RU2530438C1 - Vertical laying and stabilization drive - Google Patents
Vertical laying and stabilization drive Download PDFInfo
- Publication number
- RU2530438C1 RU2530438C1 RU2013132092/28A RU2013132092A RU2530438C1 RU 2530438 C1 RU2530438 C1 RU 2530438C1 RU 2013132092/28 A RU2013132092/28 A RU 2013132092/28A RU 2013132092 A RU2013132092 A RU 2013132092A RU 2530438 C1 RU2530438 C1 RU 2530438C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- drive
- control
- gun
- hydraulic
- plane
- Prior art date
Links
Landscapes
- Fluid-Pressure Circuits (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к системам автоматического управления и регулирования, в частности к приводам вертикального наведения стабилизатора танкового вооружения (далее - стабилизатор).The invention relates to automatic control and regulation systems, in particular to vertical guidance drives of a tank weapon stabilizer (hereinafter - stabilizer).
Известен стабилизатор танкового вооружения 2Э42-4, привод вертикального наведения (ВН) которого выполнен по схеме электрической принципиальной БС 1.370.012 Э3 и описанный в БС 1.370.012 ТО, ТУ. Привод ВН данного стабилизатора принят за прототип.Known stabilizer tank weapons 2E42-4, vertical guidance (HV) which is made according to the electrical circuit diagram BS 1.370.012 E3 and described in BS 1.370.012 TO, TU. The VN drive of this stabilizer is taken as a prototype.
(См. также книгу В.В. Корнеева, М.И. Кузнецова и др. «Основы автоматики и танковые автоматические системы» - М.: Министерство обороны, 1976 г., издание Академии бронетанковых войск имени маршала Малиновского Р.Я.)(See also the book by V.V. Korneev, M.I. Kuznetsov and others. "Fundamentals of automation and tank automatic systems" - M .: Ministry of Defense, 1976, publication of the Academy of Armored Forces named after Marshal Malinovsky R.Ya.)
Привод ВН стабилизатора-прототипа представляет собой электрогидравлический привод ВН (ГП) 12, выполненный на базе питающей установки с гидронасосом (Н) 8, который работает в паре с исполнительным гидроцилиндром (ЦИ) 11 с встроенным в него механизмом управления (МУ) 10, электрически связанным через собственные обмотки управления (ОУ 1) 9 с первым усилителем ВН (У-ВН1) 6 блока управления (БУ) 5, также включает в себя установленную на башне 14 пушку 13 с закрепленным на ней датчиком абсолютной угловой скорости по ВН (ДУС-ВН) 15, причем цилиндр исполнительный гидропривода ВН (ЦИ) 11 механически связан с пушкой 13 и башней 14 и гидравлически с насосом гидропривода ВН (Н) 8, приводной электродвигатель (ЭД) 7 насоса гидропривода ВН (Н) 8 механически связан с насосом гидропривода ВН (Н) 8, пульт управления по ВН (ПУВН) 1, задающее устройство стабилизации с датчиком положения (угла) независимо стабилизированного в пространстве инерциального объекта по ВН (ЗУС) 2, электрически связанное с пультом управления по ВН (ПУВН) 1, внешние устройства 3, электрически связанные с задающим устройством стабилизации с датчиком положения (угла) независимо стабилизированного в пространстве инерциального объекта по ВН (ЗУС) 2, блок управления (БУ) 5 и аналоговый модуль управления 4 блока управления (БУ) 5, который обрабатывает сигналы, поступающие с внешних устройств 3, задающего устройства стабилизации по ВН (ЗУС) 2 привода ВН и датчика абсолютной угловой скорости по ВН (ДУС-ВН) 15, при этом одни сигналы по командам от внешних устройств 3 поступают на вход приводного электродвигателя (ЭД) 7 насоса гидропривода ВН (Н) 8, а другие через усилитель ВН (У-ВН1) 6 на обмотки управления (ОУ1) 9 механизма управления (МУ) 10 исполнительного гидроцилиндра (ЦИ) 11.The VN drive of the prototype stabilizer is an VN (GP) 12 electro-hydraulic drive based on a feed unit with a hydraulic pump (H) 8, which is paired with an actuating hydraulic cylinder (TsI) 11 with an integrated control mechanism (MU) 10, electrically connected through its own control windings (OS 1) 9 with the first amplifier VN (U-VN1) 6 of the control unit (BU) 5, also includes a gun 13 mounted on the tower 14 with an absolute velocity sensor mounted on it on the VN (ДУС- BH) 15, and the cylinder is executive hydraulic drive VN (TsI) 11 is mechanically connected to the gun 13 and turret 14 and hydraulically connected to the hydraulic drive pump VN (N) 8, the drive motor (ED) 7 of the hydraulic drive pump VN (N) 8 is mechanically connected to the hydraulic pump VN (N) 8, remote control VN control (ПУВН) 1, the master stabilization device with a position (angle) sensor of an inertial object independently stabilized in space by VN (ZUS) 2, electrically connected to the control panel by VN (ПУВН) 1, external devices 3, electrically connected to the master stabilization device with sensor position (angle) of an inertial object independently stabilized in space by VN (ZUS) 2, control unit (BU) 5 and analog control module 4 of control unit (BU) 5, which processes signals from external devices 3, which sets the stabilization device according to VN (ZUS) 2 VN drives and the VL absolute velocity sensor (DUS-VN) 15, while some signals from external devices 3 are fed to the input of the drive electric motor (ED) 7 of the VN (N) 8 hydraulic drive pump, and others through VN amplifier (U-VN1) 6 on the control windings (OU1) 9 control mechanism (MU) 10, actuator cylinder (CI) 11.
Постоянство расхода (производительность) питающей установки гидропривода определяется механической характеристикой приводного электродвигателя, вращающего вал гидронасоса питающей установки.The constancy of the flow rate (productivity) of the feed unit of the hydraulic drive is determined by the mechanical characteristic of the drive motor rotating the shaft of the hydraulic pump of the feed unit.
Привод ВН стабилизатора, принятого за прототип, представляет собой автономный привод, обеспечивающий наведение и стабилизацию основного вооружения танка в плоскости ВН по сигналам, поступающим с задающего устройства стабилизации (ЗУС) 2 и датчика абсолютной угловой скорости (ДУС-ВН) 15, а также сигналам, поступающим от внешних устройств 3.The HV drive of the stabilizer adopted for the prototype is an autonomous drive that provides guidance and stabilization of the main armament of the tank in the HV plane according to the signals received from the stabilization master (ZUS) 2 and the absolute angular velocity sensor (DUS-VN) 15, as well as signals coming from external devices 3.
Принципы работы привода ВН в режиме стабилизации и стабилизированного наведения во многом схожи. Привод ВН представляет собой систему автоматического регулирования, работа которой основана на принципе отработки рассогласования (ошибки), т.е. на сравнении действительного значения регулируемого параметра с его заданным значением. Рассмотрим в отдельности режимы работы привода ВН.The principles of operation of the HV drive in the stabilization mode and stabilized guidance are very similar. The VN drive is an automatic control system, the operation of which is based on the principle of working out the mismatch (error), i.e. comparing the actual value of the adjustable parameter with its predetermined value. Let us consider separately the operating modes of the VN drive.
Режим стабилизации по ВН - режим стабилизация пушки по ВН осуществляется относительно сигнала датчика положения (угла) зеркала по ВН (ЗУС) 2, имеющего независимую стабилизацию зеркала в плоскости ВН, что обеспечивается гиростабилизатором (ЗУС) 2.VN stabilization mode - VN gun stabilization mode is carried out relative to the signal of the mirror position sensor (angle) along VN (ZUS) 2, which has independent mirror stabilization in the VN plane, which is provided by the gyrostabilizer (ZUS) 2.
При движении танка по пересеченной местности на пушку 13 действуют внешние возмущения в виде колебаний корпуса танка, трения в цапфах (опорах) пушки 13, трения в исполнительном цилиндре (ЦИ) 11 гидропривода ВН (ГП) 12, а также возмущения, обусловленные неуравновешенностью пушки 13 относительно оси цапф.When the tank moves over rough terrain, the gun 13 is affected by external disturbances in the form of oscillations of the tank body, friction in the trunnions (bearings) of the gun 13, friction in the executive cylinder (CI) 11 of the hydraulic drive VN (GP) 12, as well as disturbances caused by the unbalance of the gun 13 relative to the axis of the pins.
Эти возмущения вызывают отклонение пушки 13 от заданного сигналом датчика положения (угла) зеркала по ВН (ЗУС) 2 направления. Угол между заданным и действительным направлением пушки 13 в вертикальной плоскости в этом случае определяет ошибку стабилизации привода ВН. Сигнал, пропорциональный ошибке стабилизации, отрабатывается штоком исполнительного цилиндра (ЦИ) 11 гидропривода ВН (ГП) 12 стабилизатора, поворачивающим пушку 13 в сторону уменьшения ошибки по ВН.These disturbances cause the cannon 13 to deviate from the direction (angle) of the mirror specified by the signal of the mirror along the VL (ZUS) 2 directions. The angle between the given and the actual direction of the gun 13 in the vertical plane in this case determines the stabilization error of the HV drive. A signal proportional to the stabilization error is processed by the rod of the actuating cylinder (CI) 11 of the HV hydraulic drive (GP) 12 of the stabilizer, which turns the gun 13 in the direction of decreasing the error by HV.
Полученная таким образом ошибка стабилизации привода ВН обрабатывается аналоговым модулем управления 4 блока управления (БУ) 5 стабилизатора, одни сигналы с которого, по командам от внешних устройств 3, управляют включением приводного электродвигателя (ЭД) 7 гидронасоса (Н) 8 гидропривода ВН (ГП) 12, создающего рабочее давление на входе механизма управления (МУ) 10 исполнительного гидроцилиндра (ЦИ) 11 гидропривода ВН (ГП) 12, а другие сигналы через усилитель ВН (У-ВН1) 6 поступают на обмотки управления (ОУ1) 9 механизма управления (МУ) 10 исполнительного гидроцилиндра (ЦИ) 11, создающего разность давлений в полостях исполнительного гидроцилиндра (ЦИ) 11, перемещая шток исполнительного цилиндра (ЦИ) 11, тем самым обеспечивая поворот пушки 13 в направлении уменьшения рассогласования между заданным значением сигнала с датчика положения (угла) зеркала по ВН (ЗУС) 2 и истинным положениями пушки 13 в плоскости ВН.The VN drive stabilization error thus obtained is processed by the analog control module 4 of the control unit (BU) 5 of the stabilizer, one signal from which, by commands from external devices 3, controls the activation of the drive electric motor (ED) 7 of the hydraulic pump (H) 8 of the HV hydraulic drive (GP) 12, which creates a working pressure at the input of the control mechanism (MU) 10 of the executive hydraulic cylinder (CI) 11 of the hydraulic drive VN (GP) 12, and other signals through the amplifier VN (U-VN1) 6 are fed to the control windings (OU1) 9 of the control mechanism (MU ) 10 executive about the hydraulic cylinder (CI) 11, which creates the pressure difference in the cavities of the actuating hydraulic cylinder (CI) 11, moving the rod of the actuating cylinder (CI) 11, thereby ensuring the rotation of the gun 13 in the direction of decreasing the mismatch between the set signal value from the position sensor (angle) of the mirror BH (ZUS) 2 and the true positions of the gun 13 in the plane of BH.
Для повышения устойчивости привода ВН и как следствие получения заданной ошибки стабилизации в контур управления привода ВН стабилизатора введена обратная связь по абсолютной угловой скорости пушки 13 в плоскости ВН с (ДУС ВН) 15, обрабатываемая аналоговым модулем управления 4 блока управления (БУ) 5.To increase the stability of the HV drive and, as a result, to obtain the specified stabilization error, feedback on the absolute angular velocity of the gun 13 in the HV plane with (TLS VN) 15, processed by the analog control module 4 of the control unit (BU) 5, was introduced into the control loop of the drive of the HV stabilizer.
Режим стабилизированного наведения по ВН - режим стабилизированного наведения пушки 13 по ВН - осуществляется также по сигналу с датчика положения (угла) зеркала по ВН (ЗУС) 2. При обнаружение цели наводчик пультом управления (ПУВН) 1 наводит стабилизированную в плоскости ВН линию визирования (прицельную марку) (ЗУС) 2 на цель в плоскости ВН. Сигнал с датчика положения (угла) зеркала по ВН (ЗУС) 2, пропорциональный ошибке стабилизации по ВН, поступает на вход (БУ) 5, где происходит его преобразование, как описано выше. Гидропривод ВН (ГП) 12 поворачивает пушку 13 в сторону уменьшения ошибки по ВН, аналогично рассмотренному выше режиму стабилизации в плоскости ВН.VN stabilized guidance mode - VN stabilized guidance mode of the gun 13 - is also carried out by a signal from the mirror position (angle) sensor on VN (ZUS) 2. When a target is detected, the gunner with the control panel (PUVN) 1 directs a line of sight stabilized in the VN plane ( reticle) (ZUS) 2 on the target in the plane of the HV. The signal from the sensor position (angle) of the mirror on HV (ZUS) 2, proportional to the stabilization error on HV, is fed to input (control unit) 5, where it is converted, as described above. The hydraulic drive VN (GP) 12 turns the gun 13 in the direction of decreasing the error along the VN, similar to the stabilization mode considered above in the VN plane.
Другие сигналы с внешних устройств 3, связанные с (ЗУС) 2 и (ПУВН) 1, представляют собой сигналы с комплекса приборов и узлов, входящих как в стабилизатор, так и в оборудование танка в целом.Other signals from external devices 3 associated with (ZUS) 2 and (PUVN) 1, are signals from a set of devices and components included in both the stabilizer and the equipment of the tank as a whole.
Недостатками вышеуказанной конструкции привода ВН стабилизатора-прототипа являются:The disadvantages of the above design drive VN stabilizer prototype are:
- отсутствует возможность получения более высоких показателей по точности стабилизации пушки в плоскости ВН, обусловленная отсутствием дополнительных обратных связей;- there is no possibility of obtaining higher indicators for the accuracy of stabilization of the gun in the HL plane, due to the lack of additional feedbacks;
- отсутствует возможность парирования (предупреждения) высокодинамичных ударов пушки по верхнему и нижнему упорам, ограничивающим углы прокачки пушки в плоскости ВН, при движении танка по пересеченной местности с большими положительными и отрицательными углами тангажа (большими, чем углы прокачки пушки по ВН). Это обстоятельство не позволяет уменьшить время нестабилизированного состояния пушки при ее соударении с упорами даже при наличии режима ее гидростопорения после отскока от упоров, что также отрицательно сказывается на точности стабилизации вооружения по ВН;- there is no possibility of parry (warning) of highly dynamic gun strikes at the upper and lower stops that limit the gun pumping angles in the BH plane when the tank moves over rough terrain with large positive and negative pitch angles (larger than the gun bore angles). This circumstance does not allow reducing the time of the unstabilized state of the gun during its collision with the stops even in the presence of a regime of its hydraulic support after rebounding from the stops, which also negatively affects the accuracy of stabilization of armament along the HV;
- отсутствует возможность получения максимальной скорости отработки гидроприводом ВН скоростей более 27°/с, что недостаточно при движении танка по пересеченной местности с резкими отклонениями шасси (корпуса) танка в вертикальной плоскости, определяемых профилем трассы, по которой движется танк;- there is no possibility of obtaining a maximum speed of working off the HV hydraulic drive of speeds of more than 27 ° / s, which is not enough when the tank moves on rough terrain with sharp deviations of the chassis (hull) of the tank in a vertical plane, determined by the profile of the route along which the tank moves;
- низкий КПД гидропривода ВН в целом, потребляющего значительный ток при отсутствии наведения и динамической стабилизации пушки по ВН;- low efficiency of the HV hydraulic drive as a whole, consuming significant current in the absence of guidance and dynamic stabilization of the gun by HV;
- использование аналоговых контуров коррекции и управления приводом ВН, не позволяющих применять адаптивные и оптимальные алгоритмы управления, гибко (без значительной переделки аналогового модуля управления БУ) менять его параметры при изменении механических параметров танка в процессе его эксплуатации.- the use of analog correction and control circuits of the HV drive, which do not allow the use of adaptive and optimal control algorithms, to flexibly (without significant alteration of the analog control module of the control unit) change its parameters when changing the mechanical parameters of the tank during its operation.
- отсутствие цифровых информационных каналов обмена с внешними устройствами танка не позволяет повысить эксплуатационные характеристики привода ВН стабилизатора, точность его диагностики, настройку привода ВН и возможность его установки на другие танки без существенной доработки. Отсутствие цифровых информационных каналов обмена одновременно не позволяет получить и дополнительные сигналы с датчиковой аппаратуры танка (внешних устройств), что также не дает возможность включения этих сигналов в контур управления приводом ВН стабилизатора в виде дополнительных обратных связей, а значит, не позволяет поднять устойчивость и добротность контура управления привода ВН, тем самым исключая возможность повышения точности стабилизации вооружения.- the lack of digital information channels of exchange with external tank devices does not allow to increase the operational characteristics of the HV stabilizer drive, the accuracy of its diagnostics, the adjustment of the HV drive and the possibility of its installation on other tanks without significant revision. The lack of digital information exchange channels at the same time does not allow receiving additional signals from the sensor equipment of the tank (external devices), which also does not make it possible to include these signals in the control circuit of the HV stabilizer drive in the form of additional feedbacks, which means that it does not allow to increase stability and quality factor HV drive control loop, thereby eliminating the possibility of increasing the accuracy of weapon stabilization.
Техническими задачами заявляемого изобретения являются:The technical objectives of the claimed invention are:
- повышение точности стабилизации привода ВН стабилизатора;- improving the accuracy of stabilization of the drive VN stabilizer;
- уменьшение времени нестабилизированного состояния пушки;- reducing the time of the unstable state of the gun;
- повышение скорости отработки гидропривода ВН стабилизатора;- increase the speed of development of the hydraulic drive VN stabilizer;
- повышение КПД гидропривода ВН стабилизатора;- increase the efficiency of the hydraulic drive VN stabilizer;
- повышение эксплуатационных показателей стабилизатора с новым приводом ВН, а с ним и объекта военного назначения (далее по тексту - ОВН);- improving the operational performance of the stabilizer with a new VN drive, and with it the military facility (hereinafter - OVN);
- повышение эксплуатационной интероперабельности привода ВН стабилизатора.- increasing the operational interoperability of the VN stabilizer drive.
Для достижения указанного технического результата в известный привод ВН стабилизатора танкового вооружения, содержащий установленную на башне пушку с закрепленным на ней датчиком абсолютной угловой скорости по ВН, цилиндр исполнительный гидропривода ВН, механически связанный с пушкой и башней и гидравлически с насосом гидропривода ВН, механизм управления цилиндра исполнительного гидропривода ВН, электрически связанного через собственные первые обмотки управления с первым усилителем ВН блока управления, приводной электродвигатель насоса гидропривода ВН, механически связанный с насосом гидропривода ВН, пульт управления по ВН, задающее устройство стабилизации с датчиком положения (угла) независимо стабилизированного в пространстве инерциального объекта по ВН, электрически связанное с пультом управления по ВН, внешние устройства, электрически связанные с задающим устройством стабилизации с датчиком положения (угла) независимо стабилизированного в пространстве инерциального объекта по ВН, блок управления, согласно изобретению дополнительно введены:To achieve the specified technical result, a well-known VN drive of a tank weapon stabilizer, comprising a gun mounted on a turret with a VL absolute velocity sensor mounted on it, a VL hydraulic actuator cylinder, mechanically connected to the gun and turret and hydraulically connected to the VN hydraulic drive, cylinder control mechanism hydraulic actuator VN, electrically connected through its own first control windings with the first amplifier VN of the control unit, a drive motor VN hydraulic drive pump, mechanically connected to the VN hydraulic drive pump, VN control panel, stabilization device with a position (angle) sensor of an inertial object independently stabilized in space along VN, electrically connected to the VN control panel, external devices electrically connected to the master stabilization with a position sensor (angle) independently stabilized in space of the inertial object along the HV, the control unit according to the invention is additionally introduced:
- измеритель угловых ускорений башни в плоскости ВН;- a measuring instrument of the tower’s angular accelerations in the HV plane;
- датчик положения пушки в плоскости ВН;- gun position sensor in the HV plane;
- усилитель мощности приводного электродвигателя насоса гидропривода ВН;- power amplifier of the drive motor of the hydraulic pump VN;
- датчик скорости вращения вала приводного электродвигателя насоса гидропривода ВН;- a sensor for the speed of rotation of the shaft of the drive motor of the hydraulic pump VN;
- вторые обмотки управления механизма управления цилиндра исполнительного гидропривода ВН;- second control windings of the control mechanism of the cylinder of the hydraulic actuator VN;
- первый и второй датчики давления цилиндра исполнительного гидропривода ВН,- the first and second pressure sensors of the cylinder of the hydraulic actuator VN,
кроме того, в блок управления дополнительно введены:in addition, the following are additionally introduced into the control unit:
- модуль цифрового обмена;- digital exchange module;
- модуль цифрового управления и обработки;- digital control and processing module;
- второй усилитель ВН,- the second amplifier VN,
при этом внешние устройства электрически связаны через цифровые каналы информационного взаимодействия с датчиком положения пушки в плоскости ВН и модулем цифрового обмена, электрически связанного в свою очередь также через цифровые каналы информационного взаимодействия с модулем цифрового управления и обработки блока управления,wherein external devices are electrically connected through digital channels of information interaction with a gun position sensor in the HV plane and a digital exchange module, electrically connected in turn also through digital channels of information interaction with a digital control and processing module of the control unit,
измеритель угловых ускорений башни в плоскости ВН механически связан с башней, ось чувствительности которого параллельна оси цапф пушки,the turret angular acceleration meter in the HH plane is mechanically connected to the turret, the sensitivity axis of which is parallel to the axis of the gun pins,
датчик положения пушки в плоскости ВН механически связан с башней и пушкой по ВН, причем указанные датчик положения пушки в плоскости ВН, измеритель угловых ускорений башни в плоскости ВН, датчик абсолютной угловой скорости по ВН, усилитель мощности приводного электродвигателя насоса гидропривода ВН, первый и второй датчики давления цилиндра исполнительного гидропривода ВН электрически связаны с модулем цифрового управления и обработки блока управления,the gun position sensor in the BH plane is mechanically connected to the turret and the gun along the BH, the indicated gun position sensor in the BH plane, the turret angular acceleration meter in the BH plane, the absolute angular velocity sensor along the BH, power amplifier of the drive motor of the BH hydraulic drive pump, the first and second pressure sensors of the cylinder of the hydraulic actuator VN are electrically connected to the digital control and processing module of the control unit,
при этом с одной стороны усилитель мощности приводного электродвигателя насоса гидропривода ВН электрически связан с бортсетью ОВН, приводным электродвигателем насоса гидропривода ВН и датчиком скорости вращения вала приводного электродвигателя насоса гидропривода ВН, механически связанным с приводным электродвигателем насоса гидропривода ВН,at the same time, on the one hand, the power amplifier of the drive motor pump of the HV hydraulic drive pump is electrically connected to the OBH electrical system, the drive motor of the HV hydraulic drive pump and the shaft speed sensor of the drive motor of the HV hydraulic drive pump, mechanically connected to the drive motor of the HV hydraulic drive pump,
с другой стороны первый и второй выходы модуля цифрового управления и обработки электрически связаны с первым и вторым усилителями ВН блока управления, электрически связанными в свою очередь с первой и второй обмотками управления механизма управления, задающего направление движения штока исполнительного цилиндра в плоскости ВН, тем самым обеспечивая поворот пушки в сторону уменьшения ошибки в плоскости ВН.on the other hand, the first and second outputs of the digital control and processing module are electrically connected to the first and second VN amplifiers of the control unit, electrically connected in turn with the first and second control windings of the control mechanism that sets the direction of movement of the actuator rod in the VN plane, thereby providing the rotation of the gun in the direction of reducing errors in the plane of the HV.
Сопоставительный анализ с прототипом показывает, что заявляемый стабилизатор танкового вооружения отличается наличием новых элементов, а именно:Comparative analysis with the prototype shows that the inventive stabilizer of tank weapons is characterized by the presence of new elements, namely:
- измерителя угловых ускорений башни в плоскости ВН;- measuring the angular acceleration of the tower in the plane of the HV;
- датчика положения пушки в плоскости ВН;- gun position sensor in the HV plane;
- усилителя мощности приводного электродвигателя насоса гидропривода ВН;- power amplifier of the drive motor of the hydraulic pump VN;
- датчика скорости вращения вала приводного электродвигателя насоса гидропривода ВН;- a speed sensor for the shaft of the drive motor of the hydraulic pump VN;
- вторых обмоток управления механизма управления цилиндра исполнительного гидропривода ВН;- second control windings of the control mechanism of the cylinder of the hydraulic actuator VN;
- первого и второго датчика давления цилиндра исполнительного гидропривода ВН,- the first and second pressure sensors of the cylinder of the hydraulic actuator VN,
- модуля цифрового обмена;- digital exchange module;
- модуля цифрового управления и обработки;- digital control and processing module;
- второго усилителя ВН блока управления,- the second amplifier VN control unit,
и их связями с другими элементами стабилизатора и ОВН.and their relationships with other elements of the stabilizer and OVN.
Изобретение позволяет за счет применения новых приборов и датчиков, построенных на цифровой платформе, значительно расширить совместно с системой управления огнем (СУО) возможности боевого применения танка, поднять его боевую мощь, надежность, живучесть, улучшить его технические и эксплуатационные характеристики, что очень важно при работе экипажа в реальных боевых условиях.The invention allows, due to the use of new devices and sensors built on a digital platform, to significantly expand, together with the fire control system (FMS), the capabilities of the combat use of the tank, increase its combat power, reliability, survivability, and improve its technical and operational characteristics, which is very important when crew work in real combat conditions.
Сравнение заявляемого решения с другими техническими решениями показывает, что вновь вводимые элементы достаточно хорошо известны в технике, но их введение в указанной связи в привод ВН стабилизатора танкового вооружения позволяет:A comparison of the proposed solutions with other technical solutions shows that the newly introduced elements are quite well known in the art, but their introduction in this connection into the HV drive of a tank weapon stabilizer allows you to:
- повысить точность стабилизации привода ВН за счет введения в контур управления приводом ВН стабилизатора дополнительных сигналов обратных связей с датчиковой аппаратуры и усилителя мощности приводного электродвигателя насоса гидропривода ВН, получаемых по цифровым информационным каналам обмена, что позволяет поднять устойчивость и добротность контуров управления приводом ВН. Это дает возможность в сумме с новым механизмом управления цилиндра исполнительно гидропривода ВН повысить точность стабилизации по ВН не менее чем на 30-35%;- to increase the accuracy of stabilization of the HV drive by introducing into the control circuit of the HV drive a stabilizer of additional feedback signals from the sensor equipment and a power amplifier of the drive motor of the HV hydraulic drive pump, obtained via digital information exchange channels, which allows to increase the stability and quality factor of the control circuits of the HV drive. This makes it possible, together with the new control mechanism of the cylinder of the HV hydraulic actuator, to increase the stabilization accuracy by HV by at least 30-35%;
- уменьшить время нестабилизированного состояния пушки за счет вычисления положения упоров по сигналам датчика положения пушки по ВН с учетом относительной скорости движения пушки и своевременного включения и выключения режимов торможения и гидростопорения цилиндра исполнительного гидропривода ВН;- reduce the time of the unstabilized state of the gun by calculating the position of the stops according to the signals of the gun position sensor on the HV, taking into account the relative speed of the gun and the timely on and off braking and hydrostatic cylinder of the hydraulic actuator HV;
- повысить скорость отработки гидропривода ВН за счет введения в его состав нового механизма управления цилиндра исполнительного со вторыми (дополнительными) обмотками управления и управляемого приводного электродвигателя, позволяющего изменять производительность насоса по командам от блока управления привода ВН стабилизатора;- increase the speed of testing the hydraulic drive VN due to the introduction of a new control mechanism for the executive cylinder with the second (additional) control windings and a controlled drive electric motor, which allows changing the pump performance by commands from the control unit of the drive of the VN stabilizer;
- повысить КПД гидропривода ВН за счет наличия в его составе управляемого от усилителя мощности приводного электродвигателя, что позволяет регулировать его обороты в соответствии с условиями работы ОВН;- to increase the efficiency of the HV hydraulic drive due to the presence of a drive electric motor controlled from the amplifier in its composition, which allows you to adjust its speed in accordance with the operating conditions of the HV;
- повысить эксплуатационные показатели стабилизатора с новым приводом ВН за счет введения в блок управления модуля цифрового управления и обработки, что в сумме с цифровыми контурами управления и коррекции позволяет применить адаптивные и оптимальные алгоритмы управления приводом ВН стабилизатора, гибко менять его параметры при изменении внешних условий и механических параметров ОВН в процессе его эксплуатации;- to increase the operational performance of the stabilizer with a new VN drive by introducing a digital control and processing module into the control unit, which, combined with digital control and correction loops, allows the use of adaptive and optimal control algorithms for the HV drive of the stabilizer, flexibly changing its parameters when changing external conditions and mechanical parameters of the OVN during its operation;
- повысить эксплуатационную интероперабельность привода ВН стабилизатора за счет наличия в его структуре цифрового информационного канала обмена с модулем цифрового управления и обработки блока управления, что позволяет резко повысить эксплуатационные характеристики привода ВН и возможность его интегрирования в другие стабилизаторы, имеющие соответствующие информационные каналы обмена, без существенной доработки.- to increase the operational interoperability of the VN stabilizer drive due to the presence in its structure of a digital information exchange channel with the digital control module and the control unit, which can dramatically increase the operational characteristics of the VN drive and the possibility of its integration into other stabilizers with corresponding information exchange channels, without significant improvements.
На фиг.1 приведена заявляемая структурная схема привода ВН стабилизатора танкового вооружения.Figure 1 shows the claimed structural diagram of the drive VN stabilizer tank weapons.
Сокращения, принятые в тексте, на фиг.1Abbreviations adopted in the text, figure 1
БУ - блок управления;BU - control unit;
ГП - гидропривод ВН;GP - VN hydraulic drive;
ДУС-ВН - датчик абсолютной угловой скорости по ВН;DUS-VN - absolute velocity sensor for VN;
ДПП - датчик положения пушки по ВН;DPP - gun position sensor on VN;
ДД1 - первый датчик давления цилиндра исполнительного гидропривода ВН;DD1 - the first pressure sensor of the cylinder of the hydraulic actuator VN;
ДД2 - второй датчик давления цилиндра исполнительного гидропривода ВН;DD2 - the second pressure sensor of the cylinder of the hydraulic actuator VN;
ДС - датчик скорости вращения вала приводного электродвигателя гидропривода ВН;DS - the speed sensor of the shaft of the drive motor of the hydraulic drive VN;
ЗУС - задающее устройство стабилизации с датчиком положения (угла) независимо стабилизированного в пространстве инерциального объекта по ВН;ZUS - a master stabilization device with a position (angle) sensor independently stabilized in space of an inertial object along the HV;
ИУУ - измеритель (датчик) угловых ускорений башни в плоскости ВН;IUU - measuring device (sensor) of the tower’s angular accelerations in the HV plane;
МУ - механизм управления цилиндра исполнительного гидропривода ВН;MU - control mechanism of the cylinder of the hydraulic actuator VN;
Н - гидронасос гидропривода ВН;N - hydraulic pump hydraulic drive VN;
ОВН - объект военного назначения;OVN - military facility;
ОСС-ЭД - обратная связь по скорости вращения вала приводного электродвигателя гидропривода ВН;OSS-ED - feedback on the speed of rotation of the shaft of the drive motor of the hydraulic drive VN;
ОСТ-ЭД - обратная связь по току приводного электродвигателя гидропривода ВН;OST-ED - current feedback of the HV hydraulic drive electric motor;
ОУ1 - первые обмотки управления цилиндра исполнительного гидропривода ВН;ОУ1 - the first control windings of the cylinder of the hydraulic actuator VN;
ОУ2 - вторые обмотки управления цилиндра исполнительного гидропривода ВН;ОУ2 - the second control winding of the cylinder of the hydraulic actuator VN;
ПУВН - пульт управления по ВН;PUVN - control panel on VN;
У-ВН1 - первый усилитель ВН блока управления;U-VN1 - the first amplifier VN of the control unit;
У-ВН2 - второй усилитель ВН блока управления;U-VN2 - second amplifier VN of the control unit;
УМ - усилитель мощности гидропривода ВН;UM - VN hydraulic power amplifier;
Упр.ω-ЭД - управление скоростью вращения вала приводного электродвигателя гидропривода ВН;Ump.ω-ED - control the speed of rotation of the shaft of the drive motor of the hydraulic drive VN;
ЦИ - цилиндр исполнительный гидропривода ВН;QI - VN hydraulic actuator cylinder;
ЭД - приводной электродвигатель гидропривода ВН;ED - VN hydraulic drive electric motor;
ε башни по ВН - сигнал, пропорциональный ускорению башни в плоскости ВН.ε of the tower along the HV - signal proportional to the acceleration of the tower in the plane of the HV.
Привод ВН стабилизатора вооружения ОВН представляет собой автономно работающий привод наведения и стабилизации пушки в плоскости ВН.The HV armament stabilizer drive VVN is an autonomously working drive for guiding and stabilizing the gun in the VN plane.
Заявляемый привод вертикального наведения и стабилизации стабилизатора вооружения ОВН (фиг.2) содержит пульт управления (ПУВН) 1, задающее устройство стабилизации (ЗУС) 2 с датчиком положения (угла) независимо стабилизированного в пространстве инерциального объекта по ВН, электрически связанное соответственно с внешними устройствами 3 и с пультом управления (ПУВН) 1. Внешние устройства 3 электрически связаны через информационные каналы обмена с входом модуля цифрового обмена 4, блока управления (БУ) 5 и с датчиком положения пушки по ВН (ДПП) 6.The inventive drive of vertical guidance and stabilization of the weapon stabilizer AHF (Fig. 2) contains a control panel (PUVN) 1 defining a stabilization device (ZUS) 2 with a position (angle) sensor of an inertial object independently stabilized in space along the HV, electrically connected respectively to external devices 3 and with the control panel (PUVN) 1. External devices 3 are electrically connected through the information exchange channels with the input of the digital exchange module 4, the control unit (BU) 5 and with the gun position sensor on the HV (DPP) 6.
Полученные и обработанные модулем цифрового обмена 4 сигнал ошибки привода ВН, сигнал угловой скорости цели по ВН (формируется внешними устройствами 3 совместно с (ЗУС) 2 при наведении вооружения на цель по ВН) и сигнал датчика положения пушки по ВН (ДПП) 6 поступают на вход модуля цифрового управления и обработки 7.The VL drive error signal received and processed by the digital exchange module 4, the VL target angular speed signal (generated by external devices 3 together with (ZUS) 2 when the armament is aimed at the VN target) and the gun position sensor signal on the VN (DPP) 6 are fed to digital control and processing module input 7.
Полученные модулем цифрового управления и обработки 7 сигнал ошибки привода ВН, сигнал угловой скорости цели по ВН и сигнал датчика положения пушки по ВН (ДПП) 6 обрабатываются в нем по заданному алгоритму с последующим суммированием с сигналами положительных и отрицательных обратных связей с первого (ДД1) 9 и второго (ДД2) 10 датчиков давления цилиндра исполнительного (ЦП) 11 гидропривода ВН (ГП) 8, сигналом с датчика абсолютной угловой скорости по ВН (ДУС-ВН) 12, сигналом с измерителя (датчика) угловых ускорений (ИУУ) 13 башни в плоскости ВН и сигналами по току и скорости приводного электродвигателя (ЭД) 14 гидропривода ВН (ГП) 8, формируемых соответственно усилителем мощности (УМ) 15 и датчиком скорости (ДС) 16, механически связанным с валом насоса (Н) 17 гидропривода ВН (ГП) 8, приводимым во вращение валом приводного электродвигателя (ЭД) 14 гидропривода ВН (ГП) 8.Received by the digital control and processing module 7, the VN drive error signal, the VL target angular velocity signal, and the VN (DPP) 6 gun position sensor signal are processed in it according to a predetermined algorithm, followed by summing with positive and negative feedback signals from the first (DD1) 9 and the second (DD2) 10 pressure sensors of the cylinder of the executive (CPU) 11 hydraulic drive VN (GP) 8, a signal from the absolute angular velocity sensor along the VN (DUS-VN) 12, a signal from the meter (sensor) of angular accelerations (IUU) 13 of the tower in the HV plane and the signal by current and speed of the driving electric motor (ED) 14 of the HV hydraulic drive (GP) 8, formed respectively by a power amplifier (PA) 15 and a speed sensor (DS) 16, mechanically connected to the pump shaft (H) 17 of the HV hydraulic drive (GP) 8, driven by rotation of the shaft of the drive electric motor (ED) 14 hydraulic drive VN (GP) 8.
Полученные, таким образом, на первом и втором выходах модуля цифрового управления и обработки 7 сигналы представляют собой слаботочные сигналы управления для первой (ОУ1) 18 и второй (ОУ2) 19 обмоток управления механизма управления (МУ) 20 цилиндра исполнительного (ЦИ) 11 гидропривода ВН (ГП) 8.The signals obtained in this way at the first and second outputs of the digital control and processing module 7 are low-current control signals for the first (OS1) 18 and second (OS2) 19 control windings of the control mechanism (MU) 20 of the actuator cylinder (CI) 11 of the HV hydraulic drive (GP) 8.
Слаботочные сигналы управления первой (ОУ1) 18 и второй (ОУ2) 19 обмотками управления механизма управления (МУ) 20 цилиндра исполнительного (ЦИ) 11 гидропривода ВН (ГП) 8 с первого и второго выходов модуля цифрового управления и обработки 7 поступают на соответствующие входы первого (У-ВНГ) 21 и второго (У-ВН2) 22 усилителей ВН блока управления (БУ) 5, где происходит их усиление до значений, достаточных для управления первой (ОУ1) 18 и второй (ОУ2) 19 обмотками управления механизма управления (МУ) 20 цилиндра исполнительного (ЦИ) 11.Low-current control signals of the first (OS1) 18 and second (OS2) 19 control windings of the control mechanism (MU) 20 of the actuator cylinder (CI) 11 of the HV hydraulic drive 8 from the first and second outputs of the digital control and processing module 7 are received at the corresponding inputs of the first (U-VNG) 21 and second (U-VN2) 22 VN amplifiers of the control unit (BU) 5, where they are amplified to values sufficient to control the first (OU1) 18 and the second (OU2) 19 control windings of the control mechanism (MU ) 20 Executive Cylinder (QI) 11.
Полученные, таким образом, сигналы управления на первом и втором выходах модуля цифрового управления и обработки 7 через первый (У-ВН1) 21 и второй (У-ВН2) 22 усилители ВН блока управления (БУ) 5 поступают соответственно на первую (ОУ1) 18 и вторую (ОУ2) 19 обмотки управления механизма управления (МУ) 20 цилиндра исполнительного (ЦИ) 11. Насос (Н) 17 гидропривода ВН (ГП) 8 создает поток рабочей жидкости на входе механизма управления (МУ) 20 цилиндра исполнительного (ЦИ) 11, обеспечивающего при помощи первой (ОУ1) 18 и второй (ОУ2) 19 обмоток управления распределение потока рабочей жидкости в зависимости от выработанных блоком управления (БУ) 5 сигналов, обеспечивая тем самым, изменение направление движения штока по ВН цилиндра исполнительного (ЦИ) 11, поворачивающего пушку 23, а с ней и вал датчика положения пушки (ДПП) 6, закрепленный на башне 24 в плоскости ВН.Thus obtained control signals at the first and second outputs of the digital control and processing module 7 through the first (U-BH1) 21 and second (U-BH2) 22 amplifiers BH of the control unit (BU) 5 are respectively supplied to the first (OU1) 18 and the second (ОУ2) 19 control winding of the control mechanism (MU) 20 of the executive cylinder (CI) 11. The pump (H) 17 of the hydraulic drive VN (GP) 8 creates a flow of working fluid at the input of the control mechanism (MU) 20 of the executive cylinder (CI) 11 providing with the first (OS1) 18 and second (OS2) 19 control windings outflow of the working fluid, depending on the signals generated by the control unit (BU) 5, thereby ensuring a change in the direction of movement of the rod along the HV of the executive cylinder (CI) 11, turning the gun 23, and with it the shaft of the gun position sensor (DPP) 6, fixed on the tower 24 in the plane of VN.
Датчик положения (угла) независимо стабилизированного инерциального объекта по ВН задающего устройства стабилизации, датчик абсолютной угловой скорости по ВН, пульт управления по ВН, усилитель мощности гидропривода ВН, измеритель угловых ускорений башни в плоскости ВН, датчик положения пушки по ВН, первый и второй датчики давления цилиндра исполнительного формируют на соответствующих входах блока управления сигнал ошибки по ВН, сигнал по абсолютной угловой скорости пушки по ВН, сигнал угловой скорости цели по ВН, сигналы обратных связей по скорости вращения вала и току приводного электродвигателя гидропривода ВН, сигнал углового ускорения башни в плоскости ВН, сигнал относительного положения пушки по ВН, сигналы по давлению в полостях цилиндра исполнительного гидропривода ВН.The position (angle) sensor of an independently stabilized inertial object on the VN of the stabilization master, the absolute angular velocity sensor on the VN, the VN control panel, the VN hydraulic drive power amplifier, the turret angular acceleration meter in the VN plane, the gun position sensor on the VN, the first and second sensors the pressure of the actuating cylinder generates an error signal on the VN, a signal on the absolute angular velocity of the gun on the VN, a signal of the angular velocity of the target on the VN, feedback signals по according to the shaft rotation speed and current of the HV hydraulic drive electric motor, the signal of the tower’s angular acceleration in the HV plane, the signal of the gun’s relative position along the HV, pressure signals in the cylinder cavities of the HV hydraulic actuator.
Часть элементов системы (такие как модуль цифрового обмена и модуль цифрового управления и обработки) удобнее реализовать как часть программного обеспечения блока управления, при этом обработка получаемых блоком управления данных будет осуществляться контроллером, состоящим из модулей:Some of the elements of the system (such as the digital exchange module and the digital control and processing module) are more conveniently implemented as part of the software of the control unit, while the processing of the data received by the control unit will be carried out by a controller consisting of the following modules:
- аналого-цифрового преобразователя;- analog-to-digital converter;
- цифроаналогового преобразователя;- digital-to-analog converter;
- дискретного ввода-вывода;- discrete input-output;
- информационных каналов обмена, являющихся физическими портами контроллера.- information exchange channels, which are the physical ports of the controller.
Модуль управления и обработки с корректирующими звеньями, сумматорами и интеграторами, необходимыми для получения качественных показателей привода ВН, могут быть выполнены в виде подпрограмм управления выходами цифроаналогового преобразователя и дискретными выходами контроллера. Корректирующие звенья, сумматоры и интеграторы привода ВН представляют собой цифровые фильтры 1-го и 2-го порядка, полученные билинейным преобразованием аналоговых прототипов, причем частота обработки полученных блоком управления данных и выдача им сигналов управления на выходные усилители ВН будет определяться заданной частотой циклов обработки сигналов основным контроллером блока управления.The control and processing module with corrective links, adders and integrators necessary to obtain high-quality HV drive parameters can be implemented as subroutines for controlling the outputs of the digital-to-analog converter and digital outputs of the controller. The corrective links, adders and integrators of the HV drive are digital filters of the 1st and 2nd order obtained by bilinear conversion of analog prototypes, and the frequency of processing the data received by the control unit and the issuance of control signals by it to the output HV amplifiers will be determined by the specified frequency of signal processing cycles the main controller of the control unit.
(См. книгу под редакцией Богнера Р. и Константинидиса А. «Введение в цифровую фильтрацию» пер. с англ. - М.: Мир, 1976.)(See the book edited by Bogner R. and Konstantinidis A. “Introduction to Digital Filtering”, translated from English. - M .: Mir, 1976.)
Выходные усилители ВН блока управления могут быть выполнены по схеме, построенной на транзисторных каскадах управляемых в режиме широтно-импульсной модуляции (ШИМ) по сигналам ШИМ, формируемых контроллером блока управления.The output amplifiers of the HV control unit can be performed according to a circuit built on transistor cascades controlled in pulse width modulation (PWM) mode using PWM signals generated by the controller of the control unit.
(См. книгу Хоровиц П., Хилл У. «Искусство схемотехники», пер. с англ. - 4-е изд. перераб. и доп. - М.: Мир, 1993.)(See the book Horowitz P., Hill W. "The Art of Circuit Engineering", trans. From English. - 4th ed. Revised and enlarged. - M .: Mir, 1993.)
Заявляемый привод вертикального наведения и стабилизации работает в следующих режимах:The inventive drive vertical guidance and stabilization operates in the following modes:
- в режиме стабилизации вооружения ОВН по ВН;- in the mode of stabilization of armaments of the air force on the HV;
- в режиме стабилизированного наведения вооружения ОВН по ВН;- in the mode of stabilized guidance of the armament of military missiles along the HV;
- в режиме приведения вооружения ОВН на заданные его конструкцией углы, в том числе и на угол загрузки;- in the mode of bringing the armaments of the OVN to the angles specified by its design, including the loading angle;
- в режиме подтормаживания вооружения ОВН около упоров по командам блока управления.- in the mode of braking of the armament of the arsenal of weapons near the stops according to the commands of the control unit.
Принцип действия привода ВН основан на том, что этот привод представляет собой систему автоматического регулирования, работа которой основана на принципе отработки рассогласования (ошибки), т.е. на сравнении действительного значения регулируемого параметра с его заданным значением. Направление в вертикальной плоскости, которое требуется придать пушке, является заданным значением регулируемого параметра для привода ВН.The principle of operation of the HV drive is based on the fact that this drive is an automatic control system, the operation of which is based on the principle of working out the mismatch (error), i.e. comparing the actual value of the adjustable parameter with its predetermined value. The direction in the vertical plane that you want to give the gun is the specified value of the adjustable parameter for the drive HV.
При движении танка по пересеченной местности на пушку действуют внешние возмущения в виде колебаний корпуса танка, трения в цапфах (опорах) пушки, цилиндре исполнительном гидропривода ВН, а также возмущения, обусловленные неуравновешенностью пушки относительно оси цапф.When the tank moves over rough terrain, external disturbances act in the form of fluctuations in the tank’s hull, friction in the axles (bearings) of the gun, the cylinder of the hydraulic actuator HV, as well as disturbances due to the unbalance of the gun relative to the axis of the axles.
Эти возмущения вызывают отклонение пушки от направления в пространстве, заданного задающим устройством стабилизации с датчиком положения (угла) независимо стабилизированного в пространстве инерциального объекта по ВН. Угол между заданным и действительным направлением в этом случае определяет ошибку стабилизации привода ВН. Сигнал, пропорциональный ошибке стабилизации, отрабатывается приводом ВН стабилизатора, поворачивающим пушку в сторону уменьшения ошибки.These perturbations cause the gun to deviate from the direction in space specified by the stabilization master with a position (angle) sensor that is independently stabilized in space by the inertial object along the HV. The angle between the given and the actual direction in this case determines the stabilization error of the HV drive. A signal proportional to the stabilization error is processed by the HV stabilizer drive, which turns the gun in the direction of error reduction.
Режим стабилизации вооружения ОВН - пушки 23 по ВН осуществляется по сигналам задающего устройства стабилизации (ЗУС) 2 с датчиком положения (угла) независимо стабилизированного в пространстве инерциального объекта по ВН, формирующего по цифровому каналу обмена через внешние устройства 3 ошибку привода по ВН на входе модуля цифрового обмена 4 блока управления (БУ) 5.The armament stabilization mode of the AHV-VH guns 23 is carried out according to the signals of the stabilization master (ZUS) 2 with a position (angle) sensor of an inertial object independently stabilized in space by the HV, which generates an error on the VN at the input of the module via a digital communication channel through external devices 3 digital exchange 4 control unit (CU) 5.
Далее полученные сигнал датчика положения пушки (ДПП) 6 и сигнал ошибки по ВН с выхода модуля цифрового обмена 4 поступают для дальнейшего преобразования в модуль цифрового управления и обработки 7. В модуле цифрового управления и обработки 7 происходит суммирование с заданными коэффициентами сигнала ошибки по ВН с сигналами положительных и отрицательных обратных связей с первого (ДД1) 9 и второго (ДД2) 10 датчиков давления цилиндра исполнительного (ЦИ) 11 гидропривода ВН (ГП) 8, сигналом с датчика абсолютной угловой скорости по ВН (ДУС-ВН) 12, сигналом с измерителя (датчика) угловых ускорений (ИУУ) 13 башни в плоскости ВН и сигналами по току и скорости вращения вала приводного электродвигателя (ЭД) 14 с усилителя мощности (УМ) 15 гидропривода ВН (ГП) 8.Further, the received signal of the gun position sensor (DPP) 6 and the error signal for the HV from the output of the digital exchange module 4 are received for further conversion to the digital control and processing module 7. In the digital control and processing module 7, a summation with the specified coefficients of the error signal for the HV with positive and negative feedback signals from the first (DD1) 9 and second (DD2) 10 pressure sensors of the cylinder of the executive (CI) 11 hydraulic drive VN (GP) 8, a signal from the absolute velocity sensor for VN (DUS-VN) 12, signal scrap with meter (sensor) angular accelerations (UIA) tower 13 in a plane and the HV signal and the current rotational speed of the drive motor (ED) 14, a power amplifier (PA) 15 HV hydraulic drive (GP) 8.
Указанные сигналы обратных связей позволяют повысить добротность и устойчивость привода ВН стабилизатора, тем самым обеспечив требуемое качество управления приводом ВН, что в сумме с новыми цифровыми алгоритмами управления позволяет уменьшить ошибку стабилизации пушки 23 по ВН.These feedback signals can improve the quality factor and stability of the HV drive of the stabilizer, thereby ensuring the required quality of control of the HV drive, which, together with new digital control algorithms, allows to reduce the stabilization error of the gun 23 by HV.
Одновременно с указанными выше сигналами обратных связей в модуль цифрового управления и обработки 7 блока управления 5 поступает, как было описано выше, и сигнал с датчика положения пушки по ВН (ДПП) 6, который преобразуется методом дифференцирования в сигнал относительной скорости пушки по ВН. Полученный сигнал относительной скорости пушки по ВН представляет собой обратную связь по возмущению, воздействующему соответственно на пушку в плоскости ВН при движении ОВН по пересеченной местности. Введение указанной обратной связи по возмущению в контур управления приводом ВН позволяет также дополнительно повысить точность стабилизации пушки 23 по основному контуру управления - контуру ошибки привода ВН.Simultaneously with the feedback signals indicated above, the digital control and processing module 7 of the control unit 5 receives, as described above, the signal from the gun position sensor via VL (DPP) 6, which is converted by differentiation into a signal of the relative velocity of the gun by VN. The received signal of the relative velocity of the gun along the VN represents feedback on the perturbation acting accordingly on the gun in the VN plane when the VVN moves over rough terrain. The introduction of this feedback on the perturbation in the control circuit of the HV drive also allows you to further improve the accuracy of stabilization of the gun 23 along the main control loop - the error circuit of the HV drive.
Также для повышения точности привода ВН при движении ОВН по тяжелой трассе, имеющей большие углы тангажа (крена) башни, требует повышенного (изменяемого по алгоритму) расхода насоса (Н) 17 гидропривода ВН (ГП) 8 и более высокочастотной (динамичной) характеристики механизма управления (МУ) 20 цилиндра исполнительного (ЦИ) 11. Для обеспечения решения данной задачи в структуре гидропривода ВН (ГП) 8 предусмотрено дополнительное пропорциональное управление расходом насоса (Н) 17 с встроенной жесткой обратной внутренней связью по скорости вращения собственного вала (вала приводного ЭД) и дополнительная обмотка управления (ОУ2) 19 механизма управления (МУ) 20 цилиндра исполнительного (ЦИ) 11. Таким образом, модуль цифрового управления и обработки 7 блока управления (БУ) 5, получая информацию с датчиков ((ИУУ) 13, (ДПП) 6, (ДУС-ВН) 12), формирует внутреннюю дополнительную замкнутую систему не только по ошибке ВН, как описано выше, но и по спектру возмущений, действующих на башню (корпус) ОВН, что позволяет формировать управление одновременно и скоростью вращения вала приводного электродвигателя (ЭД) 14 и реакцией механизма управления (МУ) 20 цилиндра исполнительного (ЦИ) 11.Also, to increase the accuracy of the VN drive when driving the VHV along a heavy track with large pitch (roll) angles of the tower, it requires an increased (variable according to the algorithm) flow rate of the pump (N) 17 of the VN (GP) hydraulic drive 8 and a higher-frequency (dynamic) characteristic of the control mechanism (MU) 20 of the executive cylinder (CI) 11. To ensure the solution of this problem, the structure of the hydraulic drive HV (GP) 8 provides an additional proportional control of the flow rate of the pump (H) 17 with built-in rigid feedback internal speed of rotation with of the natural shaft (drive ED shaft) and an additional control winding (ОУ2) 19 of the control mechanism (МУ) 20 of the executive cylinder (ЦИ) 11. Thus, the digital control and processing module 7 of the control unit (БУ) 5, receiving information from the sensors (( ИУУ) 13, (ДПП) 6, (ДУС-ВН) 12), forms an internal additional closed system not only by the error of the HV, as described above, but also by the spectrum of disturbances acting on the tower (case) of the AEC, which allows forming the control at the same time the rotational speed of the shaft of the drive electric motor (ED) 14 and the reaction of the control mechanism (MU) 20 of the executive cylinder (CI) 11.
Полученные и вычисленные модулем цифрового управления и обработки 7 сигналы управления по ВН с первого и второго выходов поступают на соответствующие входы первого (У-ВН1) 21 и второго (У-ВН2) 22 усилителей ВН блока управления (БУ) 5, формирующие соответственно сигналы управления первой (ОУ1) 18 и второй (ОУ2) 19 обмотками управления механизма управления (МУ) 20 цилиндра исполнительного (ЦИ) 11 гидропривода ВН (ГП) 8. Далее сигналы управления по ВН преобразуются механизмом управления (МУ) 20 в разность потоков рабочей жидкости в полостях цилиндра исполнительного (ЦИ) 11, что приводит к линейному перемещению его штока. Корпус и шток цилиндра исполнительного (ЦИ) 11 механически связаны соответственно с башней 24 и с пушкой 23 ОВН. Таким образом, перемещение штока цилиндра исполнительного (ЦИ) 11 приводит к угловому повороту пушки 23 в сторону уменьшения ошибки стабилизации привода в плоскости ВН, тем самым удерживая направление пушки 23 на выбранную цель.The HV control signals received and calculated by the digital control and processing module 7 are supplied from the first and second outputs to the corresponding inputs of the first (V-VN1) 21 and second (V-VN2) 22 VN amplifiers of the control unit (BU) 5, which form control signals the first (OU1) 18 and the second (OU2) 19 control windings of the control mechanism (MU) 20 of the cylinder of the executive (CI) 11 hydraulic drive VN (GP) 8. Next, the control signals along the VN are converted by the control mechanism (MU) 20 into the difference in the flow of working fluid into cylinder cavities Yelnia (DI) 11, which leads to the linear movement of its stem. The body and rod of the actuating cylinder (CI) 11 are mechanically connected respectively to the tower 24 and to the gun 23 OVN. Thus, the movement of the rod of the cylinder of the executive (DI) 11 leads to the angular rotation of the gun 23 in the direction of reducing the error of stabilization of the drive in the HV plane, thereby keeping the direction of the gun 23 at the chosen target.
Режим стабилизированного наведения вооружения ОВН - пушки 23 осуществляется по сигналам задающего устройства стабилизации (ЗУС) 2 с датчиком положения (угла) независимо стабилизированного в пространстве инерциального объекта по ВН совместно с пультом управления (ПУВН) 1 по ВН, связанного с ним электрически. Наводчик (оператор) ОВН пультом управления (ПУВН) 1 по ВН наводит стабилизированную в плоскости ВН линию визирования (прицельную марку) задающего устройства стабилизации (ЗУС) 2 на цель. Сигналы с датчика (угла) положения по ВН задающего устройства стабилизации (ЗУС) 2, пропорциональные ошибке стабилизации по ВН, отрабатываются приводом ВН, поворачивающим пушку 23 в сторону уменьшения ошибки по ВН, аналогично рассмотренному выше режиму стабилизации.The mode of stabilized guidance of the armament of the OVN - guns 23 is carried out according to the signals of the stabilization master (ZUS) 2 with a position (angle) sensor independently stabilized in space of the inertial object along the HV together with the control panel (PUVN) 1 along the HV electrically connected. The gunner (operator) of the OVN control panel (PUVN) 1 on VN guides the line of sight stabilized in the VN plane (sighting mark) of the stabilizer (ZUS) 2 to the target. The signals from the VL sensor (angle) of the position of the stabilization master (ZUS) 2, proportional to the VL stabilization error, are processed by the VN drive turning the gun 23 in the direction of decreasing VL error, similarly to the stabilization mode considered above.
Режим приведения вооружения ОВН - пушки 23 на заданные конструкцией ОВН углы, в том числе и на угол загрузки производится по сигналу с датчика положения пушки (ДПП) 6 и командам от внешних устройств 3. При поступлении от внешних устройств 3 по цифровому каналу обмена команды приведения на заданный конструкцией ОВН угол или угол загрузки модуль цифрового управления и обработки 7 блока управления (БУ) 5 переключает привод ВН с сигнала ошибки по ВН на сигнал датчика положения пушки (ДПП) 6. Значение сигнала с датчика положения пушки (ДПП) 6 формируется модулем цифрового управления и обработки 7 как алгебраическая разность между текущим значением сигнала с (ДПП) 6 в отсутствие команды на приведение и запомненным в памяти (БУ) 5 значением, соответствующим данной команде угла, при достижении заданного угла привод ВН переходит в режим гидростопорения цилиндра исполнительного (ЦИ) 11. После снятия команды на приведение на заданные конструкцией ОВН углы или угол загрузки модуль цифрового управления и обработки 7 выключает режим гидростопорения цилиндра исполнительного (ЦИ) 11 и переключает привод ВН на текущий сигнал ошибки по ВН, переводя его в режим стабилизации.The mode of bringing the armament of the OVN - guns 23 to the angles specified by the OVN design, including the loading angle, is made according to the signal from the gun position sensor (DPP) 6 and commands from external devices 3. Upon receipt from external devices 3 via a digital exchange channel of the command the digital control and processing module 7 of the control unit (BU) 5, specified by the OVN design, or the angle of loading, switches the VN drive from the VN error signal to the signal of the gun position sensor (DPP) 6. The signal value from the gun position sensor (DPP) 6 is generated I by the digital control and processing module 7 as an algebraic difference between the current signal value with (DPP) 6 in the absence of a command to cast and the value stored in the memory (CU) 5 corresponding to this command of the angle, when the specified angle is reached, the HV drive goes into the hydraulic support of the cylinder executive (DI) 11. After removing the command to bring to the angles specified by the design of the OVN or loading angle, the digital control and processing module 7 turns off the hydro-locking mode of the executive cylinder (DI) 11 and switches when water VN to the current error signal on VN, translating it into stabilization mode.
Режим подтормаживания вооружения ОВН - пушки 23 около верхнего и нижнего упоров реализован параллельно с режимом стабилизации привода ВН, описанным выше. При этом модуль цифрового управления и обработки 7 блока управления (БУ) 5 постоянно контролирует в режиме стабилизации привода ВН по сигналу с датчика положения пушки (ДПП) 6 - положение пушки 23 относительно жестких упоров по ВН, а также одновременно вычисляет ее относительную скорость методом дифференцирования сигнала с (ДПП) 6.The mode of braking the armaments of the OVN - guns 23 near the upper and lower stops is implemented in parallel with the VN drive stabilization mode described above. At the same time, the digital control and processing module 7 of the control unit (BU) 5 constantly monitors the HV drive stabilization mode by a signal from the gun position sensor (DPP) 6 - the position of the gun 23 relative to the hard stops on the HV, and also simultaneously calculates its relative speed by differentiation signal from (DPP) 6.
Полученные данные используются модулем цифрового управления и обработки 7 для формирования ширины зоны торможения около упоров, в которой происходит переключение с задачи стабилизации пушки по ВН на задачу либо ее подтормаживания при замыкании контура управления по ВН на разность между текущим значением сигнала с (ДПП) 6 в отсутствие команды на подтормаживание и его значением в момент поступления данной команды, либо включения при необходимости режима гидростопорения цилиндра исполнительного (ЦИ) 11.The obtained data is used by the digital control and processing module 7 to form the width of the braking zone near the stops, in which there is a switch from the task of stabilizing the gun along the HV to the task or braking it when the control loop along the HV closes to the difference between the current signal value from (ДПП) 6 в the lack of a braking command and its value at the time of the receipt of this command, or the inclusion, if necessary, of the hydraulic support mode of the executive cylinder (CI) 11.
Данный алгоритм работы привода ВН позволяет исключить высокоинерционные удары пушки по упорам в плоскости ВН, тем самым значительно уменьшая время нестабилизированного состояния пушки по ВН, что является качественным показателем привода ВН.This algorithm of operation of the HV drive allows to exclude high-inertial impacts of the gun on the stops in the HV plane, thereby significantly reducing the time of the unstabilized state of the gun on the HV, which is a qualitative indicator of the HV drive.
Приведенные в описании технические преимущества, целесообразность и надежность привода вертикального наведения стабилизатора танкового вооружения, реализованного по заявляемой структурной схеме, подтверждены испытаниями опытного образца стабилизатора на модернизированном объекте 188МС и объекте Т-14 на испытательной базе ОАО «УКБТМ» и ОАО «НПК Уралвагонзавод», г. Нижний Тагил.The technical advantages given in the description, the feasibility and reliability of the vertical guidance stabilizer of tank weapons, implemented according to the claimed structural scheme, are confirmed by tests of a prototype stabilizer at the upgraded facility 188MS and facility T-14 at the test base of OAO UKBTM and OAO NPK Uralvagonzavod, Nizhny Tagil.
Claims (1)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2013132092/28A RU2530438C1 (en) | 2013-07-10 | 2013-07-10 | Vertical laying and stabilization drive |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2013132092/28A RU2530438C1 (en) | 2013-07-10 | 2013-07-10 | Vertical laying and stabilization drive |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2530438C1 true RU2530438C1 (en) | 2014-10-10 |
Family
ID=53381654
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2013132092/28A RU2530438C1 (en) | 2013-07-10 | 2013-07-10 | Vertical laying and stabilization drive |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2530438C1 (en) |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| FR2127805A5 (en) * | 1971-02-26 | 1972-10-13 | Bofors Ab | |
| RU2238506C1 (en) * | 2003-07-07 | 2004-10-20 | ОАО "Специальное конструкторское бюро приборостроения и автоматики" | Laying and stabilization drive of tank armament |
| RU2284443C1 (en) * | 2005-03-09 | 2006-09-27 | Открытое акционерное общество "Специальное конструкторское бюро приборостроения и автоматики" | Tank armament stabilizer |
| RU2421679C1 (en) * | 2009-12-28 | 2011-06-20 | Открытое акционерное общество "Специальное конструкторское бюро приборостроения и автоматики" | Tank armament stabiliser |
-
2013
- 2013-07-10 RU RU2013132092/28A patent/RU2530438C1/en active
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| FR2127805A5 (en) * | 1971-02-26 | 1972-10-13 | Bofors Ab | |
| RU2238506C1 (en) * | 2003-07-07 | 2004-10-20 | ОАО "Специальное конструкторское бюро приборостроения и автоматики" | Laying and stabilization drive of tank armament |
| RU2284443C1 (en) * | 2005-03-09 | 2006-09-27 | Открытое акционерное общество "Специальное конструкторское бюро приборостроения и автоматики" | Tank armament stabilizer |
| RU2421679C1 (en) * | 2009-12-28 | 2011-06-20 | Открытое акционерное общество "Специальное конструкторское бюро приборостроения и автоматики" | Tank armament stabiliser |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US10747226B2 (en) | Adaptive autopilot control systems and methods | |
| CA1069205A (en) | Automated fire control apparatus | |
| RU2421679C1 (en) | Tank armament stabiliser | |
| EP3241086B1 (en) | Autopilot control system | |
| RU2525148C1 (en) | System for stabilisation and control ocer combat machine | |
| RU2387943C1 (en) | System to stabilise mlrs guides stack | |
| US9429105B2 (en) | Rocket vehicle with integrated attitude control and thrust vectoring | |
| CN110963012B (en) | Underwater submerging device and control method of underwater submerging equipment | |
| US20130069581A1 (en) | Control system for rotating shaft | |
| RU2530438C1 (en) | Vertical laying and stabilization drive | |
| RU2553712C1 (en) | System for aiming, stabilisation and control of combat machine weapon | |
| FR2850084B1 (en) | METHOD AND SYSTEM FOR CONTROLLING AN AIRCRAFT GOVERN. | |
| US2938435A (en) | Control apparatus | |
| EP3047228B1 (en) | Image-aided illumination assembly and method | |
| RU2555184C1 (en) | Weapon control and stabilisation system | |
| RU2593931C1 (en) | Armament stabilizer for combat module | |
| US4705237A (en) | Launcher for an optically guided, wire-controlled missile with improved electronic circuitry | |
| RU2629732C1 (en) | Remote controlled combat module arming stabiliser | |
| KR20100085730A (en) | Apparatus for controlling a motor and stabilization and armament system therewith | |
| RU2526292C1 (en) | Stabiliser of tank weapon | |
| RU2548941C1 (en) | System of control and stabilisation of combat module weapon | |
| CN110501899A (en) | A kind of PID follow-up control method based on genetic algorithm parameter Self-tuning System | |
| RU2430326C1 (en) | Weapons remote control system | |
| RU2628038C2 (en) | System for stabilizing and controlling fighting machine ordnance | |
| RU2552877C1 (en) | Combat module weapon stabiliser |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| QB4A | Licence on use of patent |
Free format text: LICENCE Effective date: 20150825 |