RU2518975C2 - Test bench for measurement of vibratory reaction moments in gyromotor - Google Patents

Test bench for measurement of vibratory reaction moments in gyromotor Download PDF

Info

Publication number
RU2518975C2
RU2518975C2 RU2012135406/28A RU2012135406A RU2518975C2 RU 2518975 C2 RU2518975 C2 RU 2518975C2 RU 2012135406/28 A RU2012135406/28 A RU 2012135406/28A RU 2012135406 A RU2012135406 A RU 2012135406A RU 2518975 C2 RU2518975 C2 RU 2518975C2
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
gyromotor
sensor
suspension
stand
axis
Prior art date
Application number
RU2012135406/28A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU2012135406A (en
Inventor
Николай Алексеевич Калдымов
Владимир Антонович Седышев
Сергей Федорович Нахов
Екатерина Александровна Депутатова
Алексей Викторович Полушкин
Ефим Леонидович Межирицкий
Александр Илариевич Сапожников
Original Assignee
Федеральное государственное унитарное предприятие "Научно-производственный центр автоматики и приборостроения имени академика Н.А. Пилюгина" (ФГУП "НПЦАП")
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 Федеральное государственное унитарное предприятие "Научно-производственный центр автоматики и приборостроения имени академика Н.А. Пилюгина" (ФГУП "НПЦАП") filed Critical Федеральное государственное унитарное предприятие "Научно-производственный центр автоматики и приборостроения имени академика Н.А. Пилюгина" (ФГУП "НПЦАП")
Priority to RU2012135406/28A priority Critical patent/RU2518975C2/en
Publication of RU2012135406A publication Critical patent/RU2012135406A/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2518975C2 publication Critical patent/RU2518975C2/en

Links

Images

Landscapes

  • Gyroscopes (AREA)

Abstract

FIELD: instrumentation.
SUBSTANCE: invention relates to instrumentation equipment, namely to instruments for the measurement of vibratory reaction moments of gyromotors. A test bench comprises a suspender, a chamber providing for the fixation of a gyromotor with its transverse or polar axes along the suspender axis, vibration measuring instrument in the form of the first magnetoelectric sensor with its windings being fixed in the device casing in the field of magnets set at the suspender axis and joined through a measuring amplifier with a signal measuring instrument and a power amplifier, the load to the latter is applied by the windings of the second magnetoelectric sensor set coaxially to the first sensor, the suspender is made as a shaft connected to the chamber and vertically installed in the bearings of the casing mounted on a base, current leads of the gyromotor are made as three springs with their opposite ends being joined with the chamber and the test bench body through contact plates.
EFFECT: improved accuracy and processability of control of gyromotor's vibratory reaction moments at the gyromotor production stage.
4 dwg

Description

Изобретение относится к измерительной технике, а именно к средствам измерения вибрационных реактивных моментов гиромоторов.The invention relates to measuring equipment, namely to means for measuring vibrational reactive moments of gyromotors.

Известна установка (аналог), описанная в SU №325690, где в качестве измерителя угловых колебаний, возбуждаемых гиромотором, установленным в поплавковом гироузле, используется эталонный поплавковый электромеханический датчик угловой скорости (ДУС). Контролируемый гироузел соединяют с эталонным датчиком механически и размещают на прокладке, которая играет роль упругого подвеса, позволяющего эталонному ДУС воспринимать и измерять угловые колебания. В эталонном ДУС замыкают обратную связь от датчика угла прецессии через усилитель на датчик момента, соединяют нагрузочный резистор через АЦП с ПЭВМ. Включают гиромотор контролируемого гироузла, гиромотор эталонного датчика оставляют не включенным, а измерение напряжения на нагрузочном резисторе в функции времени осуществляют для эталонного ДУС измерительным прибором и по результатам разложения функции напряжения в ряд Фурье делают заключение об амплитудах переменной составляющей на отдельных частотах, которые будут содержаться в выходном сигнале ДУС, собираемого с использованием контролируемого гироузла. Указанная установка имеет неопределенные динамические характеристики и значительный момент упругого сопротивления, что снижает чувствительность системы.A known installation (analogue) is described in SU No. 325690, where a reference float electromechanical angular velocity sensor (DLS) is used as a measuring instrument of angular vibrations excited by a gyromotor installed in a float gyro unit. The controlled gyro unit is connected mechanically to the reference sensor and placed on a gasket, which plays the role of an elastic suspension, which allows the reference TLS to perceive and measure angular vibrations. In the reference TLS, the feedback from the precession angle sensor through the amplifier to the torque sensor is closed, the load resistor is connected through the ADC to the PC. The gyro motor of the controlled gyro unit is turned on, the gyro motor of the reference sensor is left not turned on, and the voltage across the load resistor as a function of time is measured for the reference TLS with a measuring device and, according to the results of the expansion of the voltage function in a Fourier series, a conclusion is made about the amplitudes of the variable component at individual frequencies that will be contained in the output signal of the TLS collected using a controlled gyro. The specified installation has uncertain dynamic characteristics and a significant moment of elastic resistance, which reduces the sensitivity of the system.

За прототип принята установка, описанная в RU 2427801 от 11.11.2009, изображенная на фиг.1. Установка содержит подвес, средство механического соединения в виде технологической камеры, допускающей закрепление гиромотора экваториальной либо полярной осями вдоль оси подвеса, средство измерения и обработки выходного сигнала с измерителя характеристик угловых вибраций, выполненного в виде первого магнитоэлектрического датчика, обмотки которого состыкованы через измерительный усилитель со средствами измерения сигнала и закреплены на корпусе устройства в поле магнитов, установленных на оси подвеса. Представлена конструкция установки со сборкой гиромотора в технологическом корпусе, закрепленном в положении, соответствующем контролю частот угловых вибраций в экваториальной плоскости.For the prototype adopted the installation described in RU 2427801 from 11.11.2009, depicted in figure 1. The installation comprises a suspension, a means of mechanical connection in the form of a technological chamber that allows fixing the gyromotor with the equatorial or polar axes along the suspension axis, means for measuring and processing the output signal from the angular vibration characteristics meter, made in the form of the first magnetoelectric sensor, the windings of which are connected through the measuring amplifier with the means signal measurements and are fixed on the device body in the field of magnets mounted on the suspension axis. The design of the installation with the assembly of the gyromotor in the technological case fixed in the position corresponding to the control of the frequencies of angular vibrations in the equatorial plane is presented.

Испытуемый гиромотор 5 установлен в корпусе 4, который закреплен в цанге 2 с помощью хомута 3. Цанга 2 является подвижной частью установки, имеет упругий подвес на 3-х струнах 7 через арретирующее устройство 6 к корпусу 1 установки и жестко связана с магнитной системой 8 магнитоэлектрического датчика, обмотки которого 9 закреплены на корпусе. Центрирующая камневая опора 10 введена для обеспечения равномерности рабочего зазора магнитоэлектрического датчика сигнала. Подвод питания к гиромотору осуществляется через три металлические струны 7 - подвес установки.The tested gyromotor 5 is installed in the housing 4, which is fixed in the collet 2 using the clamp 3. The collet 2 is a movable part of the installation, has an elastic suspension on 3 strings 7 through a locking device 6 to the housing 1 of the installation and is rigidly connected to the magnetoelectric system 8 sensor, the windings of which 9 are mounted on the housing. A centering stone support 10 is introduced to ensure uniform working gap of the magnetoelectric signal sensor. The power supply to the gyromotor is carried out through three metal strings 7 - installation suspension.

Таким образом, контроль вибрационных реактивных моментов гиромоторов осуществляется путем закрепления испытуемого гиромотора в подвесе установки при ориентации ротора либо осью вращения вдоль вертикальной оси установки и контроля угловых вибраций вокруг полярной оси ротора, либо при ориентации ротора экваториальной осью вдоль вертикальной оси установки для контроля угловых вибраций, возникающих вокруг экваториальной оси ротора, ориентированной вдоль оси чувствительности установки. Поскольку в последнем случае проверяемый гиромотор может возбуждать одновременно целый ряд частот, то сигнал датчика установки будет представлять собой сложную периодическую функцию.Thus, the control of the vibrational reactive moments of the gyromotors is carried out by fixing the tested gyromotor in the suspension of the installation when the rotor is oriented either by the axis of rotation along the vertical axis of the installation and control of angular vibrations around the polar axis of the rotor, or when the rotor is oriented by the equatorial axis along the vertical axis of the installation to control angular vibrations, arising around the equatorial axis of the rotor, oriented along the axis of sensitivity of the installation. Since in the latter case the gyro motor under test can simultaneously excite a number of frequencies, the signal of the installation sensor will be a complex periodic function.

Указанная установка на фиг.1 имеет следующие недостатки.The specified installation in figure 1 has the following disadvantages.

1. Прямое измерение напряжения с выхода измерительного усилителя в отсутствие компенсирующей обратной связи не обеспечивает высокую точность контроля интенсивности (ряда амплитуд) вибрационного момента вокруг оси подвеса при нестабильных масштабных коэффициентах установки на фиксированных частотах.1. Direct measurement of the voltage from the output of the measuring amplifier in the absence of compensating feedback does not provide high accuracy for controlling the intensity (a number of amplitudes) of the vibrational moment around the suspension axis with unstable scale factors of the installation at fixed frequencies.

2. Упругий подвес на металлических струнах не обеспечивает постоянство ориентации оси подвеса и, следовательно, зазора в магнитоэлектрическом датчике, влияющего на стабильность масштабного коэффициента установки на фиксированных частотах.2. The elastic suspension on metal strings does not provide a constant orientation of the suspension axis and, therefore, the gap in the magnetoelectric sensor, affecting the stability of the scale factor of the installation at fixed frequencies.

3. Масштабирование установки с использованием эталонного гиромотора и ряда частот однофазного напряжения питания - достаточно трудоемкий технологический процесс.3. Scaling the installation using a reference gyromotor and a number of frequencies of a single-phase supply voltage is a rather laborious technological process.

Задачей изобретения является повышение точности и технологичности контроля вибрационных реактивных моментов гиромоторов на этапе его изготовления посредством внедрения заявляемого стенда.The objective of the invention is to increase the accuracy and manufacturability of the control of vibrational reactive moments of gyromotors at the stage of its manufacture by introducing the inventive stand.

Технический результат достигается тем, что в устройство, содержащее подвес, средство механического соединения в виде технологической камеры, допускающей закрепление гиромотора экваториальной либо полярной осями вдоль оси подвеса, средство измерения и обработки выходного сигнала с измерителя характеристик угловых вибраций, выполненного в виде первого магнитоэлектрического датчика, обмотки которого состыкованы через измерительный усилитель со средством измерения сигнала и закреплены на корпусе устройства в поле магнитов, установленных на оси подвеса, вводится второй магнитоэлектрический датчик, установленный соосно и аналогично закрепленный с первым магнитоэлектрическим датчиком, усилитель мощности, нагрузкой которого являются обмотки второго магнитоэлектрического датчика, и токоподводы с возможностью изменения коэффициента жесткости, при этом вход усилителя мощности соединен с выходом измерительного усилителя, а подвес выполнен в виде вала, соединенного с камерой и вертикально установленного в подшипниках корпуса, токоподводы к гиромотору выполнены в виде трех пружин, концы которых через контактные платы стыкуются с технологической камерой и корпусом устройства.The technical result is achieved by the fact that in the device containing the suspension, the means of mechanical connection in the form of a technological chamber that allows the gyromotor to be fixed with the equatorial or polar axes along the suspension axis, means for measuring and processing the output signal from the angular vibration characteristics meter, made in the form of the first magnetoelectric sensor, the windings of which are connected through a measuring amplifier with a means of measuring the signal and mounted on the device’s body in the field of magnets, installed On the suspension axis, a second magnetoelectric sensor is introduced, mounted coaxially and similarly attached to the first magnetoelectric sensor, a power amplifier, the load of which is the windings of the second magnetoelectric sensor, and current leads with the possibility of changing the stiffness coefficient, while the input of the power amplifier is connected to the output of the measuring amplifier, and the suspension is made in the form of a shaft connected to the camera and vertically mounted in the bearings of the housing, current leads to the gyromotor are made in the form three springs, the ends of which through the contact boards are joined with the technological chamber and the housing of the device.

На фиг.2 представлена функциональная схема предлагаемого стенда, при ориентации ротора гиромотора экваториальной осью вдоль оси подвеса, содержащая следующие функциональные узлы: гиромотор 1 в виде синхронного гистерезисного двигателя, технологическую камеру 2, вал подвеса 3, подшипники 4, магниты 5, 7 и обмотки 6, 8 соответственно первого и второго магнитоэлектрических датчиков (второй датчик установлен соосно и аналогично первому датчику - обмотка закреплена на корпусе стенда, а магнит закреплен на валу подвеса), корпус 9, подставку 10, контактные платы 11, пружины 12 (токоподводы с регулируемой угловой жесткостью), измерительный усилитель 13, усилитель мощности 14, средство измерения сигнала (ПЭВМ 16 и аналого-цифровой преобразователь 15, через который подается в ПЭВМ выходной сигнал с первого датчика), при этом питание гиромотора осуществляется от источника питания в виде процессорного модуля (на базе ADUC 7026) (на фиг.2 не показан).Figure 2 presents the functional diagram of the proposed stand, with the orientation of the gyromotor rotor with the equatorial axis along the suspension axis, containing the following functional units: gyromotor 1 in the form of a synchronous hysteresis motor, process chamber 2, suspension shaft 3, bearings 4, magnets 5, 7 and windings 6, 8, respectively, of the first and second magnetoelectric sensors (the second sensor is mounted coaxially and similarly to the first sensor - the winding is mounted on the stand body, and the magnet is mounted on the suspension shaft), case 9, stand 10, contact circuit boards 11, springs 12 (current leads with adjustable angular stiffness), measuring amplifier 13, power amplifier 14, signal measuring means (PC 16 and analog-to-digital converter 15, through which the output signal from the first sensor is supplied to the PC), the gyromotor is supplied from a power source in the form of a processor module (based on ADUC 7026) (not shown in FIG. 2).

Конструкции первого и второго магнитоэлектрических датчиков идентичны конструкции датчика момента эталонного ДУС, описанного в SU №325690.The designs of the first and second magnetoelectric sensors are identical to the design of the moment sensor of the reference CRS described in SU No. 325690.

Усилитель мощности (фиг.3), выполненный с возможностью изменения коэффициента усиления, выходом соединенный с выводами обмотки второго датчика, содержит усилитель У1, инвертирующим входом через резистор R1, соединенный с выходом измерительного усилителя (через резистор R2 - возможно соединение с выходом генератора синусоидального напряжения). Выход усилителя У1 через усилитель У2 (эмиттерный повторитель по схеме Дарлингтона) соединен с началом обмотки второго датчика, конец которой соединен через эталонный резистор RH с общей шиной, а также через резистор Rн с инвертирующим входом усилителя У1. Ток iдм через второй датчик и напряжение Uoc на резисторе Rн определяются по формулам:The power amplifier (Fig. 3), configured to change the gain, connected to the terminals of the winding of the second sensor by an output, contains an amplifier U1, an inverting input through a resistor R1 connected to the output of the measuring amplifier (through resistor R2, it is possible to connect to the output of a sinusoidal voltage generator ) The output of amplifier U1 through amplifier U2 (an emitter follower according to Darlington's circuit) is connected to the beginning of the winding of the second sensor, the end of which is connected through a reference resistor RH to a common bus, and also through a resistor R n to the inverting input of amplifier U1. The current i dm through the second sensor and the voltage U oc on the resistor R n are determined by the formulas:

i д м = R 3 + R н R н R 1 ( U f R 1 R 2 U Г )

Figure 00000001
, U o c = R 3 R 1 ( U f R 1 R 2 U Г )
Figure 00000002
, i d m = R 3 + R n R n R one ( U f - R one R 2 U G )
Figure 00000001
, U o c = R 3 R one ( U f - R one R 2 U G )
Figure 00000002
,

где Rн<(R1 и R3), R3 - регулировочный резистор, UГ - эталонное напряжение с генератора синусоидального напряжения, Uf - выходное напряжение измерителя угловой вибрации.where R n <(R1 and R3), R3 is the control resistor, U G is the reference voltage from the sinusoidal voltage generator, U f is the output voltage of the angular vibration meter.

Стенд работает следующим образом:The stand works as follows:

При масштабировании стенда с использованием разбалансированного ротора эталонного гиромотора требуется одно значение масштабного коэффициента из ряда фиксированных частот однофазного напряжения питания, если на этих частотах выполняется условие: Mfдм=0, при отсутствии частотной зависимости компенсирующей обратной связи по напряжению Uf, при этом Ufдм/(Кум·Кдм/Rн, где Кум·Кдм /Кн - масштабный коэффициент на фиксированных частотах, на которых необходимо определить характеристики возбуждаемых ГМ вибраций. Тем самым снижается трудоемкость способа прогнозирования переменной составляющей нулевого сигнала ДУС.When scaling a bench using an unbalanced rotor of a reference gyromotor, one value of the scale factor from a number of fixed frequencies of a single-phase supply voltage is required if the following condition is satisfied at these frequencies: M f -M dm = 0, in the absence of a frequency dependence of compensating voltage feedback U f , at this U f = M dm / (K · K mind dm / R n where K mind dm · K / KH -. scaling factor at fixed frequencies on which to determine the vibration characteristics of the excited GM thereby decreases rudoemkost prediction process variable zero CRS signal component.

Повышается точность определения масштабного коэффициента при нестабильной крутизне измерителя характеристик угловых вибраций, выполненного в виде первого магнитоэлектрического датчика. При этом из уравнения колебаний подвеса (без обратной связи) имеем: U f = M f K д у K у ( C J ω f 2 ) 2 ( ν ω f ) 2 ω f ,

Figure 00000003
где Кду, Ку - крутизна по угловой скорости ωf для первого датчика и коэффициент усиления измерительного усилителя, С, J, ν - угловая жесткость пружины, момент инерции и коэффициент демпфирования по оси подвеса стенда. Следовательно, масштабный коэффициент у стенда без обратной связи зависит от частоты вибраций гиромотора (угловой скорости).The accuracy of determining the scale factor increases with an unstable slope of the angular vibration characteristics meter made in the form of the first magnetoelectric sensor. Moreover, from the equation of oscillation of the suspension (without feedback) we have: U f = M f K d at K at ( C - J ω f 2 ) 2 ( ν ω f ) 2 ω f ,
Figure 00000003
where K d , K y is the slope of the angular velocity ω f for the first sensor and the gain of the measuring amplifier, C, J, ν is the angular stiffness of the spring, the moment of inertia and the damping coefficient along the axis of the suspension stand. Therefore, the scale factor of the stand without feedback depends on the frequency of vibrations of the gyromotor (angular velocity).

Возможен эффективный контроль амплитудно-частотных характеристик устройства путем подачи эталонного напряжения с генератора синусоидального напряжения на обмотки второго магнитоэлектрического датчика. При этом частота напряжения соответствует ряду фиксированных частот из результатов разложения измеренного напряжения в ряд Фурье.Effective control of the amplitude-frequency characteristics of the device is possible by supplying a reference voltage from a sinusoidal voltage generator to the windings of the second magnetoelectric sensor. In this case, the voltage frequency corresponds to a number of fixed frequencies from the results of the expansion of the measured voltage in a Fourier series.

Для реализации способа прогнозирования переменной составляющей выходного сигнала ДУС (ωf) по характеристикам угловых вибраций (Mf), возбуждаемых гиромотором, используется приведенная на фиг.4 структурная схема стенда и передаточные функции замкнутой и разомкнутой систем.To implement the method for predicting the variable component of the output of the TLS (ω f ) according to the characteristics of the angular vibrations (M f ) excited by the gyromotor, the structural diagram of the stand and the transfer functions of the closed and open systems shown in Fig. 4 are used.

Заявляемый стенд относится к замкнутым системам автоматического управления, где управляющее воздействие - момент Мдм, формируется в зависимости от управляемого напряжения Uf, изменение которого происходит под действием возмущающего момента Mf.The inventive stand relates to closed systems of automatic control, where the control action is the moment M dm , is formed depending on the controlled voltage U f , the change of which occurs under the influence of a disturbing moment M f .

Формируемый момент Мдм вычитается из момента Mf при отрицательной (компенсирующей) обратной связи, соединяющей вход системы (подвес стенда) с ее выходом (второй датчик) через последовательно соединенные первый датчик, измерительный усилитель, усилитель мощности и второй датчик. Стенд относят к разомкнутым системам автоматического управления, если момент Мдм не вычитается из момента Mf.The generated moment M dm is subtracted from the moment M f with negative (compensating) feedback connecting the system input (stand suspension) with its output (second sensor) through the first sensor, measuring amplifier, power amplifier, and second sensor connected in series. The stand is referred to as open control systems, if the moment M dm is not subtracted from the moment M f .

Структурная схема на фиг.4 сформирована в соответствии с операторной матричной формой уравнения колебаний по оси подвеса:The structural diagram in figure 4 is formed in accordance with the operator matrix form of the equation of oscillation along the axis of the suspension:

| a 11 a 12 a 21 a 22 | | ϕ i д м | = | M Σ O |

Figure 00000004
| | | a eleven a 12 a 21 a 22 | | | | | | ϕ i d m | | | = | | | M Σ O | | |
Figure 00000004

M Σ = M f + M f U

Figure 00000005
- суммарный момент по оси подвеса стенда при работе с испытуемым гиромотором, M Σ = M f U + M f э
Figure 00000006
- суммарный момент по оси подвеса стенда при работе с эталонным гиромотором, Mf - момент по оси подвеса стенда, обусловленный вибрацией гиромотора в широком диапазоне спектра частот; M f U
Figure 00000007
- момент по оси подвеса стенда при подаче синусоидального напряжения UГ на второй вход усилителя мощности; M f э
Figure 00000008
- момент по оси подвеса стенда при установке в камеру эталонного гиромотора с грузами; φ - угол при колебании камеры по оси подвеса; iдм - ток через обмотки второго магнитоэлектрического датчика; M Σ = M f + M f U
Figure 00000005
- total moment along the axis of the suspension of the stand when working with the tested gyro motor, M Σ = M f U + M f uh
Figure 00000006
- the total moment along the axis of the suspension of the stand when working with a reference gyromotor, M f - the moment along the axis of the suspension of the stand, due to vibration of the gyromotor in a wide range of frequency spectrum; M f U
Figure 00000007
- the moment along the suspension axis of the stand when applying a sinusoidal voltage U G to the second input of the power amplifier; M f uh
Figure 00000008
- the moment along the axis of the suspension of the stand when installing a standard gyro motor with loads in the chamber; φ is the angle when the camera oscillates along the suspension axis; i dm is the current through the windings of the second magnetoelectric sensor;

a11=J·s2+ν·s+C, где J, ν - момент инерции и коэффициент демпфирования по оси подвеса (ν определяется при гармонической линеаризации трения в подшипниках); C - регулируемая угловая жесткость пружины токоподвода, при этом жесткость пружин, навитых из стальной проволоки и работающих на растяжение, или пластинчатых пружин изгиба, регулируется путем перемещения контактной платы параллельно оси подвеса;a 11 = J · s 2 + ν · s + C, where J, ν is the moment of inertia and damping coefficient along the suspension axis (ν is determined by the harmonious linearization of friction in the bearings); C is the adjustable angular stiffness of the current supply spring, while the stiffness of the springs wound from steel wire and working in tension, or leaf bend springs, is regulated by moving the contact board parallel to the suspension axis;

a21=s·Кду·Ky·Кум/Rp, где s=jω, Кду - крутизна характеристики первого датчика по угловой скорости колебаний по оси подвеса; Ку - коэффициент усиления измерительного усилителя, Кум - регулируемый коэффициент усилителя мощности; Rp - эталонный резистор на выходе усилителя мощности; a12дм, где Кдм - крутизна моментной характеристики второго датчика; a22=-1.a 21 = s · To do · K y · To mind / R p , where s = jω, To do - the steepness of the characteristics of the first sensor according to the angular velocity of oscillations along the suspension axis; To y - the gain of the measuring amplifier, K mind - adjustable gain of the power amplifier; R p is the reference resistor at the output of the power amplifier; a 12 = K dm , where K dm is the slope of the moment characteristic of the second sensor; a 22 = -1.

Для анализа устойчивости стенда используются передаточные функции разомкнутой и замкнутой системы (s=jω - оператор Лапласа): W(s)=W1(s)·W2(s), Ф(s)=W(s)/(1+W(s))To analyze the stability of the stand, the transfer functions of an open and closed system are used (s = jω is the Laplace operator): W (s) = W 1 (s) · W 2 (s), Ф (s) = W (s) / (1+ W (s))

Из анализа фиг.4 следует, что W1(s)=Кум·Кдм/Rн;From the analysis of figure 4 it follows that W 1 (s) = K mind · K dm / R n ;

W2(s)=s·Кду·Ky/(J·s2+ν·s+С)W 2 (s) = s · To do · K y / (J · s 2 + ν · s + С)

Из анализа фазочастотной характеристики стенда с разомкнутой обратной связью следует, что пересечение уровня -180° отсутствует, следовательно, в замкнутом состоянии стенд имеет достаточные запасы устойчивости (запас по фазе 90°). Из анализа логарифмической АЧХ стенда с разомкнутой обратной связью следует, что присутствуют нижняя и верхняя частоты среза, которые выставляются с учетом минимальной и максимальной из фиксированных частот вибрационных колебаний путем регулировки коэффициента усиления (Ку, Кум) и жесткости пружин (С) в стенде, при этом запасы устойчивости практически не изменяются.From the analysis of the phase-frequency characteristic of the open-feedback stand, it follows that there is no level crossing of -180 °, therefore, in the closed state, the stand has sufficient stability margins (phase margin of 90 °). From the analysis of the logarithmic frequency response of the stand with open feedback, it follows that there are lower and upper cut-off frequencies that are set taking into account the minimum and maximum of the fixed frequencies of vibrational vibrations by adjusting the gain (K y , K mind ) and spring stiffness (C) in the stand while the stability margins are practically unchanged.

По передаточной функции Ф(s) построена амплитудно-частотная характеристика (АЧХ) макета стенда с компенсирующей обратной связью.Using the transfer function Φ (s), the amplitude-frequency characteristic (AFC) of the stand layout with compensating feedback is constructed.

Из анализа АЧХ стенда с обратной связью следует, что по уровню 0.7 присутствуют нижняя и верхняя полосы пропускания, соответствующие нижней и верхней частоте среза.From the analysis of the frequency response of the test bench with feedback, it follows that at level 0.7 there are lower and upper passbands corresponding to the lower and upper cutoff frequencies.

Для оценки точности и технологичности контроля вибраций гиромотора, посредством внедрения предлагаемого стенда, используются передаточные функции замкнутой системы для выходного сигнала Uf и для момента Мдм по возмущающему воздействию Mf: Y(s)=W2(s)/(1+W(s)), Ф(s)=W(s)/(1+W(s))To assess the accuracy and manufacturability of controlling the vibrations of the gyromotor, by introducing the proposed bench, the transfer functions of the closed system for the output signal U f and for the moment M dm by the disturbing effect M f : Y (s) = W 2 (s) / (1 + W (s)), Φ (s) = W (s) / (1 + W (s))

Из сравнительного анализа Y(s) и φ(s) с учетом W1(s) следует:From a comparative analysis of Y (s) and φ (s) taking into account W 1 (s) it follows:

- частотные характеристики для измеряемого напряжения U/ и компенсирующего момента Мдм по моментам Mf, M f э

Figure 00000009
, M f U
Figure 00000010
аналогичны АЧХ стенда с обратной связью;- frequency characteristics for the measured voltage U / and the compensating moment M dm according to the moments M f , M f uh
Figure 00000009
, M f U
Figure 00000010
similar to the frequency response of a feedback stand;

- масштабный коэффициент стенда определяется из выражения для Y(s) и составляет на фиксированных частотах - Кум·Кдм/Rн. Следовательно, с учетом АЧХ стенда с обратной связью, при масштабировании потребуется одно значение масштабного коэффициента на любой фиксированной частоте в интервале от нижней до верхней частот среза;- the scale factor of the stand is determined from the expression for Y (s) and is at fixed frequencies - K mind · K dm / R n . Therefore, taking into account the frequency response of the test bench with feedback, when scaling, one value of the scale factor at any fixed frequency in the interval from the lower to the upper cutoff frequencies will be required;

- возможен периодический контроль АЧХ замкнутой системы по величине отношения амплитуды измеряемого напряжения Uf к амплитуде напряжения UГ с генератора синусоидального напряжения;- periodic control of the frequency response of a closed system is possible by the ratio of the amplitude of the measured voltage U f to the amplitude of the voltage U G from the sinusoidal voltage generator;

- стабильность ряда масштабных коэффициентов стенда в отсутствие компенсирующей обратной связи определяется выражением для передаточной функции W2(s), где крутизна Кду первого магнитоэлектрического датчика и зависит от стабильности зазора между магнитами и катушками датчика при упругом подвесе.- stability of a number of scale coefficients of the stand in the absence of the compensating feedback given by the expression for the transfer function W 2 (s), where the slope K dy first magnetoelectric transducer and depends on the stability of the gap between the magnets and the coils of the sensor in the elastic suspension.

Кроме того, допустимое значение вибрационного момента M f d o n

Figure 00000011
на фиксированных частотах определяется согласно выражению: M f d o n = A 1 ( 2 π f ) H ω f d o n
Figure 00000012
, где A(2πf) - значения АЧХ датчика угловой скорости для компенсирующего момента по гироскопическому моменту; H - кинетический момент; M f d o n
Figure 00000011
- допустимая переменная составляющая нулевого сигнала ДУС, приведенная к угловой скорости по оси чувствительности.In addition, the permissible value of the vibration moment M f d o n
Figure 00000011
at fixed frequencies is determined according to the expression: M f d o n = A - one ( 2 π f ) H ω f d o n
Figure 00000012
where A (2πf) is the frequency response of the angular velocity sensor for the compensating moment by the gyroscopic moment; H is the kinetic moment; M f d o n
Figure 00000011
- the permissible variable component of the zero signal of the TLS, reduced to the angular velocity along the sensitivity axis.

Таким образом, заявлен стенд для измерения вибрационных реактивных моментов гиромотора, содержащий подвес, камеру, обеспечивающую закрепление гиромотора либо экваториальной, либо полярной осями вдоль оси подвеса, первый магнитоэлектрический датчик, обмотка которого соединена через измерительный усилитель со средством измерения сигналов и закреплена на корпусе стенда в поле магнита, установленного на оси подвеса. Отличительная особенность стенда состоит в том, что введены второй магнитоэлектрический датчик, установленный соосно и аналогично закрепленный с первым датчиком, усилитель мощности, выходом соединенный с обмоткой второго датчика, а входом соединенный с выходом измерительного усилителя, и токоподводы с возможностью изменения коэффициента жесткости, при этом подвес выполнен в виде вала, соединенного с камерой и установленного в подшипниках корпуса стенда, а концы токоподводов стыкуются с камерой и корпусом стенда.Thus, a stand for measuring vibrational reactive moments of a gyromotor is declared, comprising a suspension, a camera that secures the gyromotor with either the equatorial or polar axes along the axis of the suspension, the first magnetoelectric sensor, the winding of which is connected through a measuring amplifier to a signal measuring device and mounted on the bench body in field of a magnet mounted on the axis of the suspension. A distinctive feature of the stand is that a second magnetoelectric sensor is introduced, mounted coaxially and similarly attached to the first sensor, a power amplifier connected to the winding of the second sensor by an output, and connected to the output of the measuring amplifier by an input, and current leads with the possibility of changing the stiffness coefficient, while the suspension is made in the form of a shaft connected to the camera and installed in the bearings of the stand body, and the ends of the current leads are joined to the camera and the stand body.

Техническим результатом предлагаемого изобретения является повышение точности определения масштабного коэффициента и технологичности контроля вибрационных реактивных моментов гиромоторов, что приводит к снижению трудоемкости способа прогнозирования переменной составляющей нулевого сигнала ДУС.The technical result of the invention is to increase the accuracy of determining the scale factor and manufacturability of control of vibrational reactive moments of gyromotors, which reduces the complexity of the method for predicting the variable component of the zero signal of the TLS.

Claims (1)

Стенд для измерения вибрационных реактивных моментов гиромотора, содержащий подвес, камеру, обеспечивающую закрепление гиромотора либо экваториальной, либо полярной осями вдоль оси подвеса, первый магнитоэлектрический датчик, обмотка которого соединена через измерительный усилитель со средством измерения сигналов и закреплена на корпусе стенда в поле магнита, установленного на оси подвеса, отличающийся тем, что введены второй магнитоэлектрический датчик, соосно установленный и аналогично закрепленный с первым датчиком, усилитель мощности, выходом соединенный с обмоткой второго датчика, а входом соединенный с выходом измерительного усилителя, и токоподводы с возможностью изменения коэффициента жесткости, при этом подвес выполнен в виде вала, соединенного с камерой и установленного в подшипниках корпуса стенда, а концы токоподводов стыкуются с камерой и корпусом стенда. A stand for measuring vibrational reactive moments of a gyromotor, containing a suspension, a camera that secures the gyromotor with either the equatorial or polar axes along the axis of the suspension, the first magnetoelectric sensor, the winding of which is connected through a measuring amplifier with signal measuring means and mounted on the stand body in the magnet field installed on the suspension axis, characterized in that a second magnetoelectric sensor is introduced, coaxially mounted and similarly attached to the first sensor, the amplifier m the output connected to the winding of the second sensor, and the input connected to the output of the measuring amplifier, and current leads with the possibility of changing the stiffness coefficient, while the suspension is made in the form of a shaft connected to the camera and installed in the bearings of the stand housing, and the ends of the current leads are connected to the camera and the body of the stand.
RU2012135406/28A 2012-08-20 2012-08-20 Test bench for measurement of vibratory reaction moments in gyromotor RU2518975C2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2012135406/28A RU2518975C2 (en) 2012-08-20 2012-08-20 Test bench for measurement of vibratory reaction moments in gyromotor

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2012135406/28A RU2518975C2 (en) 2012-08-20 2012-08-20 Test bench for measurement of vibratory reaction moments in gyromotor

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2012135406A RU2012135406A (en) 2014-02-27
RU2518975C2 true RU2518975C2 (en) 2014-06-10

Family

ID=50151524

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2012135406/28A RU2518975C2 (en) 2012-08-20 2012-08-20 Test bench for measurement of vibratory reaction moments in gyromotor

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2518975C2 (en)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2701458C1 (en) * 2019-02-18 2019-09-26 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Казанский национальный исследовательский технический университет им. А.Н. Туполева-КАИ" (КНИТУ-КАИ) Installation for removal of mechanical characteristics of gyro motor
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)
RU2806692C1 (en) * 2022-08-17 2023-11-03 Публичное акционерное общество "Императорский Тульский оружейный завод" (ПАО "Императорский Тульский оружейный завод") Device of the system of visual control of electric noise of the gyroscope on the shaker

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN112611391B (en) * 2020-10-23 2023-10-20 西安航天精密机电研究所 Inertial combination angular vibration testing method

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3883812A (en) * 1971-12-20 1975-05-13 Nasa Diode-quad bridge circuit means
RU2075042C1 (en) * 1993-05-11 1997-03-10 Производственное объединение "Корпус" Device testing angular velocity transducers
SU1840748A1 (en) * 1988-09-23 2008-07-27 Государственное унитарное предприятие "Научно-производственный центр автоматики и приборостроения им. акад. Н.А.Пилюгина" (ГУП "НПЦ АП") Method for diagnosing condition of gyroscope rotor bearings
SU1840738A1 (en) * 1984-12-26 2008-07-27 Научно-производственный центр автоматики и приборостроения им. акад. Н.А.Пилюгина (ГУП "НПЦ АП") Method for diagnosing gyroscope rotor having gas-dynamic bearings
RU2427801C2 (en) * 2009-11-11 2011-08-27 Федеральное государственное унитарное предприятие "Научно-производственный центр автоматики и приборостроения им. Н.А. Пилюгина" Method of predicting variable component of output signal of electromechanical angular velocity sensor (avs) during manufacture of gyromotor thereof based on characteristics of angular vibrations excited by gyromotor, and installation for realising said method

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3883812A (en) * 1971-12-20 1975-05-13 Nasa Diode-quad bridge circuit means
SU1840738A1 (en) * 1984-12-26 2008-07-27 Научно-производственный центр автоматики и приборостроения им. акад. Н.А.Пилюгина (ГУП "НПЦ АП") Method for diagnosing gyroscope rotor having gas-dynamic bearings
SU1840748A1 (en) * 1988-09-23 2008-07-27 Государственное унитарное предприятие "Научно-производственный центр автоматики и приборостроения им. акад. Н.А.Пилюгина" (ГУП "НПЦ АП") Method for diagnosing condition of gyroscope rotor bearings
RU2075042C1 (en) * 1993-05-11 1997-03-10 Производственное объединение "Корпус" Device testing angular velocity transducers
RU2427801C2 (en) * 2009-11-11 2011-08-27 Федеральное государственное унитарное предприятие "Научно-производственный центр автоматики и приборостроения им. Н.А. Пилюгина" Method of predicting variable component of output signal of electromechanical angular velocity sensor (avs) during manufacture of gyromotor thereof based on characteristics of angular vibrations excited by gyromotor, and installation for realising said method

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2701458C1 (en) * 2019-02-18 2019-09-26 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Казанский национальный исследовательский технический университет им. А.Н. Туполева-КАИ" (КНИТУ-КАИ) Installation for removal of mechanical characteristics of gyro motor
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)
RU2806692C1 (en) * 2022-08-17 2023-11-03 Публичное акционерное общество "Императорский Тульский оружейный завод" (ПАО "Императорский Тульский оружейный завод") Device of the system of visual control of electric noise of the gyroscope on the shaker

Also Published As

Publication number Publication date
RU2012135406A (en) 2014-02-27

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US2865201A (en) Gyroscopic mass flowmeter
EP1830193B1 (en) Servo accelerometer
US20150177192A1 (en) Method for operating a resonant measurement system
RU2518975C2 (en) Test bench for measurement of vibratory reaction moments in gyromotor
US1933306A (en) Electrical frequency analyzer
US4170141A (en) Method and apparatus for measuring the loss modulus of materials
RU2381511C1 (en) Comprehensive test procedure for unified positioning systems based on micromechanical accelerometres and gyroscopes and automated test bench therefor
RU2427801C2 (en) Method of predicting variable component of output signal of electromechanical angular velocity sensor (avs) during manufacture of gyromotor thereof based on characteristics of angular vibrations excited by gyromotor, and installation for realising said method
US2704452A (en) Federn
RU2568956C1 (en) Method to calibrate angular acceleration sensor
RU2044274C1 (en) Stand for testing precision angular velocity gyroscopic pickup
RU2564829C1 (en) Bench to measure vibration reactive moments of gyromotor
US2871693A (en) Device for calibrating indicators of torsional oscillations during rotation
Basarab et al. Application of a magnetic sensor for determining the mass imbalance of the Coriolis vibratory gyroscope with cylindrical metallic resonator
US3422668A (en) Device for measuring mechanical vibration
RU2058535C1 (en) Method of measurement of axial preloaded of ball bearing unit of rotor of dynamically tuneable gyroscope
SU697818A1 (en) Device for measuring the trim of float-type instruments at balancing
RU2499984C1 (en) Device to measure torque
SU693192A1 (en) Method of determining thermal coefficient of linear expansion of solid bodies
RU2515424C1 (en) Plant to measure internal frequency of oscillations of rotors of power gyroscopes
SU619863A1 (en) Device for determining sensitivity of piezoaccelerometer to deformation of object being measured
RU2363930C1 (en) Gyro mechanical parametre control test bench
SU947627A1 (en) Vibro-contact measuring device
RU152505U1 (en) SIMULATOR OF OWN FREQUENCY ROTOR OSCILLATIONS OF POWER GYROSCOPE
SU1569729A1 (en) Method of graduating vertical accelerometers

Legal Events

Date Code Title Description
PC43 Official registration of the transfer of the exclusive right without contract for inventions

Effective date: 20220325