RU2339912C1 - Spin-rate meter control stand - Google Patents

Spin-rate meter control stand Download PDF

Info

Publication number
RU2339912C1
RU2339912C1 RU2007105462/28A RU2007105462A RU2339912C1 RU 2339912 C1 RU2339912 C1 RU 2339912C1 RU 2007105462/28 A RU2007105462/28 A RU 2007105462/28A RU 2007105462 A RU2007105462 A RU 2007105462A RU 2339912 C1 RU2339912 C1 RU 2339912C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
stand
angular velocity
output
input
control
Prior art date
Application number
RU2007105462/28A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU2007105462A (en
Inventor
Дмитрий Михайлович Калихман (RU)
Дмитрий Михайлович Калихман
Лариса Яковлевна Калихман (RU)
Лариса Яковлевна Калихман
Алексей Викторович Полушкин (RU)
Алексей Викторович Полушкин
Юрий Васильевич Садомцев (RU)
Юрий Васильевич Садомцев
Сергей Федорович Нахов (RU)
Сергей Федорович Нахов
Роман В чеславович Ермаков (RU)
Роман Вячеславович Ермаков
Екатерина Александровна Депутатова (RU)
Екатерина Александровна Депутатова
Original Assignee
ФГУП ПО "Корпус"
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by ФГУП ПО "Корпус" filed Critical ФГУП ПО "Корпус"
Priority to RU2007105462/28A priority Critical patent/RU2339912C1/en
Publication of RU2007105462A publication Critical patent/RU2007105462A/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2339912C1 publication Critical patent/RU2339912C1/en

Links

Images

Landscapes

  • Gyroscopes (AREA)

Abstract

FIELD: physics.
SUBSTANCE: principle of a monoaxial gyroscopic stabiliser is used with an angular velocity sensor as the inertial detecting element, operating in the programmed sweep mode. Digital double circuit feed-back is realised in that case. The processor of the feed-back circuit controls operation, as the engine of the stand, and as the measuring sensor of angular velocity - detecting element of the stand. The engine along the axis of rotation of the stand is a position sensor-non-contact type engine, on the principle of sine-cosine revolving transformer. Digital controls are based on use of a core of a control processor.
EFFECT: increased accuracy of controlling the scale coefficient of different types of spin-rate meters.
3 cl, 11 dwg

Description

Изобретение относится к измерительной технике, а именно к средствам контроля датчиков угловой скорости (ДУС).The invention relates to measuring equipment, namely to means for monitoring angular velocity sensors (DOS).

Известен стенд для контроля прецизионных датчиков угловых скоростей, содержащий основание, имеющее возможность вращаться вокруг оси стенда и предназначенное для закрепления на нем контролируемого датчика угловой скорости, имеющего датчик угла, датчик момента, соединенные через усилитель обратной связи, электродвигатель привода стенда, редукцию, коллектор для подвода питания к контролируемому датчику угловой скорости [1].A known stand for monitoring precision angular velocity sensors, containing a base having the ability to rotate around the axis of the stand and designed to fix on it a controlled angular velocity sensor having an angle sensor, a torque sensor connected through a feedback amplifier, a stand drive motor, a reduction, a collector for power supply to the controlled angular velocity sensor [1].

В известном стенде, имеющем в качестве основы электромеханический поворотный стенд с редукцией, невозможно контролировать амплитудно-частотную (АЧХ) и фазово-частотную (ФЧХ) характеристики ДУС, также являющиеся основными контролируемыми техническими характеристиками.In the well-known stand, having as the basis an electromechanical rotary stand with reduction, it is impossible to control the amplitude-frequency (AFC) and phase-frequency (PFC) characteristics of the TLS, which are also the main controlled technical characteristics.

При контроле АЧХ и ФЧХ электромеханических ДУС, имеющих обмотку имитации датчика момента, задаются не механические колебания основания вокруг оси чувствительности ДУС, как это имеет место в эксплуатации, а колебания гироузла вокруг оси прецессии, возбуждаемые генератором, подключенным к датчику момента ДУС. Имеет место, таким образом, неадекватность условия испытаний эксплуатационным. Контролировать же АЧХ и ФЧХ гироскопических приборов новых типов, таких как лазерные, волоконно-оптические, волновые твердотельные и ряд других не представляется возможным.When controlling the frequency response and phase response of electromechanical TLS having a winding of simulation of the torque sensor, it is not the mechanical vibrations of the base around the sensitivity axis of the TLS that are in use, but the gyro oscillations around the precession axis, which are excited by a generator connected to the TPS torque sensor, are set. Thus, the inadequacy of the test conditions is operational. It is not possible to control the frequency response and phase response of gyroscopic devices of new types, such as laser, fiber-optic, solid-state, and a number of others.

Кроме того, недостатками аналога являются:In addition, the disadvantages of the analogue are:

1) недостаточная точность контроля масштабного коэффициента прецизионных ДУС вследствие погрешности и нестабильности задания стендом постоянной по величине и направлению угловой скорости;1) insufficient accuracy of control of the scale factor of precision TLS due to the error and instability of the task of the bench constant in magnitude and direction of angular velocity;

2) низкая чувствительность стенда, т.е. невозможность точного задания малых угловых скоростей (0,01-0,1)°/c при аттестации прецизионных ДУС по масштабному коэффициенту;2) low sensitivity of the stand, i.e. the impossibility of accurately setting small angular velocities (0.01-0.1) ° / s when attesting precision TLS in terms of a scale factor;

3) возможность измерения масштабного коэффициента только при задании целого числа оборотов основания, т.е. по отношению к среднему значению угловой скорости;3) the ability to measure the scale factor only when setting an integer number of revolutions of the base, i.e. in relation to the average value of the angular velocity;

4) при измерении масштабного коэффициента ДУС на части оборота основания нестабильность задаваемой угловой скорости вносит большие погрешности в результаты измерения, а необходимость задания целого числа оборотов удлиняет время контроля, особенно на малых скоростях;4) when measuring the SCS coefficient on a part of the base revolution, the instability of the specified angular velocity introduces large errors in the measurement results, and the need to specify an integer number of revolutions lengthens the monitoring time, especially at low speeds;

5) невозможность задания от стенда гармонических колебаний вокруг оси чувствительности ДУС для контроля АЧХ, ФЧХ.5) the impossibility of setting harmonic oscillations from the stand around the sensitivity axis of the TLS to control the frequency response, phase response.

Известен стенд для контроля прецизионных датчиков угловых скоростей, содержащий основание для закрепления на нем с возможностью вращения вокруг измерительной оси стенда контролируемого измерителя угловой скорости с датчиками угла и момента, соединенными через усилитель обратной связи и расположенными по выходной оси датчика угловой скорости, коллектор подвода питания к контролируемому датчику угловой скорости, задатчик эталонного напряжения, сумматор и усилитель стабилизации, соединенные последовательно, фотоэлектрический муаровый датчик угла, расположенный на оси вращения стенда, фазовый интерполятор и блок преобразования информации фотоэлектрического датчика угла, соединенные последовательно блок преобразования информации датчика угловой скорости, электродвигатель постоянного тока, выполненный по бесконтактной схеме синусно-косинусного вращающего трансформатора, когда вход блока преобразования информации датчика угловой скорости и первый вход сумматора соединены с выходом усилителя обратной связи, а выход задатчика эталонного напряжения соединен со вторым входом сумматора, причем первый, второй и третий выходы усилителя стабилизации соединены с первым, вторым и третьим входами электродвигателя постоянного тока, первый и второй выходы которого соединены со вторым и третьим входами усилителя стабилизации [6, 7, 10].A known stand for monitoring precision angular velocity sensors, containing a base for mounting on it with the possibility of rotation around the measuring axis of the stand of the controlled angular velocity meter with angle and moment sensors connected through a feedback amplifier and located on the output axis of the angular velocity sensor, a power supply collector to controlled angular velocity sensor, reference voltage regulator, adder and stabilization amplifier connected in series, photoelectric moire the angular angle sensor located on the axis of rotation of the stand, the phase interpolator and the information conversion unit of the photoelectric angle sensor, connected in series to the information conversion unit of the angular velocity sensor, a DC motor made by a non-contact sine-cosine rotary transformer when the input of the information conversion unit of the angle sensor the speed and the first input of the adder are connected to the output of the feedback amplifier, and the output of the reference voltage master is connected to the first input of the adder, the first, second and third outputs of the stabilization amplifier connected to the first, second and third inputs of the DC motor, the first and second outputs of which are connected to the second and third inputs of the stabilization amplifier [6, 7, 10].

В известном стенде, построенном по аналогии с одноосным гироскопическим стабилизатором, и датчиком угловой скорости в качестве инерциального чувствительного элемента, где контролируемый ДУС одновременно является и чувствительным элементом, и испытуемым прибором, т.е. находится в режиме «самоконтроля», были достигнуты следующие положительные результаты по сравнению с ранее известными аналогами:In the well-known stand, built by analogy with a uniaxial gyroscopic stabilizer, and an angular velocity sensor as an inertial sensing element, where the controlled TLS is both a sensitive element and a test device, i.e. is in the "self-control" mode, the following positive results were achieved in comparison with previously known analogues:

- чувствительность разработанного стенда, т.е. минимальная угловая скорость, которую можно задать при проверке масштабного коэффициента контролируемого ДУС, определялась не моментами трения на оси вращения стенда и коэффициентом трения в редукции, а моментами сопротивления на оси прецессии контролируемого ДУС, т.е. величиной на несколько порядков меньшей, чем в ранее известных технических решениях;- sensitivity of the developed stand, i.e. the minimum angular velocity that can be set when checking the scale factor of the controlled CRS was determined not by the friction moments on the axis of rotation of the bench and the friction coefficient in reduction, but by the moments of resistance on the precession axis of the controlled CRS, i.e. a value several orders of magnitude smaller than in previously known technical solutions;

- повышение точности и стабильности задаваемой стендом угловой скорости обеспечивалось за счет наличия в предлагаемом стенде двухконтурной системы управления, что дало возможность за счет одного контура (системы обратной связи контролируемого ДУС) обеспечить устойчивость системы, повысив при этом во втором контуре (из условий достижения необходимой точности и стабильности задаваемой угловой скорости) коэффициент усиления усилителя стабилизации, управляющего бесконтактным двигателем постоянного тока;- increasing the accuracy and stability of the angular speed set by the stand was ensured by the presence of a dual-circuit control system in the proposed stand, which made it possible to ensure the stability of the system due to one circuit (feedback system of the controlled DLS), while increasing in the second circuit (from conditions to achieve the necessary accuracy and stability of a given angular velocity) the gain of the stabilization amplifier controlling a non-contact DC motor;

- использование самого контролируемого датчика угловой скорости в качестве чувствительного элемента стенда исключило необходимость введения в стенд собственных гироскопических чувствительных элементов, что повысило точность и стабильность задаваемой угловой скорости как постоянной по величине, так и гармонически изменяющейся, за счет исключения вибрационного взаимовлияния двух гироскопов, а также за счет того, что обеспечивалось практическое отсутствие сдвига фаз между выходной информацией ДУС (считываемой с выхода усилителя обратной связи) и выходной информацией о задаваемой угловой скорости (считываемой с информационного фотоэлектрического датчика угла), что делало результаты контроля величины масштабного коэффициента инвариантными к помехам, т.к. масштабный коэффициент есть отношение упомянутых информации и, если имела место помеха, то она содержалась в обеих информациях и исключалась в их отношении;- the use of the most controlled angular velocity sensor as a sensing element of the test bench eliminated the need to introduce its own gyroscopic sensing elements into the test bench, which increased the accuracy and stability of the specified angular velocity, both constant in magnitude and harmonically changing, by eliminating the vibrational interference of two gyroscopes, as well as due to the fact that there was a practical absence of a phase shift between the output information of the TLS (read from the output of the amplifier connection) and output information about the set angular velocity (read from the information photoelectric angle sensor), which made the results of the control of the scale factor invariant to noise, because the scale factor is the ratio of the mentioned information and, if there was a hindrance, then it was contained in both information and excluded in their relation;

- использование фотоэлектрического муарового датчика угла в качестве информационного датчика стенда обеспечивало высокоточное измерение задаваемой угловой скорости, что и определило точные характеристики стенда;- the use of a photoelectric moire angle sensor as an information sensor of the stand provided a high-precision measurement of the set angular velocity, which determined the exact characteristics of the stand;

- возможность контроля АЧХ и ФЧХ на стенде, т.е. расширение функциональных возможностей, обеспечивалось безредукторным исполнением привода и отсутствием возбудителей вибрационных взаимовлияний элементов стенда, искажающих задаваемые вокруг оси стенда гармонические колебания;- the ability to control the frequency response and phase response at the stand, i.e. expansion of functionality was ensured by gearless drive design and the absence of pathogens of vibrational interaction of the stand elements that distort harmonic vibrations set around the axis of the stand;

- стенд позволил производить измерение масштабного коэффициента ДУС при повороте его подвижной части вокруг оси стенда на любой угол (значительно меньший оборота), что сократило время испытания, без снижения точности контроля, как это имело место в ранее известных технических решениях.- the stand made it possible to measure the scale factor of the TLS when rotating its movable part around the axis of the stand at any angle (significantly less than a turn), which shortened the test time, without reducing the accuracy of the control, as was the case in previously known technical solutions.

Однако, несмотря на вышеприведенные достоинства, аналог не был свободен от недостатков, заключающихся в следующем.However, despite the above advantages, the analogue was not free from the disadvantages consisting in the following.

1. Стенд был предназначен для контроля ДУС только одного типа, а именно электромеханических датчиков угловой скорости с электрической обратной связью, а испытания измерителей угловой скорости иного класса и принципа действия, таких как лазерные, волоконно-оптические, волновые твердотельные и др., на данном стенде были невозможны. Вместе с тем, проблемы, присущие испытанию электромеханических ДУС, упомянутые выше, присущи и всем остальным типам измерителей угловой скорости.1. The stand was designed to control the DCS of only one type, namely, electromechanical angular velocity sensors with electric feedback, and to test angular velocity meters of a different class and principle of operation, such as laser, fiber optic, wave solid state, etc., on this stand were impossible. At the same time, the problems inherent in the test of electromechanical TLS mentioned above are inherent in all other types of angular velocity meters.

2. Стенд рассчитывался как единая двухконтурная система автоматического управления, т.е. «самоконтролю» могли подвергаться электромеханические измерители угловой скорости лишь одного типа с неизменной структурой регулятора. Контроль электромеханического ДУС другого типа с иной структурой регулятора требовал пересчета всей системы управления.2. The stand was calculated as a single dual-circuit automatic control system, i.e. Electromechanical angular velocity meters of only one type could be subjected to "self-control" with an unchanged regulator structure. The control of an electromechanical TLS of a different type with a different regulator structure required a recount of the entire control system.

3. Фотоэлектрический муаровый датчик угла имел динамические ошибки, возрастающие при увеличении угловой скорости свыше 30°/с, таким образом, на стенде могли контролироваться электромеханические датчики угловой скорости ограниченного диапазона измерения угловых скоростей [13].3. The photoelectric moiré angle sensor had dynamic errors that increased with an increase in the angular velocity above 30 ° / s, thus, electromechanical angular velocity sensors of a limited range of angular velocity measurements could be monitored on the bench [13].

4. Стенд обладал аналоговой обратной связью, что исключало ее модернизацию без изменения элементной базы и структуры, а соответственно, в конечном счете, требовало разработки нового устройства при модернизации стенда.4. The stand had analog feedback, which excluded its modernization without changing the element base and structure, and, accordingly, ultimately required the development of a new device when modernizing the stand.

5. Стенд имел возможность задания либо постоянных по величине и направлению, либо гармонически изменяющихся угловых скоростей, но не имел возможности задания их программным способом по любому требуемому закону.5. The stand had the ability to set either constant in magnitude and direction, or harmonically varying angular velocities, but did not have the ability to set them programmatically in accordance with any required law.

6. ЭВМ в стенде являлась регистрирующим, но не управляющим устройством, что было обусловлено развитием вычислительной техники в момент подачи заявки на аналог и недостаточными ресурсами процессора, что значительно ограничивало возможности стенда.6. The computer in the stand was a recording, but not a controlling device, which was due to the development of computer technology at the time of filing an application for an analogue and insufficient processor resources, which significantly limited the capabilities of the stand.

Известен стенд для контроля измерителей угловой скорости, содержащий корпус; траверсу, закрепленную на корпусе с возможностью вращения; платформу, закрепленную на оси траверсы и предназначенную для закрепления на ней контролируемого прибора, который через преобразователь сигнала связан с управляющим компьютером, измерительный датчик угловой скорости, ось чувствительности которого совмещена с осью вращения траверсы, а по его выходной оси расположены датчики угла и момента, соединенные через систему обратной связи, содержащую предварительный усилитель, фазочувствительный выпрямитель, корректирующий контур и усилитель мощности; датчик угла разворота траверсы, связанный через преобразователь сигнала с управляющим компьютером; двигатель постоянного тока, содержащий датчик положения и двигатель бесконтактный, выполненные в виде синусно-косинусных вращающих трансформаторов; систему управления двигателем постоянного тока, содержащую устройство формирования разностного сигнала, предварительный усилитель и два усилителя мощности, при этом выход устройства формирования разностного сигнала соединен с первым входом системы управления двигателем; первый, второй и третий выходы системы управления двигателем соединены с первым, вторым и третьим входами электродвигателя постоянного тока, первый и второй выходы которого соединены со вторым и третьим входами системы управления двигателем [6, 11].A known stand for monitoring angular velocity meters, comprising a housing; traverse mounted on the housing with the possibility of rotation; a platform mounted on the axis of the beam and designed to fix on it the controlled device, which is connected via a signal converter to the control computer, an angular velocity measuring sensor, the sensitivity axis of which is aligned with the axis of rotation of the beam, and angle and torque sensors connected to it along the output axis through a feedback system containing a pre-amplifier, a phase-sensitive rectifier, a correction circuit and a power amplifier; traverse angle sensor, connected through a signal converter to the control computer; a direct current motor comprising a position sensor and a non-contact motor made in the form of sine-cosine rotary transformers; a DC motor control system comprising a differential signal generating device, a pre-amplifier and two power amplifiers, wherein the output of the differential signal generating device is connected to a first input of the engine control system; the first, second and third outputs of the engine control system are connected to the first, second and third inputs of the DC motor, the first and second outputs of which are connected to the second and third inputs of the engine control system [6, 11].

К недостаткам, присущим прототипу [11], можно отнести следующее.The disadvantages inherent in the prototype [11] include the following.

1. Недостатки по п.п.3-6, отмеченные выше в описании аналога [10], т.е. стенда для электромеханического ДУС, находящегося в режиме «самоконтроля».1. The disadvantages of claims 3-6, noted above in the description of the analogue [10], i.e. stand for electromechanical DUS, which is in the "self-control" mode.

2. Блок электроники представлял собой отдельное от стенда устройство, что усложняло конструкцию стенда и приводило к возникновению помех при передаче слабомощных сигналов в линиях связи.2. The electronics unit was a device separate from the stand, which complicated the design of the stand and led to interference when transmitting low-power signals in communication lines.

Задачей изобретения является разработка стенда для контроля измерителей угловой скорости с цифровой системой управления двигателем стенда, обеспечивающего повышение точности контроля масштабного коэффициента измерителей угловых скоростей разных типов за счет повышения точности и стабильности задания стендом угловых скоростей, при обеспечении возможности контроля динамических характеристик ДУС за счет расширения функциональных возможностей стенда в части задания угловых скоростей, изменяющихся по любому закону, заданному программным способом, и высокоточного измерения угла поворота платформы во всем диапазоне задаваемых угловых скоростей.The objective of the invention is to develop a stand for monitoring angular velocity meters with a digital control system of the engine of the stand, which provides increased accuracy of control of the scale factor of angular velocity meters of various types by improving the accuracy and stability of the angular velocity bench, while providing the ability to control the dynamic characteristics of the TLS by expanding the functional capabilities of the stand in terms of setting angular velocities that vary according to any law specified by the program mm method, and high-precision measurement of the angle of rotation of the platform in the entire range of angular velocities.

Технический результат достигается тем, что в стенд для контроля измерителей угловой скорости, содержащий корпус; траверсу, закрепленную на корпусе с возможностью вращения; платформу, закрепленную на оси траверсы и предназначенную для закрепления на ней контролируемого прибора, который через преобразователь сигнала связан с управляющим компьютером, измерительный датчик угловой скорости, ось чувствительности которого совмещена с осью вращения траверсы, а по его выходной оси расположены датчики угла и момента, соединенные через систему обратной связи, содержащую предварительный усилитель, фазочувствительный выпрямитель, корректирующий контур и усилитель мощности; датчик угла разворота траверсы, связанный через преобразователь сигнала с управляющим компьютером; двигатель постоянного тока, содержащий датчик положения и двигатель бесконтактный, выполненные в виде синусно-косинусных вращающих трансформаторов; систему управления двигателем постоянного тока, содержащую устройство формирования разностного сигнала, предварительный усилитель и два усилителя мощности, при этом выход устройства формирования разностного сигнала соединен с первым входом системы управления двигателем; первый, второй и третий выходы системы управления двигателем соединены с первым, вторым и третьим входами электродвигателя постоянного тока, первый и второй выходы которого соединены со вторым и третьим входами системы управления двигателем, с целью повышения точности контроля масштабного коэффициента измерителей угловых скоростей различных типов за счет повышения точности и стабильности задания стендом угловых скоростей, при обеспечении возможности контроля динамических характеристик датчиков угловых скоростей за счет расширения функциональных возможностей стенда в части задания угловых скоростей, изменяющихся по любому закону, заданному программным способом, и высокоточного измерения угла поворота платформы во всем диапазоне задаваемых угловых скоростей, введены аналого-цифровой преобразователь, трехфазный усилитель мощности, процессор, содержащий в том числе модуль широтно-импульсного формирования напряжения питания гиромотора, два цифроаналоговых преобразователя, порт ввода-вывода и вычислительное ядро с дополнительной периферией, при этом вход аналого-цифрового преобразователя соединен с выходом предварительного усилителя системы обратной связи измерительного датчика угловой скорости, а выход аналого-цифрового преобразователя - с первым входом порта ввода-вывода управляющего процессора, находящегося в режиме мультиплексного обмена с ядром, процессора, в котором реализованы алгоритмы цифрового управления измерительным датчиком угловой скорости и двигателем стенда, которое, в свою очередь, находится в режиме мультиплексного обмена с широтно-импульсным формирователем напряжения питания гиромотора, три выхода которого соединены с тремя входами трехфазного усилителя мощности, три выхода которого соединены с каждой из трех соответствующих обмоток трехфазного синхронного гистерезисного двигателя гиромотора; и двумя цифроаналоговыми преобразователями, встроенными в процессор, причем выход первого цифроаналогового преобразователя соединен с входом первого усилителя мощности, выход которого соединен с обмотками датчика момента измерительного датчика угловой скорости, а выход второго цифроаналогового преобразователя соединен со входом второго усилителя мощности, выход которого соединен с входом системы управления двигателем постоянного тока датчик положения - двигатель бесконтактный стенда. Фазочувствительный выпрямитель и корректирующий контур системы обратной связи измерительного датчика угловой скорости и устройство формирования разностного сигнала системы управления двигателем стенда реализованы алгоритмическим способом в управляющем процессоре. В качестве измерителя угла на оси вращения траверсы стенда применен угловой энкодер, считывающие оптические головки которого через преобразователь сигнала соединены со вторым входом порта ввода-вывода процессора в системе управления стенда, причем для съема информации применена пара считывающих оптических головок, расположенных под углом 180°, для исключения влияния эксцентриситетов крепления энкодера на выходную информацию об угловом положении платформы стенда. В качестве испытуемого прибора может применяться измеритель угловой скорости любого класса и принципа действия, выход которого через преобразователь сигнала соединен с входом управляющего компьютера, причем преобразователь сигнала представляет собой универсальное устройство, преобразующее информацию в виде аналогового сигнала или дискретного сигнала в код стандартного интерфейса используемого компьютера. Управляющий компьютер находится в режиме мультиплексного обмена с портом ввода-вывода управляющего процессора в системе управления стенда. Цифроаналоговые и аналогово-цифровые преобразователи могут быть как встроенными в процессор, работающий в обратной связи стенда, так и могут быть по отношению к нему внешними устройствами. Электронные блоки, процессорные модули и устройства преобразования сигнала реализованы в виде плат, крепящихся непосредственно на корпусе стенда.The technical result is achieved by the fact that in the stand for monitoring angular velocity meters, comprising a housing; traverse mounted on the housing with the possibility of rotation; a platform mounted on the axis of the beam and designed to fix on it the controlled device, which is connected via a signal converter to the control computer, an angular velocity measuring sensor, the sensitivity axis of which is aligned with the axis of rotation of the beam, and angle and torque sensors connected to it along the output axis through a feedback system containing a pre-amplifier, a phase-sensitive rectifier, a correction circuit and a power amplifier; traverse angle sensor, connected through a signal converter to the control computer; a direct current motor comprising a position sensor and a non-contact motor made in the form of sine-cosine rotary transformers; a DC motor control system comprising a differential signal generating device, a pre-amplifier and two power amplifiers, wherein the output of the differential signal generating device is connected to a first input of the engine control system; the first, second and third outputs of the engine control system are connected to the first, second and third inputs of the DC motor, the first and second outputs of which are connected to the second and third inputs of the engine control system, in order to improve the accuracy of control of the scale factor of angular velocity meters of various types due to improving the accuracy and stability of the task of the angular velocity bench, while providing the ability to control the dynamic characteristics of the angular velocity sensors by expanding functional capabilities of the bench in terms of setting angular velocities that vary according to any law defined by the software method, and high-precision measurement of the angle of rotation of the platform over the entire range of angular velocities specified, an analog-to-digital converter, a three-phase power amplifier, and a processor including a latitudinal pulse generation of the gyromotor supply voltage, two digital-to-analog converters, an input-output port and a computing core with additional peripherals, while the input is analog The o-digital converter is connected to the output of the pre-amplifier of the feedback system of the measuring angular velocity sensor, and the output of the analog-to-digital converter is connected to the first input of the I / O port of the control processor in multiplex communication with the core, a processor in which digital control algorithms are implemented angular velocity measuring sensor and stand motor, which, in turn, is in multiplex mode with a pulse-width voltage generator supplying the gyromotor, the three outputs of which are connected to three inputs of a three-phase power amplifier, the three outputs of which are connected to each of the three corresponding windings of the three-phase synchronous hysteresis gyromotor motor; and two digital-to-analog converters integrated into the processor, wherein the output of the first digital-to-analog converter is connected to the input of the first power amplifier, the output of which is connected to the windings of the moment sensor of the angular velocity sensor, and the output of the second digital-to-analog converter is connected to the input of the second power amplifier, the output of which is connected to the input DC motor control system position sensor - non-contact motor stand. The phase-sensitive rectifier and the correction loop of the feedback system of the measuring angular velocity sensor and the device for generating the differential signal of the stand engine control system are implemented in an algorithmic way in the control processor. As an angle meter on the axis of rotation of the stand beam, an angular encoder is used, the reading optical heads of which are connected via a signal converter to the second input of the processor I / O port in the control system of the bench, and a pair of reading optical heads located at an angle of 180 ° are used to collect information to exclude the influence of the eccentricities of the mounting of the encoder on the output information about the angular position of the stand platform. An angular velocity meter of any class and principle of operation can be used as the device under test, the output of which is connected through a signal converter to the input of the control computer, the signal converter being a universal device that converts information in the form of an analog signal or a discrete signal into the code of the standard interface of the computer used. The control computer is in multiplex communication mode with the input / output port of the control processor in the control system of the stand. Digital-to-analog and analog-to-digital converters can be either integrated into the processor operating in the feedback of the stand, or they can be external devices with respect to it. Electronic blocks, processor modules and signal conversion devices are implemented in the form of boards mounted directly on the stand body.

Совокупность существенных признаков, характеризующих заявляемое техническое устройство, позволяет в сравнении с прототипом достигнуть технический результат, заключающийся в следующем.The set of essential features characterizing the claimed technical device, in comparison with the prototype to achieve a technical result, which consists in the following.

1. Значительно сократить аналоговую элементную базу функциональной электроники в регуляторе стенда, что позволяет существенно уменьшить влияние смещений нулевых сигналов операционных усилителей на точностные характеристики стенда и, тем самым, обеспечить более высокую линейность и стабильность масштабного коэффициента стенда.1. Significantly reduce the analog elemental base of functional electronics in the stand controller, which can significantly reduce the effect of displacements of zero signals of operational amplifiers on the accuracy characteristics of the stand and, thus, provide higher linearity and stability of the scale factor of the stand.

2. Дискретный регулятор, реализованный алгоритмически, позволяет производить модернизацию системы управления стендом путем пересчета собственных параметров по синтезированному алгоритму и расширяет функциональные возможности системы.2. The discrete controller, implemented algorithmically, allows you to upgrade the control system of the stand by recalculating your own parameters according to the synthesized algorithm and extends the functionality of the system.

3. Фотоэлектрический муаровый датчик угла, имеющий высокие динамические погрешности при увеличении диапазона задаваемых угловых скоростей свыше 30°/с, заменен угловым энкодером, не имеющим подобных погрешностей, причем, если информация фотоэлектрического датчика угла после преобразования в интерполяторе фазовом и блоке преобразования информации обеспечивала цену углового разряда 0.31", то. угловой энкодер надежно функционирует при угловых скоростях в сотни оборотов в минуту и обеспечивает цену углового разряда после обработки электроникой 0.1"-0.005" в зависимости от типа энкодера, что позволяет значительно повысить точность измерения угла и угловой скорости стенда и обеспечивает возможность его использования в системе управления стенда.3. A photoelectric moiré angle sensor having high dynamic errors with an increase in the range of specified angular velocities above 30 ° / s is replaced by an angular encoder that does not have such errors, and if the information of the photoelectric angle sensor after conversion in the phase interpolator and the information conversion unit provided the price angular discharge 0.31 ", that is. the angular encoder functions reliably at angular speeds of hundreds of revolutions per minute and provides the price of the angular discharge after processing the electron Coy 0.1 "-0.005", depending on the type of encoder that can significantly improve the accuracy of measurement of the angle and the angular speed of the stand and allows for its use in the control system of the stand.

4. Наличие в системе управляющего компьютера позволяет задавать стенду любые программные движения, а не только постоянные по величине и направлению и изменяющиеся по гармоническому закону.4. The presence of a control computer in the system allows you to set any software movements on the stand, and not only constant in magnitude and direction and changing according to a harmonic law.

5. Процессор, снабженный трехфазным 16-разрядным широтно-импульсным модулятором, позволяет синтезировать трехфазное напряжение питания синусоидальной формы для гиромотора измерительного ДУС, исключив из схемы традиционно используемые статические преобразователи, что обеспечивает снижение энергопотребления системы и ее габаритно-массовые характеристики.5. The processor, equipped with a three-phase 16-bit pulse-width modulator, allows you to synthesize a three-phase sinusoidal supply voltage for the gyromotor of the measuring DOS, eliminating the traditionally used static converters from the circuit, which reduces the power consumption of the system and its overall mass characteristics.

6. Применение одного и того же процессора в обратной связи ДУС и системе управления двигателем стенда позволяет применять алгоритмы компенсации погрешностей без ошибок, обусловленных обменом между вычислительными устройствами.6. The use of the same processor in the feedback of the DOS and the engine control system of the stand allows the use of error compensation algorithms without errors due to the exchange between computing devices.

7. Использование высокопроизводительного процессора с тактовой частотой десятки мегагерц с высокоточным таймером позволяет вычислять с высокой точностью угловую скорость стенда по информации углового энкодера, которая может вноситься в качестве поправки в управляющий сигнал измерительного датчика угловой скорости по мажоритарному принципу.7. The use of a high-performance processor with a clock frequency of tens of megahertz with a high-precision timer allows you to calculate with high accuracy the angular speed of the bench according to the information of the angular encoder, which can be introduced as a correction to the control signal of the measuring sensor of angular velocity according to the majority principle.

На фиг.1 представлены основные конструктивные элементы стенда. В корпусе стенда на шарикоподшипниках 1 подвешена траверса 2, ось вращения которой вертикальна. На траверсе 2 закреплена платформа 3, предназначенная для крепления испытуемого прибора 4. В траверсе 2 закреплен измерительный датчик угловой скорости 5, в качестве которого используется поплавковый гироскопический датчик угловой скорости (ДУС), включающий синхронный гистерезисный двигатель 6, помещенный в герметичную камеру (поплавок) 7, подвешенный на прецизионных камневых опорах 8, образующих ось прецессии, в корпусе ДУС 5. На оси прецессии закреплены датчик угла 9 и датчик момента 10, связанные через систему обратной связи ДУС 5. На оси вращения траверсы 2 закреплена подвижная часть двигателя постоянного тока ДП-ДБ 11, неподвижная часть которого размещена на корпусе стенда. На оси траверсы 2 закреплен диск углового энкодера 12, считывающие головки которого закреплены на корпусе стенда. На корпусе стенда в виде плат закреплена электронная часть системы управления стендом - блок управления (БУ).Figure 1 presents the main structural elements of the stand. In the housing of the stand on the ball bearings 1 suspended traverse 2, the axis of rotation of which is vertical. A platform 3 is mounted on the traverse 2, intended for mounting the device under test 4. An angular velocity measuring sensor 5 is fixed in the traverse 2, using a gyroscopic angular velocity sensor (DOS), including a synchronous hysteresis motor 6, placed in a sealed chamber (float) 7, suspended on precision stone supports 8, forming the axis of the precession, in the housing of the CRS 5. On the axis of the precession, an angle sensor 9 and a torque sensor 10 are connected through a feedback system of the CRS 5. On the axis of the axis eniya traverses the movable part 2 is attached DP-DB 11 DC motor, the stationary part of which is placed on the stand body. On the axis of the crosshead 2, a disk of an angular encoder 12 is fixed, the read heads of which are fixed on the stand body. The electronic part of the control system of the stand - the control unit (BU) is fixed on the case body in the form of boards.

В БУ входят:The BU includes:

- предварительный усилитель 13, вход которого соединен с выходом датчика угла 9 по оси прецессии измерительного ДУС 5, а выход которого соединен с входом аналого-цифрового преобразователя (АЦП) 14;- pre-amplifier 13, the input of which is connected to the output of the angle sensor 9 along the precession axis of the measuring CRS 5, and the output of which is connected to the input of the analog-to-digital converter (ADC) 14;

- АЦП 14, если выполнен как внешнее устройство, то представляет собой плату, на которой реализован преобразователь напряжения в код; плата входит в состав БУ. АЦП 14 может входить в состав процессора, например ADuC7026, TMS320LF2810 и т.п.;- ADC 14, if implemented as an external device, it is a board on which a voltage to code converter is implemented; The board is part of the BU. ADC 14 may be part of a processor, for example, ADuC7026, TMS320LF2810, etc .;

- процессор 15, содержащий ядро с дополнительной периферией 16, порт ввода-вывода 17, два цифроаналоговых преобразователя ЦАП1 18 и ЦАП2 19, модуль широтно-импульсного формирования 20 напряжения питания гиромотора;- a processor 15 comprising a core with additional peripherals 16, an input-output port 17, two digital-to-analog converters DAC1 18 and DAC2 19, a pulse-width pulse generating module 20 of the gyromotor supply voltage;

- трехфазный усилитель мощности 21, входы которого связаны с выходами ШИМ - формирователя 20, а выходы - с соответствующими обмотками трехфазного синхронного гистерезисного двигателя 6, являющегося гиромотором ДУС 5;- a three-phase power amplifier 21, the inputs of which are connected to the outputs of the PWM - shaper 20, and the outputs - with the corresponding windings of a three-phase synchronous hysteresis motor 6, which is a DUS 5 gyromotor;

- два усилителя мощности УМ1 22 и УМ2 23, входы которых соединены соответственно с выходами ЦАП1 18 и ЦАП2 19, выход же усилителя мощности УМ1 22 соединен с обмотками датчика момента 10 измерительного ДУС 5, а выход усилителя мощности УМ2 23 - с обмотками ДП-ДБ 11.- two power amplifiers UM1 22 and UM2 23, the inputs of which are connected respectively to the outputs of DAC1 18 and DAC2 19, the output of the power amplifier UM1 22 is connected to the windings of the torque sensor 10 of the measuring DUS 5, and the output of the power amplifier UM2 23 - to the windings of DP-DB eleven.

Закрепление на платформе стенда плат, реализующих перечисленные блоки, позволяет сократить число линий коллектора, необходимых для питания и съема информации с ДУС-ЧЭ, что повышает точностные характеристики стенда. Это объясняется следующим:Fixing on the stand platform of the boards that implement the listed blocks allows reducing the number of collector lines needed to power and retrieve information from the DUS-ChE, which increases the accuracy characteristics of the stand. This is explained by the following:

- снижается момент трения от коллектора по оси вращения платформы, т.е. повышается стабильность задания угловой скорости;- decreases the friction moment from the collector along the axis of rotation of the platform, i.e. the stability of the angular velocity task is increased;

- уменьшается длина линий электрических цепей от измерительного ДУС 5 до электронного блока системы управления, снижается уровень помех, поскольку не требуется передача маломощных сигналов через кольца коллектора.- the length of the lines of the electrical circuits from the measuring DCS 5 to the electronic unit of the control system is reduced, the level of interference is reduced, since low-power signals are not transmitted through the collector rings.

Выход углового энкодера 12 соединен с входом первого преобразователя сигнала ПС1 24, выход которого соединен с портом ввода-вывода 17 управляющего процессора 15. Выход испытуемого прибора 4 соединен с входом второго преобразователя сигнала 25, выход которого соединен с портом ввода-вывода управляющего компьютера 26. Порт ввода-вывода управляющего компьютера 26 соединен шиной мультиплексного обмена с портом ввода-вывода 17 управляющего процессора 15; по шине мультиплексного обмена осуществляется обмен информацией между компьютером 26 и процессором 15.The output of the angular encoder 12 is connected to the input of the first signal converter PS1 24, the output of which is connected to the input / output port 17 of the control processor 15. The output of the test device 4 is connected to the input of the second signal converter 25, the output of which is connected to the input / output port of the control computer 26. The input / output port of the control computer 26 is connected by a multiplex exchange bus to the input / output port 17 of the control processor 15; on the bus multiplex exchange is the exchange of information between the computer 26 and the processor 15.

Замена фотоэлектрического датчика угла на датчик угла фирмы REN-ISHAW - оптический угловой энкодер типа SIGNUM RESM 12 позволила повысить точность отсчета угла поворота платформы стенда и исключить динамические ошибки, вносимые фотоэлектрическим датчиком угла при угловых скоростях вращения платформы, превышающих 30°/с [13].Replacement of the photoelectric angle sensor with an REN-ISHAW angle sensor - an optical angular encoder of the SIGNUM RESM 12 type made it possible to increase the accuracy of reading the angle of rotation of the bench platform and to exclude dynamic errors introduced by the photoelectric angle sensor at angular speeds of rotation of the platform exceeding 30 ° / s [13] .

В датчик угла 12 фирмы RENISHAW, установленный в стенд, входят:The RENISHAW angle sensor 12 installed in the stand includes:

- кольцо типа RESM20 с нанесенными масштабными штрихами и встроенной нулевой меткой IN-TRAC™;- a ring of type RESM20 with applied scale strokes and integrated zero mark IN-TRAC ™;

- две считывающие головки типа SR с кабелем;- two reading heads of type SR with cable;

- два интерфейса типа SIGNUM с разрешением лучше 0,2 мкм.- two SIGNUM type interfaces with a resolution better than 0.2 microns.

Кольцо RESM представляет собой цельное кольцо из нержавеющей стали, на боковую поверхность которого с интервалом 20 мкм нанесены масштабные штрихи и автофазирующая оптическая нулевая метка IN-TRAC™. Малые масса (порядка 100-200 г) и момент инерции кольца (около 2 г·см·с2), которое закреплено на траверсе 2, позволяют практически не ухудшить динамические характеристики траверсы с закрепленными на ней чувствительным элементом, платформой и испытуемым прибором.The RESM ring is a one-piece stainless steel ring with large-scale strokes and an IN-TRAC ™ auto-phasing optical zero mark on the side surface with an interval of 20 μm. The small mass (about 100-200 g) and the moment of inertia of the ring (about 2 g · cm · s 2 ), which is fixed on the traverse 2, allows practically not to worsen the dynamic characteristics of the traverse with the sensitive element, platform and test device attached to it.

Две считывающие головки SIGNUM закреплены на корпусе так, что угол между нулевыми метками составляет 180°. Измерение угла поворота платформы стенда происходит при считывании отраженного от масштабной шкалы сигнала с помощью системы RENISHAW SIGNUM, реализованной в считывающей головке. Расположение нулевых меток двух считывающих головок под углом 180° позволяет исключить влияние эксцентрисистета наружного диаметра кольца относительно оси вращения траверсы. Информация с выхода считывающих головок имеет стандарт типа RS-422 и вводится непосредственно в порт ввода-вывода 17 управляющего процессора 15 через стандартный интерфейс.Two SIGNUM read heads are mounted on the housing so that the angle between the zero marks is 180 °. The measurement of the angle of rotation of the bench platform occurs when reading the signal reflected from the scale scale using the RENISHAW SIGNUM system implemented in the read head. The location of the zero marks of the two read heads at an angle of 180 ° eliminates the influence of the eccentricity of the outer diameter of the ring relative to the axis of rotation of the beam. The information from the output of the read heads is of the RS-422 type standard and is input directly to the input / output port 17 of the control processor 15 through a standard interface.

Замена фотоэлектрического датчика угла на оптический угловой энкодер фирмы RENISHAW 12 улучшает динамические характеристики системы управления стенда, повышает точность отсчета угла поворота платформы, а также улучшает технологичность и снижает трудоемкость изготовления стенда, т.к. исключается сложный технологический процесс обеспечения высоких требований к соосности подвижного и неподвижного лимбов фотоэлектрического датчика угла.Replacing the photoelectric angle sensor with an optical angle encoder from RENISHAW 12 improves the dynamic characteristics of the control system of the bench, increases the accuracy of reading the angle of rotation of the platform, as well as improves manufacturability and reduces the complexity of manufacturing the stand, because the complicated technological process of ensuring high requirements for the alignment of the movable and fixed limbs of the photoelectric angle sensor is eliminated.

На фиг.2 представлена функциональная схема системы управления двигателем предлагаемого стенда. Неподвижные части датчика положения (ДП) и двигателя бесконтактного (ДБ) 11 соединены в одном корпусе, жестко закрепленном на корпусе стенда. Датчик положения (ДП) 11 представляет собой синусно-косинусный вращающий трансформатор с безобмоточным ротором (С1-С2 - обмотка возбуждения 27, С3-С4 - синусная обмотка 28, С5-С6 - косинусная обмотка 29). Двигатель постоянного тока бесконтактный 11 также имеет косинусную 31 и синусную 30 обмотки (С1-С2 и С3-С4) [4, 12].Figure 2 presents the functional diagram of the engine management system of the proposed stand. The fixed parts of the position sensor (DP) and the contactless motor (DB) 11 are connected in one housing, rigidly fixed to the housing of the stand. The position sensor (DP) 11 is a sine-cosine rotary transformer with a windingless rotor (C1-C2 - field winding 27, C3-C4 - sinus winding 28, C5-C6 - cosine winding 29). Non-contact DC motor 11 also has a cosine 31 and sinus 30 windings (C1-C2 and C3-C4) [4, 12].

Система управления (УМ2) 23 содержит преобразователь 34 и два идентичных каскада усилителя мощности - УМ21 32 и УМ22 33. Преобразователь 34 предназначен для модуляции и усиления постоянного сигнала, поступающего от ЦАП2 19, выполнен на базе операционного усилителя с применением в качестве ключевых элементов полевых транзисторов. Каждый из усилителей УМ21 32 и УМ22 33 представляет собой соединение устройств для детектирования, коррекции и усиления сигналов, т.е. состоит из модулятора, корректирующего устройства и усилителя мощности, реализованных на операционных усилителях с отрицательной обратной связью [4, 12].The control system (UM2) 23 contains a converter 34 and two identical stages of the power amplifier - UM2 1 32 and UM2 2 33. The converter 34 is designed to modulate and amplify a constant signal from DAC2 19, is based on an operational amplifier using as key elements field effect transistors. Each of the amplifiers UM2 1 32 and UM2 2 33 represents a connection of devices for detecting, correcting and amplifying signals, i.e. consists of a modulator, a correction device and a power amplifier, implemented on operational amplifiers with negative feedback [4, 12].

Каскады УМ2 23 - УМ21 32 и УМ22 33 и двигатель ДП-ДБ 11 соединены следующим образом. Выход преобразователя 34 соединен с обмоткой возбуждения С1-С2 27 датчика положения ДП 11. Обмотка датчика положения С3-С4 28 соединена с входом каскада УМ21 32 усилителя мощности УМ2 23, а обмотка С5-С6 29 соединена с входом каскада УМ22 33 усилителя мощности УМ2 23. Выходы каскадов 32 и 33 УМ2 23 соединены соответственно с синусной и косинусной обмотками С1-С2 30 и С3-С4 31 двигателя ДБ 11.Cascades UM2 23 - UM2 1 32 and UM2 2 33 and the engine DP-DB 11 are connected as follows. The output of the converter 34 is connected to the excitation winding C1-C2 27 of the DP position sensor 11. The winding of the position sensor C3-C4 28 is connected to the input of the UM2 1 32 cascade of the power amplifier UM2 23, and the winding C5-C6 29 is connected to the input of the UM2 2 33 cascade of the power amplifier UM2 23. The outputs of cascades 32 and 33 UM2 23 are connected respectively to the sine and cosine windings C1-C2 30 and C3-C4 31 of the engine DB 11.

Предлагаемый стенд (фиг.1, 2) работает следующим образом. С управляющего компьютера 26 в порт ввода-вывода 17 управляющего процессора 15 поступает код, пропорциональный задаваемому управляющему напряжению Uзад. Порт ввода-вывода 17, находящийся в процессе мультиплексного обмена с ядром процессора 16, пересылает данный код через ядро 16 во второй цифроаналоговый преобразователь (ЦАП 2) 19, встроенный в процессор, откуда соответствующее этому коду напряжение через второй усилитель мощности (УМ2) 23 поступает на датчик положения - двигатель бесконтактный (ДП-ДБ) 11. Двигатель ДП-ДБ 11 задает траверсе стенда 2 вращение с угловой скоростью, пропорциональной подаваемому управляющему напряжению Uзад. Поплавок 7 измерительного ДУС 5 - чувствительного элемента стенда, закрепленного стационарно на траверсе 2, начинает прецессировать и с его датчика угла 9 снимается переменное напряжение, пропорциональное заданной угловой скорости, которое подается на предварительный усилитель 13, откуда через АЦП 14 поступает в порт ввода-вывода 17 управляющего процессора 15. Сигнал, пропорциональный измеренной угловой скорости, в виде кода по каналу мультиплексного обмена поступает в ядро процессора 16, где в виде алгоритма запрограммирован цифровой регулятор измерительного датчика угловой скорости, обеспечивающий требуемые динамические характеристики измерительного ДУС 5 - чувствительного элемента стенда. Преобразовавшись в регуляторе, сигнал об измеренной ДУС 5 угловой скорости сравнивается с заданным значением угловой скорости, поступившем в виде входного воздействия по тому же каналу обмена через порт ввода-вывода 17 с управляющего компьютера 26, формируется разностный управляющий сигнал (реализуется алгоритмически операция, которую выполнял сумматор в прототипе), который поступает на вход цифрового регулятора системы управления двигателем, запрограммированного в виде алгоритма в ядре процессора 16 и обеспечивающего требуемые динамические характеристики системы управления стендом. Преобразованный управляющий сигнал в виде кода поступает на второй цифроаналоговый преобразователь (ЦАП 2) 19, встроенный в процессор 15, откуда в виде аналогового сигнала - на второй усилитель мощности (УМ2) 23, а оттуда - на ДП-ДБ 11. Вместе с тем, сигнал с ДУС 5, преобразованный в код, поступает из ядра 16 процессора 15 в первый цифроаналоговый преобразователь (ЦАП 1) 18, встроенный в процессор 15, а оттуда, преобразовавшись в аналоговый сигнал, - на первый усилитель мощности (УМ1) 22, а оттуда - в датчик момента 10 измерительного ДУС 5 - чувствительного элемента стенда, таким образом, реализуется обратная связь ДУС 5 в предлагаемом стенде. Как видно, реализуется двухконтурная цифровая система управления через один управляющий процессор 15, работающая по разностному принципу: как только разностный управляющий сигнал стремится к нулю, платформа 3 стенда вращается с заданной угловой скоростью. При подаче с управляющего компьютера 26 гармонического или любого другого сигнала, система работает аналогичным образом. В процессоре 15 ядро 16 находится в режиме мультиплексного обмена с модулем 20 широтно-импульсного формирования напряжения питания гиромотора, выходной сигнал с модуля 20 поступает на трехфазный усилитель мощности 21, а с него - на трехфазный синхронный гистерезисный двигатель 6 - гиромотор измерительного ДУС 5 - чувствительного элемента стенда. В ядре 16 процессора 15 запрограммирован алгоритм формирования ШИМ - управления трехфазным синхронным гистерезисным двигателем 6 измерительного ДУС, причем длительность импульсов на каждом из трех выходов изменяется по синусоидальному закону, фазовый сдвиг между формируемыми синусоидами составляет 120°.The proposed stand (figure 1, 2) works as follows. From the control computer 26 in the input / output port 17 of the control processor 15 receives a code proportional to the specified control voltage U ass . The input-output port 17, which is in the process of multiplex communication with the core of the processor 16, sends this code through the core 16 to the second digital-to-analog converter (DAC 2) 19, built into the processor, from where the voltage corresponding to this code comes from the second power amplifier (UM2) 23 to the position sensor - a non-contact motor (DP-DB) 11. The DP-DB 11 motor sets the stand traverse 2 to rotate at an angular speed proportional to the supplied control voltage U ass . The float 7 of the measuring CRS 5, a sensitive element of the stand fixed permanently on the cross beam 2, begins to precess and from its angle sensor 9 an alternating voltage proportional to the specified angular velocity is removed, which is supplied to the preamplifier 13, from where it passes through the ADC 14 to the input-output port 17 of the control processor 15. The signal proportional to the measured angular velocity, in the form of a code via the multiplex communication channel, enters the core of the processor 16, where a digital control is programmed as an algorithm Op measuring angular velocity sensor, which provides the desired dynamic characteristics measuring TLS 5 - Stand-sensitive element. Having transformed in the controller, the signal about the measured angular velocity control system 5 is compared with the specified value of the angular velocity received as an input through the same exchange channel through the input / output port 17 from the control computer 26, a difference control signal is generated (the algorithm that performed the algorithm adder in the prototype), which is input to the digital controller of the engine management system, programmed as an algorithm in the core of the processor 16 and providing the required dynamics Features of the stand management system. The converted control signal in the form of a code goes to the second digital-to-analog converter (DAC 2) 19, which is built into the processor 15, from where, in the form of an analog signal, to the second power amplifier (UM2) 23, and from there to the DP-DB 11. At the same time, the signal from the remote control system 5, converted into code, comes from the core 16 of the processor 15 to the first digital-to-analog converter (DAC 1) 18, built into the processor 15, and from there, converted to an analog signal, to the first power amplifier (UM1) 22, and from there - in the moment sensor 10 measuring DUS 5 - sensitive element That stand, thus, the feedback DUS 5 is implemented in the proposed stand. As you can see, a dual-circuit digital control system is implemented through one control processor 15, operating on the difference principle: as soon as the difference control signal tends to zero, the platform 3 of the stand rotates with a given angular speed. When a harmonic or any other signal is supplied from the control computer 26, the system works in a similar way. In the processor 15, the core 16 is in multiplex communication mode with the pulse-width-pulse generating module 20 of the gyromotor power supply module 20, the output signal from the module 20 is fed to the three-phase power amplifier 21, and from it to the three-phase synchronous hysteresis motor 6 - the gyro-motor of the measuring DCS 5 - sensitive element of the stand. In the core 16 of processor 15, a PWM generation algorithm is programmed to control a three-phase synchronous hysteresis motor 6 of the measuring DCS, and the pulse duration at each of the three outputs varies according to a sinusoidal law, the phase shift between the generated sinusoids is 120 °.

С углового энкодера 12 через первый преобразователь сигнала (ПС1) 24 последовательность импульсов, число которых пропорционально углу поворота платформы стенда, поступает в порт ввода-вывода 17 управляющего процессора 15. В ядре 16 процессора 15 происходит вычисление угловой скорости стенда как отношения измеренного угла ко времени опроса, измеряемого таймером процессора 15. Использование таймера управляющего процессора, а не управляющего компьютера, связано с тем, что, как правило, в управляющем компьютере используются операционные системы, не являющиеся системами реального времени, а поэтому не обеспечивающие необходимую точность отсчета временных интервалов для вычисления угловой скорости стенда. Полученная информация по каналу мультиплексного обмена поступает в порт ввода-вывода 17, а оттуда - в управляющий компьютер 26. По тому же каналу поступает информация об угловой скорости, измеренной ДУС 5 - чувствительным элементом стенда. С испытуемого прибора (ИП) 4 через второй преобразователь сигнала (ПС2) 25 информация об измеренной угловой скорости поступает в управляющий компьютер 26, где происходит комплексная обработка полученных данных об угле и угловой скорости, заданной стендом и выходной информации, что позволяет формировать выходную информацию о масштабном коэффициенте и динамических характеристиках испытуемого прибора (в случае подачи на вход системы управления стендом гармонического сигнала).From the angular encoder 12 through the first signal converter (PS1) 24, a sequence of pulses, the number of which is proportional to the angle of rotation of the bench platform, is fed to the input / output port 17 of the control processor 15. In the core 16 of the processor 15, the angular velocity of the bench is calculated as the ratio of the measured angle to time polling, measured by the processor timer 15. The use of the timer of the control processor, and not the control computer, is due to the fact that, as a rule, operating systems are used in the control computer, E is a real-time systems, and therefore does not ensure the required accuracy of the time intervals to calculate the angular speed of the stand. The received information via the multiplex exchange channel enters the input-output port 17, and from there to the control computer 26. Information on the angular velocity measured by the CRS 5, the sensing element of the stand, is received on the same channel. From the tested device (IP) 4 through the second signal converter (PS2) 25, information about the measured angular velocity is supplied to the control computer 26, where the data obtained on the angle and angular velocity specified by the bench and the output information are complexly processed, which allows generating output information about scale factor and dynamic characteristics of the device under test (in the case of applying a harmonic signal test bench to the input of the control system).

Рассмотрим подробнее работу системы управления двигателем по разностному управляющему сигналу, сформированному в процессоре.Let us consider in more detail the operation of the engine control system by the difference control signal generated in the processor.

Система управления двигателем работает следующим образом. При появлении напряжения на обмотке С1-С2 27 датчика положения ДП 11 в его выходных обмотках С3-С4 28 и С5-С6 29 индуцируются напряжения:The engine management system operates as follows. When voltage appears on the winding C1-C2 27 of the position sensor DP 11 in its output windings C3-C4 28 and C5-C6 29, the voltage is induced:

Figure 00000002
Figure 00000002

где φ - относительный угол разворота ротора ДП 11 относительно статора, n - число пар полюсов. Эти напряжения усиливаются и корректируются каскадами усилителя мощности УМ2 23 - УМ21 32 и УМ22 33, после чего поступают на обмотки двигателя бесконтактного 11 C1-С2 30 и С3-С4 31. Суммарный момент, действующий на ротор двигателя ДБ 11, равен сумме моментов, развиваемых обеими обмотками ДБ.where φ is the relative rotation angle of the rotor of the DP 11 relative to the stator, n is the number of pole pairs. These voltages are amplified and corrected by the stages of the power amplifier UM2 23 - UM2 1 32 and UM2 2 33, after which they are fed to the windings of the contactless motor 11 C1-C2 30 and C3-C4 31. The total moment acting on the rotor of the DB 11 motor is equal to the sum of the moments developed by both windings of DB.

Figure 00000003
Figure 00000003

где k - коэффициент крутизны характеристики двигателя ДБ, Фmax - максимальное значение магнитного потока, J - средняя величина тока в обмотках двигателя ДБ [4, 12].where k is the steepness factor of the DB motor characteristic, Ф max is the maximum value of the magnetic flux, J is the average current in the DB motor windings [4, 12].

Двигатель 11 работает по разностному сигналу, поступающему на вход преобразователя с выхода ЦАП2 19, встроенного в процессор 15, который отличен от нуля, если развиваемая стендом угловая скорость отличается по величине от заданной.The engine 11 operates by a difference signal supplied to the input of the converter from the output of the DAC2 19, which is built into the processor 15, which is nonzero if the angular speed developed by the bench differs from the set value.

На фиг. 3 представлена структурная схема предлагаемого стенда, рассмотренного как аналого-цифровая система автоматического управления. Цифрами обозначены функциональные элементы системы в соответствии с обозначениями на фиг.1 и 2. Введены следующие обозначения:In FIG. 3 is a structural diagram of the proposed stand, considered as an analog-digital automatic control system. The numbers denote the functional elements of the system in accordance with the notation in FIGS. 1 and 2. The following notation is introduced:

Iα=100 г·см·с2 - момент инерции траверсы 2 стенда;I α = 100 g · cm · s 2 - moment of inertia of the traverse 2 stands;

nα =40 г·см·с - момент скоростного демпфирования траверсы 2 стенда;n α = 40 g · cm · s - the moment of high-speed damping of the traverse of 2 stands;

Iβ=0.286 г·см·с2 - момент инерции гироузла 7 измерительного ДУС 5 - чувствительного элемента стенда;I β = 0.286 g · cm · s 2 - moment of inertia of gyro 7 of the measuring TLS 5 - sensitive element of the stand;

nβ=33 г·см·с - момент жидкостного демпфирования измерительного ДУС 5 - чувствительного элемента стенда;n β = 33 g · cm · s - the moment of liquid damping of the measuring TLS 5 - the sensitive element of the stand;

Н=65 г·см·с - кинетический момент измерительного ДУС 5 - чувствительного элемента стенда;N = 65 g · cm · s - the kinetic moment of the measuring TLS 5 - the sensitive element of the stand;

Figure 00000004
- коэффициент передачи датчика угла 9 измерительного ДУС 5 - чувствительного элемента стенда;
Figure 00000004
- transmission coefficient of the angle sensor 9 measuring DUS 5 - a sensitive element of the stand;

Figure 00000005
- коэффициент передачи датчика момента 10 измерительного ДУС 5 - чувствительного элемента стенда;
Figure 00000005
- the transmission coefficient of the moment sensor 10 measuring DUS 5 - a sensitive element of the stand;

Figure 00000006
- оператор дифференцирования по Лапласу;
Figure 00000006
- Laplace differentiation operator;

WУМ1(s) - передаточная функция первого усилителя мощности (УМ1) 22;W UM1 (s) is the transfer function of the first power amplifier (UM1) 22;

WУМ2(s) - передаточная функция второго усилителя мощности (УМ2) 23;W UM2 (s) is the transfer function of the second power amplifier (UM2) 23;

WПУ{s) - передаточная функция предварительного усилителя (ПУ) 13;W PU (s) - transfer function of the preliminary amplifier (PU) 13;

W1 рег(z) - дискретная передаточная функция корректирующего контура измерительного ДУС, реализованная алгоритмически в ядре 16 процессора 15;W 1 reg (z) is the discrete transfer function of the correction loop of the measuring TLS, implemented algorithmically in the core 16 of the processor 15;

W2 рег(z)=k2·W2(z) - дискретная передаточная функция корректирующего контура цепи управления стенда, реализованная алгоритмически в ядре 16 процессора 15, W2(z) - дискретная передаточная функция, k2 - коэффициент усиления корректирующего контура;W 2 reg (z) = k 2 · W 2 (z) is the discrete transfer function of the correction circuit of the control circuit of the stand, implemented algorithmically in the core 16 of the processor 15, W 2 (z) is the discrete transfer function, k 2 is the gain of the correction circuit ;

ωα - угловая скорость вращения платформы 3 стенда;ω α is the angular velocity of rotation of the platform 3 of the stand;

Мг=Н·ωα - гироскопический момент измерительного ДУС 5 - чувствительного элемента стенда;M g = N · ω α - the gyroscopic moment of the measuring TLS 5 - the sensitive element of the stand;

Мβ - момент сопротивления, действующий по оси прецессии измерительного ДУС 5 - чувствительного элемента стенда;M β is the moment of resistance acting along the axis of the precession of the measuring TLS 5 - the sensitive element of the stand;

Mдм=kдм·iдм - парирующий момент датчика момента измерительного ДУС 5 - чувствительного элемента стенда;M dm = k dm · i dm is the soaring moment of the moment sensor of the measuring TLS 5 - the sensing element of the stand;

iдм - ток в цепи обратной связи измерительного ДУС 5 - чувствительного элемента стенда, пропорциональный измеряемой угловой скорости;i dm is the current in the feedback circuit of the measuring CRS 5 - the sensing element of the stand, proportional to the measured angular velocity;

ωβ - угловая скорость прецессии гироузла измерительного ДУС 5 - чувствительного элемента стенда;ω β is the angular velocity of the precession of the gyrometer of the measuring TLS 5, the sensing element of the test bench;

β - угол прецессии гироузла 7 измерительного ДУС 5 - чувствительного элемента стенда;β is the angle of precession of gyro 7 of the measuring TLS 5 - the sensitive element of the stand;

Uду - переменное напряжение на выходе датчика угла 9 измерительного ДУС 5 - чувствительного элемента стенда;U du - alternating voltage at the output of the angle sensor 9 measuring DUS 5 - a sensitive element of the stand;

y - напряжение на выходе предварительного усилителя 13 в цепи обратной связи измерительного ДУС 5 - чувствительного элемента стенда;y is the voltage at the output of the pre-amplifier 13 in the feedback circuit of the measuring TLS 5 - the sensing element of the stand;

u1 - управляющее напряжение с выхода ЦАП1 18 в цепи обратной связи измерительного ДУС 5 - чувствительного элемента стенда;u 1 - control voltage from the output of the DAC1 18 in the feedback circuit of the measuring CRS 5 - the sensing element of the stand;

Uзад - задающее воздействие, поступающее в виде кода в порт ввода-вывода 17 управляющего процессора 15 от управляющего компьютера 26;U ass - a defining action, received in the form of code in the input-output port 17 of the control processor 15 from the control computer 26;

е - разностный сигнал ошибки управления;e is the difference signal of the control error;

u2 - управляющее напряжение с выхода ЦАП2 19 в цепи обратной связи стенда;u 2 - control voltage from the output of the DAC2 19 in the feedback circuit of the stand;

Мдв - момент, формируемый двигателем бесконтактным (ДБ) 11 стенда;M dv - the moment formed by the contactless motor (DB) 11 stand;

Мα - момент сопротивления по оси вращения траверсы 2 стенда.M α - moment of resistance along the axis of rotation of the traverse 2 stands.

При синтезе цифрового регулятора использовались методы LQD - оптимизации и цифровой фильтрации теории синтеза дискретных систем управления [5, 8, 9], а при синтезе корректирующих контуров аналоговой части системы управления стендом - методы классической теории автоматического управления [2, 3]. Численные значения параметров взяты как пример для реального образца стенда и измерительного ДУС 5. С учетом приведенных параметров передаточные функции системы управления стендом имеют вид:In the synthesis of the digital controller, we used the methods of LQD - optimization and digital filtering of the theory of synthesis of discrete control systems [5, 8, 9], and in the synthesis of the correcting circuits of the analog part of the control system of the stand — methods of the classical theory of automatic control [2, 3]. The numerical values of the parameters are taken as an example for a real sample of the stand and measuring CRS 5. Taking into account the above parameters, the transfer functions of the control system of the stand look like:

Figure 00000007
Figure 00000007

передаточная функция усилителя мощности УМ1 22.transfer function of the power amplifier UM1 22.

Figure 00000008
Figure 00000008

передаточная функция усилителя мощности УМ2 23,the transfer function of the power amplifier UM2 23,

где kум1=0.0337А/В - коэффициент передачи усилителя, Т1=0.0129 с, Т2=10-3 с - постоянные времени.where k mind1 = 0.0337A / V is the gain of the amplifier, T 1 = 0.0129 s, T 2 = 10 -3 s are time constants.

Figure 00000009
Figure 00000009

передаточная функция предварительного усилителя ПУ 13, где kny=36.54 - коэффициент передачи предварительного усилителя 13,the transfer function of the pre-amplifier PU 13, where k ny = 36.54 is the transmission coefficient of the pre-amplifier 13,

Тд=0.334·10-3 с - постоянная времени демодулятора, входящего в состав ПУ 13.T d = 0.334 · 10 -3 s is the time constant of the demodulator, which is part of PU 13.

Дискретные передаточные функции цифрового регулятора для частот опроса 1 кГц и 2 кГц записываются в форме z - передаточных функций.The discrete transfer functions of the digital controller for the sampling frequencies of 1 kHz and 2 kHz are recorded in the form of z - transfer functions.

Для цепи обратной связи стенда:For stand feedback loop:

Figure 00000010
Figure 00000010

где k2 - некоторый коэффициент передачи, выбираемый путем моделирования, необходимый для согласования установившегося значения угловой скорости платформы ωα с задающим напряжением Uзад, при Uзад=1 В, установившееся значение ωα(∞)=2.5 град/с достигается при k2=6.915, а наилучшее качество регулирования обеспечивается передаточной функцией регулятораwhere k 2 is a certain transmission coefficient selected by modeling, necessary to coordinate the steady-state value of the angular velocity of the platform ω α with the reference voltage U ass , for U ass = 1 V, the steady-state value ω α (∞) = 2.5 deg / s is achieved at k 2 = 6.915, and the best quality control is provided by the transfer function of the regulator

Figure 00000011
Figure 00000011

Figure 00000012
Figure 00000012

Для цепи обратной связи измерительного ДУС 5:For feedback loop measuring DUS 5:

Figure 00000013
Figure 00000013

Figure 00000014
Figure 00000014

Данный регулятор записывается в форме «вход-выход», которая является наиболее рациональной при программной реализации в микропроцессоре 15. При этом в качестве примера рассмотрим регулятор для периода дискретности h=0.001 с (1 кГц). Данный регулятор можно представить следующими уравнениями:This controller is written in the form of "input-output", which is the most rational for software implementation in the microprocessor 15. In this case, as an example, consider the controller for the discrete period h = 0.001 s (1 kHz). This regulator can be represented by the following equations:

Figure 00000015
Figure 00000015

где αj(z), βj(z) (j=1,2) - вспомогательные переменные. Тогда алгоритм вычисления управлений u1(i) и u2(i) на i-ом такте дискретности примет вид:where α j (z), β j (z) (j = 1,2) are auxiliary variables. Then the algorithm for calculating the controls u 1 (i) and u 2 (i) on the i-th step of discreteness takes the form:

Figure 00000016
Figure 00000016

Начальные условияInitial conditions

y(-1), y(-2), α1(-1), α1(-2), β1(-1), u1(-1), e(-1), e(-2), α2(-1), α2(-2), β2(-1), u2(-1) принимаются нулевыми.y (-1), y (-2), α 1 (-1), α 1 (-2), β 1 (-1), u 1 (-1), e (-1), e (-2 ), α 2 (-1), α 2 (-2), β 2 (-1), u 2 (-1) are taken as zero.

Данный алгоритм и программируется в ядро 16 процессора 15. Графики частотных характеристик и переходных процессов, полученных в результате математического моделирования, приведены на фиг. 4-11.This algorithm is programmed into the core 16 of the processor 15. Graphs of the frequency characteristics and transients obtained as a result of mathematical modeling are shown in FIG. 4-11.

На фиг. 4 приведены АФЧХ разомкнутой системы (по управлению u2) предлагаемого стенда. Из графика видно, что запас по амплитуде и фазе составляют 17 дБ и 72° соответственно.In FIG. Figure 4 shows the open-loop phase response of the open system (for control u 2 ) of the proposed stand. The graph shows that the margin in amplitude and phase is 17 dB and 72 °, respectively.

На фиг. 5 приведена АЧХ замкнутой системы

Figure 00000017
предлагаемого стенда. Видно, что показатель колебательности не превышает величины 1.25, а полоса пропускания - не ниже 15 Гц.In FIG. 5 shows the frequency response of a closed system
Figure 00000017
proposed stand. It can be seen that the vibrational index does not exceed 1.25, and the passband is not lower than 15 Hz.

Частотные характеристики приведены для частоты опроса 1 кГц.Frequency characteristics are given for a sampling frequency of 1 kHz.

На фиг. 6 приведены переходные процессы по угловой скорости предлагаемого стенда при частоте опроса 1 и 2 кГц. Из графиков видно, что перерегулирование не превышает 32%, а время регулирования - величины 0.12 с. Установившееся значение угловой скорости при подаче на вход 1 В постоянного напряжения составляет 2.5 °/с.In FIG. Figure 6 shows the transients in the angular velocity of the proposed stand at a sampling frequency of 1 and 2 kHz. The graphs show that the overshoot does not exceed 32%, and the regulation time is 0.12 s. The steady-state value of the angular velocity when applying 1 V DC to the input is 2.5 ° / s.

На фиг. 7 приведены переходные процессы по току датчика момента измерительного ДУС 5 - чувствительного элемента стенда. Из графиков видно, что перерегулирование не превышает 30%, а время регулирования - величины 0.12 с. Установившееся значение тока в цепи обратной связи ДУС при подаче на вход 1 В постоянного напряжения составляет 5 мА.In FIG. 7 shows the transients of the current sensor of the moment of measuring DUS 5 - a sensitive element of the stand. The graphs show that the overshoot does not exceed 30%, and the regulation time is 0.12 s. The steady-state value of the current in the feedback circuit of the DUS when applying 1 V DC to the input is 5 mA.

На фиг. 8 приведены переходные процессы по моменту двигателя предлагаемого стенда. Из графиков видно, что максимальная величина скачка момента не превышает 470 г·см, а время регулирования - величины 0.12 с. Переходный процесс по моменту двигателя сходится к нулю.In FIG. 8 shows transients at the time of the engine of the proposed stand. The graphs show that the maximum value of the moment jump does not exceed 470 g · cm, and the regulation time is 0.12 s. The transition process at the moment of the engine converges to zero.

На фиг.9 приведены переходные процессы по управляющему воздействию u1 в цепи управления измерительного ДУС 5 - чувствительного элемента предлагаемого стенда. Из графиков видно, что перерегулирование не превышает 40%, а время регулирования - величины 0.14 с. Установившееся значение управляющего напряжения в цепи обратной связи ДУС 5 при подаче на вход 1 В постоянного напряжения составляет 0.15 В.Figure 9 shows the transients on the control action u 1 in the control circuit of the measuring CRS 5 - a sensitive element of the proposed stand. The graphs show that the overshoot does not exceed 40%, and the regulation time is 0.14 s. The steady-state value of the control voltage in the feedback circuit of the DCS 5 when applying 1 V DC to the input is 0.15 V.

На фиг.10 приведены переходные процессы по управляющему воздействию u2 в контуре управления стендом. Из графиков видно, что максимальная величина скачка напряжения не превышает 1.4 В, а время регулирования - величины 0.12 с. Переходный процесс по управляющему напряжению сходится к нулю.Figure 10 shows the transients on the control action u 2 in the control loop of the stand. The graphs show that the maximum value of the voltage jump does not exceed 1.4 V, and the regulation time is 0.12 s. The control process voltage converges to zero.

На фиг.11 приведены переходные процессы по ошибке управления стендом. Из графиков видно, что максимальная величина скачка напряжения не превышает 0.75 В, а время регулирования - величины 0.14 с. Переходный процесс по ошибке управления сходится к нулю.Figure 11 shows the transients by mistake control stand. The graphs show that the maximum value of the voltage jump does not exceed 0.75 V, and the regulation time is 0.14 s. The transition process by control error converges to zero.

Таким образом, предлагаемый стенд обладает следующими основными техническими характеристиками:Thus, the proposed stand has the following main technical characteristics:

Диапазон задаваемых угловых скоростейRange of set angular velocities 0,01-70°/с0.01-70 ° / s Стабильность задаваемой угловой скоростиStability of the set angular velocity не ниже 0.0001°/сnot lower than 0.0001 ° / s Полоса пропусканияBandwidth до 30 Гцup to 30 Hz Масштабный коэффициент стендаScale factor of the stand

Figure 00000018
Figure 00000018
Время переходного процессаTransient time 0.12-1.14с0.12-1.14s Масса стендаStand weight не более 3 кгno more than 3 kg Габаритные размерыdimensions ⌀350×350 мм⌀350 × 350 mm

ЛитератураLiterature

1. Авторское свидетельство СССР №476516, кл. G01Р 13/00, 1973.1. USSR author's certificate No. 476516, cl. G01P 13/00, 1973.

2. Бессекерский В.А., Попов Е.П. Теория систем автоматического регулирования. - М.: Наука, 1975. - 767 с.2. Bessekersky V.A., Popov E.P. Theory of automatic control systems. - M .: Nauka, 1975 .-- 767 p.

3. Бессекерский В.А., Фабрикант Е.А. Динамический синтез систем гироскопической стабилизации. - Л.: Судостроение, 1968. - 351 с.3. Bessekersky V.A., Fabricant E.A. Dynamic synthesis of gyroscopic stabilization systems. - L .: Shipbuilding, 1968. - 351 p.

4. Высокоточные преобразователи угловых перемещений / Под ред. А.А.Ахметжанова. - М.: Энергоатомиздат, 1986.4. High-precision angular displacement transducers / Ed. A.A. Akhmetzhanova. - M .: Energoatomizdat, 1986.

5. Изерман Р. Цифровые системы управления: Пер. с англ. - М.: Мир, 1984. - 541 с.5. Iserman R. Digital control systems: TRANS. from English - M .: Mir, 1984. - 541 p.

6. Калихман Д.М. Основы проектирования управляемых оснований с инерциальными чувствительными элементами для контроля гироскопических приборов. - Саратов: Изд.-во Сарат. Гос. Техн. Университета, 2001. - 336 с.6. Kalikhman D.M. Fundamentals of the design of controlled bases with inertial sensitive elements for the control of gyroscopic devices. - Saratov: Publishing House of Sarat. Gos. Tech. University, 2001 .-- 336 p.

7. Калихман Д.М. Одноосное управляемое основание с датчиком угловой скорости в качестве чувствительного элемента, находящегося в режиме самоконтроля // Изв. вузов. Приборостроение. 2001. - №1, Т.44. - С.30-34.7. Kalikhman D.M. Uniaxial controlled base with an angular velocity sensor as a sensitive element in self-monitoring mode // Izv. universities. Instrument making. 2001. - No. 1, T.44. - S.30-34.

8. Куо Б. Теория и проектирование цифровых систем управления. - М.: Машиностроение, 1986. - 448 с.8. Kuo B. Theory and design of digital control systems. - M.: Mechanical Engineering, 1986.- 448 p.

9. Садомцев Ю.В. Конструирование систем управления с обратной связью по критериям точности и грубости. - Саратов: Изд.-во Сарат. Гос. Техн. Университета, 2003. - 206 с.9. Sadomtsev Yu.V. Design of control systems with feedback according to the criteria of accuracy and rudeness. - Saratov: Publishing House of Sarat. Gos. Tech. University, 2003 .-- 206 p.

10. Патент №2044274, приоритет от 27.05.1992. Стенд для контроля прецизионного гироскопического датчика угловой скорости / Калихман Д.М., Калихман Л.Я., Улыбин В.И. (Россия). Зарегистрир. в Гос. реестре изобр. 20.09.95. // БИ 1995.10. Patent No. 2044274, priority dated 05/27/1992. A stand for monitoring a precision gyroscopic sensor of angular velocity / Kalikhman D.M., Kalikhman L.Ya., Ulybin V.I. (Russia). Register in the state. image register 09/20/95. // BI 1995.

11. Патент №2075042, приоритет от 11.05.1993. Устройство для контроля датчиков угловой скорости / Калихман Д.М., Калихман Л.Я., Улыбин В.И., Сновалев А.Я., Чурилин Ю.С. (Россия). Зарегистрир. в Гос. реестре изобр. 10.03.97. // БИ 1997.11. Patent No. 2075042, priority dated 05/11/1993. A device for monitoring angular velocity sensors / Kalikhman D.M., Kalikhman L.Ya., Ulybin V.I., Snovalev A.Ya., Churilin Yu.S. (Russia). Register in the state. image register 03/10/97. // BI 1997.

12. Фабрикант Е.А., Журавлёв Л.Д. Динамика следящего привода гироскопических стабилизаторов. - М.: Машиностроение, 1984. - 248 с.12. Fabricant E.A., Zhuravlev L.D. The dynamics of the servo drive gyroscopic stabilizers. - M.: Mechanical Engineering, 1984. - 248 p.

13. Фотоэлектрические преобразователи информации / Под ред. Л.Н.Преснухина. - М.: Машиностроение, 1974. - 375 с.13. Photoelectric information converters / Ed. L.N. Presnukhina. - M.: Mechanical Engineering, 1974. - 375 p.

Claims (3)

1. Стенд для контроля измерителей угловой скорости, содержащий корпус; траверсу, закрепленную на корпусе с возможностью вращения; платформу, закрепленную на оси траверсы и предназначенную для закрепления на ней контролируемого прибора, который через преобразователь сигнала связан с управляющим компьютером, измерительный датчик угловой скорости, ось чувствительности которого совмещена с осью вращения траверсы, а по его выходной оси расположены датчики угла и момента, соединенные через систему обратной связи, содержащую предварительный усилитель, фазочувствительный выпрямитель, корректирующий контур и усилитель мощности; датчик угла разворота траверсы, связанный через преобразователь сигнала с управляющим компьютером; двигатель постоянного тока, содержащий датчик положения и двигатель бесконтактный, выполненные в виде синусно-косинусных вращающих трансформаторов; систему управления двигателем постоянного тока, содержащую устройство формирования разностного сигнала, предварительный усилитель и два усилителя мощности, при этом выход устройства формирования разностного сигнала соединен с первым входом системы управления двигателем; первый, второй и третий выходы системы управления двигателем соединены с первым, вторым и третьим входами электродвигателя постоянного тока, первый и второй выходы которого соединены со вторым и третьим входами системы управления двигателем, отличающийся тем, что, с целью повышения точности контроля масштабного коэффициента измерителей угловых скоростей различных типов за счет повышения точности и стабильности задания стендом угловых скоростей, при обеспечении возможности контроля динамических характеристик датчиков угловых скоростей за счет расширения функциональных возможностей стенда в части задания угловых скоростей, изменяющихся по любому закону, заданному программным способом, и высокоточного измерения угла поворота платформы во всем диапазоне задаваемых угловых скоростей, в систему управления стендом введены аналого-цифровой преобразователь, трехфазный усилитель мощности, процессор, содержащий в том числе модуль широтно-импульсного формирования напряжения питания гиромотора, два цифроаналоговых преобразователя, порт ввода-вывода и вычислительное ядро с дополнительной периферией, при этом вход аналого-цифрового преобразователя соединен с выходом предварительного усилителя системы обратной связи измерительного датчика угловой скорости, а выход аналого-цифрового преобразователя - с первым входом порта ввода-вывода управляющего процессора, находящегося в режиме мультиплексного обмена с ядром процессора, в котором реализованы алгоритмы цифрового управления измерительным датчиком угловой скорости и двигателем стенда, которое, в свою очередь, находится в режиме мультиплексного обмена с широтно-импульсным формирователем напряжения питания гиромотора, три выхода которого соединены с тремя входами трехфазного усилителя мощности, три выхода которого соединены с каждой из трех соответствующих обмоток трехфазного синхронного гистерезисного двигателя гиромотора; и двумя цифроаналоговыми преобразователями, встроенными в процессор, причем выход первого цифроаналогового преобразователя соединен с входом первого усилителя мощности, выход которого соединен с обмотками датчика момента измерительного датчика угловой скорости, а выход второго цифроаналогового преобразователя соединен со входом второго усилителя мощности, выход которого соединен с входом системы управления двигателем постоянного тока датчик - положения - двигатель бесконтактный стенда.1. A stand for monitoring angular velocity meters, comprising a housing; traverse mounted on the housing with the possibility of rotation; a platform mounted on the axis of the beam and designed to fix on it the controlled device, which is connected via a signal converter to the control computer, an angular velocity measuring sensor, the sensitivity axis of which is aligned with the axis of rotation of the beam, and angle and torque sensors connected to it along the output axis through a feedback system containing a pre-amplifier, a phase-sensitive rectifier, a correction circuit and a power amplifier; traverse angle sensor, connected through a signal converter to the control computer; a direct current motor comprising a position sensor and a non-contact motor made in the form of sine-cosine rotary transformers; a DC motor control system comprising a differential signal generating device, a pre-amplifier and two power amplifiers, wherein the output of the differential signal generating device is connected to a first input of the engine control system; the first, second and third outputs of the engine control system are connected to the first, second and third inputs of the DC motor, the first and second outputs of which are connected to the second and third inputs of the engine control system, characterized in that, in order to improve the accuracy of control of the scale factor of angle meters speeds of various types by increasing the accuracy and stability of the task angular velocity bench, while providing the ability to control the dynamic characteristics of the angular velocity sensors By expanding the functionality of the bench in terms of setting angular velocities that vary according to any law defined by the software, and highly accurate measurement of the angle of rotation of the platform over the entire range of angular velocities specified, an analog-to-digital converter, a three-phase power amplifier, and a processor are introduced into the control system of the stand comprising, including a pulse-width pulse generating voltage module for the gyromotor, two digital-to-analog converters, an input-output port and computational poison o with additional peripherals, while the input of the analog-to-digital converter is connected to the output of the preliminary amplifier of the feedback system of the measuring angular velocity sensor, and the output of the analog-to-digital converter is connected to the first input of the input-output port of the control processor in multiplex communication with the processor core , which implements digital control algorithms for a measuring angular velocity sensor and a stand engine, which, in turn, is in multiplexed mode with a pulse-width pulse voltage generator of the gyromotor, three outputs of which are connected to three inputs of a three-phase power amplifier, three outputs of which are connected to each of the three corresponding windings of a three-phase synchronous hysteresis gyromotor motor; and two digital-to-analog converters integrated into the processor, wherein the output of the first digital-to-analog converter is connected to the input of the first power amplifier, the output of which is connected to the windings of the moment sensor of the angular velocity sensor, and the output of the second digital-to-analog converter is connected to the input of the second power amplifier, the output of which is connected to the input dc motor control system sensor - position - engine contactless stand. 2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что фазочувствительный выпрямитель и корректирующий контур системы обратной связи измерительного датчика угловой скорости и устройство формирования разностного сигнала системы управления двигателем стенда реализованы алгоритмическим способом в управляющем процессоре, управляющий компьютер находится в режиме мультиплексного обмена с портом ввода-вывода управляющего процессора в системе управления стенда, а цифроаналоговые и аналогово-цифровые преобразователи могут быть как встроенными в процессор, работающий в обратной связи стенда, так и быть по отношению к нему внешними устройствами, причем электронные блоки, процессорные модули и устройства преобразования сигнала реализованы в виде плат, крепящихся непосредственно на корпусе стенда.2. The device according to claim 1, characterized in that the phase-sensitive rectifier and the correction loop of the feedback system of the measuring angular velocity sensor and the device for generating the differential signal of the stand motor control system are implemented in an algorithmic manner in the control processor, the control computer is in multiplex communication mode with the input port - output of the control processor in the control system of the stand, and digital-to-analog and analog-to-digital converters can be both integrated into the percent The essor working in the feedback of the stand, so be external devices in relation to it, and the electronic units, processor modules and signal conversion devices are implemented in the form of boards mounted directly on the stand body. 3. Устройство по п.1 или 2, отличающееся тем, что в качестве измерителя угла на оси вращения траверсы стенда применен угловой энкодер, считывающие оптические головки которого через преобразователь сигнала соединены со вторым входом порта ввода-вывода процессора в системе управления стенда, причем для съема информации применена пара считывающих оптических головок, расположенных под углом 180°, для исключения влияния эксцентриситетов крепления энкодера на выходную информацию об угловом положении платформы стенда, причем в качестве испытуемого прибора может применяться измеритель угловой скорости любого класса и принципа действия, выход которого через преобразователь сигнала соединен с входом управляющего компьютера, а преобразователь сигнала представляет собой универсальное устройство, преобразующее информацию в виде аналогового сигнала или дискретного сигнала в код стандартного интерфейса используемого компьютера.3. The device according to claim 1 or 2, characterized in that as an angle meter on the axis of rotation of the stand beam, an angular encoder is used, the reading optical heads of which are connected via a signal converter to the second input of the processor I / O port in the bench control system, and for a couple of reading optical heads located at an angle of 180 ° were used to remove information to exclude the influence of the eccentricities of the encoder mount on the output information about the angular position of the stand platform, and as a test th appliance can apply an angular velocity meter of any class and the operating principle, the output of which is connected through a signal converter with the control input of the computer and the signal converter is a universal device that converts the information into an analog signal or digital signal to the code used by the standard computer interface.
RU2007105462/28A 2007-02-13 2007-02-13 Spin-rate meter control stand RU2339912C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2007105462/28A RU2339912C1 (en) 2007-02-13 2007-02-13 Spin-rate meter control stand

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2007105462/28A RU2339912C1 (en) 2007-02-13 2007-02-13 Spin-rate meter control stand

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2007105462A RU2007105462A (en) 2008-08-20
RU2339912C1 true RU2339912C1 (en) 2008-11-27

Family

ID=39747645

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2007105462/28A RU2339912C1 (en) 2007-02-13 2007-02-13 Spin-rate meter control stand

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2339912C1 (en)

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2516369C2 (en) * 2012-09-12 2014-05-20 Валерий Николаевич Логозинский Method to produce scale ratio of fibre-optic gyroscope
RU2715835C1 (en) * 2019-06-19 2020-03-03 федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Донской государственный технический университет" (ДГТУ) Method of reducing structural error of traditional digital sensor of physical quantity in analogue-digital automatic control or monitoring system
RU2730369C1 (en) * 2019-10-11 2020-08-21 Федеральное государственное унитарное предприятие "Научно-производственный центр автоматики и приборостроения имени академика Н.А. Пилюгина" (ФГУП "НПЦАП") Method of checking gyroscopic support defect in angular velocity float gyroscopic sensor (embodiments)
RU2738824C1 (en) * 2020-06-15 2020-12-17 Акционерное общество "Инерциальные технологии "Технокомплекса" (АО "ИТТ") Method of angular velocity measurement using a solid-state wave gyroscope

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104653963B (en) * 2014-12-26 2017-01-18 北京兴华机械厂 Dual-freedom degree tracking cloud deck with inertial orientation function

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
Калихман Д.М. Основы проектирования управляемых оснований с инерциальными чувствительными элементами для контроля гироскопических приборов. - Саратов: Изд.-во Сарат.Гос.Техн. Университета, 2001, с.336. *

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2516369C2 (en) * 2012-09-12 2014-05-20 Валерий Николаевич Логозинский Method to produce scale ratio of fibre-optic gyroscope
RU2715835C1 (en) * 2019-06-19 2020-03-03 федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Донской государственный технический университет" (ДГТУ) Method of reducing structural error of traditional digital sensor of physical quantity in analogue-digital automatic control or monitoring system
RU2730369C1 (en) * 2019-10-11 2020-08-21 Федеральное государственное унитарное предприятие "Научно-производственный центр автоматики и приборостроения имени академика Н.А. Пилюгина" (ФГУП "НПЦАП") Method of checking gyroscopic support defect in angular velocity float gyroscopic sensor (embodiments)
RU2738824C1 (en) * 2020-06-15 2020-12-17 Акционерное общество "Инерциальные технологии "Технокомплекса" (АО "ИТТ") Method of angular velocity measurement using a solid-state wave gyroscope

Also Published As

Publication number Publication date
RU2007105462A (en) 2008-08-20

Similar Documents

Publication Publication Date Title
RU2378618C2 (en) Wide-range stand to control angular speed metres
CN1146765C (en) Position controller
EP2063275B1 (en) Dynamic motion sensor calibration system and method for calibrating a dynamic motion sensor
JP4987730B2 (en) Angular displacement compensation measurement
RU2339912C1 (en) Spin-rate meter control stand
US8738317B2 (en) Inertial measurement device and an aircraft including such a device
RU2403538C1 (en) Universal test bench to control precision gyro angular velocity metres
CN114636387B (en) Circular grating encoder double-reading-head asymmetric installation eccentric error compensation method
JP2010096552A (en) Method and device of calibrating vibration velocity sensor
RU2494345C1 (en) Multi-purpose wide-range test bench for monitoring of angular velocity metres
US6598196B1 (en) Technique for correcting errors in position encoders
CN112577514A (en) Calibration method of MEMS (micro-electromechanical system) inertial device
CN102636184A (en) Specific force-sensitive term calibration method for flexible gyroscope based on centrifuge in environment without angular movement
JP2011217598A (en) Feedback apparatus and feedback method for controlling servomotor
CN109781140B (en) Cooperative measurement device and method of low-frequency inertial sensor calibration system
RU2044274C1 (en) Stand for testing precision angular velocity gyroscopic pickup
CN114184192B (en) Method for acquiring angular velocity measurement channel transfer function of inertial measurement device
US6601011B1 (en) Apparatus for measuring angular velocity variation rate of rotary axle
ES2255240T3 (en) PROCEDURE AND COMBINED VIBRATORY MEASUREMENT SYSTEM.
RU2115128C1 (en) Bed testing meters of angular velocities
TW479131B (en) Processing method for motion measurement
Kalikhman et al. Ensuring the Robustness of Modern Mechatronic Systems Using Artificial Intelligence Methods
RU2075042C1 (en) Device testing angular velocity transducers
CN117109639B (en) Temperature drift error detection method and system of hemispherical resonator gyroscope
RU2115129C1 (en) Bed testing meters of angular velocities

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20120214