RU2332642C1 - Sea gravimeter stabilising gyro correction system - Google Patents
Sea gravimeter stabilising gyro correction system Download PDFInfo
- Publication number
- RU2332642C1 RU2332642C1 RU2007113564/28A RU2007113564A RU2332642C1 RU 2332642 C1 RU2332642 C1 RU 2332642C1 RU 2007113564/28 A RU2007113564/28 A RU 2007113564/28A RU 2007113564 A RU2007113564 A RU 2007113564A RU 2332642 C1 RU2332642 C1 RU 2332642C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- output
- input
- pass filter
- adder
- order
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Vibration Prevention Devices (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к гироскопической технике, а более конкретно к двухосным гиростабилизаторам, работающим на подвижных объектах, выполняющим функцию гировертикали и предназначенным для стабилизации гравиметров.The invention relates to gyroscopic technology, and more particularly to biaxial gyrostabilizers working on moving objects, performing the function of a gyro-vertical and designed to stabilize gravimeters.
Известно устройство системы коррекции двухосного гиростабилизатораA device for correcting a biaxial gyrostabilizer is known
[Ривкин С.С., Береза А.Д. Гироскопическая стабилизация морских гравиметров. - М.: Наука, 1985, стр.131], содержащее два идентичных канала, включающее в каждом канале последовательно соединенные акселерометр, апериодическое звено первого порядка, изодромное устройство и датчик момента гироскопа. Передаточная функция гиростабилизатора с таким устройством системы коррекции имеет наклон логарифмической амплитудно-частотной характеристики в полосе частот выше частоты среза системы - 40 дБ/дек.[Rivkin S.S., Birch A.D. Gyroscopic stabilization of marine gravimeters. - M .: Nauka, 1985, p.131], containing two identical channels, including in each channel in series an accelerometer, an aperiodic link of the first order, an isodromic device, and a gyroscope moment sensor. The transfer function of the gyrostabilizer with such a correction system device has a slope of the logarithmic amplitude-frequency characteristic in the frequency band above the system cutoff frequency - 40 dB / dec.
Недостатком такой системы коррекции является то, что гиростабилизатор имеет фазовый сдвиг на частоте качки основания между горизонтальными ускорениями и ошибкой стабилизации, близкий к -180°, что приводит к большой систематической погрешности измерения величины ускорения силы тяжести гравиметром, установленным на стабилизированной площадке, из-за совместного влияния горизонтальных ускорений качки и наклонов гиростабилизированной площадки.The disadvantage of such a correction system is that the gyrostabilizer has a phase shift at the pitching frequency of the base between horizontal accelerations and stabilization error close to -180 °, which leads to a large systematic error in the measurement of the acceleration of gravity by a gravimeter installed on a stabilized platform, due to the combined influence of horizontal pitching accelerations and inclinations of the gyrostabilized platform.
Наиболее близким (прототипом) является устройство системы коррекции двухосного гиростабилизатора [патент на изобретение РФ RU №2277223 С1 G01С 19/54 «Система коррекции гиростабилизатора морского гравиметра», опубликовано 27.05.2006. Бюл. №15]. Устройство содержит два идентичных канала, включает в каждом канале акселерометр, апериодическое звено, изодромное устройство, датчик момента гироскопа, интегратор, усилитель обратной связи, вычитатель, второе апериодическое звено, фильтр верхних частот, измеритель спектра, управляющее устройство, фильтр верхних частот первого порядка, сумматор, причем выход акселерометра связан с первым входом вычитателя, выход которого связан с входом интегратора, выход которого связан с входом апериодического звена, выход которого связан с входом усилителя обратной связи, выход которого связан со вторым входом вычитателя, выход апериодического звена связан также с входом изодромного устройства, выход которого связан с входом второго апериодического звена, выход которого связан с первым входом сумматора, выход которого связан с входом датчика момента, второй вход сумматора связан с выходом фильтра верхних частот первого порядка, вход которого связан с выходом изодромного устройства, кроме того, выход акселерометра связан со входом фильтра верхних частот, выход фильтра верхних частот посредством измерителя спектра связан с входом управляющего устройства, выход которого связан с вторым апериодическим звеном, а также связан с фильтром верхних частот первого порядка.The closest (prototype) is a device for the correction system of a biaxial gyrostabilizer [patent for the invention of the Russian Federation RU No. 2277223 C1 G01C 19/54 “System for correction of the gyrostabilizer of a marine gravimeter”, published on 05.27.2006. Bull. No. 15]. The device contains two identical channels, includes in each channel an accelerometer, an aperiodic link, an isodromic device, a gyroscope moment sensor, an integrator, a feedback amplifier, a subtractor, a second aperiodic link, a high-pass filter, a spectrum meter, a control device, a first-order high-pass filter, an adder, wherein the accelerometer output is connected to the first input of the subtractor, the output of which is connected to the input of the integrator, the output of which is connected to the input of the aperiodic link, the output of which is connected to the input of feedback starter, whose output is connected to the second input of the subtractor, the output of the aperiodic link is also connected to the input of the isodromic device, the output of which is connected to the input of the second aperiodic link, the output of which is connected to the first input of the adder, the output of which is connected to the input of the torque sensor, the second input of the adder connected to the output of the first-order high-pass filter, the input of which is connected to the output of the isodromic device, in addition, the output of the accelerometer is connected to the input of the high-pass filter, the output of the high-pass filter by means of the spectrum measuring instrument connected to the input of the control device, the output of which is connected with the second aperiodic link, and is also associated with the high pass filter of the first order.
Наличие вычитателя, интегратора, апериодического звена, усилителя обратной связи, выполняющих роль фильтра нижних частот второго порядка, эффективно сглаживающего высокочастотную составляющую сигнала акселерометра, обеспечивает увеличение точности стабилизации гравиметра, а следовательно, повышение точности измерения ускорения силы тяжести. Управляющее устройство в соответствии с текущим значением преобладающей частоты качки изменяет величину постоянной времени второго апериодического звена, а также постоянную времени и переменный параметр фильтра верхних частот первого порядка таким образом, что фазовый сдвиг между горизонтальными ускорениями качки и ошибкой стабилизации точно равен -270 град, что, в свою очередь, увеличивает точность измерения ускорения силы тяжести гиростабилизированным гравиметром.The presence of a subtractor, an integrator, an aperiodic link, and a feedback amplifier, which play the role of a second-order low-pass filter, which effectively smooths the high-frequency component of the accelerometer signal, provides an increase in the stability of the gravimeter and, therefore, an increase in the accuracy of measurement of gravity acceleration. The control device, in accordance with the current value of the predominant pitch frequency, changes the time constant of the second aperiodic link, as well as the time constant and the first-order high-pass filter variable parameter so that the phase shift between the horizontal pitch accelerations and the stabilization error is exactly -270 deg, which , in turn, increases the accuracy of measuring the acceleration of gravity with a gyrostabilized gravimeter.
Недостатком такой системы коррекции является следующее.The disadvantage of such a correction system is the following.
Введем системы координат Oξηζ, Oxyz.We introduce the coordinate systems Oξηζ, Oxyz.
Oξηζ - система координат, оси которой движутся поступательно с кораблем, относительно системы координат, оси которой связаны с Землей, причем Оξ - горизонтальная ось, направленная по линии заданного курса, Oζ - ось, направленная вертикально вниз, ось Оη вместе с осями Oξ, Оζ образует правую систему координат. Координаты η, ξ, ζ характеризуют положение центра тяжести корабля относительно системы координат, связанной с Землей. Oxyz - система координат, связанная с кораблем, причем ось Ох совпадает с продольной осью корабля, ось Оу совпадает с поперечной осью корабля, ось Oz расположена перпендикулярно палубе корабля. Положение осей Oxyz относительно осей Oξηζ определяется углами рыскания - φ, дифферента - ψ и крена - θ корабля.Oξηζ is the coordinate system whose axes move progressively with the ship relative to the coordinate system whose axes are connected to the Earth, where Oξ is the horizontal axis directed along the line of the given course, Oζ is the axis directed vertically downward, the Oη axis together with the Oξ, Oζ axes forms the right coordinate system. The coordinates η, ξ, ζ characterize the position of the center of gravity of the ship relative to the coordinate system associated with the Earth. Oxyz is the coordinate system associated with the ship, with the axis Ox coinciding with the longitudinal axis of the ship, the axis Oy coinciding with the transverse axis of the ship, the axis Oz is perpendicular to the deck of the ship. The position of the Oxyz axes relative to the Oξηζ axes is determined by yaw angles - φ, trim - ψ and roll - θ of the ship.
Результирующее горизонтальное ускорение, обусловленное качкой и орбитальным движением корабля, измеряемое акселерометром первого канала системы коррекции, имеет следующие составляющие:The resulting horizontal acceleration due to the rolling and orbital motion of the ship, measured by the accelerometer of the first channel of the correction system, has the following components:
- 
Результирующее горизонтальное ускорение, обусловленное качкой и орбитальным движением корабля, измеряемое акселерометром второго канала системы коррекции, имеет следующие составляющие:The resulting horizontal acceleration due to the rolling and orbital motion of the ship, measured by the accelerometer of the second channel of the correction system, has the following components:
- 
Преобладающая частота ωk1 результирующего горизонтального ускорения, измеряемого акселерометром первого канала системы коррекции, соответствует преобладающей частоте линейного ускорения орбитального движения центра тяжести корабля 
Преобладающая частота ωk2 горизонтального ускорения, измеряемого акселерометром второго канала системы коррекции, соответствует преобладающей частоте линейного ускорения орбитального движения центра тяжести корабля 
Преобладающая частота ωk3 составляющих результирующего горизонтального ускорения качки, обусловленных рысканием корабля 
Задачей изобретения является повышение точности измерения ускорения силы тяжести гиростабилизированным гравиметром.The objective of the invention is to improve the accuracy of measuring the acceleration of gravity with a gyro-stabilized gravimeter.
Задача решается тем, что предлагаемое устройство системы коррекции гиростабилизатора морского гравиметра содержит два канала, включает в первом канале первый акселерометр, первое апериодическое звено, первое изодромное устройство, датчик момента первого двухстепенного поплавкового гироскопа, первый интегратор, первый усилитель обратной связи, первый вычитатель, второе апериодическое звено, первый фильтр верхних частот, первый измеритель спектра, первое управляющее устройство, первый фильтр верхних частот первого порядка, первый сумматор, третье апериодическое звено, второй фильтр верхних частот первого порядка, второй сумматор, четвертое апериодическое звено, третий фильтр верхних частот первого порядка, третий сумматор, пятое апериодическое звено, четвертый фильтр верхних частот первого порядка, четвертый сумматор, включает во втором канале второй акселерометр, шестое апериодическое звено, второе изодромное устройство, датчик момента второго двухстепенного поплавкового гироскопа, второй интегратор, второй усилитель обратной связи, второй вычитатель, седьмое апериодическое звено, второй фильтр верхних частот, второй измеритель спектра, второе управляющее устройство, пятый фильтр верхних частот первого порядка, пятый сумматор, восьмое апериодическое звено, шестой фильтр верхних частот первого порядка, шестой сумматор, девятое апериодическое звено, седьмой фильтр верхних частот первого порядка, седьмой сумматор, десятое апериодическое звено, восьмой фильтр верхних частот первого порядка, восьмой сумматор, кроме того, устройство системы коррекции гиростабилизатора морского гравиметра содержит датчик угловой скорости (ДУС), ось чувствительности которого перпендикулярна плоскости стабилизируемой площадки, третий фильтр верхних частот, третий измеритель спектра, причем выход первого акселерометра связан с первым входом первого вычитателя, выход которого связан с входом первого интегратора, выход которого связан с входом первого апериодического звена, выход которого связан с входом первого усилителя обратной связи, выход которого связан со вторым входом первого вычитателя, выход первого апериодического звена связан также с входом первого изодромного устройства, выход которого связан с входом второго апериодического звена, выход которого связан с первым входом первого сумматора, второй вход первого сумматора связан с выходом первого фильтра верхних частот первого порядка, вход которого связан с выходом первого изодромного устройства, выход первого сумматора связан с входом третьего апериодического звена, выход которого связан с первым входом второго сумматора, второй вход которого связан с выходом второго фильтра верхних частот первого порядка, вход которого связан с выходом первого сумматора, выход второго сумматора связан с входом четвертого апериодического звена, выход которого связан с первым входом третьего сумматора, второй вход которого связан с выходом третьего фильтра верхних частот второго порядка, вход которого связан с выходом второго сумматора, выход третьего сумматора связан с первым входом пятого апериодического звена, выход которого связан с первым входом четвертого сумматора, второй вход которого связан с выходом четвертого фильтра верхних частот первого порядка, вход которого связан с выходом третьего сумматора, выход четвертого сумматора связан с входом датчика моментов первого двухстепенного поплавкового гироскопа, кроме того, выход первого акселерометра связан со входом первого фильтра верхних частот, выход фильтра верхних частот посредством первого измерителя спектра связан с первым входом первого управляющего устройства, выход которого связан с вторым апериодическим звеном, а также связан с первым фильтром верхних частот первого порядка, а также связан с третьим апериодическим звеном, а также связан с вторым фильтром верхних частот первого порядка, а также связан с четвертым апериодическим звеном, а также связан с третьим фильтром верхних частот первого порядка, а также связан с пятым апериодическим звеном, а также связан с четвертым фильтром верхних частот первого порядка, выход второго акселерометра связан с первым входом второго вычитателя, выход которого связан с входом второго интегратора, выход которого связан с входом шестого апериодического звена, выход которого связан с входом второго усилителя обратной связи, выход которого связан со вторым входом второго вычитателя, выход шестого апериодического звена связан также с входом второго изодромного устройства, выход которого связан с входом седьмого апериодического звена, выход которого связан с первым входом пятого сумматора, второй вход пятого сумматора связан с выходом пятого фильтра верхних частот первого порядка, вход которого связан с выходом второго изодромного устройства, выход пятого сумматора связан с входом восьмого апериодического звена, выход которого связан с первым входом шестого сумматора, второй вход которого связан с выходом шестого фильтра верхних частот первого порядка, вход которого связан с выходом пятого сумматора, выход шестого сумматора связан с входом девятого апериодического звена, выход которого связан с первым входом седьмого сумматора, второй вход которого связан с выходом седьмого фильтра верхних частот первого порядка, вход которого связан с выходом шестого сумматора, выход седьмого сумматора связан с первым входом десятого апериодического звена, выход которого связан с первым входом восьмого сумматора, второй вход которого связан с выходом восьмого фильтра верхних частот первого порядка, вход которого связан с выходом седьмого сумматора, выход восьмого сумматора связан с входом датчика моментов второго двухстепенного поплавкового гироскопа, кроме того, выход второго акселерометра связан со входом второго фильтра верхних частот, выход второго фильтра верхних частот посредством второго измерителя спектра связан с первым входом второго управляющего устройства, выход которого связан с седьмым апериодическим звеном, а также связан с пятым фильтром верхних частот первого порядка, а также связан с восьмым апериодическим звеном, а также связан с шестым фильтром верхних частот первого порядка, а также связан с девятым апериодическим звеном, а также связан с седьмым фильтром верхних частот первого порядка, а также связан с десятым апериодическим звеном, а также связан с восьмым фильтром верхних частот первого порядка, кроме того, выход ДУС связан с входом третьего фильтра верхних частот, выход которого связан с входом третьего измерителя спектра, выход которого связан со вторым входом первого управляющего устройства, а также связан со вторым входом второго управляющего устройства.The problem is solved in that the proposed device of the gyro stabilizer correction system for a marine gravimeter contains two channels, includes a first accelerometer, a first aperiodic link, a first isodromic device, a torque sensor of the first two-stage float gyroscope, the first integrator, the first feedback amplifier, the first subtractor, and the second aperiodic link, first high-pass filter, first spectrum meter, first control device, first first-order high-pass filter, first sum Mathor, third aperiodic link, second first-order high-pass filter, second adder, fourth aperiodic link, third high-order filter, third adder, fifth aperiodic link, fourth first-order high-pass filter, fourth adder, includes a second accelerometer in the second channel , the sixth aperiodic link, the second isodromic device, the moment sensor of the second two-stage float gyroscope, the second integrator, the second feedback amplifier, the second subtractor, the seventh periodic link, second high-pass filter, second spectrum meter, second control device, fifth first-order high-pass filter, fifth adder, eighth aperiodic link, sixth first-order high-pass filter, sixth adder, ninth aperiodic link, seventh first-order high-pass filter , the seventh adder, the tenth aperiodic link, the eighth high-pass filter of the first order, the eighth adder, in addition, the device correction system gyrostabilizer marine gravimeter contains t is an angular velocity sensor (DLS), the sensitivity axis of which is perpendicular to the plane of the stabilized area, a third high-pass filter, a third spectrum meter, and the output of the first accelerometer is connected to the first input of the first subtractor, the output of which is connected to the input of the first integrator, the output of which is connected to the input of the first aperiodic link, the output of which is connected to the input of the first feedback amplifier, the output of which is connected to the second input of the first subtracter, the output of the first aperiodic link is also connected with the input of the first isodromic device, the output of which is connected to the input of the second aperiodic link, the output of which is connected to the first input of the first adder, the second input of the first adder is connected to the output of the first high-pass filter of the first order, the input of which is connected to the output of the first isodromic device, the output of the first adder is connected with the input of the third aperiodic link, the output of which is connected with the first input of the second adder, the second input of which is connected with the output of the second high-pass filter of the first order, the input is It is connected to the output of the first adder, the output of the second adder is connected to the input of the fourth aperiodic link, the output of which is connected to the first input of the third adder, the second input of which is connected to the output of the third high-pass filter of the second order, the input of which is connected to the output of the second adder, the output of the third adder connected to the first input of the fifth aperiodic link, the output of which is connected to the first input of the fourth adder, the second input of which is connected to the output of the fourth high-pass filter of the first order, in for which it is connected with the output of the third adder, the output of the fourth adder is connected to the input of the moment sensor of the first two-stage float gyroscope, in addition, the output of the first accelerometer is connected to the input of the first high-pass filter, the output of the high-pass filter by means of the first spectrum meter is connected to the first input of the first control device whose output is connected with the second aperiodic link, and also connected with the first high-pass filter of the first order, and also connected with the third aperiodic link, and that also connected to the second first-order high-pass filter, and also connected to the fourth aperiodic link, also connected to the third first-order high-pass filter, and also connected to the fifth aperiodic link, and also connected to the fourth first-order high-pass filter, second output the accelerometer is connected to the first input of the second subtractor, the output of which is connected to the input of the second integrator, the output of which is connected to the input of the sixth aperiodic link, the output of which is connected to the input of the second feedback amplifier, the course of which is connected with the second input of the second subtractor, the output of the sixth aperiodic link is also connected with the input of the second isodromic device, the output of which is connected with the input of the seventh aperiodic link, the output of which is connected with the first input of the fifth adder, the second input of the fifth adder is connected with the output of the fifth high-pass filter the first order, the input of which is connected to the output of the second isodromic device, the output of the fifth adder is connected to the input of the eighth aperiodic link, the output of which is connected to the first input of the sixth the adder, the second input of which is connected to the output of the sixth first-order high-pass filter, the input of which is connected to the output of the fifth adder, the output of the sixth adder is connected to the input of the ninth aperiodic link, the output of which is connected to the first input of the seventh adder, the second input of which is connected to the output of the seventh filter first-order high frequencies, the input of which is connected to the output of the sixth adder, the output of the seventh adder is connected to the first input of the tenth aperiodic link, the output of which is connected to the first input of the eighth umator, the second input of which is connected to the output of the eighth high-pass filter of the first order, the input of which is connected to the output of the seventh adder, the output of the eighth adder is connected to the input of the moment sensor of the second two-stage float gyroscope, in addition, the output of the second accelerometer is connected to the input of the second high-pass filter, the output of the second high-pass filter through the second spectrum meter is connected to the first input of the second control device, the output of which is connected to the seventh aperiodic link, as well as knitted with a fifth first-order high-pass filter, and also associated with the eighth aperiodic link, and also associated with a sixth first-order high-pass filter, and also associated with a ninth aperiodic link, and also associated with a seventh first-order high-pass filter, and also connected with the tenth aperiodic link, and is also connected to the eighth first-order high-pass filter, in addition, the TLS output is connected to the input of the third high-pass filter, the output of which is connected to the input of the third spectrum meter, the output of which is connected It is connected with the second input of the first control device, and is also connected with the second input of the second control device.
На фиг.1 показана структурная схема устройства системы коррекции гиростабилизатора морского гравиметра.Figure 1 shows the structural diagram of the device correction system gyrostabilizer marine gravimeter.
Выход первого акселерометра 1 соединен с первым входом первого вычитателя 2, выход первого вычитателя 2 соединен с входом первого интегратора 3, выход первого интегратора 3 соединен с входом первого апериодического звена 4, выход первого апериодического звена 4 соединен с входом первого усилителя отрицательной обратной связи 5, выход первого усилителя отрицательной обратной связи 5 соединен со вторым входом первого вычитателя 2, выход первого апериодического звена 4 соединен также со входом первого изодромного устройства 6, выход первого изодромного устройства 6 соединен со входом второго апериодического звена 7, выход которого соединен с первым входом первого сумматора 12, второй вход первого сумматора 12 соединен с выходом первого фильтра верхних частот первого порядка 13, вход которого соединен с выходом первого изодромного устройства 6, выход первого сумматора 12 соединен с входом третьего апериодического звена 17, выход которого соединен с первым входом второго сумматора 19, второй вход которого соединен с выходом второго фильтра верхних частот первого порядка 18, вход которого соединен с выходом первого сумматора 12, выход второго сумматора 19 соединен с входом четвертого апериодического звена 20, выход которого соединен с первым входом третьего сумматора 22, второй вход которого соединен с выходом третьего фильтра верхних частот первого порядка 21, вход которого соединен с выходом второго сумматора 19, выход третьего сумматора 22 соединен с входом пятого апериодического звена 23, выход которого соединен с входом четвертого сумматора 25, второй вход которого соединен с выходом четвертого фильтра верхних частот первого порядка 24, вход которого соединен с выходом третьего сумматора 22, выход четвертого сумматора 25 соединен с входом датчика моментов 8 первого двухстепенного поплавкового гироскопа, кроме того, выход первого акселерометра 1 соединен с входом первого фильтра верхних частот 9, выход первого фильтра верхних частот 9 соединен со входом первого измерителя спектра 10, выход которого соединен с первым входом первого управляющего устройства 11, выход первого управляющего устройства 11 соединен со вторым апериодическим звеном 7, а также соединен с первым фильтром верхних частот первого порядка 13, а также соединен с третьим апериодическим звеном 17, а также соединен с вторым фильтром верхних частот первого порядка 18, а также соединен с четвертым апериодическим звеном 20, а также соединен с третьим фильтром верхних частот первого порядка 21, а также соединен с пятым апериодическим звеном 23, а также соединен с четвертым фильтром верхних частот первого порядка 24.The output of the
Выход второго акселерометра 26 соединен с первым входом второго вычитателя 27, выход второго вычитателя 27 соединен с входом второго интегратора 28, выход второго интегратора 28 соединен с входом шестого апериодического звена 29, выход шестого апериодического звена 29 соединен с входом второго усилителя отрицательной обратной связи 30, выход второго усилителя отрицательной обратной связи 30 соединен со вторым входом второго вычитателя 27, выход шестого апериодического звена 29 соединен также со входом второго изодромного устройства 31, выход второго изодромного устройства 31 соединен со входом седьмого апериодического звена 32, выход которого соединен с первым входом пятого сумматора 33, второй вход пятого сумматора 33 соединен с выходом пятого фильтра верхних частот первого порядка 34, вход которого соединен с выходом второго изодромного устройства 31, выход пятого сумматора 33 соединен с входом восьмого апериодического звена 35, выход которого соединен с первым входом шестого сумматора 36, второй вход которого соединен с выходом шестого фильтра верхних частот первого порядка 37, вход которого соединен с выходом пятого сумматора 33, выход шестого сумматора 36 соединен с входом девятого апериодического звена 38, выход которого соединен с первым входом седьмого сумматора 39, второй вход которого соединен с выходом седьмого фильтра верхних частот первого порядка 40, вход которого соединен с выходом шестого сумматора 36, выход седьмого сумматора 39 соединен с входом десятого апериодического звена 41, выход которого соединен с входом восьмого сумматора 42, второй вход которого соединен с выходом восьмого фильтра верхних частот первого порядка 43, вход которого соединен с выходом седьмого сумматора 39, выход восьмого сумматора 42 соединен с входом датчика моментов 44 второго двухстепенного поплавкового гироскопа. Кроме того, выход второго акселерометра 26 соединен с входом второго фильтра верхних частот 45, выход второго фильтра верхних частот 45 соединен со входом второго измерителя спектра 46, выход которого соединен с первым входом второго управляющего устройства 47. Выход второго управляющего устройства 47 соединен с седьмым апериодическим звеном 32, а также соединен с пятым фильтром верхних частот первого порядка 34, а также соединен с восьмым апериодическим звеном 35, а также соединен с шестым фильтром верхних частот первого порядка 37, а также соединен с девятым апериодическим звеном 38, а также соединен с седьмым фильтром верхних частот первого порядка 40, а также соединен с десятым апериодическим звеном 41, а также соединен с восьмым фильтром верхних частот первого порядка 43, кроме того, выход датчика угловой скорости 14 соединен со входом третьего фильтра верхних частот 15, выход которого соединен со входом третьего измерителя спектра 16, выход которого соединен со вторым входом первого управляющего устройства 11, а также соединен со вторым входом второго управляющего устройства 47.The output of the second accelerometer 26 is connected to the first input of the second subtractor 27, the output of the second subtractor 27 is connected to the input of the second integrator 28, the output of the second integrator 28 is connected to the input of the sixth aperiodic link 29, the output of the sixth aperiodic link 29 is connected to the input of the second negative feedback amplifier 30, the output of the second negative feedback amplifier 30 is connected to the second input of the second subtractor 27, the output of the sixth aperiodic link 29 is also connected to the input of the second isodromic device 31, the output is second of the fifth isodromic device 31 is connected to the input of the seventh aperiodic link 32, the output of which is connected to the first input of the fifth adder 33, the second input of the fifth adder 33 is connected to the output of the fifth high-pass filter of the first order 34, the input of which is connected to the output of the second isodromic device 31, the output of the fifth the adder 33 is connected to the input of the eighth aperiodic link 35, the output of which is connected to the first input of the sixth adder 36, the second input of which is connected to the output of the sixth high-pass filter of the first order 37, the input to connected to the output of the fifth adder 33, the output of the sixth adder 36 is connected to the input of the ninth aperiodic link 38, the output of which is connected to the first input of the seventh adder 39, the second input of which is connected to the output of the seventh high-pass filter of the first order 40, the input of which is connected to the output of the sixth the adder 36, the output of the seventh adder 39 is connected to the input of the tenth aperiodic link 41, the output of which is connected to the input of the eighth adder 42, the second input of which is connected to the output of the eighth high-pass filter of the first of order 43 whose input is connected to the output of the seventh adder 39, the output of the eighth adder 42 is connected to an input torque sensor 44 of the second two-stage float gyroscope. In addition, the output of the second accelerometer 26 is connected to the input of the second high-pass filter 45, the output of the second high-pass filter 45 is connected to the input of the second spectrum meter 46, the output of which is connected to the first input of the second control device 47. The output of the second control device 47 is connected to the seventh aperiodic link 32, and also connected to the fifth first-order high-pass filter 34, and also connected to the eighth aperiodic link 35, and also connected to the sixth first-order high-pass filter 37, as well as with the ninth aperiodic link 38, and also connected to the seventh first-order high-pass filter 40, and also connected to the tenth aperiodic link 41, and also connected to the eighth high-pass filter of the first order 43, in addition, the output of the angular velocity sensor 14 is connected to the input of the third high-pass filter 15, the output of which is connected to the input of the third spectrum meter 16, the output of which is connected to the second input of the first control device 11, and also connected to the second input of the second control device 47.
Работа устройства происходит следующим образом.The operation of the device is as follows.
Сигнал на выходе первого акселерометра 1, содержащий низкочастотную составляющую, обусловленную собственным движением стабилизированной площадки к горизонту от начального угла отклонения, и переменную составляющую, обусловленную горизонтальными ускорениями качки и орбитального движения корабля, поступает на первый вход первого вычитателя 2. Первый вычитатель 2, первый интегратор 3, первое апериодическое звено 4 и первый усилитель обратной связи 5, выход которого соединен со вторым входом первого вычитателя 2, образуют первое колебательное звено с передаточной функциейThe signal at the output of the
где Т2 - постоянная времени первого колебательного звена, полученного в результате охвата первого интегратора 3 и первого апериодического звена 4 отрицательной обратной связью, ξ - относительный коэффициент демпфирования первого колебательного звена, k2 - коэффициент передачи первого колебательного звена, р - оператор Лапласа.where T 2 is the time constant of the first vibrational link obtained by covering the first integrator 3 and the first aperiodic link 4 with negative feedback, ξ is the relative damping coefficient of the first vibrational link, k 2 is the transmission coefficient of the first vibrational link, p is the Laplace operator.
Причем постоянная времени, относительный коэффициент демпфирования и коэффициент передачи первого колебательного звена могут быть выражены через постоянную времени первого интегратора 3 - Т, постоянную времени первого апериодического звена 4 - T1, коэффициент передачи первого апериодического звена 4 - k и коэффициент передачи первого усилителя обратной связи 5 - k1 следующим образом:Moreover, the time constant, the relative damping coefficient and the transmission coefficient of the first oscillatory link can be expressed in terms of the time constant of the first integrator 3 - T, the time constant of the first aperiodic link 4 - T 1 , the transmission coefficient of the first aperiodic link 4 - k and the transmission coefficient of the first feedback amplifier 5 - k 1 as follows:
Значение коэффициента ξ обеспечивается равным 0,707. Колебательное звено (1) пропускает низкочастотную составляющую сигнала первого акселерометра 1 и эффективно сглаживает переменную составляющую сигнала первого акселерометра 1. Сигнал с выхода первого апериодического звена 4 поступает на вход первого изодромного устройства 6, имеющего передаточную функцию:The coefficient ξ is provided equal to 0.707. Oscillating link (1) passes the low-frequency component of the signal of the
где Т3 - постоянная времени первого изодромного устройства 6. Первое изодромное устройство 6 обеспечивает интегрирование входного сигнала в области низких частот и требуемые запасы устойчивости на частоте среза системы.where T 3 is the time constant of the first
Постоянная времени Т3 выбирается большей постоянной времени Тcp, характеризующей частоту среза системы. Сигнал с выхода первого изодромного устройства 6 поступает на вход второго апериодического звена 7, имеющего переменную постоянную времени Т4, кроме того, сигнал с выхода первого изодромного устройства 6 поступает на вход первого фильтра верхних частот первого порядка 13, имеющего передаточную функцию видаThe time constant T 3 is chosen to be a larger time constant T cp , which characterizes the cutoff frequency of the system. The signal from the output of the first
где Т4 - переменная постоянная времени первого фильтра верхних частот первого порядка 13, а l - переменный параметр первого фильтра верхних частот первого порядка 13. Первый сумматор 12 осуществляет суммирование выходных сигналов второго апериодического звена 7 и первого фильтра верхних частот первого порядка 13. Второе апериодическое звено 7, первый фильтр верхних частот первого порядка 13, входы которых соединены с выходом первого изодромного устройства 6, и первый сумматор 12, первый вход которого соединен с выходом второго апериодического звена 7, а второй вход которого соединен с выходом первого фильтра верхних частот первого порядка 13, образуют звено с передаточной функцией:where T 4 is the variable time constant of the first high-pass filter of the first order 13, and l is the variable parameter of the first high-pass filter of the first order 13. The first adder 12 sums the output signals of the second
Сигнал с выхода первого сумматора 12 поступает на вход третьего апериодического звена 17, имеющего переменную постоянную времени Т6, кроме того, сигнал с выхода первого сумматора 12 поступает на вход второго фильтра верхних частот первого порядка 18, имеющего передаточную функцию вида:The signal from the output of the first adder 12 goes to the input of the third aperiodic link 17 having a variable time constant T 6 , in addition, the signal from the output of the first adder 12 goes to the input of a second high-pass filter of the first order 18, having a transfer function of the form:
где Т5 - переменная постоянная времени второго фильтра верхних частот первого порядка 18,where T 5 is the variable time constant of the second high-pass filter of the first order 18,
Т6 - переменная постоянная времени второго фильтра верхних частот первого порядка 18.T 6 - variable time constant of the second high-pass filter of the first order 18.
Второй сумматор 19 осуществляет суммирование выходных сигналов третьего апериодического звена 17 и второго фильтра верхних частот первого порядка 18. Третье апериодическое звено 17, второй фильтр верхних частот первого порядка 18, входы которых соединены с выходом первого сумматора 12, и второй сумматор 19, первый вход которого соединен с выходом третьего апериодического звена 17, а второй вход которого соединен с выходом второго фильтра верхних частот первого порядка 18, образуют звено с передаточной функцией:The second adder 19 summarizes the output signals of the third aperiodic link 17 and the second first-order high-pass filter 18. The third aperiodic link 17, the second first-order high-pass filter 18, the inputs of which are connected to the output of the first adder 12, and the second adder 19, the first input of which connected to the output of the third aperiodic link 17, and the second input of which is connected to the output of the second first-order high-pass filter 18, form a link with the transfer function:
Сигнал с выхода второго сумматора 19 поступает на вход четвертого апериодического звена 20, имеющего переменную постоянную времени Т7, кроме того, сигнал с выхода второго сумматора 19 поступает на вход третьего фильтра верхних частот первого порядка 21, имеющего передаточную функцию вида:The signal from the output of the second adder 19 goes to the input of the fourth aperiodic link 20 having a variable time constant T 7 , in addition, the signal from the output of the second adder 19 goes to the input of the third high-pass filter of the first order 21, having a transfer function of the form:
где Т7 - переменная постоянная времени третьего фильтра верхних частот первого порядка 21, а l2 - переменный параметр третьего фильтра верхних частот первого порядка 21. Третий сумматор 22 осуществляет суммирование выходных сигналов четвертого апериодического звена 20 и третьего фильтра верхних частот первого порядка 21. Четвертое апериодическое звено 20, третий фильтр верхних частот первого порядка 21, входы которых соединены с выходом второго сумматора 19, и третий сумматор 22, первый вход которого соединен с выходом четвертого апериодического звена 20, а второй вход которого соединен с выходом третьего фильтра верхних частот первого порядка 21, образуют звено с передаточной функциейwhere T 7 is the variable time constant of the third high-pass filter of the first order 21, and l 2 is the variable parameter of the third high-pass filter of the first order 21. The
Сигнал с выхода третьего сумматора 22 поступает на вход пятого апериодического звена 23, имеющего переменную постоянную времени Т9, кроме того, сигнал с выхода третьего сумматора 22 поступает на вход четвертого фильтра верхних частот первого порядка 24, имеющего передаточную функцию вида:The signal from the output of the
где T8 - переменная постоянная времени четвертого фильтра верхних частот первого порядка 24,where T 8 is the variable time constant of the fourth high-pass filter of the first order 24,
Т9 - переменная постоянная времени четвертого фильтра верхних частот первого порядка 24.T 9 - variable time constant of the fourth high-pass filter of the first order 24.
Четвертый сумматор 25 осуществляет суммирование выходных сигналов пятого апериодического звена 23 и четвертого фильтра верхних частот первого порядка 24. Пятое апериодическое звено 23, четвертый фильтр верхних частот первого порядка 24, входы которых соединены с выходом третьего сумматора 22, и четвертый сумматор 25, первый вход которого соединен с выходом пятого апериодического звена 23, а второй вход которого соединен с выходом четвертого фильтра верхних частот первого порядка 24, образуют звено с передаточной функциейThe fourth adder 25 sums the output signals of the fifth aperiodic link 23 and the fourth high-pass filter of the first order 24. The fifth aperiodic link 23, the fourth high-pass filter of the first order 24, whose inputs are connected to the output of the
Кроме того, сигнал с выхода первого акселерометра 1 поступает также на вход первого фильтра верхних частот 9. Первый фильтр верхних частот 9 имеет передаточную функцию видаIn addition, the signal from the output of the
где T10 - постоянная времени первого фильтра верхних частот 9.where T 10 is the time constant of the first high-pass filter 9.
Первый фильтр верхних частот 9 пропускает высокочастотную составляющую сигнала первого акселерометра 1 и эффективно сглаживает низкочастотную составляющую сигнала первого акселерометра 1. Сигнал с выхода первого фильтра верхних частот 9 поступает на вход первого устройства измерения спектра 10, в котором определяется преобладающая частота ωk1 результирующего линейного ускорения, измеряемого первым акселерометром 1. Сигнал, пропорциональный преобладающей частоте ωk1 с выхода первого устройства измерения спектра 10, поступает на первый вход первого управляющего устройства 11.The first high-pass filter 9 passes the high-frequency component of the signal of the
Сигнал с выхода ДУС 14, ось чувствительности которого перпендикулярна плоскости стабилизируемой площадки, поступает на вход третьего фильтра верхних частот 15. Третий фильтр верхних частот 15 имеет передаточную функцию видаThe signal from the output of the CRS 14, the sensitivity axis of which is perpendicular to the plane of the stabilized platform, is fed to the input of the third high-pass filter 15. The third high-pass filter 15 has a transfer function of the form
где Т11 - постоянная времени третьего фильтра верхних частот 15.where T 11 is the time constant of the third high pass filter 15.
Третий фильтр верхних частот 15 пропускает высокочастотную составляющую сигнала ДУС 14 и эффективно сглаживает низкочастотную составляющую сигнала сигнала ДУС 14. Сигнал с выхода третьего фильтра верхних частот 15 поступает на вход третьего устройства измерения спектра 16, в котором определяется преобладающая частота ωk3 составляющих горизонтального ускорения, обусловленных рысканием корабля, а также рысканием и наличием хода корабля. Сигнал, пропорциональный преобладающей частоте ωk3 с выхода третьего устройства измерения спектра 16, поступает на второй вход первого управляющего устройства 11.The third high-pass filter 15 passes the high-frequency component of the SAS signal 14 and effectively smooths the low-frequency component of the SAS signal 14. The signal from the output of the third high-pass filter 15 is fed to the input of the third spectrum measuring device 16, in which the prevailing frequency ω k3 of the horizontal acceleration components, determined by yawing the ship, as well as yawing and the presence of the ship. A signal proportional to the prevailing frequency ω k3 from the output of the third spectrum measuring device 16 is fed to the second input of the first control device 11.
Первое управляющее устройство 11 в соответствии с текущим значением преобладающей частоты ωk3 изменяет величину постоянной времени Т4 второго апериодического звена 7, а также постоянную времени T4 и переменный параметр l первого фильтра верхних частот первого порядка 13 в соответствии с условиемThe first control device 11 in accordance with the current value of the prevailing frequency ω k3 changes the time constant T 4 of the second
При этом значение фазовой частотной характеристики передаточной функции гиростабилизатора морского гравиметра по первому каналу на частоте ωk3 становится точно равным -270 град.In this case, the value of the phase frequency characteristic of the transfer function of the gyrostabilizer of the marine gravimeter along the first channel at a frequency of ω k3 becomes exactly equal to -270 degrees.
Далее первое управляющее устройство 11 в соответствии с текущим значением преобладающей частоты ωk1 изменяет величину постоянной времени Т6 третьего апериодического звена 17 и переменные постоянные времени T6, Т5 второго фильтра верхних частот первого порядка 18 в соответствии с условиемNext, the first control device 11 in accordance with the current value of the prevailing frequency ω k1 changes the time constant T 6 of the third aperiodic link 17 and the variable time constants T 6, T 5 of the second first-order high-pass filter 18 in accordance with the condition
При этом значение фазовой частотной характеристики передаточной функции гиростабилизатора морского гравиметра по первому каналу на частоте ωk1 становится точно равным -270 град.In this case, the value of the phase frequency characteristic of the transfer function of the gyrostabilizer of the marine gravimeter along the first channel at a frequency of ω k1 becomes exactly equal to -270 degrees.
Далее первое управляющее устройство 11 в соответствии с текущим значением преобладающей частоты качки ωk3 изменяет величину постоянной времени Т7 четвертого апериодического звена 20, а также постоянную времени T7 и переменный параметр l2 третьего фильтра верхних частот первого порядка 21 в соответствии с условиемNext, the first control device 11 in accordance with the current value of the predominant pitching frequency ω k3 changes the time constant T 7 of the fourth aperiodic link 20, as well as the time constant T 7 and the variable parameter l 2 of the third high-pass filter of the first order 21 in accordance with the condition
При этом значение фазовой частотной характеристики передаточной функции гиростабилизатора морского гравиметра по первому каналу на частоте ωk3 становится вновь точно равным -270 град.In this case, the value of the phase frequency characteristic of the transfer function of the gyrostabilizer of the marine gravimeter along the first channel at a frequency of ω k3 again becomes exactly equal to -270 deg.
Далее первое управляющее устройство 11 в соответствии с текущим значением преобладающей частоты качки ωk1 изменяет величину постоянной времени T8 пятого апериодического звена 23, а также постоянные времени T8 и Т9 четвертого фильтра верхних частот первого порядка 24 в соответствии с условиемNext, the first control device 11 in accordance with the current value of the predominant pitching frequency ω k1 changes the time constant T 8 of the fifth aperiodic link 23, as well as the time constants T 8 and T 9 of the fourth high-pass filter of the first order 24 in accordance with the condition
При этом значение фазовой частотной характеристики передаточной функции гиростабилизатора морского гравиметра по первому каналу на частоте ωk1 становится точно равным -270 град, а значение фазовой частотной характеристики передаточной функции гиростабилизатора морского гравиметра по первому каналу на частоте качки ωk3 с высокой точностью стремится к -270 град.In this case, the value of the phase frequency characteristic of the transfer function of the gyrostabilizer of the marine gravimeter along the first channel at a frequency ω k1 becomes exactly equal to -270 deg, and the value of the phase frequency characteristic of the transfer function of the gyrostabilizer of the marine gravimeter along the first channel at the frequency ω k3 with high accuracy tends to -270 hail.
Сигнал с выхода четвертого сумматора 25 поступает на вход датчика момента 8 первого поплавкового гироскопа (ось чувствительности которого лежит в плоскости стабилизируемой площадки и параллельна оси вращения стабилизируемой площадки) и обеспечивает приведение к горизонту и удержание в горизонте стабилизируемой площадки с гравиметром по оси стабилизируемой площадки при качке основания.The signal from the output of the fourth adder 25 is fed to the input of the
Таким образом первый канал предлагаемого устройства системы коррекции обеспечивает фазовый сдвиг -270 град не только на преобладающей частоте ωk1, результирующего горизонтального ускорения качки, но и на преобладающей частоте ωk3 составляющих горизонтального ускорения, обусловленных рысканием судна, а также рысканием судна и наличием хода, что приводит к уменьшению систематической составляющей измерения ускорения силы тяжести гиростабилизированным гравиметром из-за совместного влияния горизонтальных ускорений и наклонов гиростабилизированной площадки по сравнению с прототипом.Thus, the first channel of the proposed device correction system provides a phase shift of -270 degrees, not only at the prevailing frequency ω k1 , resulting horizontal acceleration of the pitching, but also at the prevailing frequency ω k3 of components of horizontal acceleration due to yawing the vessel, as well as yawing the vessel and the presence of course, which leads to a decrease in the systematic component of the measurement of the acceleration of gravity by a gyrostabilized gravimeter due to the combined influence of horizontal accelerations and tilts of gyrostabiles izirovannoy site compared with the prototype.
Сигнал на выходе второго акселерометра 26, содержащий низкочастотную составляющую, обусловленную собственным движением стабилизированной площадки к горизонту от начального угла отклонения, и переменную составляющую, обусловленную горизонтальными ускорениями качки и орбитального движения корабля, поступает на первый вход второго вычитателя 27. Второй вычитатель 27, второй интегратор 28, шестое апериодическое звено 29 и второй усилитель обратной связи 30, выход которого соединен со вторым входом второго вычитателя 27, образуют второе колебательное звено с передаточной функциейThe signal at the output of the second accelerometer 26, containing the low-frequency component, due to the proper movement of the stabilized platform to the horizon from the initial deviation angle, and the variable component, due to the horizontal accelerations of the pitching and the orbital motion of the ship, are fed to the first input of the second subtractor 27. Second subtractor 27, second integrator 28, the sixth aperiodic link 29 and the second feedback amplifier 30, the output of which is connected to the second input of the second subtractor 27, form a second oscillation Yelnia link with the transfer function
где T2 - постоянная времени второго колебательного звена, полученного в результате охвата второго интегратора 28 и шестого апериодического звена 29 отрицательной обратной связью, ξ - относительный коэффициент демпфирования второго колебательного звена, k2 - коэффициент передачи второго колебательного звена, р - оператор Лапласа.where T 2 is the time constant of the second vibrational link obtained by covering the second integrator 28 and the sixth aperiodic link 29 with negative feedback, ξ is the relative damping coefficient of the second vibrational link, k 2 is the transmission coefficient of the second vibrational link, p is the Laplace operator.
Причем постоянная времени, относительный коэффициент демпфирования и коэффициент передачи второго колебательного звена могут быть выражены через постоянную времени второго интегратора 28 - Т, постоянную времени шестого апериодического звена 29 - Т1, коэффициент передачи шестого апериодического звена 29 - k и коэффициент передачи второго усилителя обратной связи 30 - k1, следующим образом:Moreover, the time constant, the relative damping coefficient and the transmission coefficient of the second oscillatory link can be expressed through the time constant of the second integrator 28 - T, the time constant of the sixth aperiodic link 29 - T 1 , the transmission coefficient of the sixth aperiodic link 29 - k and the transmission coefficient of the second feedback amplifier 30 - k 1 as follows:
Значение коэффициента ξ обеспечивается равным 0,707. Колебательное звено (17) пропускает низкочастотную составляющую сигнала второго акселерометра 26 и эффективно сглаживает переменную составляющую сигнала второго акселерометра 26. Сигнал с выхода шестого апериодического звена 29 поступает на вход второго изодромного устройства 31, имеющего передаточную функцию:The coefficient ξ is provided equal to 0.707. The oscillating link (17) passes the low-frequency component of the signal of the second accelerometer 26 and effectively smooths the variable component of the signal of the second accelerometer 26. The signal from the output of the sixth aperiodic link 29 is fed to the input of the second isodromic device 31 having a transfer function:
где Т3 - постоянная времени второго изодромного устройства 31. Второе изодромное устройство 31 обеспечивает интегрирование входного сигнала в области низких частот и требуемые запасы устойчивости на частоте среза системы.where T 3 is the time constant of the second isodromic device 31. The second isodromic device 31 provides integration of the input signal in the low-frequency region and the required stability margins at the cutoff frequency of the system.
Постоянная времени Т3 выбирается большей постоянной времени Тcp, характеризующей частоту среза системы. Сигнал с выхода второго изодромного устройства 31 поступает на вход седьмого апериодического звена 32, имеющего переменную постоянную времени T12, кроме того, сигнал с выхода второго изодромного устройства 32 поступает на вход пятого фильтра верхних частот первого порядка 34, имеющего передаточную функцию вида:The time constant T 3 is chosen to be a larger time constant T cp , which characterizes the cutoff frequency of the system. The signal from the output of the second isodromic device 31 is fed to the input of the seventh aperiodic link 32 having a variable time constant T 12 , in addition, the signal from the output of the second isodromic device 32 is fed to the input of the fifth high-pass filter of the first order 34, having a transfer function of the form:
где Т12 - переменная постоянная времени пятого фильтра верхних частот первого порядка 34, а l4 - переменный параметр пятого фильтра верхних частот первого порядка 34. Пятый сумматор 33 осуществляет суммирование выходных сигналов седьмого апериодического звена 32 и пятого фильтра верхних частот первого порядка 34. Седьмое апериодическое звено 32, пятый фильтр верхних частот первого порядка 34, входы которых соединены с выходом второго изодромного устройства 31, и пятый сумматор 33, первый вход которого соединен с выходом седьмого апериодического звена 32, а второй вход которого соединен с выходом пятого фильтра верхних частот первого порядка 34, образуют звено с передаточной функциейwhere T 12 is the variable time constant of the fifth high-pass filter of the first order 34, and l 4 is a variable parameter of the fifth high-pass filter of the first order 34. The fifth adder 33 sums the output signals of the seventh aperiodic link 32 and the fifth high-pass filter of the first order 34. Seventh an aperiodic link 32, a fifth first-order high-pass filter 34, the inputs of which are connected to the output of the second isodromic device 31, and a fifth adder 33, the first input of which is connected to the output of the seventh aperiodic ene 32 and a second input coupled to an output of the fifth first-order high-pass filter 34 frequency to form a link with the transfer function
Сигнал с выхода пятого сумматора 33 поступает на вход восьмого апериодического звена 35, имеющего переменную постоянную времени Т14, кроме того, сигнал с выхода пятого сумматора 33 поступает на вход шестого фильтра верхних частот первого порядка 36, имеющего передаточную функцию вида:The signal from the output of the fifth adder 33 goes to the input of the eighth aperiodic link 35 having a variable time constant T 14 , in addition, the signal from the output of the fifth adder 33 goes to the input of the sixth high-pass filter of the first order 36 having a transfer function of the form:
где Т13 - переменная постоянная времени шестого фильтра верхних частот первого порядка 37,where T 13 - variable time constant of the sixth first-order high-pass filter 37,
T14 - переменная постоянная времени шестого фильтра верхних частот первого порядка 37.T 14 - variable time constant of the sixth first-order high-pass filter 37.
Шестой сумматор 36 осуществляет суммирование выходных сигналов восьмого апериодического звена 35 и шестого фильтра верхних частот первого порядка 37. Восьмое апериодическое звено 35, шестой фильтр верхних частот первого порядка 37, входы которых соединены с выходом пятого сумматора 33, и шестой сумматор 36, первый вход которого соединен с выходом восьмого апериодического звена 35, а второй вход которого соединен с выходом шестого фильтра верхних частот первого порядка 37, образуют звено с передаточной функцией:The sixth adder 36 sums the output signals of the eighth aperiodic link 35 and the sixth first-order high-pass filter 37. The eighth aperiodic link 35, the sixth first-order high-pass filter 37, whose inputs are connected to the output of the fifth adder 33, and the sixth adder 36, the first input of which connected to the output of the eighth aperiodic link 35, and the second input of which is connected to the output of the sixth high-pass filter of the first order 37, form a link with a transfer function:
Сигнал с выхода шестого сумматора 36 поступает на вход девятого апериодического звена 38, имеющего переменную постоянную времени Т15, кроме того, сигнал с выхода шестого сумматора 36 поступает на вход седьмого фильтра верхних частот первого порядка 40, имеющего передаточную функцию вида:The signal from the output of the sixth adder 36 goes to the input of the ninth aperiodic link 38 having a variable time constant T 15 , in addition, the signal from the output of the sixth adder 36 goes to the input of the seventh first-order high-pass filter 40, having a transfer function of the form:
где T15 - переменная постоянная времени седьмого фильтра верхних частот первого порядка 40, а l6 - переменный параметр седьмого фильтра верхних частот первого порядка 40. Седьмой сумматор 39 осуществляет суммирование выходных сигналов девятого апериодического звена 38 и седьмого фильтра верхних частот первого порядка 40. Девятое апериодическое звено 38, седьмой фильтр верхних частот первого порядка 40, входы которых соединены с выходом шестого сумматора 36, и седьмой сумматор 39, первый вход которого соединен с выходом девятого апериодического звена 38, а второй вход которого соединен с выходом седьмого фильтра верхних частот первого порядка 40, образуют звено с передаточной функциейwhere T 15 is the variable time constant of the seventh high-pass filter of the first order 40, and l 6 is a variable parameter of the seventh high-pass filter of the first order 40. The seventh adder 39 sums the output signals of the ninth aperiodic link 38 and the seventh high-pass filter of the first order 40. Ninth aperiodic link 38, the seventh first-order high-pass filter 40, the inputs of which are connected to the output of the sixth adder 36, and the seventh adder 39, the first input of which is connected to the output of the ninth aperiodic 38, a second input coupled to an output of the seventh high-pass filter of first order 40, form a unit with transfer function
Сигнал с выхода седьмого сумматора 39 поступает на вход десятого апериодического звена 41, имеющего переменную постоянную времени Т17, кроме того, сигнал с выхода седьмого сумматора 39 поступает на вход восьмого фильтра верхних частот первого порядка 43, имеющего передаточную функцию вида:The signal from the output of the seventh adder 39 goes to the input of the tenth aperiodic link 41 having a variable time constant T 17 , in addition, the signal from the output of the seventh adder 39 goes to the input of the eighth first-order high-pass filter 43, having a transfer function of the form:
где T16 - переменная постоянная времени восьмого фильтра верхних частот первого порядка 43,where T 16 is the variable time constant of the eighth first-order high-pass filter 43,
Т17 - переменная постоянная времени восьмого фильтра верхних частот первого порядка 43.T 17 - variable time constant of the eighth first-order high-pass filter 43.
Восьмой сумматор 42 осуществляет суммирование выходных сигналов десятого апериодического звена 41 и восьмого фильтра верхних частот первого порядка 43. Десятое апериодическое звено 41, восьмой фильтр верхних частот первого порядка 43, входы которых соединены с выходом седьмого сумматора 39, и восьмой сумматор 42, первый вход которого соединен с выходом десятого апериодического звена 41, а второй вход которого соединен с выходом восьмого фильтра верхних частот первого порядка 43, образуют звено с передаточной функциейThe eighth adder 42 sums the output signals of the tenth aperiodic link 41 and the eighth first-order high-pass filter 43. The tenth aperiodic link 41, the eighth first-order high-pass filter 43, the inputs of which are connected to the output of the seventh adder 39, and the eighth adder 42, the first input of which connected to the output of the tenth aperiodic link 41, and the second input of which is connected to the output of the eighth first-order high-pass filter 43, form a link with a transfer function
Кроме того, сигнал с выхода второго акселерометра 26 поступает также на вход второго фильтра верхних частот 45. Второй фильтр верхних частот 45 имеет передаточную функцию видаIn addition, the signal from the output of the second accelerometer 26 also enters the input of the second high-pass filter 45. The second high-pass filter 45 has a transfer function of the form
где T18 - постоянная времени второго фильтра верхних частот 45.where T 18 is the time constant of the second high-pass filter 45.
Второй фильтр верхних частот 45 пропускает высокочастотную составляющую сигнала второго акселерометра 26 и эффективно сглаживает низкочастотную составляющую сигнала второго акселерометра 26. Сигнал с выхода второго фильтра верхних частот 45 поступает на вход второго устройства измерения спектра 46, в котором определяется преобладающая частота ωk2, результирующего горизонтального ускорения, измеряемого вторым акселерометром 26. Сигнал, пропорциональный преобладающей частоте ωk2, с выхода второго устройства измерения спектра 46 поступает на первый вход второго управляющего устройства 47, на второй вход которого поступает сигнал с выхода третьего измерителя спектра 16, пропорциональный преобладающей частоте качки ωk3.The second high-pass filter 45 passes the high-frequency component of the signal of the second accelerometer 26 and effectively smooths the low-frequency component of the signal of the second accelerometer 26. The signal from the output of the second high-pass filter 45 is fed to the input of the second spectrum measuring device 46, which determines the prevailing frequency ω k2 resulting from horizontal acceleration measured by the second accelerometer 26. A signal proportional to the prevailing frequency ω k2 , from the output of the second spectrum measuring device 46 comes to the first input of the second control device 47, the second input of which receives a signal from the output of the third spectrum meter 16, which is proportional to the prevailing pump frequency ω k3 .
Второе управляющее устройство 47 в соответствии с текущим значением преобладающей частоты качки ωk3 изменяет величину постоянной времени Т12 седьмого апериодического звена 32, а также постоянную времени T12 и переменный параметр l4 пятого фильтра верхних частот первого порядка 34 в соответствии с условиемThe second control device 47 in accordance with the current value of the predominant pitching frequency ω k3 changes the time constant T 12 of the seventh aperiodic link 32, as well as the time constant T 12 and the variable parameter l 4 of the fifth high-pass filter of the first order 34 in accordance with the condition
При этом значение фазовой частотной характеристики передаточной функции гиростабилизатора морского гравиметра по второму каналу на частоте ωk3 становится точно равным -270 град.In this case, the value of the phase frequency characteristic of the transfer function of the gyrostabilizer of the marine gravimeter along the second channel at a frequency of ω k3 becomes exactly equal to -270 deg.
Далее второе управляющее устройство 47 в соответствии с текущим значением преобладающей частоты ωk2 изменяет величину постоянной времени T14 восьмого апериодического звена 35 и переменные постоянные времени Т13, Т14 шестого фильтра верхних частот первого порядка 37 в соответствии с условиемNext, the second control device 47 in accordance with the current value of the prevailing frequency ω k2 changes the time constant T 14 of the eighth aperiodic link 35 and the variable time constants T 13 , T 14 of the sixth first-order high-pass filter 37 in accordance with the condition
При этом значение фазовой частотной характеристики передаточной функции гиростабилизатора морского гравиметра по второму каналу на частоте ωk2 становится точно равным -270 град.In this case, the value of the phase frequency characteristic of the transfer function of the gyrostabilizer of the marine gravimeter along the second channel at a frequency of ω k2 becomes exactly equal to -270 deg.
Далее второе управляющее устройство 47 в соответствии с текущим значением преобладающей частоты качки ωk3 изменяет величину постоянной времени T15 девятого апериодического звена 38, а также постоянную времени T15 и переменный параметр l6 седьмого фильтра верхних частот первого порядка 40 в соответствии с условиемNext, the second control device 47, in accordance with the current value of the predominant pitching frequency ω k3, changes the time constant T 15 of the ninth aperiodic link 38, as well as the time constant T 15 and the variable parameter l 6 of the seventh first-order high-pass filter 40 in accordance with the condition
Далее второе управляющее устройство 47 в соответствии с текущим значением преобладающей частоты качки ωk2 изменяет величину постоянной времени T17 десятого апериодического звена 41, а также постоянные времени T17 и T16 восьмого фильтра верхних частот первого порядка 43 в соответствии с условиемNext, the second control device 47, in accordance with the current value of the predominant pitching frequency ω k2, changes the time constant T 17 of the tenth aperiodic link 41, as well as the time constants T 17 and T 16 of the eighth high-pass filter of the first order 43 in accordance with the condition
При этом значение фазовой частотной характеристики передаточной функции гиростабилизатора морского гравиметра по второму каналу на частоте ωk2 становится вновь точно равным -270 град, а значение фазовой частотной характеристики передаточной функции гиростабилизатора морского гравиметра по второму каналу на частоте ωk3 с высокой точностью стремится к -270 град.In this case, the value of the phase frequency characteristic of the transfer function of the gyrostabilizer of the marine gravimeter along the second channel at a frequency ω k2 again becomes exactly equal to -270 deg, and the value of the phase frequency characteristic of the transfer function of the gyrostabilizer of the marine gravimeter along the second channel at the frequency ω k3 tends to -270 with high accuracy hail.
Сигнал с выхода восьмого сумматора 42 поступает на вход датчика момента 44 второго поплавкового гироскопа (ось чувствительности которого лежит в плоскости стабилизированной площадки и перпендикулярна оси чувствительности первого гироскопа) и обеспечивает приведение к горизонту и удержание в горизонте стабилизируемой площадки с гравиметром по оси наружной рамы при качке основания.The signal from the output of the eighth adder 42 is fed to the input of the torque sensor 44 of the second float gyroscope (the sensitivity axis of which lies in the plane of the stabilized area and is perpendicular to the sensitivity axis of the first gyroscope) and ensures that the stabilized area with the gravimeter along the axis of the outer frame is brought to the horizon and held in the axis during rolling grounds.
Эффективность предлагаемого устройства системы коррекции гиростабилизатора морского гравиметра может быть оценена на примере первого канала.The effectiveness of the proposed device correction system gyrostabilizer marine gravimeter can be estimated by the example of the first channel.
Передаточная функция гиростабилизатора с предлагаемой системой коррекции по первому каналу имеет видThe transfer function of the gyrostabilizer with the proposed correction system for the first channel is
α(р)- ошибка стабилизации, Wг - горизонтальное ускорение качки,α (p) - stabilization error, W g - horizontal pitching acceleration,
kA - коэффициент передачи акселерометра,k A - transfer coefficient of the accelerometer,
kг - коэффициент передачи гироскопа по управляющему воздействию,k g - the transmission coefficient of the gyroscope by the control action,
g - ускорение силы тяжести,g is the acceleration of gravity,
k0=kA·k2·kг.k 0 = k A · k 2 · k g .
Систематическая составляющая измерения ускорения силы тяжести гиростабилизированным гравиметром из-за совместного влияния составляющей горизонтального ускорения, обусловленной рысканием корабля и наклоном гиростабилизированной площадки в случае нерегулярной качки, определяется по формулеThe systematic component of the measurement of gravity acceleration by a gyro-stabilized gravimeter due to the combined influence of the horizontal acceleration component due to the yaw of the ship and the inclination of the gyro-stabilized platform in case of irregular rolling is determined by the formula
Спектральная плотность горизонтального ускорения, обусловленного рысканием корабля, имеет видThe spectral density of horizontal acceleration due to yaw of the ship has the form
где Аφ - дисперсия углов рыскания,where A φ is the variance of the yaw angles,
μφ - коэффициент нерегулярности,μ φ is the irregularity coefficient,
Систематическая составляющая измерения ускорения силы тяжести гиростабилизированным гравиметром из-за совместного влияния составляющей горизонтального ускорения, обусловленной рысканием и наличием хода корабля и наклоном гиростабилизированной площадки в случае нерегулярной качки, определяется по формулеThe systematic component of the measurement of gravity acceleration by a gyrostabilized gravimeter due to the combined influence of the horizontal acceleration component due to yaw and the presence of the ship’s course and the inclination of the gyrostabilized platform in case of irregular rolling is determined by the formula
Спектральная плотность горизонтального ускорения, обусловленного рысканием и наличием хода корабля, имеет видThe spectral density of horizontal acceleration due to yaw and the presence of the ship’s course has the form
где v - скорость хода корабля.where v is the speed of the ship.
При числовых значениях параметров устройства системы коррекции прототипа k0=1,3·10-5, ξ=0,707, Т3=150 с, Т2=17 с, Т1=1,08 с, l=1,1664 (параметры Т4, l определены в соответствии с частотой ωк1=1 с-1) и для значений параметров спектральной плотности горизонтального ускорения Аφ=0,000847 рад2, μφ=0,03 с-1, х=10 м, v=10 м/сWith the numerical values of the parameters of the device of the prototype correction system k 0 = 1.3 · 10 -5 , ξ = 0.707, T 3 = 150 s, T 2 = 17 s, T 1 = 1.08 s, l = 1.1664 (parameters T 4 , l are determined in accordance with the frequency ω k1 = 1 s -1 ) and for the values of the spectral density parameters of horizontal acceleration A φ = 0.000847 rad 2 , μ φ = 0.03 s -1 , x = 10 m, v = 10 m / s
При числовых значениях параметров первого канала предлагаемого устройства системы коррекции k0=1,3·10-5, ξ=0,707, Т3=150 с, Т2=17 с и параметрах Т4=7,033528662 с, l=2,160922022, Т5=1,083643444, Т6=0,922812762, Т7=4,941269339, l2=1,066521529, Т8=1,012982185, Т9=0,987184193, которые определены на основании критериев самонастройки (13), (14), (15), (16) при ωk1=1 с-1, ωk3=0,209 c-1 и для значений параметров спектральной плотности горизонтального ускорения Aφ=0,000847 рад2, μφ=0,03 с-1, х=10 м, υ=10 м/сWith the numerical values of the parameters of the first channel of the proposed device of the correction system k 0 = 1.3 · 10 -5 , ξ = 0.707, T 3 = 150 s, T 2 = 17 s and parameters T 4 = 7.033528662 s, l = 2, 160922022, T 5 = 1.083643444, T 6 = 0.922812762, T 7 = 4.941269339, l 2 = 1.066521529, T 8 = 1.012982185, T 9 = 0.987184193, which are determined on the basis of self-tuning criteria (13), (14), (15), (16) for ω k1 = 1 s -1 , ω k3 = 0.209 s -1 and for the values of the parameters of the spectral density of horizontal acceleration A φ = 0.000847 rad 2 , μ φ = 0.03 s -1 , x = 10 m, υ = 10 m / s
Графики подинтегральных выражений (33) прототипа (кривая 1) и предлагаемого устройства системы коррекции (кривая 2) приведены на фиг.2.Graphs of integrand expressions (33) of the prototype (curve 1) and the proposed device correction system (curve 2) are shown in figure 2.
Графики подинтегральных выражений (34) прототипа (кривая 1) и предлагаемого устройства системы коррекции (кривая 2) приведены на фиг.3.The graphs of the integrands (34) of the prototype (curve 1) and the proposed device correction system (curve 2) are shown in Fig.3.
Проведенные расчеты показывают, что величина погрешности 
Таким образом, совокупность признаков предлагаемого устройства системы коррекции, реализация которых может быть выполнена в соответствии с фиг.1, позволяет повысить точность измерения ускорения силы тяжести гиростабилизированным гравиметром.Thus, the set of features of the proposed device of the correction system, the implementation of which can be performed in accordance with figure 1, can improve the accuracy of measuring the acceleration of gravity with a gyro-stabilized gravimeter.
Claims (1)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2007113564/28A RU2332642C1 (en) | 2007-04-11 | 2007-04-11 | Sea gravimeter stabilising gyro correction system |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2007113564/28A RU2332642C1 (en) | 2007-04-11 | 2007-04-11 | Sea gravimeter stabilising gyro correction system |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2332642C1 true RU2332642C1 (en) | 2008-08-27 |
Family
ID=46274602
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2007113564/28A RU2332642C1 (en) | 2007-04-11 | 2007-04-11 | Sea gravimeter stabilising gyro correction system |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2332642C1 (en) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2764744C1 (en) * | 2021-04-28 | 2022-01-20 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Тульский государственный университет" (ТулГУ) | Biaxial indicator gyrostabilizer |
| RU2767715C1 (en) * | 2021-05-18 | 2022-03-18 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Тульский государственный университет" (ТулГУ) | Biaxial indicator gyrostabilizer |
-
2007
- 2007-04-11 RU RU2007113564/28A patent/RU2332642C1/en not_active IP Right Cessation
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| РИВКИН С.С. и др. Гироскопическая стабилизация морских гравиметров. - М.: Наука, 1985, с.131. * |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2764744C1 (en) * | 2021-04-28 | 2022-01-20 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Тульский государственный университет" (ТулГУ) | Biaxial indicator gyrostabilizer |
| RU2767715C1 (en) * | 2021-05-18 | 2022-03-18 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Тульский государственный университет" (ТулГУ) | Biaxial indicator gyrostabilizer |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP5068531B2 (en) | Method and system for improving the accuracy of inertial navigation measurements using measured and stored gravity gradients | |
| CN103245360B (en) | Carrier-borne aircraft rotation type strapdown inertial navigation system Alignment Method under swaying base | |
| RU2348903C1 (en) | Method of determination of navigating parameters by gimballess inertial navigating system | |
| Küchler et al. | Heave motion estimation of a vessel using acceleration measurements | |
| CN102519460A (en) | Non-linear alignment method of strapdown inertial navigation system | |
| US20090292495A1 (en) | Dynamic motion control | |
| CN101696883A (en) | Damping method of fiber option gyroscope (FOG) strap-down inertial navigation system | |
| RU2378616C1 (en) | Celestial guidance system | |
| CN118131348B (en) | High-precision platform control method under complex dynamic condition of unmanned platform gravity meter | |
| US20110276305A1 (en) | Method and system for modelling rotary accelerations of a vessel | |
| JPH07146141A (en) | Perpendicularity-standard device | |
| RU2332642C1 (en) | Sea gravimeter stabilising gyro correction system | |
| NL1006599C2 (en) | System for stabilizing an object placed on a movable platform. | |
| RU2548115C1 (en) | Platform-free navigation complex with inertial orientation system built around coarse sensors and method of correction of its inertial transducers | |
| RU2191351C1 (en) | Reading gyrostabilization system | |
| CN103109159A (en) | Method for compensating drift in a position measuring device | |
| CN115079576B (en) | Amplitude-frequency characteristic parameter acquisition method based on unmanned aerial vehicle recovery landing under ship shaking | |
| CN108919836B (en) | Full-band disturbance decoupling method for photoelectric tracking system of motion platform | |
| JP3504529B2 (en) | Gyro device for monitoring displacement of structures, ground, etc. | |
| CN110196050B (en) | Vertical height and speed measuring method of strapdown inertial navigation system | |
| RU2282147C1 (en) | System for correcting gyrostabilizer of marine gravimeter | |
| RU2277223C1 (en) | System of correction of the gyroscopic stabilizer of a sea gravimeter | |
| RU2261417C1 (en) | Method of estimation of strain and angles of orientation of ship with strain taken into account | |
| RU2244261C1 (en) | Correction system of sea gravimeter gyrostabilizer | |
| RU2169349C1 (en) | Single-gyroscope corrected gyroscopic compass ( versions ) |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20090412 |