RU2253840C1 - Mode of adjusting of a gyroscope - Google Patents
Mode of adjusting of a gyroscope Download PDFInfo
- Publication number
- RU2253840C1 RU2253840C1 RU2004110334/28A RU2004110334A RU2253840C1 RU 2253840 C1 RU2253840 C1 RU 2253840C1 RU 2004110334/28 A RU2004110334/28 A RU 2004110334/28A RU 2004110334 A RU2004110334 A RU 2004110334A RU 2253840 C1 RU2253840 C1 RU 2253840C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- gyroscope
- parameter
- measuring
- axis
- measuring axes
- Prior art date
Links
Landscapes
- Gyroscopes (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к точному приборостроению, а именно к гироскопическим приборам.The invention relates to precision instrumentation, namely to gyroscopic devices.
Известен способ настройки и проверки гироскопов [1], при котором корпус гироскопа устанавливают в различные положения относительно сторон света и плоскости горизонта, измеряют составляющие скоростей прецессии, по результатам измерений определяют коэффициенты моделей погрешностей гироскопа.There is a method of tuning and checking gyroscopes [1], in which the gyroscope body is installed in various positions relative to the cardinal points and the horizon plane, the components of the precession rates are measured, and the coefficients of gyroscope error models are determined from the measurement results.
Известен способ проверки трехстепенного гироскопа в вертикальном положении [2], при котором главная ось гироскопа (ось вращения ротора) расположена вертикально, а измерительные оси расположены в плоскости горизонта, включающий измерение параметра измерительными осями гироскопа, например измерение входной угловой скорости, обработку результатов измерений с целью определения систематической составляющей скорости дрейфа гироскопа, случайной составляющей скорости дрейфа гироскопа в запуске, изменения систематической составляющей скорости дрейфа от запуска к запуску и сравнение их с заданными значениями (эталоном).A known method of checking a three-stage gyroscope in the vertical position [2], in which the main axis of the gyroscope (axis of rotation of the rotor) is located vertically, and the measuring axes are located in the horizontal plane, including measuring the parameter by the measuring axes of the gyroscope, for example, measuring the input angular velocity, processing the measurement results with the purpose of determining the systematic component of the gyroscope drift velocity, the random component of the gyroscope drift velocity at launch, changes in the systematic component of the gyroscope awake drift from start to start and comparing them with the given values (reference).
Недостатком известных способов настройки и проверки гироскопов является недостаточная точность работы гироскопа.A disadvantage of the known methods for tuning and checking gyroscopes is the lack of accuracy of the gyroscope.
Указанное связано с тем, что выбор рабочей оси задается разработчиком гироскопа или особенностями разрабатываемой на базе данного гироскопа конструкции и носит произвольный по отношению к точности рабочей оси характер.This is due to the fact that the choice of the working axis is determined by the developer of the gyroscope or the features of the design developed on the basis of this gyroscope and is arbitrary in relation to the accuracy of the working axis.
В то же время практика работы с гироскопами, имеющими несколько измерительных осей, например две, в частности с динамически настраиваемыми гироскопами (ДНГ), показывает, что обычно одна из измерительных осей при одинаковых условиях работы, например расположение относительно сторон света и плоскости горизонта, обеспечивает лучшие точностные характеристики.At the same time, the practice of working with gyroscopes having several measuring axes, for example two, in particular with dynamically tuned gyroscopes (DNG), shows that usually one of the measuring axes under the same operating conditions, for example, location relative to the cardinal points and the horizon plane, provides best accuracy characteristics.
Изобретение направлено на повышение качества настройки гироскопа путем обеспечения выбора точной рабочей оси при одинаковых условиях работы его измерительных осей и как следствие повышение точности работы устройств на базе гироскопов.The invention is aimed at improving the quality of tuning of the gyroscope by ensuring the selection of the exact working axis under the same operating conditions of its measuring axes and, as a result, increasing the accuracy of the operation of devices based on gyroscopes.
Это достигается тем, что в известном способе настройки гироскопа в вертикальном положении, при котором главная ось гироскопа расположена вертикально, а измерительные оси расположены в плоскости горизонта, включающем измерение параметра измерительными осями гироскопа, после первого измерения параметра измерительными осями гироскопа фиксируют положение вертикальной плоскости, содержащей одну из измерительных осей, проводят разворот корпуса гироскопа в положение, при котором другая измерительная ось расположена в зафиксированной вертикальной плоскости, и проводят второй замер параметра измерительными осями гироскопа или проводят серию последовательных разворотов корпуса, при которых каждая из измерительных осей последовательно располагается в зафиксированной вертикальной плоскости, и в каждом положении проводят измерение параметра измерительными осями гироскопа, после чего сравнивают результаты измерений параметра во всех положениях с эталоном для данного положения или обрабатывают результаты измерений параметра для определения показателя точности его измерения разными измерительными осями в каждом положении, после чего сравнивают показатели точности измерения во всех положениях между собой и по результатам сравнения параметра с эталоном или показателей точности между собой измерительную ось, имеющую лучшие точностные показатели, фиксируют как точную рабочую ось, а последующее измерение параметра гироскопом проводят точной рабочей осью.This is achieved by the fact that in the known method of adjusting the gyroscope in a vertical position, in which the main axis of the gyroscope is vertical, and the measuring axes are located in the horizontal plane, including the measurement of the parameter by the measuring axes of the gyroscope, after the first measurement of the parameter by the measuring axes of the gyroscope, the position of the vertical plane containing one of the measuring axes, carry out a turn of the gyroscope into a position in which the other measuring axis is located in a fixed of the vertical plane, and the second measurement of the parameter is carried out by the measuring axes of the gyroscope or a series of successive turns of the case are carried out, in which each of the measuring axes is successively located in a fixed vertical plane, and in each position the parameter is measured by the measuring axes of the gyroscope, after which the results of parameter measurements in all positions with a reference for a given position or process the measurement results of a parameter to determine the accuracy indicator of its measurement grains with different measuring axes in each position, after which they compare the measurement accuracy in all positions with each other and according to the results of comparing the parameter with the standard or the accuracy indicators among themselves, the measuring axis, which has the best accuracy indicators, is recorded as an accurate working axis, and the subsequent measurement of the parameter by a gyroscope carry out an exact working axis.
Возможность реализации предлагаемого способа поясняется таблицей, на которой представлены данные замеров случайной составляющей скорости дрейфа в запуске гироскопов в вертикальном положении.The possibility of implementing the proposed method is illustrated in the table, which shows the measurement data of a random component of the drift velocity in the launch of gyroscopes in a vertical position.
Сущность предлагаемого способа рассмотрим на примере настройки трехстепенного гироскопа, например ДНГ.The essence of the proposed method, we consider the example of tuning a three-stage gyroscope, for example, DNG.
В соответствии с моделью погрешностей ДНГ [3] его уходы определяются точностью и качеством изготовления ротора и его карданова подвеса.In accordance with the model of errors of DNG [3], its withdrawals are determined by the accuracy and manufacturing quality of the rotor and its cardan suspension.
При наличии геометрических погрешностей изготовления ротора и карданова подвеса, неравножесткости упругих торсионов карданова подвеса уходы гироскопа возникают в результате воздействия линейных и угловых вибраций и ускорений по его осям.In the presence of geometric errors in the manufacture of the rotor and cardan suspension, the unequal rigidity of the elastic torsion of the cardan suspension, the gyroscope leaves as a result of linear and angular vibrations and accelerations along its axes.
Причинами возникновения линейных и угловых вибраций могут быть геометрические погрешности шарикоподшипниковых опор вала карданова подвеса, осевой и радиальный дисбаланс ротора, воздействие линейных и угловых вибраций со стороны объекта, в составе которого эксплуатируется гироскоп.The causes of linear and angular vibrations can be geometric errors of ball-bearing bearings of the cardan suspension shaft, axial and radial imbalance of the rotor, the effect of linear and angular vibrations from the side of the object, which includes a gyroscope.
В общем случае уходы ДНГ по его измерительным осям являются некоторой функцией факторов линейных ускорений ax, ay, az, линейных ax nΩ, ay nΩ, az nΩ и угловых θх nΩ, θу nΩ, θz nΩ вибраций, осциллирующего момента mnΩ, действующих по осям х, у, z гироскопа, на частотах, кратных частоте вращения Ω ротора и их фазовых характеристик εх nΩ, εy nΩ, εz nΩ, φх nΩ, φу nΩ, φz nΩ, wnΩ, причем коэффициентами пропорциональности указанных факторов являются факторы точности δАх, δАу, δAz и качества δKx, δKy, δKz изготовления ротора и карданова подвеса гироскопа по осям х, у, z.In the general case, the drift of DNG along its measuring axes is a certain function of the linear acceleration factors a x , a y , a z , linear a x nΩ , a y nΩ , a z nΩ and angular θ x nΩ , θ y nΩ , θ z nΩ vibrations , the oscillating moment m nΩ acting along the x, y, z axes of the gyroscope, at frequencies that are multiples of the rotor speed Ω of the rotor and their phase characteristics ε x nΩ , ε y nΩ , ε z nΩ , φ x nΩ , φ y nΩ , φ z nΩ , w nΩ , and the proportionality coefficients of these factors are accuracy factors δA x , δA y , δA z and quality δK x , δK y , δK z for manufacturing the rotor and cardan suspension of the gyroscope along the axis m x, y, z.
Часть указанных факторов при работе гироскопа на объекте может быть детерминированными функциями времени, например величины ускорения свободного падения g и осциллирующего момента mnΩ, вибрации со стороны шарикоподшипниковых опор вала карданова подвеса, что приводит к формированию систематических уходов по осям гироскопа.Some of these factors during the operation of the gyroscope at the object can be deterministic functions of time, for example, the values of the acceleration of gravity g and the oscillating moment m nΩ , vibration from the side of the ball-bearing bearings of the cardan suspension shaft, which leads to the formation of systematic drifts along the gyroscope axes.
Часть факторов является случайными функциями от запуска к запуску, но детерминированными в запуске гироскопа, например фазовые характеристики εх nΩ, εу nΩ, εz nΩ, φх nΩ, φу nΩ, φz nΩ вибраций, что приводит к изменению систематических уходов гироскопа от запуска к запуску.Some factors are random functions from start to start, but determined at the start of the gyroscope, for example, the phase characteristics ε x nΩ , ε y nΩ , ε z nΩ , φ x nΩ , φ y nΩ , φ z nΩ vibrations, which leads to a change in systematic drifts gyro from start to start.
Случайными функциями времени могут быть факторы внешних линейных ускорений ax, ay, az, линейных ax nΩ, ay nΩ, az nΩ и угловых θх nΩ, θy nΩ, θz nΩ вибраций на частотах, кратных частоте вращения Ω ротора, и их фазовых характеристик εх nΩ, εy nΩ, εz nΩ, φх nΩ, φу nΩ, φz nΩ, действующих со стороны объекта, или их изменение из-за действия неучтенных факторов. Воздействие случайных факторов приводит к формированию случайных уходов гироскопа.Random functions of time can be factors of external linear accelerations a x , a y , a z , linear a x nΩ , a y nΩ , a z nΩ and angular θ x nΩ , θ y nΩ , θ z nΩ vibrations at frequencies that are multiples of the rotational speed Ω of the rotor, and their phase characteristics ε x nΩ , ε y nΩ , ε z nΩ , φ x nΩ , φ y nΩ , φ z nΩ , acting on the side of the object, or their change due to the action of unaccounted factors. The influence of random factors leads to the formation of random departures of the gyroscope.
Ввиду того что изменение факторов точности δAx, δAy, δAz и качества δКх, δКу, δKz изготовления ротора и карданова подвеса гироскопа в пределах технологических допусков носит случайный характер, их случайная комбинация может приводить к тому, что одна из осей гироскопа в одинаковых условиях их работы будет иметь лучшие характеристики либо по систематическому уходу, либо по изменению систематического ухода от запуска к запуску, либо по случайному уходу.Due to the fact that the change in the accuracy factors δA x , δA y , δA z and the quality δK x , δK y , δK z of the manufacture of the rotor and cardan suspension of the gyroscope within the technological tolerances is random, their random combination can lead to one of the axes a gyroscope in the same conditions of their work will have the best characteristics either in terms of systematic care, or in a change in systematic departure from launch to launch, or in random care.
Для идентификации оси, имеющей лучшие точностные характеристики, в предлагаемом способе трехстепенной гироскоп устанавливается в семейство вертикальных положений, например (1,...4), характеризуемых тем, что главная ось, перпендикулярная измерительным, расположена вертикально, а измерительные оси расположены в плоскости горизонта. Для роторных гироскопов главная ось совпадает с осью вращения ротора. В указанных вертикальных положениях производится измерение параметра гироскопом, например входной угловой скорости (ω1,...ω4), разными измерительными осями в одинаковых условиях их работы.To identify the axis with the best accuracy characteristics, in the proposed method, a three-degree gyroscope is installed in a family of vertical positions, for example (1, ... 4), characterized in that the main axis perpendicular to the measuring axis is located vertically, and the measuring axes are located in the horizontal plane . For rotary gyroscopes, the main axis coincides with the axis of rotation of the rotor. In the indicated vertical positions, the parameter is measured by a gyroscope, for example, the input angular velocity (ω 1 , ... ω 4 ), by different measuring axes under the same conditions of their operation.
Одинаковые условия работы измерительных осей гироскопа при настройке обеспечиваются их фиксированным расположением относительно сторон света и плоскости горизонта, что достигается фиксацией положения вертикальной плоскости, содержащей одну из измерительных осей, и разворотами корпуса гироскопа в положения, в которых измерительные оси последовательно располагаются в зафиксированной вертикальной плоскости.The same operating conditions of the measuring axes of the gyroscope during adjustment are ensured by their fixed location relative to the cardinal points and the horizontal plane, which is achieved by fixing the position of the vertical plane containing one of the measuring axes and by turning the gyroscope into positions in which the measuring axes are sequentially located in a fixed vertical plane.
Одинаковые условия работы измерительных осей, в которых они одинаково ориентированы относительно сторон света, обеспечивают лучшую достоверность сравнения результатов измерений с эталоном или между собой и, следовательно, повышают качество предлагаемой настройки гироскопа.The same operating conditions of the measuring axes, in which they are equally oriented relative to the cardinal points, provide better reliability of comparing the measurement results with a standard or with each other and, therefore, improve the quality of the proposed gyroscope settings.
Выбор точной рабочей оси гироскопа может производиться на основании сравнения как прямых, так и косвенных измерений параметра, например напрямую измеряемой гироскопом угловой скорости (ω1,...ω4) с ее известным в заданном положении эталонным значением ωэт, либо путем обработки измерений (ω1,...ω4) с определением показателей точности гироскопа, например систематических составляющих ухода (ωсист1,...ωсист4), изменения систематических составляющих ухода от запуска к запуску (Δωсист1,...Δωсист4), случайных составляющих ухода (ωсл1,...ωсл4) и сравнения их между собой. Косвенным параметром для выбора точной оси может быть, например, угол курса, вырабатываемый с помощью гироскопа. Измерительную ось, для которой разница с эталоном или ωсист, или Δωсист, или ωсл, или ошибка в определении угла курса имеют наименьшее значение, выбирают в качестве рабочей, а дальнейшие измерения гироскопом проводят выбранной точной рабочей осью.The choice of the exact working axis of the gyroscope can be made by comparing both direct and indirect measurements of the parameter, for example, the angular velocity (ω 1 , ... ω 4 ) directly measured by the gyroscope with its reference value ω et known in a given position, or by processing measurements (ω 1 , ... ω 4 ) with the determination of the accuracy indicators of the gyroscope, for example, the systematic components of drift (ω syst1 , ... ω syst4 ), changes in the systematic components of drift from launch to launch (Δω syst1 , ... Δω syst4 ), random components of care (ω sl1 , ... ω sl4 ) and comparing them with each other. An indirect parameter for choosing the exact axis can be, for example, the heading angle produced by a gyroscope. The measuring axis, for which the difference with the standard is either ω syst , or Δω sist , or ω sl , or an error in determining the course angle are of the least importance, is chosen as the working one, and further measurements are made by the gyroscope with the selected exact working axis.
В качестве экспериментальной проверки предлагаемого способа использованы результаты замеров случайной составляющей скорости дрейфа динамически настраиваемых гироскопов ГВК-6 в вертикальном положении при приемосдаточных испытаниях, приведенные в таблице.As an experimental verification of the proposed method, we used the results of measurements of the random component of the drift velocity of dynamically tuned gyroscopes GVK-6 in an upright position during acceptance tests, are given in the table.
Из результатов замеров следует, что в подавляющем числе запусков одна из измерительных осей гироскопа ГВК-6 обладает лучшими точностными характеристиками, что позволяет выбрать ее в качестве точной рабочей оси. Использование для измерений в составе прибора точной рабочей оси позволяет повысить общую точность работы гироскопического устройства.From the results of measurements it follows that in the overwhelming number of launches, one of the measuring axes of the GVK-6 gyroscope has the best accuracy characteristics, which makes it possible to choose it as the exact working axis. The use of the exact working axis for measurements in the composition of the device improves the overall accuracy of the gyroscopic device.
Реализация способа возможна как непосредственно при работе гироскопа в составе гироскопического прибора путем обеспечения в конструкции возможности разворотов гироскопа вокруг вертикальной оси, организации соответствующего алгоритма управления и обработки данных с гироскопа, так и на этапе изготовления гироскопического прибора при предварительной настройке и проверке гироскопа в составе технологической контрольно-проверочной аппаратуры путем паспортизации точной оси.The implementation of the method is possible both directly during operation of the gyroscope as part of the gyroscopic device by providing the design with the possibility of gyroscope turns around the vertical axis, organizing the corresponding control and data processing algorithm from the gyroscope, and at the stage of manufacturing the gyroscopic device with preliminary adjustment and verification of the gyroscope as part of the technological control -checking equipment by certification of the exact axis.
Необходимо отметить, что заявляемый способ может применяться не только к ДНГ, но и к другим типам гироскопических чувствительных элементов, например, твердотельным гироскопам, многоосным измерительным блокам на лазерных, волоконно-оптических гироскопах.It should be noted that the inventive method can be applied not only to DNG, but also to other types of gyroscopic sensing elements, for example, solid-state gyroscopes, multiaxial measuring units on laser, fiber-optic gyroscopes.
Библиографические данныеBibliographic data
1. Ригли У., Холлистер У. М., Денхард У. Дж. Теория, проектирование и испытания гироскопов. Пер. с англ. под ред. канд. физ.-мат. наук С.А.Харламова. М.: Мир, 1972.1. Wrigley W., Hollister W. M., Denhard W. J. Theory, design and testing of gyroscopes. Per. from English under the editorship of Cand. Phys.-Math. sciences S.A.Kharlamova. M.: Mir, 1972.
2. Гироскоп с внутренним карданом ГБ-6С. Технические условия ПИКВ.408111.008 ТУ, ОАО ПНППК, 1998.2. Gyroscope with internal gimbal GB-6C. Specifications PIKV.408111.008 TU, OAO PNPPK, 1998.
3. Брозгуль Л.И. Динамически настраиваемые гироскопы: Модели погрешностей для систем навигации. - М.: Машиностроение, 1989. - 232 с.3. Brozgul L.I. Dynamically tuned gyroscopes: Error models for navigation systems. - M.: Mechanical Engineering, 1989 .-- 232 p.
Claims (1)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2004110334/28A RU2253840C1 (en) | 2004-04-05 | 2004-04-05 | Mode of adjusting of a gyroscope |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2004110334/28A RU2253840C1 (en) | 2004-04-05 | 2004-04-05 | Mode of adjusting of a gyroscope |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2253840C1 true RU2253840C1 (en) | 2005-06-10 |
Family
ID=35834594
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2004110334/28A RU2253840C1 (en) | 2004-04-05 | 2004-04-05 | Mode of adjusting of a gyroscope |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2253840C1 (en) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2750180C1 (en) * | 2020-10-22 | 2021-06-23 | Акционерное общество "Инерциальные технологии "Технокомплекса" (АО "ИТТ") | Method for reducing vibration errors of gyro platform using dynamically tuned gyroscopes |
| RU2817519C1 (en) * | 2024-01-15 | 2024-04-16 | Общество с ограниченной ответственностью Научно-производственное предприятие "Антарес" | Set of laboratory equipment for studying a redundant unit of inertial measurement modules |
-
2004
- 2004-04-05 RU RU2004110334/28A patent/RU2253840C1/en not_active IP Right Cessation
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| НАЗАРОВ Б.Н. и др. Гиростабилизаторы ракет. - М.: Военное изд-во Министерства обороны, 1975, с.193-196. РИГЛИ У. и др. Теория, проектирование и испытания гироскопов. - М: Мир, 1972, c.353-386. * |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2750180C1 (en) * | 2020-10-22 | 2021-06-23 | Акционерное общество "Инерциальные технологии "Технокомплекса" (АО "ИТТ") | Method for reducing vibration errors of gyro platform using dynamically tuned gyroscopes |
| RU2817519C1 (en) * | 2024-01-15 | 2024-04-16 | Общество с ограниченной ответственностью Научно-производственное предприятие "Антарес" | Set of laboratory equipment for studying a redundant unit of inertial measurement modules |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US6738721B1 (en) | Method for improving the measurement values of an inertial measurement system | |
| CN106969783B (en) | Single-axis rotation rapid calibration technology based on fiber-optic gyroscope inertial navigation | |
| CN106052595B (en) | Three-axle table axis verticality detection method based on laser gyro strap down inertial navigation | |
| CN110006450A (en) | A kind of scaling method of Ring Laser Gyroscope SINS on horizontal triaxial turntable | |
| CN102692239B (en) | Fiber optic gyroscope eight-position calibration method based on rotating mechanism | |
| CN109000680B (en) | Method, device and system for acquiring acceleration sensitive error coefficient of gyroscope | |
| RU2499223C1 (en) | Method of determining heading by turning inertial device | |
| CN109855653A (en) | A kind of scaling method after the noise reduction process of redundance type MEMS-IMU | |
| CN111829503B (en) | Method and device for testing threshold value of fiber-optic gyroscope | |
| CN113865583B (en) | Accelerometer combination dynamic installation deviation matrix determining and compensating method | |
| US9279682B2 (en) | Inertial unit having vibrating gyros mounted on a carousel, and an angle-measurement method | |
| CN111609869B (en) | Positive and negative multi-position fiber-optic gyroscope orientation effect judgment method based on hypothesis testing | |
| RU2717566C1 (en) | Method of determining errors of an inertial unit of sensitive elements on a biaxial rotary table | |
| RU2253840C1 (en) | Mode of adjusting of a gyroscope | |
| RU2499225C1 (en) | Method of determining heading by turning inertial device | |
| US8725415B2 (en) | Method and device for long-duration navigation | |
| CN108844551B (en) | Method for testing dynamic precision of gyroscope of inertial platform system | |
| CN113252068B (en) | Method for determining dynamic characteristics of inertial measurement unit | |
| CN110501027A (en) | A kind of optimal turn for dual-axis rotation MEMS-SINS stops time allocation method used therein | |
| CN113865585B (en) | Method and system for separating and compensating combined high-order error coefficient of gyroscope | |
| CN114034885B (en) | Method for testing gyroscopic accelerometer on double-shaft centrifuge based on full-error analysis | |
| Ermakov et al. | Development of a vibrational error model of a hemispherical resonator gyroscope | |
| CN108803373A (en) | A kind of ground velocity removing method of three-axle table | |
| RU2560742C1 (en) | Method of azimuth determination | |
| Chong et al. | Online calibration method based on dual-axis rotation-modulating laser gyro SINS |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20090406 |