subtraction, a block of the current coordinates of the center of mass, a gravity acceleration sensor and a unit for determining the components of the acceleration of gravity connected in series, exit to the second input of which is connected to the output of the heading sensor, the third input, as well as the second input of the unit for determining the components of the acceleration of force gravity - with the output of the pitch sensor, the fourth input, as the third input of the unit for determining the components of the acceleration of gravity - with the output of the roll sensor, and the output with the second input of the sixth of the subtraction unit, the output of the angular velocity sensor is connected to the second input of the block of the current coordinates of the center of mass, the output of which forms the output bias line of the center of mass. In contrast to the previous versions of the device, here, information of the navigation system on the speed of movement of the center of mass of the device in the earth's coordinate system is used to highlight the increment of absolute acceleration. It is differentiated, converted in the second block for determining the components of the absolute acceleration of the center of mass to the axes of the associated coordinate system, and is fed to the second input of the sixth subtraction block via the bus of absolute acceleration of the center of mass. The speed sensor for changing the Earth coordinates differs from the sensor for changing the geocentric coordinates in that it implies the use of a sensor that works at a relatively small distance from the device, in its line of sight. These are, for example, laser speed meters [26, p. 7, 118].
Указанный технический результат достигается также тем, что в устройстве для определения величины и направления смещения центра масс аппарата, содержащем средство измерения ускорения силы тяжести, средство измерения ускорения силы тяжести выполнено в виде датчика ускорения силы тяжести и содержит последовательно соединенные акселерометр, первый сумматор, шестой блок вычитания, блок текущих координат центра масс, последовательно соединенные датчик ускорения силы тяжести и блок определения составляющих ускорения силы тяжести, второй вход которого соединен с выходом датчика тангажа, третий вход - с выходом датчика крена, а выход - со вторым входом первого сумматора, и последовательно соединенные датчик скорости аппарата, третий блок определения составляющих абсолютного ускорения центра масс, второй вход которого соединен с выходом датчика угловых скоростей, а выход - со вторым входом шестого блока вычитания, второй вход блока текущих координат центра масс соединен с выходом датчика угловых скоростей, а выход образует выходную шину смещения центра масс. В отличие от предшествующих вариантов устройства здесь для выделения приращения абсолютного ускорения используется информация датчика скорости аппарата в его связанных осях. Она дифференцируется и домножается на выходной сигнал датчика угловых скоростей в третьем блоке определения составляющих абсолютного ускорения центра масс и по шине абсолютного ускорения центра масс поступает на второй вход шестого блока вычитания. The specified technical result is also achieved by the fact that in the device for determining the magnitude and direction of displacement of the center of mass of the apparatus containing means for measuring the acceleration of gravity, the means for measuring acceleration of gravity is made in the form of a sensor for accelerating gravity and contains a series-connected accelerometer, a first adder, and a sixth unit subtraction, a block of the current coordinates of the center of mass, a gravity acceleration sensor and a unit for determining the components of the acceleration of gravity, sequentially connected, the second the course of which is connected to the output of the pitch sensor, the third input to the output of the roll sensor, and the output to the second input of the first adder, and the speed sensor of the device, the third unit for determining the components of the absolute acceleration of the center of mass, the second input of which is connected to the output of the angular velocity sensor and the output is with the second input of the sixth subtraction unit, the second input of the current center of mass coordinate unit is connected to the output of the angular velocity sensor, and the output forms the output center of mass displacement bus. In contrast to the previous versions of the device, here the information of the speed sensor of the apparatus in its associated axes is used to highlight the increment of absolute acceleration. It is differentiated and multiplied by the output signal of the angular velocity sensor in the third block for determining the components of the absolute acceleration of the center of mass and is fed to the second input of the sixth subtraction block via the bus of absolute acceleration of the center of mass.
Указанный технический результат достигается также тем, то в устройстве для определения величины и направления смещения центра масс аппарата третий блок определения составляющих абсолютного ускорения центра масс содержит три дифференциатора, три сумматора, шесть умножителей так, что первый вход третьего блока определения составляющих абсолютного ускорения центра масс соединен с шиной скорости аппарата, второй вход - с шиной абсолютной угловой скорости аппарата, а выход - с шиной абсолютного ускорения центра масс аппарата, первые входы пятого дифференциатора, двадцать шестого и двадцать седьмого умножителей соединены с входом скорости аппарата по продольной оси связанной системы координат, первые входы шестого дифференциатора, двадцать восьмого и двадцать девятого умножителей соединены с входом скорости аппарата по нормальной оси связанной системы координат, первые входы седьмого дифференциатора, тридцатого и тридцать первого умножителей соединены с входом скорости аппарата по поперечной оси связанной системы координат, вторые входы двадцать шестого и двадцать восьмого умножителей соединены с входом угловой скорости по поперечной оси связанной системы координат, вторые входы двадцать седьмого и тридцать первого умножителей соединены с входом угловой скорости по нормальной оси связанной системы координат, вторые входы двадцать девятого и тридцатого умножителей соединены с входом угловой скорости по продольной оси связанной системы координат, первый суммирующий вход двадцатого сумматора соединен с выходом пятого дифференциатора, второй вычитающий вход - с выходом двадцать восьмого умножителя, третий суммирующий вход - с выходом тридцать первого умножителя, а выход - с выходом продольной составляющей абсолютного ускорения центра масс аппарата, первый суммирующий вход двадцать первого сумматора соединен с выходом шестого дифференциатора, второй вычитающий вход - с выходом тридцатого умножителя, третий суммирующий вход - с выходом двадцать шестого умножителя, а выход - с выходом нормальной составляющей абсолютного ускорения центра масс аппарата, первый суммирующий вход двадцать второго сумматора соединен с выходом седьмого дифференциатора, второй вычитающий вход - с выходом двадцать седьмого умножителя, третий суммирующий вход - с выходом двадцать девятого умножителя, а выход - с выходом поперечной составляющей абсолютного ускорения центра масс аппарата. При этом определение проекций вектора абсолютного линейного ускорения центра масс аппарата на оси связанной системы координат производится по сигналам навигационного измерителя скорости аппарата в связанных осях и датчика угловых скоростей [12, с. 32 - 34]. В качестве датчика скорости аппарата здесь может применяться, например,
доплеровский измеритель абсолютной скорости. Третий блок определения составляющих абсолютного ускорения центра масс аппарата реализует следующее соотношение между проекциями вектора скорости аппарата, вектора угловой скорости аппарата в связанных осях и проекциями вектора абсолютного ускорения центра масс в тах же осях:
где [WXO, WYO, WZO] ' - проекции вектора абсолютного ускорения центра масс аппарата в связанной системе координат аппарата;
(ωx,ωy,ωz)′ -проекции вектора угловой скорости аппарата;
[VX, VY, VZ]' - проекции вектора скорости аппарата.The technical result is also achieved by the fact that in the device for determining the magnitude and direction of the center of mass displacement of the apparatus, the third unit for determining the components of the absolute acceleration of the center of mass contains three differentiators, three adders, six multipliers so that the first input of the third unit for determining the components of the absolute acceleration of the center of mass is connected with the apparatus speed bus, the second input - with the apparatus of the absolute angular velocity of the apparatus, and the output - with the bus of absolute acceleration of the center of mass of the apparatus, the first inputs the fifth differentiator, twenty-sixth and twenty-seventh multipliers are connected to the input of the speed of the apparatus along the longitudinal axis of the associated coordinate system, the first inputs of the sixth differentiator, the twenty-eighth and twenty-ninth multipliers are connected to the speed input of the apparatus along the normal axis of the connected coordinate system, the first inputs of the seventh differentiator, of the thirty and the thirty-first multiplier connected to the input of the speed of the apparatus along the transverse axis of the associated coordinate system, the second inputs of the twenty-sixth and twenty the eighth of the multipliers are connected to the input of angular velocity along the transverse axis of the associated coordinate system, the second inputs of the twenty-seventh and thirty-first multipliers are connected to the input of angular velocity to the normal axis of the connected coordinate system, the second inputs of the twenty-ninth and thirtieth multipliers are connected to the input of angular velocity along the longitudinal axis coordinate system, the first summing input of the twentieth adder is connected to the output of the fifth differentiator, the second subtracting input - with the output of the twenty-eighth multiply I, the third summing input - with the output of the thirty-first multiplier, and the output - with the output of the longitudinal component of the absolute acceleration of the center of mass of the apparatus, the first summing input of the twenty-first adder is connected to the output of the sixth differentiator, the second subtracting input - with the output of the thirtyth multiplier, the third summing input - with the output of the twenty-sixth multiplier, and the output with the output of the normal component of the absolute acceleration of the center of mass of the apparatus, the first summing input of the twenty-second adder is connected to the output of the seventh ifferentsiatora second subtracting input - with the output of the twenty-seventh multiplier, a third summing input of - a twenty-ninth multiplier output, while the output - to yield the transverse component of the absolute acceleration of the center of mass system. In this case, the projections of the absolute linear acceleration vector of the center of mass of the apparatus on the axis of the associated coordinate system are determined by the signals of the navigation speed meter of the apparatus in the connected axes and the angular velocity sensor [12, p. 32 - 34]. Here, for example, as an apparatus speed sensor,
Doppler absolute speed meter. The third block for determining the components of the absolute acceleration of the center of mass of the apparatus implements the following relationship between the projections of the velocity vector of the apparatus, the vector of the angular velocity of the apparatus in the associated axes and the projections of the vector of absolute acceleration of the center of mass in the same axes:
where [W XO , W YO , W ZO ] 'is the projection of the absolute acceleration vector of the center of mass of the apparatus in the associated coordinate system of the apparatus;
(ω x , ω y , ω z ) ′ projections of the angular velocity vector of the apparatus;
[V X , V Y , V Z ] '- projections of the velocity vector of the apparatus.
Проведенный заявителем анализ уровня техники позволил установить, что аналоги, характеризующиеся совокупностями признаков, тождественными всем признакам заявленных способа и устройства для определения величины и направления смещения центра масс аппарата, отсутствуют. Следовательно, каждое из заявленных изобретений соответствует условию патентоспособности "новизна". The analysis of the prior art by the applicant made it possible to establish that there are no analogues that are characterized by sets of features identical to all the features of the claimed method and device for determining the magnitude and direction of displacement of the center of mass of the apparatus. Therefore, each of the claimed inventions meets the condition of patentability "novelty."
Результаты поиска известных решений в данной и смежных областях техники с целью выявления признаков, совпадающих с отличительными от прототипов признаками каждого заявленного изобретения, показали, что они не следуют явным образом из уровня техники. Из определенного заявителем уровня техники не выявлена известность влияния предусматриваемых существенными признаками каждого из заявленных изобретений преобразований на достижение указанного технического результата. Следовательно, каждое из заявленных изобретений соответствует условию патентоспособности "изобретательский уровень". Search results for known solutions in this and related fields of technology in order to identify features that match the distinctive features of the prototypes of each claimed invention have shown that they do not follow explicitly from the prior art. From the prior art determined by the applicant, the influence of the transformations provided for by the essential features of each of the claimed inventions on the achievement of the indicated technical result has not been revealed. Therefore, each of the claimed inventions meets the condition of patentability "inventive step".
В настоящей заявке на выдачу патента соблюдено требование единства изобретения, поскольку способ и устройство предназначены для определения величины и направления смещения центра масс аппарата. Заявленные изобретения решают одну и ту же задачу - определения величины и направления смещения центра масс аппарата в полете при любых параметрах его ориентации, изменении конфигурации аппарата, перемещении грузов, действии на него внешних и внутренних возмущений, сопоставления величины и направления смещения центра масс с допустимыми значениями для контроля и обеспечения безопасности полета и возможного управления движением аппарата с учетом точного значения центровки. Единым техническим результатом при осуществлении изобретений является создание комплексных систем управления и контроля с высокими технико-экономическими показателями. In the present application for the grant of a patent, the requirement of the unity of the invention is met, since the method and device are designed to determine the magnitude and direction of displacement of the center of mass of the apparatus. The claimed inventions solve the same problem - determining the magnitude and direction of the displacement of the center of mass of the apparatus in flight for any parameters of its orientation, changing the configuration of the apparatus, moving loads, the effect of external and internal disturbances on it, comparing the magnitude and direction of the displacement of the center of mass with acceptable values to control and ensure flight safety and possible control of the movement of the device, taking into account the exact centering value. The only technical result in the implementation of the invention is the creation of integrated control and monitoring systems with high technical and economic indicators.
На фиг. 1 изображено взаимное положение систем координат аппарата (Ап) и Земли (З1-З2), где приняты следующие обозначения:
O0X0Y0Z0 - геоцентрическая система координат, центр которой - точка O0 - расположен в центре Земли, ось O0Z0 направлена по оси вращения Земли в сторону Северного полюса, ось O0X0 лежит в плоскости экватора Э1 - Э2 и нулевого (Гринвичского) меридиана, ось O0Y0 перпендикулярна плоскости нулевого меридиана и расположена в плоскости экватора;
X0 - геоцентрическая координата аппарата по оси в плоскости земного экватора и нулевого меридиана;
Y0 - геоцентрическая координата аппарата по оси, перпендикулярной к плоскости нулевого меридиана и расположенной в плоскости экватора;
Z0 - геоцентрическая координата аппарата по оси вращения Земли;
O0Xg0Yg0Zg0 - геоцентрическая нормальная система координат, центр которой - точка O0 - расположен в центре Земли, ось O0Xg0 лежит в плоскости экватора Э1-Э2 под углом λ к оси O0X0, параллельной направлению движения, ось O0Yg0 перпендикулярна O0Xg0 и направлена по вертикали в точке O0g1 местоположения аппарата на Земле, ось O0Zg0, взаимно перпендикулярна осям O0Xg0, O0Yg0, лежит в плоскости меридиана точки Og1 местоположения аппарата и образует правую систему координат;
λ,φ - углы долготы и широты точки Og1, местоположения аппарата в геоцентрической системе координат O0X0Y0Z0, определяют угловое положение O0X0Y0Z0 и O0Xg0Yg0Zg0, Og1Xg1Yg1Zg1;
Og1Xg1Yg1Zg1 - земная система координат, центр которой - точка Og1 - расположен в точке местоположения аппарата на Земле, ось Og1Yg1 направлена по вертикали места, ось Og1Xg1 параллельна O0Xg0 и направлена в сторону движения, ось Og1Zg1 параллельна O0Zg0, оси Og1Xg1, Og1Zg1 лежат в плоскости горизонта и образуют правую систему координат;
OgXgYgZg - земная система координат локатора, центр которой - точка Og - расположен в точке местоположения локатора, а оси параллельны осям земной системы координат Og1Xg1Yg1Zg1;
Xg - координата аппарата по горизонтальной оси направления движения земной системы координат;
Yg - координаты аппарата по оси местной вертикали земной системы координат;
Zg - координата аппарата по горизонтальной оси, перпендикулярной оси направления движения;
Xg, Yg, Zg - земные координаты аппарата;
OXg2Yg2Zg2 - подвижная земная система координат, оси которой имеют то же направление, что и Xg1, Yg1, Zg1, но начало координат - точка O размещена на аппарате в его центре масс; ось OXg2 - горизонтальная ось направления движения; ось OYg2 - местная вертикаль; OZg2 - перпендикулярна направлению движения;
OфXфYфZф - система координат фюзеляжа, Oф - реперная точка; OфXф - строительная горизонталь фюзеляжа в его плоскости симметрии; ось OфYф перпендикулярна OфXф в плоскости симметрии аппарата, ось OфZф достраивает систему координат до правой и направлен в сторону правого крыла;
OX1Y1Z1 - связанная система координат, центр которой - точка O - расположен в центре масс аппарата, продольная ось OX1 параллельна строительной оси OфXф, нормальная ось OY1 параллельна строительной оси OфYф, поперечная ось OZ1 перпендикулярна плоскости симметрии аппарата и направлена в сторону правого крыла;
x - смещение центра масс по продольной оси связанной системы координат;
y - смещение центра масс по нормальной оси связанной системы координат;
z - смещение центра масс по поперечной оси связанной системы координат;
ψ,ϑ,γ - углы курса, тангажа, крена определяют взаимное угловое положение систем координат OX1Y1Z1 и OXg2Yg2Zg2;
ω - величина угловой скорости аппарата;
ωx - угловая скорость по продольной оси связанной системы координат;
ωy - угловая скорость по нормальной оси связанной системы координат;
ωz - угловая скорость по поперечной оси связанной системы координат;
WA - величина абсолютного ускорения аппарата в точке A, где установлен акселерометр;
WO - величина абсолютного ускорения аппарата в точке O - центре масс аппарата;
ρ - величина смещения центра масс аппарата относительно точки A - места установки акселерометра на аппарате;
ρA - величина удаления точки A установки акселерометра от реперной точки Oф;
На фиг. 2 приведена структурная схема устройства для определения величины и направления смещения центра масс аппарата по п. 4 формулы, где приняты следующие обозначения:
1 - акселерометр;
2-1 - первый сумматор;
3-1, 3-2 - первый и второй частотные селекторы;
4 - блок текущих координат центра масс;
5 - датчик ускорения силы тяжести;
6 - блок определения составляющих ускорения силы тяжести;
7 - датчик тангажа;
8 - датчик крена;
9 - датчик угловых скоростей;
10 - шина смещения центра масс.In FIG. 1 shows the relative position of the coordinate systems of the apparatus (Ap) and the Earth (Z1-Z2), where the following notation is adopted:
O 0 X 0 Y 0 Z 0 is a geocentric coordinate system whose center - point O 0 - is located in the center of the Earth, the axis O 0 Z 0 is directed along the axis of rotation of the Earth towards the North Pole, the axis O 0 X 0 lies in the plane of the equator E1 - E2 and the zero (Greenwich) meridian, the axis O 0 Y 0 is perpendicular to the plane of the zero meridian and is located in the plane of the equator;
X 0 - geocentric coordinate of the apparatus along the axis in the plane of the earth's equator and the zero meridian;
Y 0 is the geocentric coordinate of the apparatus along an axis perpendicular to the plane of the zero meridian and located in the plane of the equator;
Z 0 - geocentric coordinate of the apparatus along the axis of rotation of the Earth;
O 0 X g0 Y g0 Z g0 is a geocentric normal coordinate system whose center - point O 0 - is located in the center of the Earth, the axis O 0 X g0 lies in the plane of the equator E1-E2 at an angle λ to the axis O 0 X 0 parallel to the direction of motion, the axis O 0 Y g0 is perpendicular to O 0 X g0 and directed vertically at the point O 0g1 of the location of the apparatus on Earth, the axis O 0 Z g0 , mutually perpendicular to the axes O 0 X g0 , O 0 Y g0 , lies in the plane of the meridian of point O g1 the location of the apparatus and forms the right coordinate system;
λ, φ are the angles of longitude and latitude of the point O g1 , the location of the device in the geocentric coordinate system O 0 X 0 Y 0 Z 0 , determine the angular position O 0 X 0 Y 0 Z 0 and O 0 X g0 Y g0 Z g0 , O g1 X g1 Y g1 Z g1 ;
O g1 X g1 Y g1 Z g1 - the Earth's coordinate system, the center of which is the point O g1 - is located at the location of the device on Earth, the axis O g1 Y g1 is directed vertically, the axis O g1 X g1 is parallel to O 0 X g0 and directed in the direction of movement, the axis O g1 Z g1 is parallel to O 0 Z g0 , the axes O g1 X g1 , O g1 Z g1 lie in the horizontal plane and form the right coordinate system;
O g X g Y g Z g - the earth coordinate system of the locator, the center of which is the point O g - is located at the location of the locator, and the axes are parallel to the axes of the earth coordinate system O g1 X g1 Y g1 Z g1 ;
X g - the coordinate of the apparatus along the horizontal axis of the direction of motion of the Earth's coordinate system;
Y g - the coordinates of the apparatus along the axis of the local vertical of the earth's coordinate system;
Z g - the coordinate of the apparatus along the horizontal axis perpendicular to the axis of the direction of movement;
X g , Y g , Z g - earth coordinates of the device;
OX g2 Y g2 Z g2 - a moving earth coordinate system whose axes have the same direction as X g1 , Y g1 , Z g1 , but the origin - point O is located on the device in its center of mass; axis OX g2 - horizontal axis of the direction of movement; axis OY g2 - local vertical; OZ g2 - perpendicular to the direction of movement;
O f X f Y f Z f - fuselage coordinate system, O f - reference point; O f X f - the construction horizontal of the fuselage in its plane of symmetry; the axis O f Y f is perpendicular to O f X f in the plane of symmetry of the apparatus, the axis O f Z f extends the coordinate system to the right and is directed towards the right wing;
OX 1 Y 1 Z 1 is a connected coordinate system whose center - point O - is located in the center of mass of the apparatus, the longitudinal axis OX 1 is parallel to the construction axis O f X f , the normal axis OY 1 is parallel to the construction axis O f Y f , the transverse axis OZ 1 perpendicular to the plane of symmetry of the apparatus and directed towards the right wing;
x is the displacement of the center of mass along the longitudinal axis of the associated coordinate system;
y is the displacement of the center of mass along the normal axis of the associated coordinate system;
z is the displacement of the center of mass along the transverse axis of the associated coordinate system;
ψ, ϑ, γ — heading, pitch, and roll angles determine the mutual angular position of the coordinate systems OX 1 Y 1 Z 1 and OX g2 Y g2 Z g2 ;
ω is the value of the angular velocity of the apparatus;
ω x is the angular velocity along the longitudinal axis of the associated coordinate system;
ω y is the angular velocity along the normal axis of the associated coordinate system;
ω z is the angular velocity along the transverse axis of the associated coordinate system;
W A - the absolute acceleration of the apparatus at point A, where the accelerometer is installed;
W O - the magnitude of the absolute acceleration of the apparatus at point O - the center of mass of the apparatus;
ρ is the magnitude of the displacement of the center of mass of the apparatus relative to point A - the installation site of the accelerometer on the apparatus;
ρ A is the distance of the point A of the installation of the accelerometer from the reference point O f ;
In FIG. 2 shows a structural diagram of a device for determining the magnitude and direction of displacement of the center of mass of the apparatus according to
1 - accelerometer;
2-1 - the first adder;
3-1, 3-2 - the first and second frequency selectors;
4 - block of the current coordinates of the center of mass;
5 - gravity acceleration sensor;
6 - block determining the components of the acceleration of gravity;
7 - pitch sensor;
8 - roll sensor;
9 - angular velocity sensor;
10 - tire displacement of the center of mass.
На фиг. 3 приведена структурная схема устройства для определения величины и направления смещения центра масс аппарата по п. 5 формулы, где приняты следующие обозначения:
1 - акселерометр;
2-1 - первый сумматор;
3-1, 3-2 - первый и второй частотные селекторы;
4 - блок текущих координат центра масс;
5 - датчик ускорения силы тяжести;
6 - блок определения составляющих ускорения силы тяжести.In FIG. 3 is a structural diagram of a device for determining the magnitude and direction of displacement of the center of mass of the apparatus according to
1 - accelerometer;
2-1 - the first adder;
3-1, 3-2 - the first and second frequency selectors;
4 - block of the current coordinates of the center of mass;
5 - gravity acceleration sensor;
6 - block determining the components of the acceleration of gravity.
7 - датчик тангажа;
8 - датчик крена;
9 - датчик угловых скоростей;
10 - шина смещения центра масс;
11 - задатчик конструктивных координат акселерометра на аппарате;
12-1 - первый блок вычитания;
13 - шина отклонения смещения центра масс.7 - pitch sensor;
8 - roll sensor;
9 - angular velocity sensor;
10 - tire displacement of the center of mass;
11 - adjuster of the design coordinates of the accelerometer on the apparatus;
12-1 - the first block of subtraction;
13 - tire deviation of the displacement of the center of mass.
На фиг. 4 приведена структурная схема датчика 5 ускорения силы тяжести по п. 6 формулы, где приняты следующие обозначения:
14 - датчик широты;
15-1 - первый функциональный преобразователь;
2-2 - второй сумматор;
16 - датчик высоты.In FIG. 4 is a structural diagram of a
14 - latitude sensor;
15-1 - the first functional converter;
2-2 - the second adder;
16 - height sensor.
17 - задачик эталонного значения ускорения силы тяжести. 17 - the reference value of the acceleration of gravity.
На фиг. 5 приведена структурная схема блока 6 определения составляющих ускорения силы тяжести по п. 7 формулы, где приняты следующие обозначения:
18-1, 18-2 - первый и второй преобразователи координат;
19-1, 19-2 - первый и второй синусные функциональные преобразователи;
20-1, 20-2 - первый и второй косинусные функциональные преобразователи;
21 - шина ускорения силы тяжести.In FIG. 5 is a structural diagram of a
18-1, 18-2 - the first and second coordinate converters;
19-1, 19-2 - the first and second sine functional converters;
20-1, 20-2 - the first and second cosine functional converters;
21 - tire acceleration of gravity.
На фиг. 6 приведена структурная схема преобразователей 18-1 - 18- 10 координат по п. 8 формулы, где приняты следующие обозначения:
2-3 - третий сумматор;
12-2 - второй блок вычитания;
22-1, 22-2, 22-3, 22-4 - первый, второй, третий, четвертый умножители;
На фиг. 7 приведена структурная схема блока 4 текущих координат центра масс по п. 9 формулы, где приняты следующие обозначения:
23 - блок определения проекций;
24 - интегратор координат центра масс;
25 - шина приращения абсолютного ускорения;
26 - шина угловой скорости.In FIG. 6 shows the structural diagram of the transducers 18-1 - 18-10 coordinates according to
2-3 - the third adder;
12-2 - the second block of subtraction;
22-1, 22-2, 22-3, 22-4 - the first, second, third, fourth multipliers;
In FIG. 7 is a structural diagram of a block of 4 current coordinates of the center of mass according to
23 is a block for determining projections;
24 - integrator of the center of mass coordinates;
25 - tire increment absolute acceleration;
26 - tire angular velocity.
На фиг. 8 приведена структурная схема блока 23 определения проекций по п. 10 формулы, где приняты следующие обозначения:
2-4, 2-5, 2-6, 2-7, 2-8, 2-9 - четвертый, пятый, шестой, седьмой, восьмой, девятый сумматоры;
12-3, 12-4, 12-5 - третий, четвертый, пятый блоки вычитания;
22-5, 22-6, 22-7, 22-8, 22-9, 22-10 - пятый, шестой, седьмой, восьмой, девятый, десятый умножители;
27-1, 27- 2, 27-2 - первый, второй, третий инверторы;
28-1, 28-2, 28-3 - первый, второй, третий усилители;
29-1, 29-2, 29-3 - первый, второй, третий дифференциаторы.In FIG. 8 is a structural diagram of a
2-4, 2-5, 2-6, 2-7, 2-8, 2-9 - the fourth, fifth, sixth, seventh, eighth, ninth adders;
12-3, 12-4, 12-5 - the third, fourth, fifth blocks of subtraction;
22-5, 22-6, 22-7, 22-8, 22-9, 22-10 - fifth, sixth, seventh, eighth, ninth, tenth multipliers;
27-1, 27-2, 27-2 - the first, second, third inverters;
28-1, 28-2, 28-3 - the first, second, third amplifiers;
29-1, 29-2, 29-3 - the first, second, third differentiators.
На фиг. 9 приведена структурная схема интегратора 24 координат центра масс по п. 11 формулы, где приняты следующие обозначения:
2-10, 2-11, 2-12 - десятый, одиннадцатый, двенадцатый сумматоры;
22-11, 22-12, 22-13, 22-14, 22-15, 22-16, 22-17, 22-18, 22-19, 22-20, 22-21, 22-22, 22-23, 22-24, 22-25 - одиннадцатый, двенадцатый, тринадцатый, четырнадцатый, пятнадцатый, шестнадцатый, семнадцатый, восемнадцатый, девятнадцатый, двадцатый, двадцать первый, двадцать второй, двадцать третий, двадцать четвертый, двадцать пятый умножители;
27-4, 27-5, 27-6, 27-7, 27-8, 27-9 - четвертый, пятый, шестой, седьмой, восьмой, девятый инверторы;
30-1, 30-2, 30- 3, 30-4, 30-5, 30-6 - первый, второй, третий, четвертый, пятый, шестой интеграторы.In FIG. 9 is a structural diagram of an integrator of 24 coordinates of the center of mass according to claim 11 of the formula, where the following notation is adopted:
2-10, 2-11, 2-12 - the tenth, eleventh, twelfth adders;
22-11, 22-12, 22-13, 22-14, 22-15, 22-16, 22-17, 22-18, 22-19, 22-20, 22-21, 22-22, 22- 23, 22-24, 22-25 - eleventh, twelfth, thirteenth, fourteenth, fifteenth, sixteenth, seventeenth, eighteenth, nineteenth, twentieth, twenty first, twenty second, twenty third, twenty fourth, twenty fifth multipliers;
27-4, 27-5, 27-6, 27-7, 27-8, 27-9 - the fourth, fifth, sixth, seventh, eighth, ninth inverters;
30-1, 30-2, 30-3, 30-4, 30-5, 30-6 - the first, second, third, fourth, fifth, sixth integrators.
На фиг. 10 приведена структурная схема частотного селектора 3-1 - 3-2 по п. 12 формулы, где приняты следующие обозначения:
2-13, 2-14, 2-15, 2-16, 2-17, 2-18, 2-19 - тринадцатый, четырнадцатый, пятнадцатый, шестнадцатый, семнадцатый, восемнадцатый, девятнадцатый сумматоры;
28-4, 28-5, 28-6, 28-7, 28-8 - четвертый, пятый, шестой, седьмой, восьмой усилители;
31-1, 31-2, 31-3, 31-4 - первая, вторая, третья, четвертая схемы задержки.In FIG. 10 is a structural diagram of a frequency selector 3-1 - 3-2 according to claim 12 of the formula, where the following notation is adopted:
2-13, 2-14, 2-15, 2-16, 2-17, 2-18, 2-19 - the thirteenth, fourteenth, fifteenth, sixteenth, seventeenth, eighteenth, nineteenth adders;
28-4, 28-5, 28-6, 28-7, 28-8 - the fourth, fifth, sixth, seventh, eighth amplifiers;
31-1, 31-2, 31-3, 31-4 - the first, second, third, fourth delay schemes.
На фиг. 11 приведена структурная схема устройства для определения величины и направления смещения центра масс аппарата по п. 13 формулы, где приняты следующие обозначения:
1 - акселерометр;
2-1 - первый сумматор;
4 - блок текущих координат центра масс;
5 - датчик ускорения силы тяжести;
6 - блок определения составляющих ускорения силы тяжести;
7 - датчик тангажа;
8 - датчик крена;
9 - датчик угловых скоростей;
10 - шина смещения центра масс;
12-6 - шестой блок вычитания;
14 - датчик широты;
32 - датчик геоцентрических координат;
33 - блок двойного дифференцирования;
34 - первый блок определения составляющих абсолютного ускорения центра масс;
35 - датчик долготы;
36 - датчик курса.In FIG. 11 is a structural diagram of a device for determining the magnitude and direction of displacement of the center of mass of the apparatus according to claim 13 of the formula, where the following notation is adopted:
1 - accelerometer;
2-1 - the first adder;
4 - block of the current coordinates of the center of mass;
5 - gravity acceleration sensor;
6 - block determining the components of the acceleration of gravity;
7 - pitch sensor;
8 - roll sensor;
9 - angular velocity sensor;
10 - tire displacement of the center of mass;
12-6 - the sixth unit of subtraction;
14 - latitude sensor;
32 - sensor geocentric coordinates;
33 - block double differentiation;
34 - the first block determining the components of the absolute acceleration of the center of mass;
35 - longitude sensor;
36 - heading sensor.
На фиг. 12 приведена структурная схема первого блока 34 определения составляющих абсолютного ускорения центра масс по п. 14 формулы, где приняты следующие обозначения:
18-3, 18-4, 18-5, 18-6, 18-7- третий, четвертый, пятый, шестой, седьмой преобразователи координат;
19-3, 19-4, 19-5, 19-6, 19-7 - третий, четвертый, пятый, шестой, седьмой синусные функциональные преобразователи;
20-3, 20-4, 20-5, 20-6, 20-7 - третий, четвертый, пятый, шестой, седьмой косинусные функциональные преобразователи;
37 - шина абсолютного ускорения геоцентрических координат аппарата;
38 - шина абсолютного ускорения центра масс аппарата.In FIG. 12 is a structural diagram of the
18-3, 18-4, 18-5, 18-6, 18-7- third, fourth, fifth, sixth, seventh coordinate converters;
19-3, 19-4, 19-5, 19-6, 19-7 - the third, fourth, fifth, sixth, seventh sinus functional converters;
20-3, 20-4, 20-5, 20-6, 20-7 - the third, fourth, fifth, sixth, seventh cosine functional converters;
37 - tire absolute acceleration of the geocentric coordinates of the apparatus;
38 - tire absolute acceleration of the center of mass of the apparatus.
На фиг. 13 приведена структурная схема устройства для определения величины и направления смещения центра масс аппарата по п. 15 формулы, где приняты следующие обозначения:
1 - акселерометр;
2-1 - первый сумматор;
4 - блок текущих координат центра масс;
5 - датчик ускорения силы тяжести;
6 - блок определения составляющих ускорения силы тяжести;
7 - датчик тангажа;
8 - датчик крена;
9 - датчик угловых скоростей;
10 - шина смещения центра масс;
12-6 - шестой блок вычитания;
14 - датчик широты;
29-4 - четвертый дифференциатор;
34 - первый блок определения составляющих абсолютного ускорения центра масс;
35 - датчик долготы;
36 - датчик курса;
39 - датчик скорости изменения геоцентрических координат.In FIG. 13 is a structural diagram of a device for determining the magnitude and direction of displacement of the center of mass of the apparatus according to p. 15 of the formula, where the following notation is adopted:
1 - accelerometer;
2-1 - the first adder;
4 - block of the current coordinates of the center of mass;
5 - gravity acceleration sensor;
6 - block determining the components of the acceleration of gravity;
7 - pitch sensor;
8 - roll sensor;
9 - angular velocity sensor;
10 - tire displacement of the center of mass;
12-6 - the sixth unit of subtraction;
14 - latitude sensor;
29-4 - the fourth differentiator;
34 - the first block determining the components of the absolute acceleration of the center of mass;
35 - longitude sensor;
36 - heading sensor;
39 - speed sensor changes geocentric coordinates.
На фиг. 14 приведена структурная схема устройства для определения величины и направления смещения центра масс аппарата по по п. 16 формулы, где приняты следующие обозначения:
1 - акселерометр;
2-1 - первый сумматор;
4 - блок текущих координат центра масс;
5 - датчик ускорения силы тяжести;
6 - блок определения составляющих ускорения силы тяжести;
7 - датчик тангажа;
8 - датчик крена;
9 - датчик угловых скоростей;
10 - шина смещения центра масс;
12-6 - шестой блок вычитания;
33 - блок двойного дифференцирования;
36 - датчик курса;
40 - датчик земных координат;
41 - второй блок определения составляющих абсолютного ускорения центра масс.In FIG. 14 is a structural diagram of a device for determining the magnitude and direction of displacement of the center of mass of an apparatus according to
1 - accelerometer;
2-1 - the first adder;
4 - block of the current coordinates of the center of mass;
5 - gravity acceleration sensor;
6 - block determining the components of the acceleration of gravity;
7 - pitch sensor;
8 - roll sensor;
9 - angular velocity sensor;
10 - tire displacement of the center of mass;
12-6 - the sixth unit of subtraction;
33 - block double differentiation;
36 - heading sensor;
40 - sensor of earth coordinates;
41 - the second block for determining the components of the absolute acceleration of the center of mass.
На фиг. 15 приведена структурная схема второго блока 41 определения составляющих абсолютного ускорения центра масс по п. 17 формулы, где приняты следующие обозначения:
18-8, 18-9, 18-10 - восьмой, девятый, десятый преобразователи координат;
19-8, 19-9, 19-10 - восьмой, девятый, десятый синусные функциональные преобразователи;
20-8, 20-9, 20-10 - восьмой, девятый, десятый косинусные функциональные преобразователи;
38 - шина абсолютного ускорения центра масс аппарата;
42 - шина абсолютного ускорения земных координат аппарата.In FIG. 15 is a structural diagram of a
18-8, 18-9, 18-10 - the eighth, ninth, tenth coordinate converters;
19-8, 19-9, 19-10 - the eighth, ninth, tenth sinus functional converters;
20-8, 20-9, 20-10 - the eighth, ninth, tenth cosine functional converters;
38 - tire absolute acceleration of the center of mass of the apparatus;
42 - tire absolute acceleration of the earth's coordinates of the apparatus.
На фиг. 16 приведена структурная схема устройства для определения величины и направления смещения центра масс аппарата по п. 18 формулы, где приняты следующие обозначения:
1 - акселерометр;
2-1 - первый сумматор;
4 - блок текущих координат центра масс;
5 - датчик ускорения силы тяжести;
6 - блок определения составляющих ускорения силы тяжести;
7 - датчик тангажа;
8 - датчик крена;
9 - датчик угловых скоростей;
10 - шина смещения центра масс;
12-6 - шестой блок вычитания;
29-4 - четвертый дифференциатор;
36 - датчик курса;
41 - второй блок определения составляющих абсолютного ускорения центра масс;
43 - датчик скорости изменения земных координат.In FIG. 16 is a structural diagram of a device for determining the magnitude and direction of displacement of the center of mass of the apparatus according to p. 18 of the formula, where the following notation is adopted:
1 - accelerometer;
2-1 - the first adder;
4 - block of the current coordinates of the center of mass;
5 - gravity acceleration sensor;
6 - block determining the components of the acceleration of gravity;
7 - pitch sensor;
8 - roll sensor;
9 - angular velocity sensor;
10 - tire displacement of the center of mass;
12-6 - the sixth unit of subtraction;
29-4 - the fourth differentiator;
36 - heading sensor;
41 - the second block for determining the components of the absolute acceleration of the center of mass;
43 - speed sensor changes the Earth's coordinates.
На фиг. 17 приведена структурная схема устройства для определения величины и направления смещения центра масс аппарата по п. 19 формулы, где приняты следующие обозначения:
1 - акселерометр;
2-1 - первый сумматор;
4 - блок текущих координат центра масс;
5 - датчик ускорения силы тяжести;
6 - блок определения составляющих ускорения силы тяжести;
7 - датчик тангажа;
8 - датчик крена;
9 - датчик угловых скоростей;
10 - шина смещения центра масс;
12-6 - шестой блок вычитания;
44 - датчик скорости аппарата;
45 - третий блок определения составляющих абсолютного ускорения центра масс.In FIG. 17 is a structural diagram of a device for determining the magnitude and direction of displacement of the center of mass of the apparatus according to claim 19 of the formula, where the following notation is adopted:
1 - accelerometer;
2-1 - the first adder;
4 - block of the current coordinates of the center of mass;
5 - gravity acceleration sensor;
6 - block determining the components of the acceleration of gravity;
7 - pitch sensor;
8 - roll sensor;
9 - angular velocity sensor;
10 - tire displacement of the center of mass;
12-6 - the sixth unit of subtraction;
44 - apparatus speed sensor;
45 is the third block for determining the components of the absolute acceleration of the center of mass.
На фиг. 18 приведена структурная схема третьего блока 45 определения составляющих абсолютного ускорения центра масс по п. 20 формулы, где приняты следующие обозначения:
2-20, 2-21, 2-22 - двадцатый, двадцать первый, двадцать второй сумматоры;
22-26, 22-27, 22-28, 22- 29, 22-30, 22-31 - двадцать шестой, двадцать седьмой, двадцать восьмой, двадцать девятый, тридцатый, тридцать первый умножители;
29-5, 29-6, 29-7 - пятый, шестой, седьмой дифференциаторы;
38 - шина абсолютного ускорения центра масс аппарата;
46 - шина скорости аппарата;
47 - шина абсолютной угловой скорости аппарата.In FIG. 18 is a structural diagram of the
2-20, 2-21, 2-22 - the twentieth, twenty-first, twenty-second adders;
22-26, 22-27, 22-28, 22-29, 22-30, 22-31 - twenty-sixth, twenty-seventh, twenty-eighth, twenty-ninth, thirtieth, thirty-first multipliers;
29-5, 29-6, 29-7 - fifth, sixth, seventh differentiators;
38 - tire absolute acceleration of the center of mass of the apparatus;
46 - tire speed apparatus;
47 - tire absolute angular velocity of the apparatus.
Способ осуществляется следующим образом. По фиг. 1 можно определить абсолютное линейное ускорение точки A, где установлен акселерометр [1,с.97 ]:
где WA - величина абсолютного линейного ускорения точки A;
WO - величина абсолютного линейного ускорения точки O, являющейся центром масс аппарата;
ω - величина абсолютной угловой скорости аппарата;
d ω /dt - величина абсолютного углового ускорения аппарата;
ρ - величина смещении центра масс по отношению к точке A;
t - время.The method is as follows. In FIG. 1, you can determine the absolute linear acceleration of point A, where the accelerometer is installed [1, p. 97]:
where W A is the magnitude of the absolute linear acceleration of point A;
W O - the magnitude of the absolute linear acceleration of the point O, which is the center of mass of the apparatus;
ω is the magnitude of the absolute angular velocity of the apparatus;
d ω / dt is the magnitude of the absolute angular acceleration of the apparatus;
ρ is the displacement of the center of mass with respect to point A;
t is time.
Преобразовав выражение (20) к виду дифференциального уравнения относительно неизвестного , получаем:
Смешение центра масс определяется посредством решения этого уравнения. Для этого предварительно определяется абсолютное угловое ускорение . Оно получается дифференцированием выходного сигнала датчика угловых скоростей. Абсолютное линейное ускорение получается суммированием кажущегося ускорения , которое измеряет акселерометр, и ускорения силы тяжести в точке местоположения аппарата:
Все измерения кажущегося ускорения и абсолютных угловых скоростей проводятся в связанной системе координат OX1Y1Z1 аппарата. Проекции ускорения силы тяжести на эти оси имеют вид:
а величина ускорения силы тяжести определяется по формуле
g = 9,78049(1+5,288•10-3 sin2 φ)- 3,086•10-6•H, (24)
где φ - широта местоположения аппарата;
H - высота местоположения аппарата относительно поверхности Земли.Transforming expression (20) to the form of a differential equation with respect to the unknown we get:
Mixing the center of mass is determined by solving this equation. For this, the absolute angular acceleration is preliminarily determined. . It is obtained by differentiating the output signal of the angular velocity sensor. Absolute linear acceleration is obtained by summing the apparent acceleration which measures the accelerometer, and acceleration gravity at the location of the apparatus:
All measurements of apparent acceleration and absolute angular velocities are carried out in the associated coordinate system OX 1 Y 1 Z 1 apparatus. Acceleration projections Gravity forces on these axes have the form:
and the magnitude of the acceleration of gravity is determined by the formula
g = 9.78049 (1 + 5.288 • 10 -3 sin 2 φ) - 3.086 • 10 -6 • H, (24)
where φ is the latitude of the location of the apparatus;
H - the height of the location of the device relative to the surface of the Earth.
По фиг. 1 можно определить соотношение между проекциями вектора ускорения силы тяжести в подвижной земной системе координат ОXg2Yg2 Zg2 и связанной системе координат OX1Y1Z1 аппарата
где [O, -g, O]' - проекции вектора ускорения силы тяжести на оси подвижной земной системы координат OXg2Yg2Zg2;
[gx, gy, gz]' - проекции вектора ускорения силы тяжести на оси связанной системы координат OX1Y1Z1.In FIG. 1, you can determine the relationship between the projections of the acceleration vector of gravity in the moving earth coordinate system OX g2 Y g2 Z g2 and the associated coordinate system OX 1 Y 1 Z 1 apparatus
where [O, -g, O] 'is the projection of the gravity acceleration vector on the axis of the moving earth coordinate system OX g2 Y g2 Z g2 ;
[g x , g y , g z ] '- projections of the acceleration vector of gravity on the axis of the associated coordinate system OX 1 Y 1 Z 1 .
Измерение величины и направления ускорения силы силы тяжести возможно гравиметром [14, с. 75]. Однако предпочтительно аналитическое определение проекций gx, gy, gz с помощью датчика 5 ускорения силы тяжести (фиг. 4) и блока 6 определения составляющих ускорения силы тяжести (фиг. 5). Последний содержит одинаковые преобразователи 18-1, 18-2 координат, аналогичные преобразователям 18-3, ... 18-10 координат, применяемым в других блоках. Преобразователи 18-1, ... 18-10 осуществляют преобразование проекций вектора из одной исходной системы координат в другую подвижную систему координат, две оси которой повернуты на угол α по отношению к осям исходной системы координат. При этом проекции вектора в исходной системе координат поступают на первый, четвертый и пятый входы преобразователя 18-1, ... 18-10 координат (фиг. 6), а угол α взаимного поворота, представленный через функции sin α и cos α, поступает соответственно на второй и третий входы. На первом, втором и третьем выходах преобразователей 18-1, ... 18-10 координат получаются проекции вектора на оси подвижной системы координат согласно следующего соотношения:
где Uвх.1, Uвх.4, Uвх.5 - сигналы, поступающие соответственно на первый, второй и пятый входы преобразователя (18-1, ... 18-10) координат;
Uвых.1, Uвых.2, Uвых.3 - выходные сигналы преобразователя координат;
α - угол поворота подвижной системы координат по отношению к исходной системе координат, отсчитываемый против часовой стрелки;
sin α, cos α - сигналы на втором и третьем входах преобразователя координат.Measurement of magnitude and direction of acceleration gravity is possible with a gravimeter [14, p. 75]. However, it is preferable to analytically determine the projections g x , g y , g z using the gravity acceleration sensor 5 (FIG. 4) and the gravity acceleration component determination unit 6 (FIG. 5). The latter contains the same transducers 18-1, 18-2 coordinates, similar to transducers 18-3, ... 18-10 coordinates used in other blocks. Converters 18-1, ... 18-10 convert the projections of the vector from one source coordinate system to another moving coordinate system, the two axes of which are rotated through an angle α with respect to the axes of the original coordinate system. In this case, the projections of the vector in the initial coordinate system are supplied to the first, fourth and fifth inputs of the coordinate transformer 18-1, ... 18-10 (Fig. 6), and the mutual rotation angle α represented through the functions sin α and cos α respectively to the second and third entrances. At the first, second and third outputs of the transducers 18-1, ... 18-10 coordinates, projections of the vector on the axis of the moving coordinate system are obtained according to the following relation:
where U input 1 , U input 4 , U input 5 - signals received respectively at the first, second and fifth inputs of the transducer (18-1, ... 18-10) coordinates;
U oy.1 , U oo.2 , U oo.3 - output signals of the coordinate transformer;
α is the angle of rotation of the moving coordinate system with respect to the original coordinate system, counted counterclockwise;
sin α, cos α - signals at the second and third inputs of the coordinate transformer.
Приращение абсолютного линейного ускорения аппарата в точке А, где установлен акселерометр, по отношению к абсолютному линейному ускорению в центре масс - точке O -определяется по формуле:
или в проекциях на оси связанной системы координат:
ΔWx= WxA-Wx0;
ΔWy= WyA-Wy0;
ΔWz= WzA-Wz0.
Оно получается из-за углового движения аппарата относительно центра масс. Причиной непрерывного углового движения аппарата являются внутренние и внешние воздействия от перемещения грузов, пассажиров, топлива, турбулентности воздушной среды. Угловое движение аппарата состоит из составляющих короткопериодического и длиннопериодического движений [5, с. 172; 12, с. 27; 16, с. 106] . Проведя узкополосную фильтрацию сигналов сравнительно интенсивного короткопериодического углового движения, можно выделить приращение абсолютного ускорения. При этом выходные сигналы первого сумматора 2-1, пропорциональные абсолютному линейному ускорению, и датчика 9 угловых скоростей пропускаются соответственно через первый и второй частотные селекторы 3-1, 3-2. Выходной сигнал первого сумматора 2-1 после фильтрации в первом частотном селекторе 3-1 сохраняет информацию только о составляющей ускорения от короткопериодического углового движения относительно центра масс. Выходной сигнал датчика 9 угловых скоростей после фильтрации во втором частотном селекторе 3-2, сохраняет информацию только о составляющей угловой скорости короткопериодического углового движения аппарата относительно центра масс. После фильтрации параметров, соответствующих короткопериодическому угловому движению аппарата, их значения используются для решения дифференциального уравнения (21) в блоке 4 текущих координат центра масс. Интегрирование уравнения (21) приводит к нахождению смещения центра масс, проекции X, Y, Z которого получаются на выходе блока 4 текущих координат центра масс. Зная допустимые значения смещения, а также конструктивные координаты положения акселерометра на аппарате, можно определить и отклонение смещения центра масс аппарата от заданного значения по условию безопасного устойчивого движения. При этом заданное смещение центра масс с задатчика 11 конструктивных координат акселерометра поступает на вход первого блока 12-1 вычитания, на второй вход которого поступает смещение центра масс (фиг. 3). Выходной сигнал блока 12-1 вычитания пропорционален отклонению смещения центра масс от заданного значения и может быть проградуирован в процентах средней аэродинамической хорды (САХ) крыла.The increment of the absolute linear acceleration of the apparatus at point A, where the accelerometer is installed, with respect to the absolute linear acceleration in the center of mass - point O - is determined by the formula:
or in projections on the axis of the associated coordinate system:
ΔW x = W xA -W x0 ;
ΔW y = W yA -W y0 ;
ΔW z = W zA -W z0 .
It is obtained due to the angular movement of the apparatus relative to the center of mass. The reason for the continuous angular movement of the apparatus is internal and external influences from the movement of goods, passengers, fuel, and turbulence in the air. The angular movement of the apparatus consists of the components of short-period and long-period movements [5, p. 172; 12, p. 27; 16, p. 106]. After narrow-band filtering of signals of relatively intense short-period angular motion, we can distinguish the increment absolute acceleration. The output signals of the first adder 2-1, proportional to the absolute linear acceleration, and the
Приращение абсолютного ускорения аппарата можно определить и с помощью измерений координат местоположения или скоростей аппарата его бортовой глобальной навигационной системой [20, с. 8]. В частности, с помощью спутниковой навигационной системы, как датчика 32 геоцентрических координат X0, Y0, Z0, после двукратного дифференцирования в блоке 33 двойного дифференцирования и приведения к проекциям в осях связанной системы координат в первом блоке 34 определения составляющих ускорения центра масс, можно вычислить величину и направление абсолютного ускорения центра масс аппарата (фиг. 11). Приращение абсолютного ускорения из-за углового движения аппарата получается как разность абсолютного ускорения ) аппарата и абсолютного ускорения центра масс на выходе блока 12-6 вычитания. В отличие от вышеизложенного варианта устройства здесь и в последующих вариантах для определения приращения абсолютного ускорения аппарата непосредственно вычисляется абсолютное ускорение центра масс. При этом используется основное назначение бортовой навигационной системы - выдавать информацию о положении и/или скорости центра масс аппарата [19, с. 6; 30, с. 5]. В частности, если спутниковая навигационная система выдает информацию о скорости изменения геоцентрических координат аппарата (фиг. 13), то для определения абсолютного ускорения центра масс достаточно однократного дифференцирования выходного сигнала датчика 39 скорости изменения геоцентрических координат в четвертом дифференциаторе 29-4 с последующим прохождением сигнала абсолютного ускорения через тот же первый блок 34 определения составляющих абсолютного ускорения центра масс. Приращение абсолютного ускорения с выхода блока 12-6 вычитания поступает на вход блока 4 текущих координат центра масс. На второй вход поступает информация об абсолютной угловой скорости аппарата с датчика 9 угловых скоростей. Последующее интегрирование уравнений (21) приводит к нахождению смещения центра масс. По фиг. 1 можно определить соотношение между проекциями вектора абсолютного ускорения (или скорости ) центра масс аппарата в геоцентрической системе координат O0X0Y0Z0 и связанной системе координат OX1Y1Z1:
где - проекции вектора абсолютного ускорения центра масс аппарата в геоцентрической системе координат;
[WXO, WYO, WZO] ' - проекции вектора абсолютного ускорения центра масс аппарата в связанной системе координат.Increment absolute acceleration of the apparatus can also be determined by measuring the coordinates of the location or speeds of the apparatus by its onboard global navigation system [20, p. 8]. In particular, using a satellite navigation system, as a
Where - projections of the absolute acceleration vector of the center of mass of the apparatus in a geocentric coordinate system;
[W XO , W YO , W ZO ] '- projections of the absolute acceleration vector of the center of mass of the apparatus in a connected coordinate system.
Приращение абсолютного ускорения аппарата можно определить и с помощью измерений координат местоположения или скоростей аппарата его бортовой системой ближней навигации, радиус действия которой ограничен зоной прямой видимости с аппарата точки Og земной системы координат локатора. В частности, это возможно с помощью лазерных локационных систем [17, с. 183; 26; 27; 28, с. 73] или радиотехнических систем ближней навигации [29, с. 96; 31, с. 94]. Координаты местоположения Xg, Yg, Zg аппарата в земной системе координат локатора (фиг. 1) измеряются датчиком 40 земных координат (фиг. 14). В этом устройстве абсолютное ускорение центра масс получается после дифференцирования координат Xg, Yg, Zg в блоке 33 двойного дифференцирования и последующего преобразования этой информации к осям связанной системы координат во втором блоке 41 определения составляющих абсолютного ускорения центра масс аппарата.Increment The absolute acceleration of the device can also be determined by measuring the coordinates of the location or speeds of the device by its on-board short-range navigation system, the radius of which is limited by the line of sight from the apparatus of the point O g of the earth coordinate system of the locator. In particular, this is possible with the help of laser location systems [17, p. 183; 26; 27; 28, p. 73] or radio systems of near navigation [29, p. 96; 31, p. 94]. The coordinates of the location X g , Y g , Z g of the device in the earth coordinate system of the locator (Fig. 1) are measured by the
Приращение абсолютного ускорения из-за углового движения аппарата получается также на выходе блока 12-6 вычитания в соответствии с формулой (27). Приращение абсолютного ускорения с выхода блока 12-6 вычитания поступает на вход блока 4 текущих координат центра масс. На второй вход поступает информация об абсолютной угловой скорости аппарата с датчика 9 угловых скоростей. Последующее интегрирование уравнений (21) приводит к нахождению смещения центра масс. В том случае, если система ближней навигации выдает информацию о скорости изменения земных координат , то для определения абсолютного ускорения достаточно однократного дифференцирования выходных сигналов датчика 43 скорости изменения земных координат c последующим прохождением этого сигнала через второй блок 41 определения составляющих абсолютного ускорения центра масс до поступления на вход блока 12-6 вычитания. После нахождения приращения ускорения процесс решения уравнения (21) аналогичен вышеизложенному. По фиг. 1 можно определить соотношение между проекциями вектора абсолютного ускорения (или скорости ) центра масс аппарата в земной системе координат локатора и связанной системой координат:
где - проекции вектора абсолютного ускорения центра масс аппарата в земной системе координат локатора.Increment absolute acceleration due to the angular movement of the apparatus is also obtained at the output of the subtraction block 12-6 in accordance with formula (27). Increment absolute acceleration from the output of block 12-6 subtraction goes to the input of the
Where - projections of the absolute acceleration vector of the center of mass of the apparatus in the earth coordinate system of the locator.
Приращение абсолютного ускорения аппарата можно определять и с помощью измерения абсолютной скорости аппарата в осях связанной системы координат OX1 Y1 Z1. В частности, это возможно делать с помощью доплеровских навигационных измерителей скорости аппарата относительно Земли [26, с. 135, 29, с. 218; 30]. Проекции абсолютной скорости Vx, Vy, Vz в связанных осях измеряются датчиком 44 скорости аппарата и далее поступают на первый вход третьего блока 45 определения составляющих абсолютного ускорения центра масс. Одновременно на второй вход этого же блока 45 определения составляющих поступает сигнал с датчика 9 угловых скоростей о векторе ωx,ωy,ωz абсолютной угловой скорости. Третий блок 45 определения составляющих абсолютного ускорения центра масс вычисляет проекции вектора абсолютного ускорения центра масс аппарата согласно следующему соотношению:
где [WXO, WYO, WZO] ' - проекции вектора абсолютного ускорения центра масс аппарата в связанной системе координат OX1Y1Z1;
[Vx, Vy, Vz] ' - проекции вектора абсолютной скорости аппарата в связанной системе координат OX1Y1Z1;
[ωx,ωy,ωz]′ - проекции вектора угловой скорости аппарата в связанной системе координат OX1Y1 Z1;
d/dt - производная по времени.Increment absolute acceleration of the apparatus can also be determined by measuring the absolute speed apparatus in the axes of the associated coordinate system OX 1 Y 1 Z 1 . In particular, it is possible to do this with the help of Doppler navigation speed meters of the device relative to the Earth [26, p. 135, 29, p. 218; thirty]. The projections of the absolute velocity V x , V y , V z in the coupled axes are measured by the
where [W XO , W YO , W ZO ] 'is the projection of the absolute acceleration vector of the center of mass of the apparatus in the associated coordinate system OX 1 Y 1 Z 1 ;
[V x , V y , V z ] '- projections of the absolute velocity vector of the apparatus in the associated coordinate system OX 1 Y 1 Z 1 ;
[ω x , ω y , ω z ] ′ are the projections of the angular velocity vector of the apparatus in the coupled coordinate system OX 1 Y 1 Z 1 ;
d / dt is the time derivative.
Приращение абсолютного ускорения из-за углового движения аппарата вокруг центра масс получается на выходе блока 12-6 вычитания. Далее по уравнению (21) в блоке 4 текущих координат центра масс определяется искомое смещение .Increment absolute acceleration due to the angular movement of the apparatus around the center of mass is obtained at the output of the subtraction block 12-6. Further, according to equation (21), in the
Устройство (фиг. 2) для определения величины и направления смещения центра масс аппарата содержит последовательно соединенные акселерометр 1, сумматор 2-1, частотный селектор 3-1, блок 4 текущих координат центра масс. Оно также содержит последовательно соединенные датчик 5 ускорения силы тяжести, блок 6 определения составляющих ускорения силы тяжести, второй вход которого соединен с выходом датчика 7 тангажа, третий вход - с выходом датчика 8 крена, а выход - со вторым входом сумматора 2-1. Последовательно соединены датчик 9 угловых скоростей и частотный селектор 3-2, выход которого соединен со вторым входом блока 4 текущих координат центра масс, выход которого образует выходную шину 10 смещения центра масс. The device (Fig. 2) for determining the magnitude and direction of displacement of the center of mass of the apparatus contains a series-connected
Устройство (фиг. 3) для определения величины и направления смещения центра масс аппарата содержит последовательно соединенные акселерометр 1, сумматор 2-1, частотный селектор 3-1, блок 4 текущих координат центра масс. Оно также содержит последовательно соединенные датчик 5 ускорения силы тяжести, блок 6 определения составляющих ускорения силы тяжести, второй вход которого соединен с выходом датчика 7 тангажа, третий вход - с выходом датчика 8 крена, а выход - со вторым входом сумматора 2-1. Последовательно соединены датчик 9 угловых скоростей и частотный селектор 3-2, выход которого соединен со вторым входом блока 4 текущих координат центра масс. Оно дополнительно содержит последовательно соединенные задатчик 11 конструктивных координат акселерометра 1 на аппарате и блок 12-1 вычитания, второй вход которого соединен с выходной шиной 10 смещения центра масс, а выход образует шину 13 отклонения смещения центра масс. The device (Fig. 3) for determining the magnitude and direction of displacement of the center of mass of the apparatus contains a series-connected
Датчик 5 ускорения силы тяжести (фиг. 4) содержит последовательно соединенные датчик 14 широты, первый функциональный преобразователь 15-1 и сумматор 12-2, второй суммирующий вход которого соединен с выходом датчика 16 высоты, третий вычитающий вход - с выходом задатчика 17 эталонного значения ускорения силы тяжести, а выход - с выходом датчика 5 ускорения силы тяжести. The gravity acceleration sensor 5 (Fig. 4) contains a
Блок 6 определения составляющих ускорения силы тяжести (фиг. 5) содержит последовательно соединенные преобразователь 18-1 координат, первый вход которого соединен с первым входом блока 6 определения составляющих ускорения силы тяжести, второй вход - с выходом синусного функционального преобразователя 19-1, третий вход - с выходом косинусного функционального преобразователя 20-1, преобразователь 18-2 координат, второй вход которого соединен с выходом синусного функционального преобразователя 19-2, третий вход - с выходом косинусного функционального преобразователя 20-2, четвертый вход - с первым выходом преобразователя 18-1 координат, пятый вход - со вторым выходом преобразователя 18-2 координат, входы синусного и косинусного функциональных преобразователей 19-1, 20-1 соединены со вторым входом блока 6 определения составляющих ускорения силы тяжести, третий вход которого соединен со входами синусного и косинусного функциональных преобразователей 19-2, 20 - 2, а выход - с шиной 21 ускорения силы тяжести так, что первый выход преобразователя 18-2 координат соединен с выходом ускорения силы тяжести по нормальной оси связанной системы координат, второй выход - с выходом ускорения силы тяжести по поперечной оси связанной системы координат, а третий выход - с выходом ускорения силы тяжести по продольной оси связанной системы координат. The unit 6 for determining the components of the acceleration of gravity (Fig. 5) contains a serially connected transducer 18-1 coordinates, the first input of which is connected to the first input of the unit 6 for determining the components of the acceleration of gravity, the second input with the output of the sine functional Converter 19-1, the third input - with the output of the cosine functional converter 20-1, the coordinate converter 18-2, the second input of which is connected to the output of the sine functional converter 19-2, the third input - with the output of the cosine functional of the second transducer 20-2, the fourth input - with the first output of the coordinate transformer 18-1, the fifth input - with the second output of the coordinate transducer 18-2, the inputs of the sine and cosine functional transducers 19-1, 20-1 are connected to the second input of the determination unit 6 components of the acceleration of gravity, the third input of which is connected to the inputs of the sine and cosine functional converters 19-2, 20 - 2, and the output to the bus 21 of the acceleration of gravity so that the first output of the transducer 18-2 coordinates is connected to the output of the acceleration of gravity along the normal axis of the connected coordinate system, the second exit - with the output of the acceleration of gravity along the transverse axis of the connected coordinate system, and the third exit - with the output of the acceleration of gravity along the longitudinal axis of the connected coordinate system.
Преобразователь 18-1, ... 18-10 координат (фиг. 6) содержит последовательно соединенные умножитель 22-1, первый вход которого соединен с первым входом преобразователя 18-1, ... 18-10 координат, второй вход - со вторым входом преобразователя 18-1, ... 18-10 координат, сумматор 2-3, второй вход которого соединен с выходом умножителя 22-2, а выход - с первым выходом преобразователя 18- 1, ... 18-10 координат, последовательно соединенные умножитель 22-3, первый вход которого соединен с первым входом преобразователя 18- 1, ... 18-10 координат, второй вход - с третьим входом преобразователя 18-1, . . . 18-10 координат, блок 12-2 вычитания, суммирующий вход которого соединен с выходом умножителя 22-3, вычитающий вход - с выходом умножителя 22-4, а выход - со вторым выходом преобразователя образователя 1 8-1, ... 18-10 координат, четвертый вход преобразователя 18-1, ... 18-10 координат соединен с его третьим выходом, пятый вход - с первыми входами умножителей 22-2, 22-4, вторые входы которых соединены соответственно с третьим и вторым входами преобразователя 18-1, ... 18-10 координат. The transducer 18-1, ... 18-10 coordinates (Fig. 6) contains a series-connected multiplier 22-1, the first input of which is connected to the first input of the transformer 18-1, ... 18-10 coordinates, the second input to the second the input of the transducer 18-1, ... 18-10 coordinates, the adder 2-3, the second input of which is connected to the output of the multiplier 22-2, and the output is the first output of the transducer 18-1, ... 18-10 coordinates, in series connected multiplier 22-3, the first input of which is connected to the first input of the transducer 18-1, ... 18-10 coordinates, the second input to the third input of the transform ator 18-1,. . . 18-10 coordinates, a subtraction unit 12-2, the summing input of which is connected to the output of the multiplier 22-3, the subtracting input - with the output of the multiplier 22-4, and the output - with the second output of the transformer of the educator 1 8-1, ... 18- 10 coordinates, the fourth input of the transducer 18-1, ... 18-10 coordinates connected to its third output, the fifth input to the first inputs of the multipliers 22-2, 22-4, the second inputs of which are connected respectively to the third and second inputs of the transducer 18 -1, ... 18-10 coordinates.
Блок 4 текущих координат центра масс (фиг. 7) содержит последовательно соединенные блок 23 определения проекций и интегратор 24 координат центра масс так, что первый вход блока 4 текущих координат центра масс соединен с шиной 25 приращения абсолютного ускорения, второй вход - с шиной 26 угловой скорости аппарата, а выход - с шиной 10 смещения центра масс, причем первый вход блока 23 определения проекций соединен с входом угловой скорости по поперечной оси связанной системы координат, второй вход - с входом угловой скорости по нормальной оси связанной системы координат, третий вход - с входом угловой скорости по продольной оси связанной системы координат, а первый, второй, третий, четвертый, пятый, шестой, седьмой, восьмой, девятый, десятый, одиннадцатый и двенадцатый выходы - с одноименными входами интегратора 24 координат центра масс, тринадцатый вход которого соединен с входом приращения абсолютного ускорения по продольной оси связанной системы координат, четырнадцатый вход - с входом приращения абсолютного ускорения по нормальной оси связанной системы координат, пятнадцатый вход - с входом приращения абсолютного ускорения по поперечной оси связанной системы координат, а первый выход - с выходом смещения центра масс по продольной оси связанной системы координат, второй выход - с выходом смещения центра масс по нормальной оси связанной системы координат, третий выход - с выходом смещения центра масс по поперечной оси связанной системы координат. Block 4 of the current coordinates of the center of mass (Fig. 7) contains series-connected block 23 of the definitions of the projections and the integrator 24 of the coordinates of the center of mass so that the first input of the block 4 of the current coordinates of the center of mass is connected to the tire 25 increments of absolute acceleration, the second input to the bus 26 angular the speed of the apparatus, and the output is with the bus 10 of the displacement of the center of mass, the first input of the projection determination unit 23 is connected to the input of the angular velocity along the transverse axis of the associated coordinate system, the second input is connected to the input of angular velocity along the normal axis th coordinate system, the third input - with the input of angular velocity along the longitudinal axis of the connected coordinate system, and the first, second, third, fourth, fifth, sixth, seventh, eighth, ninth, tenth, eleventh and twelfth outputs - with the inputs of the same integrator 24 coordinates the center of mass, the thirteenth input of which is connected to the input of the increment of absolute acceleration along the longitudinal axis of the connected coordinate system, the fourteenth input - with the input of the increment of absolute acceleration along the normal axis of the connected coordinate system, the fifteenth input is the input of the increment of absolute acceleration along the transverse axis of the connected coordinate system, and the first output - with the output of the displacement of the center of mass along the longitudinal axis of the connected coordinate system, the second output - with the output of the displacement of the center of mass along the normal axis of the connected coordinate system, the third output - with the output of the displacement of the center of mass along the transverse axis of the associated coordinate system.
Блок 23 определения проекций (фиг. 8) содержит дифференциатор 29-1, вход которого, как и вход усилителя 28-1, первые входы умножителей 22-5, 22-6 и оба входа умножителя 22-7 соединены с первым входом блока 23 определения проекций, вход дифференциатора 29-2, как и вход усилителя 28-2, первый вход умножителя 22-8, второй вход умножителя 22-5 и оба входа умножителя 22-9 соединены со вторым входом блока 23 определения проекций, вход дифференциатора 29-3, как и вход усилителя 28-3, вторые входы умножителей 22-6, 22-8 и оба входа умножителя 22-10 соединены с третьим входом блока 23 определения проекций, первый вход сумматора 2-4 и вычитающий вход блока 12-3 вычитания соединены с выходом дифференциатора 29-1, а второй вход сумматора 2-4 и суммирующий вход блока 12-3 вычитания соединены с выходом умножителя 22-8, первый вход сумматора 2-5 и вычитающий вход блока 12-4 вычитания соединены с выходом дифференциатора 29-2, а второй вход сумматора 2-5 и суммирующий вход блока 12-4 вычитания соединены с выходом умножителя 22-6, первый вход сумматора 2-6 и вычитающий вход блока 12-5 вычитания соединены с выходом дифференциатора 29-3, а второй вход сумматора 2-6 и суммирующий вход блока 12-5 вычитания соединены с выходом умножителя 22-5, первые входы сумматоров 2-7, 2-8 соединены с выходом умножителя 22-7, второй вход сумматора 2-8 и первый вход сумматора 2-9 соединены с выходом умножителя 22-9, вторые входы сумматоров 2-9, 2-7 соединены с выходом умножителя 22-10, вход инвертора 27-1 соединен с выходом сумматора 2-8, а выход - с первым выходом блока 23 определения проекций, второй выход которого соединен с выходом блока 12-3 вычитания, а третий выход - с выходом сумматора 2-5, выход сумматора 2-4 соединен с четвертым выходом блока 23 определения проекций, пятый выход которого соединен с выходом инвертора 27-2, соединенного с выходом сумматора 2-7, шестой выход блока 23 определения проекций соединен с выходом блока 12-4 вычитания, седьмой выход - с выходом блока 12-4 вычитания, восьмой выход - с выходом сумматора 2-6; девятый выход - с выходом инвертора 27-3, соединенного с выходом сумматора 2-9, десятый выход - с выходом усилителя 28-1, одиннадцатый выход - с выходом усилителя 28-3, двенадцатый выход - с выходом усилителя 28-2. The projection determination unit 23 (Fig. 8) contains a differentiator 29-1, the input of which, like the input of the amplifier 28-1, the first inputs of the multipliers 22-5, 22-6 and both inputs of the multiplier 22-7 are connected to the first input of the determination unit 23 projections, the input of the differentiator 29-2, as well as the input of the amplifier 28-2, the first input of the multiplier 22-8, the second input of the multiplier 22-5, and both inputs of the multiplier 22-9 are connected to the second input of the block 23 for determining the projections, the input of the differentiator 29-3 as the input of the amplifier 28-3, the second inputs of the multipliers 22-6, 22-8 and both inputs of the multiplier 22-10 are connected to the third input of the block 23 opr Projection, the first input of the adder 2-4 and the subtracting input of the subtraction unit 12-3 are connected to the output of the differentiator 29-1, and the second input of the adder 2-4 and the summing input of the subtracting unit 12-3 are connected to the output of the multiplier 22-8, the first input the adder 2-5 and the subtracting input of the subtraction unit 12-4 are connected to the output of the differentiator 29-2, and the second input of the adder 2-5 and the summing input of the subtracting unit 12-4 are connected to the output of the multiplier 22-6, the first input of the adder 2-6 and the subtracting input of the subtraction unit 12-5 is connected to the output of the differentiator 29-3, and the second input is summarized and 2-6 and the summing input of the subtraction block 12-5 are connected to the output of the multiplier 22-5, the first inputs of the adders 2-7, 2-8 are connected to the output of the multiplier 22-7, the second input of the adder 2-8 and the first input of the adder 2- 9 are connected to the output of the multiplier 22-9, the second inputs of the adders 2-9, 2-7 are connected to the output of the multiplier 22-10, the input of the inverter 27-1 is connected to the output of the adder 2-8, and the output is connected to the first output of the projection determination unit 23 the second output of which is connected to the output of the subtraction unit 12-3, and the third output is with the output of the adder 2-5, the output of the adder 2-4 is connected to the fourth output projection determination unit 23, the fifth output of which is connected to the output of the inverter 27-2 connected to the output of the adder 2-7, the sixth output of the projection determination unit 23 is connected to the output of the subtraction unit 12-4, the seventh output is the output of the subtraction unit 12-4, eighth output - with the output of the adder 2-6; the ninth output is with the output of the inverter 27-3 connected to the output of the adder 2-9, the tenth output is with the output of the amplifier 28-1, the eleventh output is with the output of the amplifier 28-3, the twelfth output is with the output of the amplifier 28-2.
Интегратор 24 координат центра масс (фиг. 9) содержит последовательно соединенные сумматор 2-10, интегратор 30-1, интегратор 30-2, инвертор 27-4, умножитель 22-11, второй вход которого соединен с первым входом интегратора 24 координат центра масс, а выход - с первым входом сумматора 2-10, второй вход которого соединен с тринадцатым входом интегратора 24 координат центра масс, третий вход - с выходом умножителя 22-12, первым входом соединенным со вторым входом интегратора 24 координат центра масс, четвертый вход - с выходом умножителя 22-13, первым входом соединенным с третьим входом интегратора 24 координат центра масс, пятый вход - с выходом умножителя 22-14, первым входом соединенным с десятым входом интегратора 24 координат центра масс, шестой вход - с выходом инвертора 27-5, последовательно соединенные сумматор 2- 11, интегратор 30-3, интегратор 30-4, инвертор 27-6, умножитель 22-15, второй вход которого соединен с пятым входом интегратора 24 координат центра масс, а выход - с первым входом сумматора 2-11, второй вход которого соединен с четырнадцатым входом интегратора 24 координат центра масс, третий вход - с выходом умножителя 22-16, первым входом соединенным с шестым входом интегратора 24 координат центра масс, четвертый вход - с выходом умножителя 22-17, первым входом соединенным с четвертым входом интегратора 24 координат центра масс, пятый вход - с выходом умножителя 22-18, первым входом соединенным с одиннадцатым входом интегратора 24 координат центра масс, шестой вход - с выходом инвертора 27-7, последовательно соединенные сумматор 2-12, интегратор 30-5, интегратор 30-6, инвертор 27-8, умножитель 22-19, второй вход которого соединен с девятым входом интегратора 24 координат центра масс, а выход - с первым входом сумматора 2-12, второй вход которого соединен с пятнадцатым входом интегратора 24 координат центра масс, третий вход - с выходом умножителя 22-20, первым входом соединенный с восьмым входом интегратора 24 координат центра масс, четвертый вход - с выходом умножителя 22-21, первым входом соединенным с седьмым входом интегратора 24 координат центра масс, пятый вход - с выходом умножителя 22-22, первым входом соединенным с двенадцатым входом интегратора 24 координат центра масс, шестой вход - с выходом инвертора 27-9, умножитель 22-23, первый вход которого соединен с десятым входом интегратора 24 координат центра масс, второй вход, как и второй вход умножителя 22-22 - с выходом интегратора 30-1, а выход - с входом инвертора 27-7, умножитель 22-24, первый вход которого соединен с одиннадцатым входом интегратора 24 координат центра масс, второй вход, как и второй вход умножителя 22-14 - с выходом интегратора 30-3, а выход - с входом инвертора 27-9, умножитель 22-25, первый вход которого соединен с двенадцатым входом интегратора 24 координат центра масс, второй вход, как и второй вход умножителя 22-18 - с выходом интегратора 30-5, а выход - с входом инвертора 27-5, выход инвертора 27-4 соединен со вторыми входами умножителей 22-17, 22- 21 и первым выходом интегратора 24 координат центра масс, выход инвертора 27-6 соединен со вторыми входами умножителей 22-12, 22-20 и вторым выходом интегратора 24 координат центра масс, выход инвертора 27-8 соединен со вторыми входами умножителей 22-13, 22-16 и третьим выходом интегратора 24 координат центра масс. The integrator 24 coordinates of the center of mass (Fig. 9) contains a series-connected adder 2-10, integrator 30-1, integrator 30-2, inverter 27-4, multiplier 22-11, the second input of which is connected to the first input of the integrator 24 coordinates of the center of mass and the output is with the first input of the adder 2-10, the second input of which is connected to the thirteenth input of the integrator 24 of the center of mass coordinates, the third input is with the output of the multiplier 22-12, the first input connected to the second input of the integrator of 24 center of mass coordinates, the fourth input is with the output of the multiplier 22-13, the first input is connected with the third input of the integrator 24 coordinates of the center of mass, the fifth input with the output of the multiplier 22-14, the first input connected to the tenth input of the integrator 24 coordinates of the center of mass, the sixth input with the output of inverter 27-5, the adder 2-11 connected in series, the integrator 30-3, integrator 30-4, inverter 27-6, multiplier 22-15, the second input of which is connected to the fifth input of the integrator 24 coordinates of the center of mass, and the output to the first input of the adder 2-11, the second input of which is connected to the fourteenth input integrator 24 coordinates of the center of mass, the third input with output multiplier 22-16, the first input connected to the sixth input of the integrator 24 coordinates of the center of mass, the fourth input - with the output of the multiplier 22-17, the first input connected to the fourth input of the integrator 24 coordinates of the center of mass, the fifth input - with the output of the multiplier 22-18, the first the input is connected to the eleventh input of the integrator 24 coordinates of the center of mass, the sixth input is with the output of the inverter 27-7, the adder 2-12 is connected in series, the integrator 30-5, the integrator 30-6, the inverter 27-8, the multiplier 22-19, the second input which is connected to the ninth input of the integrator 24 coordinate inat of the center of mass, and the output - with the first input of the adder 2-12, the second input of which is connected to the fifteenth input of the integrator 24 coordinates of the center of mass, the third input - with the output of the multiplier 22-20, the first input connected to the eighth input of the integrator 24 of the coordinates of the center of mass, the fourth input - with the output of the multiplier 22-21, the first input connected to the seventh input of the integrator 24 coordinates of the center of mass, the fifth input - with the output of the multiplier 22-22, the first input connected with the twelfth input of the integrator 24 coordinates of the center of mass, the sixth input - with the output of the inverter 27-9, y a multiplier 22-23, the first input of which is connected to the tenth input of the integrator 24 coordinates of the center of mass, the second input, as the second input of the multiplier 22-22, with the output of the integrator 30-1, and the output - with the input of the inverter 27-7, the multiplier 22- 24, the first input of which is connected to the eleventh input of the integrator 24 coordinates of the center of mass, the second input, as the second input of the multiplier 22-14, with the output of the integrator 30-3, and the output - with the input of the inverter 27-9, the multiplier 22-25, the first the input of which is connected to the twelfth input of the integrator 24 coordinates of the center of mass, the second input, as well as the second input is the mind scissors 22-18 - with the output of the integrator 30-5, and the output with the input of the inverter 27-5, the output of the inverter 27-4 connected to the second inputs of the multipliers 22-17, 22-21 and the first output of the integrator 24 coordinates of the center of mass, the output of the inverter 27-6 is connected to the second inputs of the multipliers 22-12, 22-20 and the second output of the integrator 24 of the center of mass coordinates, the output of the inverter 27-8 is connected to the second inputs of the multipliers 22-13, 22-16 and the third output of the integrator 24 of the center of mass.
Частотный селектор 3-1, 3-2 (фиг. 10) содержит последовательно соединенные сумматор 2-13, выход которого соединен с первым входом сумматора 2-14, сумматор 2-15, выход которого соединен со вторым входом сумматора 2-14 и первым вычитающим входом сумматора 2-16, усилитель 28-4, выход которого соединен с третьим, четвертым вычитающими входами сумматора 2-14 и вторым суммирующим входом сумматора 2-16, усилитель 28-5, усилитель 28-6, выход которого соединен с пятым вычитающим входом сумматора 2-14 и третьим суммирующим входом сумматора 2-16, выход которого соединен с входом усилителя 28-7, сумматор 2-17, схему 31-1 задержки, сумматор 2-18, второй вход которого соединен с выходом усилителя 28-7, схему 31-2 задержки; сумматор 2-19, второй вход которого соединен с выходом сумматора 2-14, схему 31-3 задержки, выход которой соединен с входом усилителя 28-8, выходом подключенного к второму входу сумматора 2-13, схему 31-4 задержки, выход которой соединен со вторым вычитающим входом сумматора 2-17, а также вторым и третьим вычитающими входами сумматора 2-15. Частотные селекторы 3-1, 3-2 содержат по три одинаковых схемы (фиг. 10) для каждой составляющей сигналов шины абсолютного ускорения аппарата и шины абсолютной угловой скорости аппарата. The frequency selector 3-1, 3-2 (Fig. 10) contains a series-connected adder 2-13, the output of which is connected to the first input of the adder 2-14, the adder 2-15, the output of which is connected to the second input of the adder 2-14 and the first subtracting input of adder 2-16, amplifier 28-4, the output of which is connected to the third, fourth subtracting inputs of adder 2-14 and second summing input of adder 2-16, amplifier 28-5, amplifier 28-6, the output of which is connected to the fifth subtracting the input of the adder 2-14 and the third summing input of the adder 2-16, the output of which is connected to the input m of amplifier 28-7, adder 2-17, delay circuit 31-1, adder 2-18, the second input of which is connected to the output of amplifier 28-7, delay circuit 31-2; the adder 2-19, the second input of which is connected to the output of the adder 2-14, the delay circuit 31-3, the output of which is connected to the input of the amplifier 28-8, the output connected to the second input of the adder 2-13, the delay circuit 31-4, the output of which connected to the second subtracting input of the adder 2-17, as well as the second and third subtracting inputs of the adder 2-15. Frequency selectors 3-1, 3-2 contain three identical circuits (Fig. 10) for each component of the signals of the absolute acceleration bus of the apparatus and the bus of the absolute angular velocity of the apparatus.
Устройство для определения величины и направления смещения центра масс аппарата (фиг. 11) содержит последовательно соединенные акселерометр 1, сумматор 2-1, блок 12- 6 вычитания, блок 4 текущих координат центра масс, последовательно соединенные датчик 5 ускорения силы тяжести и блок 6 определения составляющих ускорения силы тяжести, выход которого соединен со вторым входом сумматора 2-1, и последовательно соединенные датчик 32 геоцентрических координат, блок 33 двойного дифференцирования, первый блок 34 определения составляющих абсолютного ускорения центра масс, второй вход которого соединен с выходом датчика 35 долготы, третий вход - с выходом датчика 14 широты, четвертый вход - с выходом датчика 36 курса, пятый вход, как и второй вход блока 6 определения составляющих ускорения силы тяжести - с выходом датчика 7 тангажа, шестой вход, как и третий вход блока 6 определения составляющих ускорения силы тяжести - с выходом датчика 8 крена, а выход - со вторым входом блока 12-6 вычитания, выход датчика 9 угловых скоростей соединен со вторым входом блока 4 текущих координат центра масс, выход которого образует шину 10 смещения центра масс. A device for determining the magnitude and direction of displacement of the center of mass of the apparatus (Fig. 11) contains a series-connected accelerometer 1, an adder 2-1, a subtraction unit 12-6, a block 4 of the current coordinates of the center of mass, a gravity acceleration sensor 5 and a determination unit 6 gravity acceleration components, the output of which is connected to the second input of the adder 2-1, and geocentric coordinates sensor 32, the double differentiation unit 33, the first absolute acceleration component determination unit 34 a center of mass, the second input of which is connected to the output of the longitude sensor 35, the third input is the output of the latitude sensor 14, the fourth input is the output of the heading sensor 36, the fifth input, as well as the second input of the unit for determining gravity acceleration components 6, is with the sensor output 7 pitch, the sixth input, as well as the third input of the unit 6 for determining the components of the acceleration of gravity with the output of the roll sensor 8, and the output with the second input of the subtraction unit 12-6, the output of the angular velocity sensor 9 is connected to the second input of the block 4 of the current center coordinates mass, the output of which forms a tire 10 of the displacement of the center of mass.
Первый блок 34 определения составляющих абсолютного ускорения центра масс (фиг. 12) содержит последовательно соединенные преобразователи 18-3, 18-4, 18-5, 18- 6, 18-7 координат так, что первый вход первого блока 34 определения составляющих абсолютного ускорения центра масс соединен с шиной 37 абсолютного ускорения геоцентрических координат аппарата, второй вход - с входами синусного и косинусного функциональных преобразователей 19-3, 20-3, третий вход - с входами синусного и косинусного функциональных преобразователей 19-4, 20-4, четвертый вход - с входами синусного и косинусного функциональных преобразователей 19-5, 20-5, пятый вход - с входами синусного и косинусного функциональных преобразователей 19-6, 20- 6, шестой вход - с входами синусного и косинусного функциональных преобразователей 19-7, 20-7, а выход - с шиной 38 абсолютного ускорения центра масс аппараты, причем первый вход преобразователя 18-3 координат соединен с входом абсолютного ускорения геоцентрических координат аппарата по оси, перпендикулярной плоскости нулевого меридиана и расположенной в плоскости экватора, второй вход - с выходом синусного функционального преобразователя 19-3, третий вход - с выходом косинусного функционального преобразователя 20-3, четвертый вход - с входом абсолютного ускорения геоцентрических координат аппарата по оси вращения Земли, пятый вход - с входом абсолютного ускорения геоцентрических координат аппарата по оси в плоскости земного экватора и нулевого меридиана, первый вход преобразователя 18-4 координат соединен с третьим выходом преобразователя 18-3 координат, второй вход - с выходом синусного функционального преобразователя 19-4, третий вход - с выходом косинусного функционального преобразователя 20-4, четвертый вход - с первым выходом преобразователя 18-3 координат, пятый вход - со вторым выходом преобразователя 18-3 координат, первый вход преобразователя 18-5 координат соединен с третьим выходом преобразователя 18-4 координат, второй вход - с выходом синусного функционального преобразователя 19-5, третий вход - с выходом косинусного функционального преобразователя 20-5, четвертый вход - с первым выходом преобразователя 18-4 координат, пятый вход - со вторым выходом преобразователя 18-4 координат, первый вход преобразователя 18-6 координат соединен с третьим выходом преобразователя 18-5 координат, второй вход - с выходом синусного функционального преобразователя 19-6, третий вход - с выходом косинусного функционального преобразователя 20-6, четвертый вход - с первым выходом преобразователя 18-5 координат, пятый вход - со вторым выходом преобразователя 18-5 координат, первый вход преобразователя 18-7 координат соединен с третьим выходом преобразователя 18-6 координат, второй вход - с выходом синусного функционального преобразователя 19-7, третий вход - с выходом косинусного функционального преобразователя 20-7, четвертый вход - с первым выходом преобразователя 18-6 координат, пятый вход - со вторым выходом преобразователя 18-6 координат, первый выход преобразователя 18-7 координат соединен с выходом нормальной составляющей абсолютного ускорения центра масс аппарата, второй выход - с выходом поперечной составляющей абсолютного ускорения центра масс аппарата, третий выход - с выходом продольной составляющей абсолютного ускорения центра масс аппарата. The first block 34 for determining the components of the absolute acceleration of the center of mass (Fig. 12) contains series-connected transducers 18-3, 18-4, 18-5, 18-6, 18-7 of coordinates so that the first input of the first block 34 for determining the components of the absolute acceleration the center of mass is connected to the bus 37 for absolute acceleration of the geocentric coordinates of the apparatus, the second input is with the inputs of the sine and cosine functional converters 19-3, 20-3, the third input is with the inputs of the sine and cosine functional converters 19-4, 20-4, the fourth input - with syn inputs the current and cosine functional converters 19-5, 20-5, the fifth input - with the inputs of the sine and cosine functional converters 19-6, 20-6, the sixth input - with the inputs of the sine and cosine functional converters 19-7, 20-7, and the output is with the bus 38 of the absolute acceleration of the center of mass of the apparatus, the first input of the coordinate converter 18-3 connected to the input of the absolute acceleration of the geocentric coordinates of the apparatus along an axis perpendicular to the plane of the zero meridian and located in the plane of the equator, the second input with the output of syn of the functional converter 19-3, the third input - with the output of the cosine functional converter 20-3, the fourth input - with the input of the absolute acceleration of the geocentric coordinates of the device along the axis of rotation of the Earth, the fifth input - with the input of the absolute acceleration of the geocentric coordinates of the device along the axis in the plane of the Earth's equator and the zero meridian, the first input of the coordinate transformer 18-4 is connected to the third output of the coordinate transformer 18-3, the second input is the output of the sinus functional transducer 19-4, the third input is the output of the cosine functional converter 20-4, the fourth input is with the first output of the coordinate converter 18-3, the fifth input is with the second output of the coordinate converter 18-3, the first input of the coordinate converter 18-5 is connected to the third output of the coordinate converter 18-4, the second the input is with the output of the sine functional converter 19-5, the third input is with the output of the cosine functional converter 20-5, the fourth input is with the first output of the coordinate converter 18-4, the fifth input is with the second output of the coordinate converter 18-4 nat, the first input of the coordinate transformer 18-6 is connected to the third output of the coordinate transformer 18-5, the second input is the output of the sine function transducer 19-6, the third input is the output of the cosine functional transducer 20-6, the fourth input is the first output of the transducer 18-5 coordinates, the fifth input - with the second output of the transducer 18-5 coordinates, the first input of the transformer 18-7 coordinates is connected to the third output of the transformer 18-6 coordinates, the second input - with the output of the sine functional transducer 19-7, three the first input - with the output of the cosine functional transducer 20-7, the fourth input - with the first output of the transformer 18-6 coordinates, the fifth input - with the second output of the transformer 18-6 coordinates, the first output of the transformer 18-7 coordinates is connected to the output of the normal component of absolute acceleration the center of mass of the apparatus, the second exit — with the exit of the transverse component of the absolute acceleration of the center of mass of the apparatus, the third exit — with the exit of the longitudinal component of the absolute acceleration of the center of mass of the apparatus.
Устройство для определения величины и направления смещения центра масс аппарата (фиг. 13) содержит последовательно соединенные акселерометр 1, сумматор 2-1, блок 12-6 вычитания, блок 4 текущих координат центра масс, последовательно соединенные датчик 5 ускорения силы тяжести и блок 6 определения составляющих ускорения силы тяжести, выход которого соединен со вторым входом сумматора 2-1, и последовательно соединенные датчик 39 скорости изменения геоцентрических координат, дифференциатор 29-4, первый блок 34 определения составляющих абсолютного ускорения центра масс, второй вход которого соединен с выходом датчики 35 долготы, третий вход - с выходом датчика 14 широты, четвертый вход - с выходом датчика 36 курса, пятый вход, как и второй вход блока 6 определения составляющих ускорения силы тяжести - с выходом датчика 7 тангажа, шестой вход - как и третий вход блока 6 определения составляющих ускорения силы тяжести - с выходом датчика 8 крена, а выход - со вторым входом блока 12-6 вычитания, выход датчика 9 угловых скоростей соединен со вторым входом блока 4 текущих координат центра масс, выход которого образует выходную шину 10 смещения центра масс. A device for determining the magnitude and direction of displacement of the center of mass of the apparatus (Fig. 13) contains a series-connected accelerometer 1, an adder 2-1, a subtraction unit 12-6, a block 4 of the current coordinates of the center of mass, a gravity acceleration sensor 5 and a determination unit 6 components of the acceleration of gravity, the output of which is connected to the second input of the adder 2-1, and serially connected sensor 39 of the rate of change of geocentric coordinates, the differentiator 29-4, the first block 34 for determining the components of the absolute a center of mass, the second input of which is connected to the output of the longitude sensors 35, the third input - with the output of the latitude sensor 14, the fourth input - with the output of the 36 course sensor, the fifth input, as well as the second input of the unit for determining gravity acceleration components 6, with the sensor output 7 pitch, the sixth input - as the third input of the unit 6 for determining the components of the acceleration of gravity - with the output of the roll sensor 8, and the output - with the second input of the subtraction unit 12-6, the output of the angular velocity sensor 9 is connected to the second input of the block 4 of the current center coordinates masses, the output of which wow forms the output bus 10 of the displacement of the center of mass.
Устройство для определения величины и направления смещения центра масс аппарата (фиг. 14) содержит последовательно соединенные акселерометр 1, сумматор 2-1, блок 12-6 вычитания, блок 4 текущих координат центра масс, последовательно соединенные датчик 5 ускорения силы тяжести и блок 6 определения составляющих ускорения силы тяжести, выход которого соединен со вторым входом сумматора 2-1, и последовательно соединенные датчик 40 земных координат, блок 33 двойного дифференцирования, второй блок 41 определения составляющих абсолютного ускорения центра масс, второй вход которого соединен с выходом датчика 36 курса, третий вход, как и второй вход блока 6 определения составляющих ускорения силы тяжести - с выходом датчика 7 тангажа, четвертый вход, как и третий вход блока 6 определения составляющих ускорения силы тяжести - с выходом датчика 8 крена, а выход - со вторым входом блока 12-6 вычитания, выход датчика 9 угловых скоростей соединен со вторым входом блока 4 текущих координат центра масс, выход которого образует выходную шину 10 смещения центра масс. A device for determining the magnitude and direction of displacement of the center of mass of the apparatus (Fig. 14) contains a series-connected accelerometer 1, an adder 2-1, a subtraction unit 12-6, a block 4 of the current coordinates of the center of mass, a gravity acceleration sensor 5 and a determination unit 6 components of the acceleration of gravity, the output of which is connected to the second input of the adder 2-1, and serially connected to the sensor 40 of the Earth coordinates, block 33 double differentiation, the second block 41 determining the components of the absolute acceleration center and the masses, the second input of which is connected to the output of the heading sensor 36, the third input, as well as the second input of the unit for determining gravity acceleration components 6, with the output of the pitch sensor 7, the fourth input, as well as the third input of the unit for determining gravity acceleration components 6, with the output of the roll sensor 8, and the output with the second input of the subtraction unit 12-6, the output of the angular velocity sensor 9 is connected to the second input of the block 4 of the current center of mass coordinates, the output of which forms the output bus 10 of the center of mass displacement.
Второй блок 41 определения составляющих абсолютного ускорения центра масс (фиг. 15) содержит последовательно соединенные преобразователи 18-8, 18-9, 18-10 координат так, что первый вход второго блока 41 определения составляющих абсолютного ускорения центра масс соединен с шиной 42 абсолютного ускорения земных координат аппарата, второй вход - с входами синусного и косинусного функциональных преобразователей 19-8, 20-8, третий вход - с входами синусного и косинусного функциональных преобразователей 19-9, 20-9, четвертый вход - с входами синусного и косинусного функциональных преобразователей 19-10, 20-10, а выход - с шиной 38 абсолютного ускорения центра масс аппарата, причем первый вход преобразователя 18-8 координат соединен с входом абсолютного ускорения по горизонтальной оси направления движения земной системы координат, второй вход - с выходом синусного функционального преобразователя 19-8, третий вход - с выходом косинусного функционального преобразователя 20-8, четвертый вход - с входом абсолютного ускорения по оси местной вертикали земной системы координат, пятый вход - с входом абсолютного ускорения по горизонтальной оси, перпендикулярной оси направления движения, земной системы координат, первый вход преобразователя 18-9 координат соединен с третьим выходом преобразователя 18-8 координат, второй вход - с выходом синусного функционального преобразователя 19-9, третий вход - с выходом косинусного функционального преобразователя 20-9, четвертый вход - с первым выходом преобразователя 18-8 координат, пятый вход - со вторым выходом преобразователя 18-8 координат, первый вход преобразователя 18-10 координат соединен с третьим выходом преобразователя 18-9 координат, второй вход - с выходом синусного функционального преобразователя 19-10, третий вход - с выходом косинусного функционального преобразователя 20-10, четвертый вход - с первым выходом преобразователя 18-9 координат, пятый вход - со вторым выходом преобразователя 18-9 координат, первый выход преобразователя 18-10 координат соединен с выходом нормальной составляющей абсолютного ускорения центра масс аппарата, второй выход - с выходом поперечной составляющей абсолютного ускорения центра масс аппарата, третий выход - с выходом продольной составляющей абсолютного ускорения центра масс аппарата. The second unit 41 for determining the components of the absolute acceleration of the center of mass (Fig. 15) contains sequentially connected coordinate transformers 18-8, 18-9, 18-10 so that the first input of the second unit 41 for determining the components of the absolute acceleration of the center of mass is connected to the absolute acceleration bus 42 earth coordinates of the apparatus, the second input - with the inputs of the sine and cosine functional converters 19-8, 20-8, the third input - with the inputs of the sine and cosine functional converters 19-9, 20-9, the fourth input - with the inputs of sine and cosine of functional converters 19-10, 20-10, and the output is with the bus 38 for the absolute acceleration of the center of mass of the apparatus, the first input of the transformer 18-8 coordinates connected to the input of absolute acceleration along the horizontal axis of the direction of movement of the earth coordinate system, the second input to the output sine functional converter 19-8, the third input - with the output of the cosine functional converter 20-8, the fourth input - with the input of absolute acceleration along the axis of the local vertical axis of the earth coordinate system, the fifth input - with the input of absolute of rotation along the horizontal axis perpendicular to the axis of the direction of motion of the Earth's coordinate system, the first input of the coordinate transformer 18-9 is connected to the third output of the coordinate transformer 18-8, the second input is the output of the sinus functional transducer 19-9, the third input is the output of the cosine functional transducer 20-9, the fourth input - with the first output of the transformer 18-8 coordinates, the fifth input - with the second output of the transformer 18-8 coordinates, the first input of the transformer 18-10 coordinates is connected to the third output of the transformer coordinate generator 18-9, the second input - with the output of the sine function converter 19-10, the third input - with the output of the cosine functional converter 20-10, the fourth input - with the first output of the coordinate converter 18-9, the fifth input - with the second output of the converter 18 -9 coordinates, the first output of the transducer 18-10 coordinates is connected to the output of the normal component of the absolute acceleration of the center of mass of the apparatus, the second output to the output of the transverse component of the absolute acceleration of the center of mass of the apparatus, the third output to the output of the lone component of the absolute acceleration of the center of mass of the apparatus.
Устройство для определения величины и направления смещения центра масс аппарата (фиг. 16) содержит последовательно соединенные акселерометр 1, сумматор 2-1, блок 12-6 вычитания, блок 4 текущих координат центра масс, последовательно соединенные датчик 5 ускорения силы тяжести и блок 6 определения составляющих ускорения силы тяжести, выход которого соединен со вторым входом сумматора 2-1, и последовательно соединенные датчик 43 скорости изменения земных координат, дифференциатор 29-4, второй блок 41 определения составляющих абсолютного ускорения центра масс, второй вход которого соединен с выходом датчика 36 курса, третий вход, как и второй вход блока 6 определения составляющих ускорения силы тяжести - с выходом датчика 7 тангажа, четвертый вход, как и третий вход блока 6 определения составляющих ускорения силы тяжести - с выходом датчика 8 крена, а выход - со вторым входом блока 12-6 вычитания, выход датчика 9 угловых скоростей соединен со вторым входом блока 4 текущих координат центра масс, выход которого образует выходную шину 10 смещения центра масс. A device for determining the magnitude and direction of displacement of the center of mass of the apparatus (Fig. 16) contains a series-connected accelerometer 1, an adder 2-1, a subtraction unit 12-6, a block 4 of the current coordinates of the center of mass, a gravity acceleration sensor 5 and a determination unit 6 components of the acceleration of gravity, the output of which is connected to the second input of the adder 2-1, and serially connected sensor 43 of the rate of change of earth coordinates, the differentiator 29-4, the second block 41 for determining the components of the absolute acceleration ntra mass, the second input of which is connected to the output of the 36 course sensor, the third input, as well as the second input of the unit for determining gravity acceleration components 6, with the output of the pitch sensor 7, the fourth input, as well as the third input of the unit for determining gravity acceleration components 6, with the output of the roll sensor 8, and the output with the second input of the subtraction unit 12-6, the output of the angular velocity sensor 9 is connected to the second input of the block 4 of the current center of mass coordinates, the output of which forms the output bus 10 of the center of mass displacement.
Устройство для определения величины и направления смещения центра масс аппарата (фиг. 17) содержит последовательно соединенные акселерометр 1, сумматор 2-1, блок 12-6 вычитания, блок 4 текущих координат центра масс, последовательно соединенные датчик 5 ускорения силы тяжести и блок 6 определения составляющих ускорения силы тяжести, второй вход которого соединен с выходом датчика 7 тангажа, третий вход - с выходом датчика 8 крена, а выход - со вторым входом сумматора 2-1, и последовательно соединенные датчик 44 скорости аппарата, третий блок 45 определения составляющих абсолютного ускорения центра масс, второй вход которого соединен с выходом датчика 9 угловых скоростей, а выход - со вторым входом блока 12-6 вычитания, второй вход блока 4 текущих координат центра масс соединен с выходом датчика 9 угловых скоростей, а выход образует выходную шину 10 смещения центра масс. A device for determining the magnitude and direction of displacement of the center of mass of the apparatus (Fig. 17) contains a series-connected
Третий блок 45 определения составляющих абсолютного ускорения центра масс (фиг. 18) содержит дифференциаторы 29-5, 29-6, 29-7, сумматоры 2-20, 2-21, 2-22, умножители 22-26, 22-27, 22-28, 22-2 9, 22-30, 22-31 так, что первый вход третьего блока 45 определения составляющих абсолютного ускорения центра масс соединен с шиной 46 скорости аппарата, второй вход - с шиной 47 абсолютной угловой скорости аппарата, а выход - с шиной 38 абсолютного ускорения центра масс аппарата, первые входы дифференциатора 29-5, умножителей 22-26, 22-27 соединены с входом скорости аппарата по продольной оси связанной системы координат, первые входы дифференциатора 29-6, умножителей 22-28, 22-29 соединены с входом скорости аппарата по нормальной оси связанной системы координат, первые входы дифференциатора 29-7, умножителей 22-30, 22-31 соединены с входом скорости аппарата по поперечной оси связанной системы координат, вторые входы умножителей 22-26, 22-28 соединены с входом угловой скорости по поперечной оси связанной системы координат, вторые входы умножителей 22-27, 22-31 соединены с входом угловой скорости по нормальной оси связанной системы координат, вторые входы умножителей 22-29, 22-30 соединены с входом угловой скорости по продольной оси связанной системы координат, первый суммирующий вход сумматора 2-20 соединен с выходом дифференциатора 29-5, второй вычитающий вход - с выходом умножителя 22-28, третий суммирующий вход - с выходом умножителя 22-31, а выход - с выходом продольной составляющей абсолютного ускорения центра масс аппарата, первый суммирующий вход сумматора 2-21 соединен с выходом дифференциатора 29-6, второй вычитающий вход - с выходом умножителя 22-30, третий суммирующий вход - с выходом умножителя 22-26, а выход - с выходом нормальной составляющей абсолютного ускорения центра масс аппарата, первый суммирующий вход сумматора 2-22 соединен с выходом дифференциатора 29-7, второй вычитающий вход - с выходом умножителя 22-27, третий суммирующий вход - с выходом умножителя 22-29, а выход - с выходом поперечной составляющей абсолютного, ускоренного центра масс аппарата. The third block 45 for determining the components of the absolute acceleration of the center of mass (Fig. 18) contains differentiators 29-5, 29-6, 29-7, adders 2-20, 2-21, 2-22, multipliers 22-26, 22-27, 22-28, 22-2 9, 22-30, 22-31 so that the first input of the third unit 45 for determining the components of the absolute acceleration of the center of mass is connected to the apparatus speed bus 46, the second input to the apparatus absolute speed angular tire 47, and the output - with a bus 38 of absolute acceleration of the center of mass of the apparatus, the first inputs of the differentiator 29-5, multipliers 22-26, 22-27 are connected to the input of the speed of the apparatus along the longitudinal axis of the connection coordinate system, the first inputs of the differentiator 29-6, multipliers 22-28, 22-29 are connected to the speed input of the device along the normal axis of the connected coordinate system, the first inputs of the differentiator 29-7, multipliers 22-30, 22-31 are connected to the speed input apparatus along the transverse axis of the connected coordinate system, the second inputs of the multipliers 22-26, 22-28 are connected to the input of the angular velocity along the transverse axis of the connected coordinate system, the second inputs of the multipliers 22-27, 22-31 are connected to the input of the angular velocity along the normal axis of the connected system coordinate, second input The multipliers 22-29, 22-30 are connected to the input of angular velocity along the longitudinal axis of the associated coordinate system, the first adder input 2-20 is connected to the output of the differentiator 29-5, the second subtractor input is the output of the multiplier 22-28, the third adder - with the output of the multiplier 22-31, and the output with the output of the longitudinal component of the absolute acceleration of the center of mass of the apparatus, the first summing input of the adder 2-21 is connected to the output of the differentiator 29-6, the second subtracting input is with the output of the multiplier 22-30, the third summing input - with the output of the multiplier 22 -26, and the output - with the output of the normal component of the absolute acceleration of the center of mass of the apparatus, the first summing input of the adder 2-22 is connected to the output of the differentiator 29-7, the second subtracting input - with the output of the multiplier 22-27, the third summing input - with the output of the multiplier 22 -29, and the output is the output of the transverse component of the absolute, accelerated center of mass of the apparatus.
Способ определения величины и направления смещения центра масс аппарата по п. 1, 2, 3 формулы осуществляют следующим образом. Измеряют текущие величину и направление абсолютной угловой скорости кажущегося линейного ускорения , текущие углы тангажа ϑ и крена γ аппарата с помощью соответственно датчика угловых скоростей акселерометра, датчиков тангажа и крена гироскопического типа. Одновременно измеряют ускорение силы тяжести в точке местоположения аппарата, например, гравиметром или с помощью датчиков широты φ и высоты H местоположения аппарата над поверхностью Земли. Величину g определяют согласно соотношения (8). Датчики угловых скоростей, тангажа, крена, широты, высоты, кажущегося ускорения - акселерометр могут входить в состав бортовой инерциальной системы аппарата. Гравиметр может быть расположен на аппарате либо на поверхности Земли в точке местоположения аппарата с одинаковым значением широты места. Значение измеренного ускорения g силы тяжести в последнем случае передается на аппарат, например по радиосвязи. После этого величина g уточняется по известной зависимости (8), в том случае, если аппарат расположен над поверхностью Земли. При этом высота H измеряется датчиком высоты аппарата. Применительно к летательному аппарату измерение величины ускорения g силы тяжести следует вести согласно соотношению (8) по широте φ и высоте H без гравиметрических измерений. Затем определяют величину и направление абсолютного линейного ускорения аппарата, суммируя кажущееся линейное ускорение и ускорение силы тяжести в точке местоположения аппарата. Поскольку величина и направление абсолютного линейного ускорения аппарата отличается от величины и направления абсолютного линейного ускорения его центра масс на величину и направление приращения абсолютного линейного ускорения аппарата из-за его углового движения относительно центра масс, то для нахождения смещения центра масс необходимо предварительно определить характеристики этого углового движения - величину и направление угловой скорости и углового ускорения. Измерение величины и направления абсолютного углового ускорения осуществляют, предварительно измеряя величину и направление абсолютной угловой скорости аппарата. Затем по окончании периода времени меньшего периода собственных короткопериодических составляющих угловых колебаний аппарата относительно его центра масс измеряют величину и направление приращения абсолютной угловой скорости аппарата и запоминают их. После этого определяют величину и направление абсолютного углового ускорения аппарата по скорости приращения абсолютной угловой скорости за период времени меньший периода времени собственных короткопериодических составляющих угловых колебаний аппарата относительно его центра масс. Измерение абсолютного углового ускорения возможно и с помощью специального датчика абсолютного углового ускорения аппарата, а не вышеуказанным дифференцированием выходной информации датчика угловых скоростей. Величину и направление приращения абсолютного линейного ускорения аппарата по отношению к абсолютному линейному ускорению аппарата в его центре масс определяют, узкополосно фильтруя на частоте собственных составляющих угловых колебаний аппарата относительно его центра масс сигнал, пропорциональный абсолютному линейному ускорению аппарата. Аналогично определяется величина и направление угловой скорости и углового ускорения аппарата относительно его центра масс. На этой же частоте собственных периодических составляющих угловых колебаний аппарата узкополосно фильтруют сигналы, пропорциональные величине и направлению абсолютной угловой скорости и абсолютному угловому ускорению аппарата. Для летательного аппарата в качестве частоты собственных периодических составляющих угловых колебаний, на которой проводится указанная узкополосная фильтрация, выбирается частота короткопериодических составляющих угловых колебаний. Величину и направление приращения абсолютного линейного ускорения аппарата можно определять и по разности абсолютного линейного ускорения аппарата и абсолютного линейного ускорения аппарата в его центре масс, измеренного по ускорению аппарата относительно Земли. При этом используются измерения навигационных параметров линейного перемещения аппарата, которые определяют движение центра масс. Измерения проводится с помощью навигационной системы либо непосредственно [18, с. 111] , либо при двойном дифференцировании линейных координат местоположения аппарата [17, с. 36 - 37), либо при однократном дифференцировании его линейных скоростей [22, с. 106- 108, 23, с. 198], либо через величину и направление линейных и угловых скоростей аппарата, измеренных в его связанных осях [20, с. 263, 318].The method for determining the magnitude and direction of displacement of the center of mass of the apparatus according to p. 1, 2, 3 of the formula is as follows. Measure the current magnitude and direction of absolute angular velocity apparent linear acceleration , the current pitch angles ϑ and roll γ of the apparatus using, respectively, the angular velocity sensor of the accelerometer, pitch and roll sensors of the gyroscopic type. At the same time measure acceleration gravity at the point of location of the device, for example, with a gravimeter or using sensors of latitude φ and height H of the location of the device above the Earth's surface. The value of g is determined according to relation (8). Sensors of angular speeds, pitch, roll, latitude, height, apparent acceleration - the accelerometer can be part of the onboard inertial system of the device. The gravimeter can be located on the device or on the surface of the Earth at the location of the device with the same latitude. The value of the measured acceleration g of gravity in the latter case is transmitted to the device, for example by radio. After that, the value of g is refined according to the well-known dependence (8), if the device is located above the surface of the Earth. In this case, the height H is measured by the apparatus height sensor. In relation to an aircraft, the measurement of the acceleration g of gravity should be carried out according to relation (8) in latitude φ and height H without gravimetric measurements. Then determine the magnitude and direction of the absolute linear acceleration apparatus, adding up the apparent linear acceleration and acceleration gravity at the location of the apparatus. Since the magnitude and direction of absolute linear acceleration apparatus differs from the magnitude and direction of absolute linear acceleration its center of mass by the magnitude and direction of the increment absolute acceleration of the apparatus due to its angular motion relative to the center of mass, then to find the displacement of the center of mass, you must first determine the characteristics of this angular motion - the magnitude and direction of the angular velocity and angular acceleration. Measurement of magnitude and direction of absolute angular acceleration carry out, pre-measuring the magnitude and direction of the absolute angular velocity apparatus. Then, at the end of a period of time of a shorter period of the intrinsic short-period components of the angular oscillations of the apparatus relative to its center of mass, the magnitude and direction of the increment of the absolute angular velocity of the apparatus are measured and stored. After that, determine the magnitude and direction of the absolute angular acceleration apparatus in terms of increment of absolute angular velocity for a period of time shorter than the period of time of its own short-period components of the angular oscillations of the apparatus relative to its center of mass. Absolute angular acceleration measurement it is possible also with the help of a special sensor of absolute angular acceleration of the apparatus, and not with the above differentiation of the output information of the angular velocity sensor. The size and direction of the increment absolute linear acceleration of the apparatus with respect to absolute linear acceleration the apparatus in its center of mass is determined by narrowly filtering at the frequency of the natural components of the angular oscillations of the apparatus relative to its center of mass a signal proportional to the absolute linear acceleration apparatus. Similarly, the magnitude and direction of the angular velocity and angular acceleration of the apparatus relative to its center of mass are determined. At the same frequency of the natural periodic components of the angular oscillations of the apparatus, the signals proportionally to the magnitude and direction of the absolute angular velocity and the absolute angular acceleration of the apparatus are narrowly filtered. For the aircraft, the frequency of the short-period components of the angular oscillations is selected as the frequency of the natural periodic components of the angular oscillations at which the specified narrow-band filtering is performed. The size and direction of the increment absolute linear acceleration of the apparatus can be determined by the difference in absolute linear acceleration apparatus and absolute linear acceleration apparatus in its center of mass, measured by the acceleration of the apparatus relative to the Earth. In this case, measurements of the navigation parameters of the linear movement of the apparatus are used, which determine the motion of the center of mass. Measurements are carried out using the navigation system or directly [18, p. 111], or with a double differentiation of the linear coordinates of the location of the apparatus [17, p. 36 - 37), or with a single differentiation of its linear velocities [22, p. 106-108, 23, p. 198], or through the magnitude and direction of the linear and angular velocities of the apparatus, measured in its associated axes [20, p. 263, 318].
Устройство для определения величины и направления смещения центра масс аппарата по п. 4 формулы (фиг. 2) работает следующим образом. Сигнал с выхода акселерометра 1, пропорциональный кажущемуся ускорению , поступает на первый вход сумматора 2-1, на второй вход которого поступает сигнал, пропорциональный ускорению силы тяжести, с выхода блока 6 определения составляющих ускорения силы тяжести. Последний формируется по сигналам датчика 5 ускорения силы тяжести, датчика 7 тангажа и датчика 8 крена, поступающим соответственно на первый, второй и третий входы блока 6 определения составляющих ускорения силы тяжести. После сложения сигналов, пропорциональных кажущемуся ускорению и ускорению силы тяжести, на выходе сумматора 2-1 получается сигнал, пропорциональный абсолютному линейному ускорению аппарата. Он поступает на вход частотного селектора 3-1, где происходит его узкополосная фильтрация. На выходе частотного селектора 3-1 получается сигнал, пропорциональный приращению абсолютного ускорения из-за углового движения аппарата относительно его центра масс. Сигнал с выхода частотного селектора 3-1 поступает на первый вход блока 4 текущих координат центра масс. Одновременно с выхода датчика 9 угловых скоростей сигнал, пропорциональный абсолютной угловой скорости аппарата, поступает на вход 18 частотного селектора 3-2, где он также узкополосно фильтруется для выделения сигнала, пропорционального угловому движению аппарата относительно центра масс. Этот сигнал поступает на второй вход блока 4 текущих координат центра масс. В блоке 4 текущих координат центра масс определяется смещение центра масс по отношению к точке А, где расположен акселерометр 1 на аппарате.A device for determining the magnitude and direction of displacement of the center of mass of the apparatus according to
Устройство для определения величины и направления смещения центра масс аппарата по п. 5 формулы (фиг. 3) работает следующим образом. Сигнал с выхода акселерометра 1, пропорциональный кажущемуся ускорению , поступает на первый вход сумматора 2-1, на второй вход которого поступает сигнал, пропорциональный ускорению силы тяжести, с выхода блока 6 определения составляющих ускорения силы тяжести. Последний формируется по сигналам датчика 5 ускорения силы тяжести, датчика 7 тангажа и датчика 8 крена, поступающим соответственно на первый, второй и третий входы блока 6 определения составляющих ускорения силы тяжести. После сложения сигналов, пропорциональных кажущемуся ускорению и ускорению силы тяжести, на выходе сумматора 2-1 получается сигнал, пропорциональный абсолютному линейному ускорению аппарата. Он поступает на вход частотного селектора 3-1, где происходит его узкополосная фильтрация. На выходе частотного селектора 3-1 получается сигнал, пропорциональный приращению абсолютного ускорения из-за углового движения аппарата относительно его центра масс. Сигнал с выхода частотного селектора 3-1 поступает на первый вход блока 4 текущих координат центра масс. Одновременно с выхода датчика 9 угловых скоростей сигнал, пропорциональный абсолютной угловой скорости аппарата, поступает на вход частотного селектора 3-2, где он также узкополосно фильтруется для выделения сигнала, пропорционального угловому движению аппарата относительно центра масс. Этот сигнал поступает на второй вход блока 4 текущих координат центра масс. В блоке 4 текущих координат центра масс определяется смещение центра масс по отношению к точке А, где расположен акселерометр 1 на аппарате. Сигнал, пропорциональный заданному смещению центра масс с выхода задатчика 11 конструктивных координат акселерометра 1 на аппарате, поступает на первый вход блока 12-1 вычитания. На его второй вход поступает сигнал с выхода блока 4 текущих координат центра масс. Выходной сигнал блока 12-1 вычитания пропорционален отклонению смещения центра масс от заданного значения и может быть проградуирован в процентах средней аэродинамической хорды (САХ) крыла для летательного аппарата.A device for determining the magnitude and direction of displacement of the center of mass of the apparatus according to
Датчик 5 ускорения силы тяжести по п.6 формулы (фиг. 4) работает следующим образом. Сигнал, пропорциональный широте φ местоположения аппарата, с датчика 14 широты поступает на вход первого функционального преобразователя 15-1, где на выходе получается сигнал, пропорциональный 5,288•10-3 sin2 φ - изменение ускорения силы тяжести от широты места. Этот сигнал поступает на первый вычитающий вход сумматора 2-2. На второй суммирующий вход сумматора 2-2 поступает сигнал, пропорциональный 3,086•10-6 Н, с датчика 16 высоты местоположения аппарата над поверхностью Земли, а на третий вычитающий вход - постоянный сигнал, пропорциональный ускорению силы тяжести на экваторе 9,7804 9 м/с2, с датчика 17 эталонного значения ускорения силы тяжести. С выхода датчика 5 ускорения силы тяжести получается инвертированный по знаку сигнал, пропорциональный величине ускорения g силы тяжести в точке местоположения аппарата.The
Блок 6 определения составляющих ускорения силы тяжести по п. 7 формулы (фиг. 5) работает следующим образом. Сигнал с первого входа блока 6 определения составляющих ускорения силы тяжести, пропорциональный инвертированной величине ускорения g силы тяжести, поступает на первый вход преобразователя 18-1 координат, на второй и третий входы которого поступают сигналы, пропорциональные соответственно sin ϑ и cos ϑ, с синусного 19-1 и косинусного 20-1 функциональных преобразователей. Входной сигнал последних, пропорциональный углу ϑ тангажа, поступает со второго входа блока 6 определения составляющих ускорения силы тяжести. С третьего входа блока 6 определения составляющих ускорения силы тяжести сигнал, пропорциональный углу γ крена, поступает на входы синусного 19-2 и косинусного 20-2 функциональных преобразователей. На второй и третий входы преобразователя 18-2 координат поступают сигналы, пропорциональные соответственно sin γ и cos γ, с синусного 19-2 и косинусного 20-2 функциональных преобразователей. На четвертый вход преобразователя 18-2 координат поступает сигнал, пропорциональный -g sin ϑ с первого выхода преобразователя 18-1 координат. На пятый вход поступает сигнал, пропорциональный -g cos ϑ со второго выхода преобразователя 18-1 координат. При этом с первого выхода преобразователя 18-2 получается сигнал, пропорциональный -g sin ϑ, со второго выхода - сигнал, пропорциональный - g cos ϑ cos γ, а с третьего выхода - сигнал, пропорциональный g cos ϑ sin γ Эти сигналы поступают на шину 21 ускорения силы тяжести и являются соответственно ускорением силы тяжести по нормальной оси связанной системы координат, ускорением силы тяжести по поперечной оси связанной системы координат и ускорением силы тяжести по продольной оси связанной системы координат аппарата.
Преобразователь 18-1, ... 18-10 координат по п. 8 формулы (фиг. 6) работает следующим образом. Сигнал с первого входа преобразователя 18-1, ... 18-10 координат поступает на первые входы умножителей 22- 1, 22-3, на вторые входы которых поступают сигналы соответственно со второго и третьего входов преобразователя 18-1, ... 18-10 координат. Выходной сигнал умножителя 22-1 поступает на первый вход сумматора 2-3, на второй вход которого поступает выходной сигнал умножителя 22-2. Последний осуществляет перемножение сигналов, поступающих на его первый и второй входы соответственно с пятого и третьего входов преобразователя 18-1, ... 18-10 координат. Выходной сигнал умножителя 22-3 поступает на суммирующий вход блока 12-2 вычитания, на вычитающий вход которого поступает выходной сигнал умножителя 22-4. Последний осуществляет перемножение сигналов, поступающих на его первый и второй входы соответственно с пятого и второго входов преобразователя 18-1, ... 18-10 координат. На первый выход преобразователя 18-1, ... 18-10 координат поступает сигнал с выхода сумматора 2-3, на второй выход - с выхода блока 12-2 вычитания, а на третий выход - с четвертого входа преобразователя 18-1, ... 18-10 координат. Преобразователи 18-1, ... 18- 10 координат осуществляют преобразование проекций вектора, поступающих в виде сигналов на первый, четвертый и пятый входы, из одной - исходной системы координат в другую - подвижную систему координат, две оси которой повернуты на угол, информация о котором в виде тригонометрических функций sin и cos поступает на второй и третий входы преобразователя 18-1, ... 18-10 координат. Проекции вектора в подвижной системе координат получаются согласно соотношениям (11). Converter 18-1, ... 18-10 coordinates according to
Блок 4 текущих координат по п. 9 формулы (фиг. 7) работает следующим образом. Сигнал, пропорциональный величине и направлению приращения абсолютного ускорения по шине 25 приращения абсолютного ускорения, поступает на первый вход блока 4 текущих координат. Одновременно на его второй вход по шине 26 угловой скорости аппарата поступает сигнал, пропорциональный величине и направлению угловой скорости аппарата. С выхода блока 4 текущих координат по шине 10 смещения центра масс снимается сигнал, пропорциональный величине и направлению смещения центра масс аппарата. Блок 4 текущих координат содержит последовательно соединенные блок 23 определения проекций и интегратор 24 координат центра масс так, что на первый вход блока 23 определения проекций поступает сигнал, пропорциональный угловой скорости по поперечной оси связанной системы координат, на второй вход - сигнал, пропорциональный угловой скорости по нормальной оси связанной системы координат, на третий вход - сигнал, пропорциональный угловой скорости по продольной оси связанной системы координат, с шины 26 угловой скорости аппарата. Сигналы с первого по двенадцатый выхода блока 23 определения проекций, пропорциональные значениям коэффициентов уравнения (14), поступают на входы соответственно с первого по двенадцатый интегратора 24 координат центра масс. На тринадцатый вход интегратора 24 координат центра масс поступает сигнал, пропорциональный приращению абсолютного ускорения по продольной оси связанной системы координат, на четырнадцатый вход - сигнал, пропорциональный приращению абсолютного ускорения по нормальной оси связанной системы координат, на пятнадцатый вход - сигнал, пропорциональный приращению абсолютного ускорения по поперечной оси связанной системы координат шины 25 приращения абсолютного ускорения. С первого выхода интегратора 24 координат центра масс на шину 10 смещения центра масс поступает сигнал, пропорциональный смещению центра масс по продольной оси связанной системы координат, со второго выхода - сигнал, пропорциональный смещению центра масс по нормальной оси связанной системы координат, а с третьего выхода - сигнал, пропорциональный смещению центра масс по поперечной оси связанной системы координат.
Блок 23 определения проекций по п. 10 формулы (фиг. 8) работает следующим образом. Сигнал, пропорциональный угловой скорости по поперечной оси связанной системы координат с первого входа блока 23 определения проекций, поступает на вход дифференциатора 29-1, усилителя 28-1, первые входы умножителей 22-5, 22-6 и оба входа умножителя 22-7. Сигнал, пропорциональный угловой скорости по нормальной оси связанной системы координат со второго входа блока 23 определения проекций, поступает на вход дифференциатора 29-2, усилителя 28-2, первый вход умножителя 22-8, второй вход умножителя 28-5 и оба входа умножителя 22-9. Сигнал, пропорциональный угловой скорости по продольной оси связанной системы координат с третьего входа блока 23 определения проекций, поступает на вход дифференциатора 29-3, усилителя 28-3, вторые входы умножителей 22-6, 22-8 и оба входа умножителя 22-10. Сигнал с выхода дифференциатора 29-1 поступает на первый вход сумматора 2-4 и вычитающий вход блока 12-3 вычитания, на вторые суммирующие входы которых поступает сигнал с выхода умножителя 22-8. Сигнал с выхода дифференциатора 29-2 поступает на первый вход сумматора 2-5 и вычитающий вход блока 12-4 вычитания, на вторые суммирующие входы которых поступает сигнал с выхода умножители 22-6. Сигнал с выхода дифференциатора 29-3 поступает на первый вход сумматора 2-6 и вычитающий вход блока 12-5 вычитания, на вторые суммирующие входы которых поступает сигнал с выхода умножителя 22-5. Сигнал с выхода умножителя 22-7 поступает на первые входы сумматоров 2-7, 2-8. На второй вход сумматора 2-8 и первый вход сумматора 2-9 поступает сигнал с выхода умножителя 22-9. На вторые входы сумматоров 2-7, 2-9 поступает сигнал с выхода умножителя 22-10. На вход инвертора 27-1 поступает сигнал с выхода сумматора 2-8, где после инвертирования знака получается сигнал, поступающий на первый выход блока 23 определения проекций, на второй выход которого поступает сигнал с выхода блока 12-3 вычитания, на третий выход - с выхода сумматора 2-5, на четвертый выход - с выхода сумматора 2-4. На вход инвертора 27-2 поступает сигнал с выхода сумматора 2-7, где после инвертирования знака получается сигнал, поступающий на пятый выход блока 23 определения проекций, на шестой выход которого поступает сигнал с выхода блока 12-5 вычитания, на седьмой выход - с выхода блока 12-4 вычитания, на восьмой выход - с выхода сумматора 2-6. На вход инвертора 27-3 поступает сигнал с выхода сумматора 2-9, где после инвертирования знака получается сигнал, поступающий на девятый выход блока 23 определения проекций, на десятый выход которого поступает сигнал с выхода усилителя 28-1, на одиннадцатый выход - с выхода усилителя 28-3, на двенадцатый выход - с выхода усилителя 28-2. На первом выходе блока 23 определения проекций получается значение коэффициента a11 уравнения (14), на втором выходе - значение a12, на третьем выходе - значение a13, на четвертом выходе - значение a21, на пятом выходе - значение a22, на шестом выходе - значение a23, на седьмом выходе - значение a31, на восьмом выходе - значение a32, на девятом выходе - значение a33, на десятом выходе - значение 2ωz, на одиннадцатом выходе - значение 2ωx , на двенадцатом выходе - значение 2ωy.
Интегратор 24 координат центра масс по п. 11 формулы (фиг. 9) работает следующим образом. Сигнал, пропорциональный приращению Δ Wx абсолютного ускорения по продольной оси связанной системы координат, с тринадцатого входа интегратора 24 координат центра масс поступает на второй вход сумматора 2-10, на выходе которого получается сигнал , пропорциональный ускорению смещения центра масс по продольной оси связанной системы координат. Он поступает на вход интегратора 30-1, на выходе которого получается сигнал , пропорциональный скорости смещения центра масс по продольной оси связанной системы координат и поступающий на вторые входы умножителей 22-22, 22-23 и вход интегратора 30-2. На выходе последнего получается сигнал X, пропорциональный смещению центра масс по продольной оси связанной системы координат, который поступает на первый выход интегратора 24 координат центра масс и после инвертирования по знаку в инверторе 27-4, на вторые входы умножителей 22-17, 22-21 и первый вход умножителя 22-11, на второй вход которого поступает сигнал, пропорциональный a11, с первого входа интегратора 24 координат центра масс. Выходной сигнал умножителя 22-11 поступает на первый вход сумматора 2-10. Сигнал, пропорциональный приращению Δ Wу абсолютного ускорения по нормальной оси связанной системы координат, с четырнадцатого входа интегратора 24 координат центра масс поступает на второй вход сумматора 2-11, на выходе которого получается сигнал , пропорциональный ускорению смещения центра масс по нормальной оси связанной системы координат. Он поступает на вход интегратора 30-3, на выходе которого получается сигнал , пропорциональный скорости смещения центра масс по нормальной оси связанной системы координат и поступающий на вторые входы умножителей 22-14, 22-24 и вход интегратора 30-4. На выходе последнего получается сигнал Y, пропорциональный смещению центра масс по нормальной оси связанной системы координат, который поступает на второй выход интегратора 24 координат центра масс и после инвертирования по знаку в инверторе 27-6 на вторые входы умножителей 22-12, 22-20 и первый вход умножителя 22-15, на второй вход которого поступает сигнал пропорциональный a22, с пятого входа интегратора 24 координат центра масс. Выходной сигнал умножителя 22-15 поступает на первый вход сумматора 2-11. Сигнал, пропорциональный
приращению Δ Wz абсолютного ускорения по поперечной оси связанной системы координат с пятнадцатого входа интегратора 24 координат центра масс поступает на второй вход сумматора 2-12, на выходе которого получается сигнал , пропорциональный ускорению смещения центра масс по поперечной оси связанной системы координат. Он поступает на вход интегратора 30-5, на выходе которого получается сигнал , пропорциональный скорости смещения центра масс по поперечной оси связанной системы координат и поступающий на вторые входы умножителей 22-18, 22-25 и вход интегратора 30-6. На выходе последнего получается сигнал Z, пропорциональный смещению центра масс по поперечной оси связанной системы координат, который поступает на третий выход интегратора 24 координат центра масс и после инвертирования по знаку в инверторе 27-8 - на вторые входы умножителей 22-13, 22-16 и первый вход умножителя 22-19, на второй вход которого поступает сигнал, пропорциональный a33, с девятого входа интегратора 24 координат центра масс. Выходной сигнал умножителя 22-19 поступает на первый вход сумматора 2-12. Сигнал, пропорциональный a12, со второго входа интегратора 24 координат центра масс поступает на первый вход умножителя 22-12, с выхода которого сигнал поступает на третий вход сумматора 2-10. Сигнал, пропорциональный a13, с третьего входа интегратора 24 координат центра масс поступает на первый вход умножителя 22-13, с выхода которого сигнал поступает на четвертый вход сумматора 2-10. Сигнал, пропорциональный a21, с четвертого входа интегратора 24 координат центра масс поступает на первый вход умножителя 22-17, с выхода которого сигнал поступает на четвертый вход сумматора 2-11. Сигнал, пропорциональный a23, с шестого входа интегратора 24 координат центра масс поступает на первый вход умножителя 22-16, с выхода которого сигнал поступает на третий вход сумматора 2-11. Сигнал, пропорциональный a31, с седьмого входа интегратора 24 координат центра масс поступает на первый вход умножителя 22-21, с выхода которого сигнал поступает на пятый вход сумматора 2-12. Сигнал, пропорциональный a32, с восьмого входа интегратора 24 координат центра масс поступает на первый вход умножителя 22-20, с выхода которого сигнал поступает на третий вход сумматора 2-12. Сигнал, пропорциональный 2ωz, с десятого входа интегратора 24 координат центра масс поступает на первые входы умножителей 22-14, 22-23. При этом выходной сигнал умножителя 22-14 поступает на пятый вход сумматора 2-10, а выходной сигнал умножителя 22-23, пройдя через инвертор 27-7, поступает на шестой вход сумматора 2-11. Сигнал, пропорциональный 2ωx, с одиннадцатого входа интегратора 24 координат центра масс поступает на первые входы умножителей 22- 18, 22-24. При этом выходной сигнал умножителя 22-18 поступает на пятый вход сумматора 2-11, а выходной сигнал умножителя 22-24, пройдя через инвертор 27-9, поступает на шестой вход сумматора 2-12. Сигнал, пропорциональный 2ωy, с двенадцатого входа интегратора 24 координат центра масс поступает на первые входы умножителей 22-22, 22-25. При этом выходной сигнал умножителя 22- 22 поступает на пятый вход сумматора 2-12. а выходной сигнал умножителя 22-25, пройдя через инвертор 27-5, поступает на шестой вход сумматора 2-10.The
the increment Δ W z of absolute acceleration along the transverse axis of the associated coordinate system from the fifteenth input of the
Частотный селектор 3-1, 3-2 по п. 12 формулы (фиг. 10) работает следующим образом. Входной сигнал частотного селектора 3-1, 3-2 поступает на первый вход сумматора 2-13, где он суммируется с выходным сигналом усилителя 28-8 так, что выходной сигнал сумматора 2-13 поступает на суммирующие первые входы сумматоров 2-14, 2-15. На второй и третий вычитающие входы сумматора 2-15 поступает выходной сигнал схемы 31-4 задержки. С выхода сумматора 2-15 сигнал поступает на первый вычитающий вход сумматора 2-16, второй суммирующий вход сумматора 2-14 и вход усилителя 28-4, выходной сигнал которого, в свою очередь, поступает на третий и четвертый вычитающий входы сумматора 2-14, второй суммирующий вход сумматора 2-16, усилитель 28-5 и выход частотного селектора 3-1, 3-2. При этом выходной сигнал усилителя 28-5, пройдя через усилитель 28-6, поступает на пятый вычитающий вход сумматора 2-14, третий суммирующий вход сумматора 2-16 и первый вычитающий вход сумматора 2-17, выходной сигнал которого поступает на вход схемы 31-1 задержки. После задержки сигнала на время, равное такту решения задачи в частотном селекторе 3-1, 3-2, выходной сигнал схемы 31-1 задержки поступает на первый вход сумматора 2-18, на второй вход которого поступает выходной сигнал сумматора 2-16, прошедший усилитель 28-7. Выходной сигнал сумматора 2-18, равный сумме выходных сигналов схемы 31-1 задержки и усилителя 28-7, поступает на вход схемы 31-2 задержки. После задержки этого сигнала на выходе схемы 31-2 задержки получается сигнал, поступающий на первый вход сумматора 2-19, на второй вход которого поступает выходной сигнал сумматора 2-14. После суммирования сигналов выходной сигнал сумматора 2-19 поступает на вход схемы 31-3 задержки, где сигнал также задерживается на время такта решения задачи в частотном селекторе 3-1, 3-2. Выходной сигнал схемы 31-3 задержки поступает на вход схемы 31-4 задержки и через усилитель 28-8 на второй вход сумматора 2-13. Сигнал с выхода схемы 31-3 задержки также задерживается на время такта решения задачи в схеме 31-4 задержки и с ее выхода поступает на второй и третий вычитающие входы сумматора 2-15 и второй вычитающий вход сумматора 2-17. Частотный селектор 3-1, 3-2 обеспечивает узкополосную фильтрацию сигналов, пропорциональных абсолютным ускорению и угловой скорости аппарата по каждой составляющей. The frequency selector 3-1, 3-2 according to claim 12 of the formula (Fig. 10) works as follows. The input signal of the frequency selector 3-1, 3-2 is supplied to the first input of the adder 2-13, where it is added to the output signal of the amplifier 28-8 so that the output signal of the adder 2-13 is fed to the summing first inputs of the adders 2-14, 2 -fifteen. The second and third subtracting inputs of the adder 2-15 receives the output signal of the delay circuit 31-4. From the output of the adder 2-15, the signal goes to the first subtracting input of the adder 2-16, the second summing input of the adder 2-14 and the input of the amplifier 28-4, the output signal of which, in turn, goes to the third and fourth subtracting inputs of the adder 2-14 , the second summing input of the adder 2-16, the amplifier 28-5 and the output of the frequency selector 3-1, 3-2. The output signal of the amplifier 28-5, passing through the amplifier 28-6, is fed to the fifth subtracting input of the adder 2-14, the third summing input of the adder 2-16 and the first subtracting input of the adder 2-17, the output signal of which is input to the circuit 31 -1 delay. After delaying the signal for a time equal to the beat of solving the problem in the frequency selector 3-1, 3-2, the output signal of the delay circuit 31-1 is supplied to the first input of the adder 2-18, the second input of which receives the output signal of the adder 2-16, passed amplifier 28-7. The output signal of the adder 2-18, equal to the sum of the output signals of the delay circuit 31-1 and amplifier 28-7, is input to the delay circuit 31-2. After the delay of this signal at the output of the delay circuit 31-2, a signal is obtained that is fed to the first input of the adder 2-19, the second input of which receives the output signal of the adder 2-14. After summing the signals, the output signal of the adder 2-19 is fed to the input of the delay circuit 31-3, where the signal is also delayed by the time of the tact of solving the problem in the frequency selector 3-1, 3-2. The output signal of the delay circuit 31-3 is input to the delay circuit 31-4 and through the amplifier 28-8 to the second input of the adder 2-13. The signal from the output of the delay circuit 31-3 is also delayed by the time of the tact of solving the problem in the delay circuit 31-4 and from its output it goes to the second and third subtracting inputs of the adder 2-15 and the second subtracting input of the adder 2-17. The frequency selector 3-1, 3-2 provides narrow-band filtering of signals proportional to the absolute acceleration and angular velocity of the apparatus for each component.
Устройство для определения величины и направления смещения центра масс аппарата по п. 13 формулы (фиг. 11) работает следующим образом. Сигнал с выхода акселерометра 1, пропорциональный кажущемуся ускорению , поступает на первый вход сумматора 2-1, на второй вход которого поступает сигнал, пропорциональный ускорению силы тяжести, с выхода блока 6 определения составляющих ускорения силы тяжести. Последний формируется по сигналам датчика 5 ускорения силы тяжести, датчика 7 тангажа и датчика 8 крена, поступающим соответственно на первый, второй и третий входы блока 6 определения составляющих ускорения силы тяжести. После сложения сигналов, пропорциональных кажущемуся ускорению и ускорению силы тяжести, на выходе сумматора 2-1 получается сигнал, пропорциональный абсолютному линейному ускорению аппарата. Он поступает на первый суммирующий вход блока 12-6 вычитания, где из него вычитается сигнал, пропорциональный абсолютному ускорению центра масс аппарата, поступающий на второй вычитающий вход блока 12-6 вычитания. Сигнал, пропорциональный абсолютному ускорению центра масс аппарата, получается на выходе первого блока 34 определения составляющих абсолютного ускорения центра масс. При этом на его первый вход поступает сигнал, пропорциональный абсолютному ускорению геоцентрических координат аппарата, с выхода блока 33 двойного дифференцирования, на второй вход - сигнал, пропорциональный долготе λ местоположения аппарата, с выхода датчика 35 долготы, на третий вход - сигнал, пропорциональный широте φ местоположения аппарата, с выхода датчика 14 широты, на четвертый вход - сигнал, пропорциональный курсу ψ аппарата, с выхода датчика 36 курса, на пятый вход - сигнал, пропорциональный тангажу ϑ аппарата, с выхода датчика 7 тангажа, на шестой вход - сигнал, пропорциональный крену γ аппарата, с выхода датчика 8 крена. Сигнал, пропорциональный абсолютному ускорению геоцентрических координат аппарата, получается на выходе блока 33 двойного дифференцирования после двойного дифференцирования в нем выходного сигнала датчика 32 геоцентрических координат. Сигнал с выхода блока 12-6 вычитания, пропорциональный приращению абсолютного ускорения, поступает на первый вход блока 4 текущих координат центра масс. Одновременно с выхода датчика 9 угловых скоростей сигнал, пропорциональный абсолютной угловой скорости аппарата, поступает на второй вход блока 4 текущих координат центра масс. В блоке 4 текущих координат центра масс определяется смещение центра масс по отношению к точке А, где расположен акселерометр 1 на аппарате.A device for determining the magnitude and direction of displacement of the center of mass of the apparatus according to p. 13 of the formula (Fig. 11) works as follows.
Первый блок 34 определения составляющих абсолютного ускорения центра масс по п. 14 формулы (фиг. 12) работает следующим образом. Сигнал с шины 37 абсолютного ускорения геоцентрических координат аппарата поступает на первый вход первого блока 34 определения составляющих абсолютного ускорения центра масс. Причем на первый вход его преобразователя 18-3 координат поступает сигнал, пропорциональный абсолютному ускорению геоцентрических координат аппарата по оси, перпендикулярной плоскости нулевого меридиана и расположенной в плоскости экватора, на второй и третий вход - сигналы, пропорциональные sin λ и cosλ, соответственно с синусного 19-3 и косинусного 20-3 функциональных преобразователей, на четвертый вход - сигнал, пропорциональный абсолютному ускорению геоцентрических координат аппарата по оси вращения Земли, на пятый вход - сигнал, пропорциональный абсолютному ускорению геоцентрических координат аппарата по оси в плоскости экватора и нулевого меридиана. Входной сигнал синусного 19-3 и косинусного 20-3 функциональных преобразователей, пропорциональный углу λ долготы местоположения аппарата, поступает со второго входа первого блока 34 определения составляющих абсолютного ускорения центра масс. На первый вход преобразователя 18-4 координат поступает сигнал с третьего выхода преобразователя 18-3 координат, на второй и третий вход - сигналы, пропорциональные sin φ и cos φ, соответственно с синусного 19-4 и косинусного 20-4 функциональных преобразователей, на четвертый вход - сигнал с первого выхода преобразователя 18-3 координат, на пятый вход - сигнал со второго выхода преобразователя 18-3 координат. Входной сигнал синусного 19-4 и косинусного 20-4 функциональных преобразователей, пропорциональный углу φ широты местоположения аппарата, поступает с третьего входа первого блока 34 определения составляющих абсолютного ускорения центра масс. На первый вход преобразователя 18-5 координат поступает сигнал с третьего выхода преобразователя 18-4 координат, на второй и третий вход - сигналы, пропорциональные sin ψ и cos ψ, соответственно с синусного 19-5 и косинусного 20-5 функциональных преобразователей, на четвертый вход - сигнал с первого выхода преобразователя 18-4 координат, на пятый вход - сигнал со второго выхода преобразователя 18-4 координат. Входной сигнал синусного 19-5 и косинусного 20-5 функциональных преобразователей, пропорциональный углу ψ курса аппараты, поступает с четвертого входа первого блока 34 определения составляющих абсолютного ускорения центра масс. На первый вход преобразователя 18-6 координат поступает сигнал с третьего выхода преобразователя 18-5 координат, на второй и третий вход - сигналы, пропорциональные sin ϑ и cos ϑ, соответственно с синусного 19-6 и косинусного 20-6 функциональных преобразователей, на четвертый вход - сигнал с первого выхода преобразователя 18-5 координат, на пятый вход - сигнал со второго выхода преобразователя 18-5 координат. Входной сигнал синусного 19-6 и косинусного 20-6 функциональных преобразователей, пропорциональный углу ϑ тангажа аппарата, поступает с пятого входа первого блока 34 определения составляющих абсолютного ускорения центра масс. На первый вход преобразователя 18-7 координат поступает сигнал с третьего выхода преобразователя 18-6 координат, на второй и третий вход - сигналы, пропорциональные sin γ и cos γ, соответственно с синусного 19-7 и косинусного 20-7 функциональных преобразователей, на четвертый вход - сигнал с первого выхода преобразователя 18-6 координат, на пятый вход - сигнал со второго выхода преобразователя 18-6 координат. Входной сигнал синусного 19-7 и косинусного 20-7 функциональных преобразователей, пропорциональный углу γ крена аппарата, поступает с шестого входа первого блока 34 определения составляющих абсолютного ускорения центра масс, выход которого соединен с шиной 38 абсолютного ускорения центра масс аппарата так, что сигнал, пропорциональный нормальной составляющей абсолютного ускорения WYO центра масс аппарата, поступает с первого выхода преобразователя 18-7 координат, сигнал, пропорциональный поперечной составляющей абсолютного ускорения WZO центра масс аппарата, поступает со второго выхода преобразователя 18-7 координат, а сигнал, пропорциональный продольной составляющей абсолютного ускорения WXO центра масс аппарата, поступает с третьего выхода преобразователя 18-7 координат.The
Устройство для определения величины и направления смещения центра масс аппарата по п. 15 формулы (фиг. 13) работает следующим образом. Сигнал с выхода акселерометра 1, пропорциональный кажущемуся ускорению , поступает на первый вход сумматора 2-1, на второй вход которого поступает сигнал, пропорциональный ускорению силы тяжести, с выхода блока 6 определения составляющих ускорения силы тяжести. Последний формируется по сигналам датчика 5 ускорения силы тяжести, датчика 7 тангажа и датчика 8 крена, поступающим соответственно на первый, второй и третий входы блока 6 определения составляющих ускорения силы тяжести. После сложения сигналов, пропорциональных кажущемуся ускорению и ускорению силы тяжести, на выходе сумматора 2-1 получается сигнал, пропорциональный абсолютному линейному ускорению аппарата. Он поступает на первый суммирующий вход блока 12-6 вычитания, где из него вычитается сигнал, пропорциональный абсолютному ускорению центра масс аппарата, поступающий на второй вычитающий вход блока 12-6 вычитания. Сигнал, пропорциональный абсолютному ускорению центра масс аппарата, получается на выходе первого блока 34 определения составляющих абсолютного ускорения центра масс. При этом на его первый вход поступает сигнал, пропорциональный абсолютному ускорению геоцентрических координат аппарата, с выхода дифференциатора 29-4, на второй вход - сигнал, пропорциональный долготе λ местоположения аппарата с выхода датчика 35 долготы, на третий вход - сигнал, пропорциональный широте φ местоположения аппарата, с выхода датчика 14 широты, на четвертый вход - сигнал, пропорциональный курсу ψ аппарата, с выхода датчика 36 курса, на пятый вход - сигнал, пропорциональный тангажу ϑ аппарата, с выхода датчика 7 тангажа, на шестой вход - сигнал, пропорциональный крену γ аппараты, с выхода датчика 8 крена. Сигнал, пропорциональный абсолютному ускорению геоцентрических координат аппарата, получается на выходе дифференциатора 29-4 после однократного дифференцирования в нем выходного сигнала датчика 39 скорости изменения геоцентрических координат. Сигнал с выхода блока 12-6 вычитания, пропорциональный приращению абсолютного ускорения, поступает на первый вход блока 4 текущих координат центра масс. Одновременно с выхода датчика 9 угловых скоростей сигнал, пропорциональный абсолютной угловой скорости аппарата, поступает на второй вход блока 4 текущих координат центра масс. В блоке 4 текущих координат центра масс определяется смещение центра масс по отношению к точке A, где расположен акселерометр 1 на аппарате.A device for determining the magnitude and direction of displacement of the center of mass of the apparatus according to p. 15 of the formula (Fig. 13) works as follows.
Устройство для определения величины и направления смещения центра масс аппарата по п. 16 формулы (фиг. 14) работает следующим образом. Сигнал с выхода акселерометра 1, пропорциональный кажущемуся ускорению , поступает на первый вход сумматора 2-1, на второй вход которого поступает сигнал, пропорциональный ускорению силы тяжести, с выхода блока 6 определения составляющих ускорения силы тяжести. Последний формируется по сигналам датчика 5 ускорения силы тяжести, датчика 7 тангажа и датчика 8 крена, поступающим соответственно на первый, второй и третий входы блока 6 определения составляющих ускорения силы тяжести. После сложения сигналов, пропорциональных кажущемуся ускорению и ускорению силы тяжести, на выходе сумматора 2-1 получается сигнал, пропорциональный абсолютному линейному ускорению аппарата. Он поступает на первый суммирующий вход блока 12-6 вычитания, где из него вычитается сигнал, пропорциональный абсолютному ускорению центра масс аппарата, поступающий на второй вычитающий вход блока 12-6 вычитания. Сигнал, пропорциональный абсолютному ускорению центра масс аппарата, получается на выходе второго блока 41 определения составляющих абсолютного ускорения центра массе. При этом на его первый вход поступает сигнал, пропорциональный абсолютному ускорению , земных координат аппарата, с выхода блока 33 двойного дифференцирования, на второй вход - сигнал, пропорциональный курсу ψ аппарата, с выхода датчика 36 курса, на третий вход - сигнал, пропорциональный тангажу ϑ аппарата, с выхода датчика 7 тангажа, на четвертый вход - сигнал, пропорциональный крену γ аппарата, с выхода датчика 8 крена. Сигнал, пропорциональный абсолютному ускорению земных координат аппарата, получается на выходе блока 33 двойного дифференцирования после двойного дифференцирования в нем выходного сигнала датчика 40 земных координат. Сигнал с выхода блока 12-6 вычитания, пропорциональный приращению
абсолюного ускорения, поступает на первый вход блока 4 текущих координат центра тяжести. Одновременно с выхода датчика 9 угловых скоростей сигнал, пропорциональный абсолютной угловой скорости аппарата, поступает на второй вход блока 4 текущих координат центра масс. В блоке 4 текущих координат центра масс определяется смещение центра масс по отношению к точке A, где расположен акселерометр 1 на аппарате.A device for determining the magnitude and direction of displacement of the center of mass of the apparatus according to p. 16 of the formula (Fig. 14) works as follows.
absolute acceleration, is fed to the first input of the
Второй блок 41 определения составляющих абсолютного ускорения центра масс по п. 17 формулы (фиг. 15) работает следующим образом. Сигнал с шины 42 абсолютного ускорения земных координат аппарата поступает на первый вход второго блока 41 определения составляющих абсолютного ускорения центра масс. Причем на первый вход его преобразователя 18-8 координат поступает сигнал, пропорциональный абсолютному ускорению по горизонтальной оси направления движения земной системы координат, на второй и третий вход - сигналы, пропорциональные sin ψ и cos ψ , соответственно с синусного 19-8 и косинусного 20-8 функциональных преобразователей, на четвертый вход - сигнал, пропорциональный абсолютному ускорению по оси местной вертикали земной системы координат, на пятый вход - сигнал, пропорциональный абсолютному ускорению по горизонтальной оси, перпендикулярной оси направления движения земной системы координат. Выходной сигнал синусного 19-8 и косинусного 20-8 функциональных преобразователей, пропорциональный углу ψ курса аппарата, поступает со второго входа второго блока 41 определения составляющих абсолютного ускорения центра масс. На первый вход преобразователя 18-9 координат поступает сигнал с третьего выхода преобразователя 18-8 координат, на второй и третий вход - сигналы, пропорциональные sin ϑ и cos ϑ , соответственно с синусного 19-9 и косинусного 20-9 функциональных преобразователей, на четвертый вход - сигнал с первого выхода преобразователя 18-8 координат, на пятый вход - сигнал со второго выхода преобразователя 18-8 координат. Входной сигнал синусного 19-9 и косинусного 20-9 функциональных преобразователей, пропорциональный углу ϑ тангажа аппарата, поступает с третьего входа второго блока 41 определения составляющих абсолютного ускорения центра масс. На первый вход преобразователя 18-10 координат поступает сигнал с третьего выхода преобразователя 18-9 координат, на второй и третий вход - сигналы, пропорциональные sin γ и cos γ, соответственно с синусного 19-10 и косинусного 20-10 функциональных преобразователей, на четвертый вход - сигнал с первого выхода преобразователя 18-9 координат, на пятый вход - сигнал со второго выхода преобразователя 18-9 координат. Входной сигнал синусного 19-10 и косинусного 20-10 функциональных преобразователей, пропорциональный углу γ крена аппарата, поступает с четвертого входа второго блока 41 определения составляющих абсолютного ускорения центра масс, выход которого соединен с шиной 38 абсолютного ускорения центра масс аппарата так, что сигнал, пропорциональный нормальной составляющей абсолютного ускорения WYO центра масс аппарата, поступает с первого выхода преобразователя 18-10 координат, сигнал, пропорциональный поперечной составляющей абсолютного ускорения WZO центра масс аппарата, поступает со второго выхода преобразователя 18-10 координат, а сигнал, пропорциональный продольной составляющей абсолютного ускорения WXO центра масс аппарата, поступает с третьего выхода преобразователя 18-10 координат.The
Устройство для определения величины и направления смещения центра масс аппарата по п. 18 формулы (фиг. 16) работает следующим образом. Сигнал с выхода акселерометра 1, пропорциональный кажущемуся ускорению , поступает на первый вход сумматора 2-1, на второй вход которого поступает сигнал, пропорциональный ускорению силы тяжести, с выхода блока 6 определения составляющих ускорения силы тяжести. Последний формируется по сигналам датчика 5 ускорения силы тяжести, датчика 7 тангажа и датчика 8 крена, поступающим соответственно на первый, второй и третий входы блока 6 определения составляющих ускорения силы тяжести. После сложения сигналов, пропорциональных кажущемуся ускорению и ускорении силы тяжести, на выходе сумматора 2-1 получается сигнал, пропорциональный абсолютному ускорению аппарата. Он поступает на первый суммирующий вход блока 12-6 вычитания, где из него вычитается сигнал, пропорциональный абсолютному ускорению центра масс аппарата, поступающий на второй вычитающий вход блока 12-6 вычитания. Сигнал, пропорциональный абсолютному ускорению центра масс аппарата, получается на выходе второго блока 41 определения составляющих абсолютного ускорения центра масс. При этом на его первый вход поступает сигнал, пропорциональный абсолютному ускорению земных координат аппарата, с выхода дифференциатора 29-4, на второй вход - сигнал, пропорциональный курсу ψ аппарата, с выхода датчика 36 курса, на третий вход - сигнал, пропорциональный тангажу ϑ аппарата, с выхода датчика 7 тангажа, на четвертый вход - сигнал, пропорциональный крену γ аппарата, с выхода датчика 8 крена. Сигнал, пропорциональный абсолютному ускорению земных координат аппарата, получается на выходе дифференциатора 29-4 после дифференцирования в нем выходного сигнала датчика 43 скорости изменения земных координат. Сигнал с выхода блока 12-6 вычитания, пропорциональный приращению абсолютного ускорения, поступает на первый вход блока 4 текущих координат центра масс. Одновременно с выхода датчика 9 угловых скоростей сигнал, пропорциональный абсолютной угловой скорости аппарата, поступает на второй вход блока 4 текущих координат центра масс. В блоке 4 текущих координат центра масс определяется смещение центра масс по отношению к точке A, где расположен акселерометр 1 на аппарате.A device for determining the magnitude and direction of displacement of the center of mass of the apparatus according to p. 18 of the formula (Fig. 16) works as follows.
Устройство для определения величины и направления смещения центра масс аппарата по п. 19 формулы (фиг. 17) работает следующим образом. Сигнал с выхода акселерометра 1, пропорциональный кажущемуся ускорению , поступает на первый вход сумматора 2-1, на второй вход которого поступает сигнал, пропорциональный ускорению силы тяжести, с выхода блока 6 определения составляющих ускорения силы тяжести. Последний формируется по сигналам датчика 5 ускорения силы тяжести, датчика 7 тангажа и датчика 8 крена, поступающим соответственно на первый, второй и третий входы блока 6 определения составляющих ускорения силы тяжести. После сложения сигналов, пропорциональных кажущемуся ускорению и ускорению силы тяжести, на выходе сумматора 2-1 получается сигнал, пропорциональный абсолютному линейному ускорению аппарата. Он поступает на первый суммирующий вход блока 12-6 вычитания, где из него вычитается сигнал, пропорциональный абсолютному ускорению центра масс аппарата, поступающий на второй вычитающий вход блока 12-6 вычитания. Сигнал, пропорциональный абсолютному ускорению центра масс аппарата, получается на выходе третьего блока 45 определения составляющих абсолютного ускорения центра масс. При этом на его первый вход поступает сигнал, пропорциональный скорости аппарата в его связанных осях, с выхода датчика 44 скорости аппарата, а на второй вход - сигнал, пропорциональный абсолютной угловой скорости аппарата, с датчика 9 угловых скоростей. Сигнал с выхода блока 12-6 вычитания, пропорциональный приращению абсолютного ускорения, поступает на первый вход блока 4 текущих координат центра масс. Одновременно с выхода датчика 9 угловых скоростей сигнал, пропорциональный абсолютной угловой скорости аппарата, поступает на второй вход блока 4 текущих координат центра масс. В блоке 4 текущих координат центра масс определяется смещение центра масс по отношению к точке A, где расположен акселерометр 1 на аппарате.A device for determining the magnitude and direction of displacement of the center of mass of the apparatus according to p. 19 of the formula (Fig. 17) works as follows.
Третий блок 45 определения составляющих абсолютного ускорения центра масс по п. 20 формулы (фиг. 18) работает следующим образом. Сигнал, пропорциональный скорости аппарата в его связанных осях, по шине 46 скорости аппарата поступает на первый вход третьего блока 45 определения составляющих абсолютного ускорения центра масс, на второй вход которого по шине 47 абсолютной угловой скорости аппарата также поступает сигнал, пропорциональный абсолютной угловой скорости аппарата, а с выхода по шине 38 абсолютного ускорения центра масс аппарата снимается сигнал, пропорциональный абсолютному ускорению центра масс. При этом сигнал, пропорциональный скорости Vx аппарата по продольной оси связанной системы координат, поступает на первые входы дифференциатора 29-5 и умножителей 22-26, 22-27. Сигнал, пропорциональный скорости Vy аппарата по нормальной оси связанной системы координат, поступает на первые входы дифференциатора 29-6 и умножителей 22-28, 22-29. Сигнал, пропорциональный скорости Vz аппарата по поперечной оси связанной системы координат, поступает на первые входы дифференциатора 29-7 и умножителей 22-30, 22-31. На вторые входы умножителей 22-26 и 22-28 поступает сигнал, пропорциональный угловой скорости ωz по поперечной оси связанной системы координат. На вторые входы умножителей 22-27 и 22-31 поступает сигнал, пропорциональный угловой скорости ωy по нормальной оси связанной системы координат. На вторые входы умножителей 22-29 и 22-30 поступает сигнал, пропорциональный угловой скорости ωx по продольной оси связанной системы координат. На первый суммирующий вход сумматора 2-20 поступает сигнал с выхода дифференциатора 29-5, на второй вычитающий вход - с выхода умножителя 22-28, на третий суммирующий вход - с выхода умножителя 22-31, а с выхода снимается сигнал, пропорциональный продольной составляющей абсолютного ускорения WXO центра масс аппарата, на шину 38 абсолютного ускорения центра масс аппарата На первый суммирующий вход сумматора 2-21 поступает сигнал с выхода дифференциатора 29-6, на второй вычитающий вход - с выхода умножителя 22-30, на третий суммирующий вход - с выхода умножителя 22-26, а с выхода снимается сигнал, пропорциональный нормальной составляющей абсолютного ускорения WYO центра масс аппарата, на шину 38 абсолютного ускорения центра масс аппарата. На первый суммирующий вход сумматора 2-22 поступает сигнал с выхода дифференциатора 29 - 7, на второй вычитающий вход - с выхода умножителя 22-27, на третий суммирующий вход - с выхода умножителя 22-29, а с выхода снимается сигнал, пропорциональный поперечной составляющей абсолютного ускорения WZO центра масс аппарата, на шину 38 абсолютного ускорения центра масс аппарата.The
Практическая реализация способа и устройства для определения величины и направления смещения центра масс аппарата возможна на аналоговой и цифровой схемотехнической базе. При этом следует учесть, что датчики ускорения - акселерометр 1, тангажа 7, крена 8, курса 36, ускорения силы тяжести 5, угловых скоростей 9, цифровая вычислительная машина - для реализации вычислений сумматора 2-1, первого и второго частотных селекторов 3-1, 3-2, блоков 4 текущих координат центра масс и блока 6 определения составляющих ускорения силы тяжести, входят в состав серийно выпускаемых инерциальных навигационных систем И-11, И-21, БИНС-85, И-42 и др. [ 32, с. 77, 33, с. 63]. Для высокоточных измерений предпочтительны геодезические и гравиметрические системы типа ГНС, ГИНС-3 [34, 35]. Реализация возможна и с применением отдельных измерителей: ускорения - акселерометров А-15 или А-Л2 [32. с. 131]; датчиков угловых скоростей ДУС-500, ДУС-700 [32, с. 127]. Датчик 14 широты и датчик 35 долготы входят в состав инерциальных навигационных систем. Баро- или радиовысотомер аппарата являются датчиком 16 высоты. Датчики тангажа 7, крена 8, курса 36 могут использовать бортовые гироприборы типа ИКВ, ТКС, БСКВ [33, с. 42-53; 32, с. 119]. Вычислительные операции для датчика 5 ускорения силы тяжести, блока 6 определения составляющих ускорения силы тяжести, сумматора 2-1, частотных селекторов 3-1, 3-2, блока 4 текущих координат центра масс, блоков 12-1 - 12-6 вычитания, первого 34, второго 41, третьего 45 блоков определения составляющих абсолютного ускорения центра масс реализуются и в БЦВМ авиационного типа ЦВМ 20, ЦВМ 80, ЦВМ 90 [32, с. 337-343]. Вариант реализации устройства на борту аппарата зависит от его летных характеристик и приборного состава. Предпочтительно использование информации датчиков и систем, входящих его цифровой пилотажно-навигационный комплекс, например ЦНПК-114 (самолет ИЛ-114), где есть бесплатформенная система курса и вертикали СБКВ-85, система воздушных сигналов СВС-85, радиотехническая система ближней навигации и посадки РСБН А-331-05, радиотехническая система спутниковой навигации СНС-85-01 (ГЛОНАСС), доплеровский измеритель скорости и угла сноса ДИСС-МВЛ (П-11), радиовысотомер РВ-85, прецизионный радиодальномер DME / Р-85; ЦВМ ВСС-85 МВЛ-1. Аналогично можно использовать комплекс КСЦПНО (самолетов ИЛ-96, ТУ-204) [32, с. 63 - 66]. Все датчики, системы, вычислители этих комплексов обеспечивают получение всей исходной информации для реализации вариантов предлагаемого способа и устройства. В качестве датчика 32 геоцетрических координат и датчика 39 скорости изменения геоцентрических координат предлагается использовать радиотехнические системы спутниковой навигации (СНС) GPS / ГЛОНАСС типа СН-3301, А-737, А-744, [32, с. 181-185] . Датчиком 40 земных координат и датчиком 43 скорости изменения земных координат могут быть радиотехнические системы ближней навигации и посадки (РСБН) А-312-09, А-324 [32, с. 171-179], а также лазерные локационные системы [26, с. 129, 135; 17, с. 183], предпочтительные для измерений в условиях прямой видимости аппарата. Датчик 44 скорости аппарата, определяющий скорости в связанной системе координат, предпочтительно реализуется на доплеровских устройствах типа А-078, П-11, ШО-13 [32, с. 244-246, 29; 30]. В качестве специализированного бортового вычислителя возможно применение микропроцессорной системы с устройствами ввода-вывода серии MD [32, с. 355-357] и сверхминиатюрных одноплатных бортовых машин СБ-3580, СБ-5580, Кредо-486 [32, с. 344-346; 36, с. 86, 140-143, 183]. Для морских аппаратов возможно применение датчиков и систем повышенной точности морского исполнения [37, с. 18, 28, 176; 38]. The practical implementation of the method and device for determining the magnitude and direction of displacement of the center of mass of the apparatus is possible on an analog and digital circuitry base. It should be noted that acceleration sensors -
Заявляемый способ и устройство обладают высокой достоверностью определения реального смещения центра масс аппарата из-за всех возможных причин его возникновения в полете. Этим они кардинально отличаются от известных средств решения технической задачи, носящих, как правило, косвенный, предсказательный характер. Так в способе, выбранном в качестве прототипа, необходимо реализовать сложные манипуляции с громоздким самолетом на Земле, заранее предполагая все места и положения его грузов. Аналогично оценивается влияние на смещение центра масс топлива в баках самолета. Считается, что топливо, как и грузы, известным образом распределены на самолете, а топливоизмерительная и распределительная система надежна и выдает точную информацию летчику. Полетная практика показывает ограниченность таких оценок центровки и их отрицательные последствия на безопасность полетов [1; 2; 39, с. 163-165; 40, c. 34, 41, с. 7 и др.]. Перспективные летательные аппараты и авиационно-космические системы АН-124, АН-225, ASX-500-100, ASX-600-400, М-90. Воздушный паром Боинг TSTO, АН-124-100 ВС Полет [42; 43; 44; 45] имеют значительные перемещаемые на фюзеляже нагрузки, учесть влияние которых на положение центра масс аппарата в полете сложно как в штатных, так и в нештатных ситуациях. Предлагаемые способ и устройство позволяют повысить безопасность таких систем путем учета реального положения центра масс по всем весовым нагрузкам аппарата и при любой их конфигурации. Они дополняют наземное устройство - прототип [9, с. 77; 10, c. 108] с датчиками нагрузки стоек шасси в статическом положении самолета на Земле, обеспечивая полетный контроль центровки. Для транспортных летательных аппаратов способ и устройство позволяют точно определять текущую центровку при сбрасывании грузов, повреждениях конструкции, изменении геометрии крыла, заправке топливом в полете и нештатных ситуациях, в том числе повреждениях топлевоизмерительной системы, топливных баков, и своевременно принимать адекватные меры по управлению аппаратом. Точность оценки смещения центра масс менее 0,1 м. Измерение смещения центра масс в полете позволяет повысить топливную экономичность аппарата за счет более точного управления задней центровкой и снижения лобового сопротивления аэродинамически неустойчивого аппарата. При этом сигнал о положении центра масс используется для управления насосами перекачки топлива по продольной оси фюзеляжа. С помощью предлагаемого устройства возможно создание систем управления летательными аппаратами с активным управлением положением центром масс, что расширяет диапазон управления угловым положением не только с помощью традиционного отклонения аэродинамических управляющих поверхностей и перестановки стабилизатора. Применение способа и устройства для грузовых судов и контейнеровозов позволяет контролировать их остойчивость в процессе плавания, что имеет большое значение при волнении моря и возможном смещении груза. Текущий контроль остойчивости при погрузке судов у причала обеспечивает достоверную, а не декларирующую информацию о допустимой нагрузке и ее распределении на судне. Как и для летательных аппаратов открывается возможность оптимального управления остойчивостью судна путем закачки конкретных балластных емкостей для обеспечения приемлемой устойчивости движения судна при высокой экономичности работы двигательной установки по преодолению лобового сопротивления погруженной в воду части корпуса судна. The inventive method and device have high reliability in determining the real displacement of the center of mass of the apparatus due to all possible reasons for its occurrence in flight. In this they are radically different from the known means of solving a technical problem, which are, as a rule, indirect, predictive in nature. So in the method chosen as a prototype, it is necessary to implement complex manipulations with a bulky plane on Earth, assuming in advance all the places and positions of its cargo. Similarly, the effect on the displacement of the center of mass of fuel in the aircraft tanks is estimated. It is believed that fuel, like cargo, is distributed in a known manner on an airplane, and the fuel metering and distribution system is reliable and provides accurate information to the pilot. Flight practice shows the limitations of such centering assessments and their negative consequences on flight safety [1; 2; 39, p. 163-165; 40, c. 34, 41, p. 7 and others]. Promising aircraft and aerospace systems AN-124, AN-225, ASX-500-100, ASX-600-400, M-90. Air ferry Boeing TSTO, AN-124-100 BC Flight [42; 43; 44; 45] have significant loads moving on the fuselage, taking into account the effect of which on the position of the center of mass of the apparatus in flight is difficult both in regular and in emergency situations. The proposed method and device can improve the security of such systems by taking into account the real position of the center of mass for all weight loads of the apparatus and for any configuration. They complement the ground device - the prototype [9, p. 77; 10, c. 108] with load sensors of the landing gear in the static position of the aircraft on Earth, providing flight control centering. For transport aircraft, the method and device can accurately determine the current alignment when dropping cargo, structural damage, changing wing geometry, refueling in flight and emergency situations, including damage to the fuel metering system, fuel tanks, and take adequate measures to control the device in a timely manner. The accuracy of estimating the displacement of the center of mass is less than 0.1 m. The measurement of the displacement of the center of mass in flight makes it possible to increase the fuel efficiency of the apparatus due to more precise control of the rear alignment and lower drag of the aerodynamically unstable apparatus. The signal on the position of the center of mass is used to control the fuel transfer pumps along the longitudinal axis of the fuselage. Using the proposed device, it is possible to create control systems for aircraft with active control of the center of mass position, which extends the range of control of the angular position not only with the traditional deflection of the aerodynamic control surfaces and permutation of the stabilizer. The application of the method and device for cargo ships and container ships allows you to control their stability during navigation, which is of great importance when the sea is rough and the possible displacement of the cargo. The current stability control when loading vessels at the berth provides reliable, but not declaring information about the permissible load and its distribution on the vessel. As for aircraft, the opportunity arises for optimal control of the stability of the vessel by pumping specific ballast tanks to ensure acceptable stability of the vessel’s movement with high efficiency of the propulsion system to overcome the drag of the submerged part of the ship’s hull.
Таким образом, приведенные сведения показывают, что при осуществлении заявленной труппы изобретений выполняются следующие условия:
- средства, воплощающие изобретения при их осуществлении, предназначены для использования в промышленности, а именно в комплексных системах контроля и управления подвижными аппаратами;
- для заявленных изобретений в том виде, как они охарактеризованы в независимых пунктах формулы изобретения, подтверждена возможность их осуществления с помощью описанных или других известных до даты подачи заявки средств и методов;
- средства, воплощающие изобретения при их осуществлении, способны обеспечить получение сказанного технического результата. Следовательно, заявленные изобретения соответствуют условию патентоспособности "промышленная применимость".Thus, the above information shows that when implementing the claimed troupe of inventions, the following conditions are met:
- means embodying the invention in their implementation, are intended for use in industry, namely in integrated systems for monitoring and controlling mobile devices;
- for the claimed inventions in the form as described in the independent claims, the possibility of their implementation using the described or other means and methods known prior to the filing date of the application is confirmed;
- means embodying the invention in their implementation, are able to provide the said technical result. Therefore, the claimed invention meets the condition of patentability "industrial applicability".
Источники информации
1. Информационный бюллетень о состоянии безопасности полетов гражданских воздушных судов в августе 1996 г. - М.: Межгосударственный авиац. комитет // Комиссия по расследованию авиац. происшествий на воздушном транспорте, 1996 г. , с. 25.Sources of information
1. Newsletter on the state of flight safety of civil aircraft in August 1996 - M .: Interstate Aviation. Committee // Commission for the Investigation of Aviation. incidents in air transport, 1996, p. 25.
2. Погосян Н. Экономический барьер авиакатострофам. Экономика и жизнь, N 52, 1996 г. 2. Poghosyan N. The economic barrier to plane crashes. Economics and Life, N 52, 1996
3. Торенбик Э. Проектирование дозвуковых самолетов. - М.: Машиностроение, 1983 г. 331. 3. Torenbik E. Design of subsonic aircraft. - M.: Mechanical Engineering, 1983. 331.
4. Бутенин Н.Б., Лунц Я.Л., Меркин Д.Р. Курс теоретической механики. Т. 1. - М.: Наука, 1976 г., с. 137. 4. Butenin N.B., Lunts Ya.L., Merkin D.R. The course of theoretical mechanics. T. 1. - M .: Nauka, 1976, p. 137.
5. Литум Т.И. Аэродинамика и динамика полета турбореактивных самолетов. - М.: Транспорт, 1972 г., с. 231. 5. Litum T.I. Aerodynamics and flight dynamics of turbojet aircraft. - M .: Transport, 1972, p. 231.
6. Бехтир В. П. Практическая аэродинамика самолета ЯК-42. - М.: Транспорт, 1989 г., с. 111. 6. Bekhtir V.P. Practical aerodynamics of the Yak-42 aircraft. - M .: Transport, 1989, p. 111.
7. Бородин В.Т., Рыльский Г.Я. Пилотные комплексы и системы управления самолетов и вертолетов. - М.: Машиностроение, 1978 г., с. 216. 7. Borodin V.T., Rylsky G.Ya. Pilot systems and control systems for aircraft and helicopters. - M.: Mechanical Engineering, 1978, p. 216.
8. Алтухов В.Ю. Стадник В.В. Гироскопические приборы, автоматические бортовые системы управления самолетов и их техническая реализация. - М.: Машиностроение, 1991 г., с. 160. 8. Altukhov V.Yu. Stadnik V.V. Gyroscopic instruments, automatic on-board aircraft control systems and their technical implementation. - M.: Mechanical Engineering, 1991, p. 160.
9. Пашковский И.М., Леонов В.А. Поплавский Б.К. Летные испытания самолетов и обработка результатов испытаний: Учеб. пособие. - М.: Машиностроение, 1985 г., с. 77. 9. Pashkovsky I.M., Leonov V.A. Poplavsky B.K. Flight tests of aircraft and processing of test results: Textbook. allowance. - M.: Mechanical Engineering, 1985, p. 77.
10. Зайцева Н. Н. Пассажирский самолет ЭРБАС ИНДАСТРИ A310, М.: ЦАГИ, 1990 г., с. 115. 10. Zaitseva N. N. Passenger aircraft ERBAS INDUSTRY A310, M.: TsAGI, 1990, p. 115.
11. Березкин Е.Н. Курс теоретической механики. - М.: Изд. МГУ, 1974 г., с. 646. 11. Berezkin E.N. The course of theoretical mechanics. - M.: Publishing. Moscow State University, 1974, p. 646.
12. Боднер В.А. Системы управления летательными аппаратами. - М.: Машиностроение. 1973 г., с. 506. 12. Bodner V.A. Control systems for aircraft. - M.: Mechanical Engineering. 1973, p. 506.
13. Ишлинский А.Ю. Механика относительного движения и силы инерции. - М. : Наука, 1981 г. 13. Ishlinsky A.Yu. The mechanics of relative motion and inertia. - M.: Science, 1981
14. Рябыкин С.Л., Загавура Ф.Я. Средства измерения параметров движения. - Киев, Виша школа, 1987 г., с. 74-75. 14. Ryabykin S.L., Zagavura F.Ya. Means of measuring motion parameters. - Kiev, Visha School, 1987, p. 74-75.
15. Физический энциклопедический словарь. - М.: Советская энциклопедия, 1984 г., с. 791. 15. Physical encyclopedic dictionary. - M .: Soviet Encyclopedia, 1984, p. 791.
16. Рудис В. И. Полуавтоматическое управление самолетом. - М.: Машиностроение, 1978 г., с. 106. 16. Rudis V. I. Semi-automatic control of the aircraft. - M.: Mechanical Engineering, 1978, p. 106.
17. Бортовые устройства спутниковой радионавигации // И.В. Кудрявцев, И. Н. Мищенко, А.И. Волынкин и др. Под ред. В.С. Щебшаевича. - М.: Транспорт, 1988 г. 17. On-board devices of satellite radio navigation // I.V. Kudryavtsev, I.N. Mishchenko, A.I. Volynkin et al. Ed. V.S. Schebshaevich. - M .: Transport, 1988
18. Глобальная спутниковая радионавигационная система ГЛОНАСС // Под ред. В.Н. Харисова, А.И. Перова, В.А. Болдина. - М.: ИПРЖР, 1998 г., с. 111. 18. Global satellite radio navigation system GLONASS // Ed. V.N. Kharisova, A.I. Perova, V.A. Boldin. - M .: IPRZhR, 1998, p. 111.
19. Система цифрового управления самолетом / А.Д. Александров, В.П. Андреев, В.М. Кейн и др. Под ред. А.Д. Александрова, С.М. Федорова. - М.: Машиностроение, 1983 г., с. 6-15. 19. The digital control system of the aircraft / A.D. Alexandrov, V.P. Andreev, V.M. Kane et al. Ed. HELL. Alexandrova, S.M. Fedorova. - M.: Mechanical Engineering, 1983, p. 6-15.
20. Селезнев В.П. Навигационные устройства. - М.: Машиностроение, 1974 г. 20. Seleznev V.P. Navigation devices. - M.: Mechanical Engineering, 1974.
21. Векуа Н. П. Некоторые вопросы теории дифференциальных уравнений и приложения в механике. - М.: Наука, 1991 г., с. 106-108. 21. Vekua N. P. Some questions of the theory of differential equations and applications in mechanics. - M .: Nauka, 1991, p. 106-108.
22. Сетевые спутниковые радионавигационные системы / В.С. Шебшаевич, П. П. Дмитриев, Н.В. Иванцевич и др. Под ред. П.П. Дмитриева и В.С. Шебшаевича. - М.: Радио и связь, 1982 г., с. 198. 22. Network satellite radio navigation systems / V.S. Shebshaevich, P.P. Dmitriev, N.V. Ivantsevich et al. Ed. P.P. Dmitrieva and V.S. Shebshaevich. - M .: Radio and communications, 1982, p. 198.
23. Микеладзе В. Г. , Титов В.М. Основные геометрические и аэродинамические характеристики самолетов и ракет. Справочник. - М.: Машиностроение, 1990 г., с. 90. 23. Mikeladze V. G., Titov V. M. The basic geometric and aerodynamic characteristics of aircraft and missiles. Directory. - M.: Mechanical Engineering, 1990, p. 90.
24. Лебедев А.Н. Моделирование в научно-технических исследованиях. - М.: Радио и связь. 1989 г., с. 223. 24. Lebedev A.N. Modeling in scientific and technical research. - M .: Radio and communications. 1989, p. 223.
25. Бесекерский В.А., Изранцев В.В. Системы автоматического управления с микро-ЭВМ. - М.: Наука, 1987 г., с. 234. 25. Besekersky V.A., Izrantsev V.V. Automatic control systems with micro-computers. - M .: Nauka, 1987, p. 234.
26. Малашин М.С., Каминский Р.П., Борисов Ю.Б. Основы проектирования лазерных локационных систем. - М.: Высшая школа, 1983 г. 26. Malashin M.S., Kaminsky R.P., Borisov Yu.B. Basics of designing laser location systems. - M .: Higher school, 1983
27. Зуев В.Е., Фадеев В.Я. Лазерные навигационные устройства. - М.: Радио и связь 1987 г., с. 160. 27. Zuev V.E., Fadeev V.Ya. Laser navigation devices. - M.: Radio and Communications 1987, p. 160.
28. Лазерные измерительные системы / Под ред. Д.П. Лукьянова - М.: Радио и связь, 1981 г., с. 451. 28. Laser measuring systems / Ed. D.P. Lukyanova - M .: Radio and communications, 1981, p. 451.
29. Авиационная радионавигация. Справочник / Под ред. А.А. Сосновского. - М.: Транспорт, 1990 г., с. 264. 29. Aeronautical radio navigation. Handbook / Ed. A.A. Sosnovsky. - M .: Transport, 1990, p. 264.
30. Флеров А.Г., Тимофеев В.Т. Доплеровскне устройства и системы навигации. - М.: Транспорт, 1987 г., с. 191. 30. Flerov A.G., Timofeev V.T. Doppler devices and navigation systems. - M .: Transport, 1987, p. 191.
31. Олянюк П.В., Астафьев Г.П., Грачев В.В. Радионавигационные устройства и системы гражданской авиации. - М.: Транспорт, 1983 г., с. 320. 31. Olyanjuk P.V., Astafyev G.P., Grachev V.V. Radio navigation devices and civil aviation systems. - M .: Transport, 1983, p. 320.
32. Авионика России. Энциклопедический справочник. / Под общ. ред. С.Д. Бодрунова. СПб.: Национальная Ассоциация авиаприборостроителей, 1999 г., с. 780. 32. Avionics of Russia. Encyclopedic reference book. / Under the total. ed. S.D. Bodrunova. St. Petersburg: National Association of Aircraft Manufacturers, 1999, p. 780.
33. Автоматизированное управление полетом воздушных судов / С.М. Федоров, В. М. Клейн, О.И. Михайлов, Н.Н. Сухих. Под ред. С. М. Федорова. - М.: Транспорт, 1992 г., с. 264. 33. Automated flight control of aircraft / S.M. Fedorov, V.M. Klein, O.I. Mikhailov, N.N. Dry. Ed. S. M. Fedorova. - M .: Transport, 1992, p. 264.
34. Геодезическая навигационная система ГНС. Проспект фирмы АВИАПРИБОР, МАКС-95. 34. Geodetic navigation system GNS. Prospectus of the company AVIAPRIBOR, MAX-95.
35. Гравиизмерительная навигационная система ГИНС - 3. Проспект фирмы АВИАПРИБОР, МАКС-95. 35. Gravimetric navigation system GINS - 3. Prospectus of the company AVIAPRIBOR, MAX-95.
36. Цифровые процессоры обработки сигналов. Справочник / А.Г. Остапенко, С. И. Лавлинский, А.Б. Сушков и др. Под ред. А.Г. Остапенко. - М.: Радио и связь, 1994. 36. Digital signal processing processors. Reference book / A.G. Ostapenko, S.I. Lavlinsky, A.B. Sushkov et al. Ed. A.G. Ostapenko. - M .: Radio and communications, 1994.
37. Инерциальные навигационные системы морских объектов / Д.П. Лукьянов, А. В. Мочалов, А.А. Одинцов, И.Б. Вайсгант. - Л.: Судостроение, 1989 г., с. 184. 37. Inertial navigation systems of marine objects / D.P. Lukyanov, A.V. Mochalov, A.A. Odintsov, I.B. Weisgant. - L .: Shipbuilding, 1989, p. 184.
38. Киреев К.Н., Кутепов B.C., Пущина Л.В., Тулин В.А., Черемисинов Г.В. Стабилизация морского гравиметра. - М.: Наука, 1978 г., с. 79. 38. Kireev K.N., Kutepov B.C., Pushchina L.V., Tulin V.A., Cheremisinov G.V. Stabilization of a marine gravimeter. - M.: Science, 1978, p. 79.
39. Орлов Б.А. Записки летчика-испытателя. - М.: Авико пресс, 1994 г. 39. Orlov B.A. Notes of the test pilot. - M.: Aviko Press, 1994.
40. Бочкарев А.М., Струков Ю.П. Бортовое радиоэлектронное оборудование летательных аппаратов. // Итоги науки и техники. ВИНИТИ, Сер. Авиастроение, 1990. 40. Bochkarev A.M., Strukov Yu.P. On-board electronic equipment of aircraft. // Results of science and technology. VINITY, Ser. Aircraft industry, 1990.
41. Джефри Леноровиц и Б. Рыбак. Выгода превыше безопасности. Aviation Week and Space Technology, лето 1994 г. 41. Jeffrey Lenorowitz and B. Fisherman. Benefits over security. Aviation Week and Space Technology, summer 1994
42. Авиация и космонавтика. Вып. 5, 1995 г., Т.И. Техническая Информация ЦАГИ. Вып. 1, 1995 г. Малая энциклопедия отечественных летательных аппаратов. 42. Aviation and astronautics. Vol. 5, 1995, T.I. Technical Information TsAGI. Vol. 1, 1995 Small Encyclopedia of Domestic Aircraft.
43. Лозино-Лозинский Г. В космос на крыльях. - Самолет, весна, 1992 г. 43. Lozino-Lozinsky G. Into space on wings. - Aircraft, spring, 1992
44. Пьер Спарако. Сверхтяжелый ЭРБАС. Aviation Week and Space Technology, лето, 1994, с. 30. 44. Pierre Sparaco. Superheavy Airbus. Aviation Week and Space Technology, Summer 1994, p. thirty.
45. Сафронов И. Энергия на Воздушном Старте. Коммерсант, N 150, 21.08.1999. 45. Safronov I. Energy at the Air Start. Kommersant, N 150, 08.21.1999.
Claims (20)
где ρ - величина смещения центра масс аппарата, м;
ω - величина угловой скорости аппарата относительно его центра масс, 1/с;
ΔW - величина приращения абсолютного линейного ускорения аппарата по отношению к абсолютному линейному ускорению аппарата в его центре масс, м/с2;
t - время, с.1. The method of determining the magnitude and direction of displacement of the center of mass of the apparatus, based on measuring the parameters of the apparatus, characterized in that the current magnitude and direction of the absolute angular velocity, gravity, apparent linear acceleration, the current pitch and roll angles are measured, and then the magnitude and the direction of the absolute linear acceleration of the apparatus, summing the apparent linear acceleration and acceleration of gravity at the location of the apparatus, then determine the magnitude and direction of the increment of the absolute linear acceleration of the apparatus with respect to the absolute linear acceleration of the apparatus in its center of mass, the magnitude and direction of the angular velocity and angular acceleration of the apparatus relative to its center of mass, and then determine the magnitude and direction of the displacement of the center of mass according to the ratio
where ρ is the displacement of the center of mass of the apparatus, m;
ω is the magnitude of the angular velocity of the apparatus relative to its center of mass, 1 / s;
ΔW is the increment of the absolute linear acceleration of the apparatus with respect to the absolute linear acceleration of the apparatus in its center of mass, m / s 2 ;
t is the time, s.
g = 9,78049(1 + 5,288 • 10-3sin2φ) - 3,086 • 10-6Н,
где g - величина ускорения силы тяжести в точке местоположения аппарата, м/с2;
φ - широта местоположения аппарата, угл.град.;
Н - высота местоположения аппарата над поверхностью Земли, м,
величину и направление приращения абсолютного линейного ускорения аппарата по отношению к абсолютному линейному ускорению аппарата в его центре масс, угловой скорости и углового ускорения аппарата относительно его центра масс определяют узкополосно, фильтруя на частоте собственных периодических составляющих угловых колебаний аппарата относительно его центра масс сигналы, пропорциональные соответственно абсолютному линейному ускорению аппарата, абсолютной угловой скорости и абсолютному угловому ускорению аппарата.2. The method of determining the magnitude and direction of the displacement of the center of mass of the apparatus according to claim 1, characterized in that the magnitude and direction of the absolute angular acceleration are measured by first measuring the magnitude and direction of the absolute angular velocity of the apparatus, then at the end of a period of time of a shorter period of intrinsic short-period components of angular oscillations the apparatus relative to its center of mass, measure the magnitude and direction of the increment of the absolute angular velocity and remember them, and then determine the magnitude the inu and the direction of the absolute angular acceleration of the apparatus in terms of the increment rate of the absolute angular velocity for a period of time shorter than the period of its own short-period components of the angular oscillations of the apparatus relative to its center of mass, the measurement of the acceleration of gravity is carried out by the angle of latitude and height of the location point of the apparatus according
g = 9.78049 (1 + 5.288 • 10 -3 sin 2 φ) - 3.086 • 10 -6 N,
where g is the magnitude of the acceleration of gravity at the location of the apparatus, m / s 2 ;
φ is the latitude of the location of the apparatus, angles;
N - the height of the location of the device above the surface of the Earth, m,
the magnitude and direction of the increment of the absolute linear acceleration of the apparatus relative to the absolute linear acceleration of the apparatus in its center of mass, the angular velocity and angular acceleration of the apparatus relative to its center of mass is determined narrowband, filtering at the frequency of the natural periodic components of the angular oscillations of the apparatus relative to its center of mass, signals proportional respectively absolute linear acceleration of the apparatus, absolute angular velocity and absolute angular acceleration of the apparatus.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2000105765/09A RU2176810C2 (en) | 2000-03-09 | 2000-03-09 | Method and device for determining degree and direction of center-of-mass shift of flying vehicle |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2000105765/09A RU2176810C2 (en) | 2000-03-09 | 2000-03-09 | Method and device for determining degree and direction of center-of-mass shift of flying vehicle |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2176810C2 true RU2176810C2 (en) | 2001-12-10 |
Family
ID=20231611
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2000105765/09A RU2176810C2 (en) | 2000-03-09 | 2000-03-09 | Method and device for determining degree and direction of center-of-mass shift of flying vehicle |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2176810C2 (en) |
Cited By (10)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2461040C1 (en) * | 2011-05-13 | 2012-09-10 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Санкт-Петербургский государственный университет Аэрокосмического приборостроения" | Device for comprehensive control of sensors of mobile object |
RU2475799C2 (en) * | 2011-05-04 | 2013-02-20 | Федеральное Государственное Автономное Образовательное Учреждение Высшего Профессионального Образования "Дальневосточный Федеральный Университет" (Двфу) | Method of controlling underwater manipulator in hovering mode of underwater vehicle |
RU2510969C2 (en) * | 2008-10-28 | 2014-04-10 | Эйрбас Оперейшнз, С.Л. | Computer-aided method for cost-optimised calculation of aerodynamic forces on aircraft |
RU2564375C1 (en) * | 2014-04-09 | 2015-09-27 | Открытое акционерное общество Московский научно-производственный комплекс "Авионика" имени О.В. Успенского (ОАО МНПК "Авионика") | Method to determine centre of mass of aircraft and device for realisation |
RU2570339C1 (en) * | 2014-09-19 | 2015-12-10 | Открытое акционерное общество Московский научно-производственный комплекс "Авионика" имени О.В. Успенского (ОАО МНПК "Авионика") | In-flight determination of aircraft gravity centre and device to this end |
RU2590287C1 (en) * | 2015-05-08 | 2016-07-10 | Российская Федерация, от имени которой выступает Государственная корпорация по атомной энергии "Росатом" (Госкорпорация "Росатом") | Method of determining angular position of movable object relative to centre of mass |
RU2645018C1 (en) * | 2016-10-04 | 2018-02-15 | Открытое акционерное общество Московский научно-производственный комплекс "Авионика" имени О.В. Успенского (ОАО МНПК "Авионика") | Method of determining center of mass of ac and device for its implementation |
RU2767712C1 (en) * | 2021-04-23 | 2022-03-18 | Российская Федерация, от имени которой выступает ФОНД ПЕРСПЕКТИВНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ | Complex for semi-natural simulation of movement of aircraft destruction means |
RU2775957C1 (en) * | 2021-05-17 | 2022-07-12 | Публичное акционерное общество "Московский институт электромеханики и автоматики" (ПАО "МИЭА") | Method for controlling an aircraft for the implementation of automatic parachute landing of heavy loads |
WO2023087080A1 (en) * | 2021-11-18 | 2023-05-25 | Тогрул Иса КАРИМЛИ | Dynamic onboard method and system (device) for automatically measuring the weight, centre of gravity, pitch, yaw, roll and centre of gravity shift of an aircraft on the ground and in the air |
-
2000
- 2000-03-09 RU RU2000105765/09A patent/RU2176810C2/en not_active IP Right Cessation
Non-Patent Citations (2)
Title |
---|
ПАШКОВСКИЙ И.М. и др. Летные испытания самолетов и обработка результатов испытаний. Учебное пособие. - М.: Машиностроение, 1985, с.77. * |
ТОРЕНБИК Э. Проектирование дозвуковых самолетов. - М.: Машиностроение, 1983, с.331. БОРОДИН В.Т. и др. Пилотажные комплексы и системы управления самолетов и вертолетов. - М.: Машиностроение, 1978, с.9-15 , 84. * |
Cited By (11)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2510969C2 (en) * | 2008-10-28 | 2014-04-10 | Эйрбас Оперейшнз, С.Л. | Computer-aided method for cost-optimised calculation of aerodynamic forces on aircraft |
RU2475799C2 (en) * | 2011-05-04 | 2013-02-20 | Федеральное Государственное Автономное Образовательное Учреждение Высшего Профессионального Образования "Дальневосточный Федеральный Университет" (Двфу) | Method of controlling underwater manipulator in hovering mode of underwater vehicle |
RU2461040C1 (en) * | 2011-05-13 | 2012-09-10 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Санкт-Петербургский государственный университет Аэрокосмического приборостроения" | Device for comprehensive control of sensors of mobile object |
RU2564375C1 (en) * | 2014-04-09 | 2015-09-27 | Открытое акционерное общество Московский научно-производственный комплекс "Авионика" имени О.В. Успенского (ОАО МНПК "Авионика") | Method to determine centre of mass of aircraft and device for realisation |
RU2570339C1 (en) * | 2014-09-19 | 2015-12-10 | Открытое акционерное общество Московский научно-производственный комплекс "Авионика" имени О.В. Успенского (ОАО МНПК "Авионика") | In-flight determination of aircraft gravity centre and device to this end |
RU2590287C1 (en) * | 2015-05-08 | 2016-07-10 | Российская Федерация, от имени которой выступает Государственная корпорация по атомной энергии "Росатом" (Госкорпорация "Росатом") | Method of determining angular position of movable object relative to centre of mass |
RU2645018C1 (en) * | 2016-10-04 | 2018-02-15 | Открытое акционерное общество Московский научно-производственный комплекс "Авионика" имени О.В. Успенского (ОАО МНПК "Авионика") | Method of determining center of mass of ac and device for its implementation |
RU2767712C1 (en) * | 2021-04-23 | 2022-03-18 | Российская Федерация, от имени которой выступает ФОНД ПЕРСПЕКТИВНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ | Complex for semi-natural simulation of movement of aircraft destruction means |
RU2775957C1 (en) * | 2021-05-17 | 2022-07-12 | Публичное акционерное общество "Московский институт электромеханики и автоматики" (ПАО "МИЭА") | Method for controlling an aircraft for the implementation of automatic parachute landing of heavy loads |
WO2023087080A1 (en) * | 2021-11-18 | 2023-05-25 | Тогрул Иса КАРИМЛИ | Dynamic onboard method and system (device) for automatically measuring the weight, centre of gravity, pitch, yaw, roll and centre of gravity shift of an aircraft on the ground and in the air |
RU2786133C1 (en) * | 2022-08-12 | 2022-12-19 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Саратовский государственный технический университет имени Гагарина Ю.А." (СГТУ имени Гагарина Ю.А.) | Meter of external disturbing forces and moments of these forces acting on the fuselage of a single-rotor helicopter |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
Kingston et al. | Real-time attitude and position estimation for small UAVs using low-cost sensors | |
RU2176810C2 (en) | Method and device for determining degree and direction of center-of-mass shift of flying vehicle | |
Jwo et al. | Development of a strapdown inertial navigation system simulation platform | |
Rhudy et al. | Sensitivity analysis of extended and unscented Kalman filters for attitude estimation | |
CN108534783A (en) | A kind of aircraft navigation method based on Beidou navigation technology | |
CN103925930A (en) | Compensation method for gravity meter biax gyrostabilized platform course error effect | |
RU2502050C1 (en) | Method and device of control of inertial navigation system | |
RU2373562C2 (en) | Method and device for controlling horizontal orientation of aircraft | |
RU2040434C1 (en) | Aircraft automatic landing control system | |
CN104297525A (en) | Accelerometer calibration method for inertia measurement system on basis of rocket sled test | |
RU168214U1 (en) | Strap-on integrated inertial heading vertical | |
Pan et al. | Attitude estimation of miniature unmanned helicopter using unscented kalman filter | |
RU2260179C1 (en) | Device for flight control of plane load weight | |
RU2564375C1 (en) | Method to determine centre of mass of aircraft and device for realisation | |
Krasnov et al. | Gyro stabilization system of a gravimeter | |
Vaispacher et al. | Cost Optimized Avionics System–Navigation Solution for Small Aircraft Transportation Segment | |
Gan et al. | Development and optimization of flight dynamics, control laws and avionics system for a uav with a multi-scale optimized blended wing body configuration | |
Xu et al. | An Improved Inertial Matching Algorithm for Hull Deformation With Large Misalignment Angle | |
RU2767969C1 (en) | Method for determining coordinates of the center of mass of the unmanned helicopter | |
Fogarty et al. | Computer mechanization of six-degree of freedom flight equations | |
RU2645018C1 (en) | Method of determining center of mass of ac and device for its implementation | |
Tudosie et al. | Method of control of aircraft center of gravity based on the fuel consumption order | |
Tondji et al. | Semi-empirical estimation and experimental validation of the mass and the center of gravity location of the unmanned aerial system—UAS-S4 of hydra technologies | |
Ellis et al. | Beechjet flight test data gathering and level-D simulator aerodynamic mathematical model development | |
Sabziev et al. | On the problems of determining the trajectory of an aerial vehicle based on inertial navigation system data |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20050310 |