RU2552857C1 - Способ увеличения диапазона углов поворота изделия относительно гиростабилизированной платформы, установленной на изделии в карданновом подвесе - Google Patents
Способ увеличения диапазона углов поворота изделия относительно гиростабилизированной платформы, установленной на изделии в карданновом подвесе Download PDFInfo
- Publication number
- RU2552857C1 RU2552857C1 RU2013152170/28A RU2013152170A RU2552857C1 RU 2552857 C1 RU2552857 C1 RU 2552857C1 RU 2013152170/28 A RU2013152170/28 A RU 2013152170/28A RU 2013152170 A RU2013152170 A RU 2013152170A RU 2552857 C1 RU2552857 C1 RU 2552857C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- angles
- product
- axis
- suspension
- rotation
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Position Fixing By Use Of Radio Waves (AREA)
- Navigation (AREA)
Abstract
Изобретение относится к области приборостроения и может найти применение в системах навигации подвижных объектов, например летательных аппаратов. Технический результат - расширение функциональных возможностей. Для этого относительно гиростабилизированной платформы (ГСП), установленной на изделии в кардановом подвесе, обеспечивают увеличение углов поворота вокруг продольной, поперечной и вертикальной осей изделия за счет автоматического перевода трехосного карданова подвеса по сигналам от вычислительного устройства из режима работы с «ракетными» углами в режим работы с «самолетными» углами и обратно на заданное (требуемое) число раз с помощью двигателя механизма разворота (ДМР), установленного на дополнительной наружной раме карданова подвеса ГСП. При этом ось вращения дополнительной рамы относительно летательного аппарата (ЛА) устанавливают коллинеарно вертикальной оси ЛА. 3 ил.
Description
Изобретение относится к области приборостроения и может быть использовано при разработке ракетных и самолетных инерциальных систем управления с применением гиростабилизированных платформ (ГСП), установленных в кардановом подвесе на изделии.
Основу систем управления составляет комплекс командных приборов (ККП) с применением трехосных ГСП, на которых расположены чувствительные элементы (ЧЭ) (акселерометры и гироблоки). На осях трехосного подвеса установлены двигатели силовой стабилизации (ДС) ГСП и датчики углов (ДУ), по информации которых определяется угловая ориентация изделия относительно системы координат, связанной с ГСП. По информации ККП можно определить угловую ориентацию и линейное перемещение центра масс изделия относительно инерциального пространства.
Ориентацию системы координат OXPYPZP, связанной с ракетой, относительно системы координат OXYZ, связанной с ГСП, принято определять через «ракетные» углы φP, ψP, υP, которые называются углами азимута, крена и тангажа.
Последовательность поворота φP→ψP→υP показаны на фиг.1а, а кинематическая схема карданова подвеса с ДУ и ДС показана на фиг.1б.
Ориентацию системы координат OXCYCZC, связанной с самолетом, принято определять через «самолетные» углы ψC, υC, φC, которые называются углами рыскания, тангажа и крена.
Последовательность поворотов ψC→υC→φC показана на фиг.2а. Кинематическая схема карданова подвеса с ДУ и ДС показана на фиг.2б.
Углы поворота изделия (ракеты, самолета) вместе с кардановым подвесом относительно ГСП вокруг внутренней оси подвеса (ось азимута для «ракетных» и ось рыскания для «самолетных» углов), а также вокруг наружной оси подвеса (ось тангажа для «ракетных» и ось вращения для «самолетных» углов) практически не ограничены и могут изменяться в диапазоне ±360°. Углы разворота изделия по промежуточной оси подвеса (ось крена для «ракетных» углов и ось тангажа для «самолетных» углов) ограничены и не должны превышать пределов ±70° от исходного «нулевого» положения вследствие эффекта «сложения рам».
При «сложении рам» оси двигателей стабилизации ГСП, установленные на внутренней и наружной осях трехосного подвеса, складываются, и ГСП выходит из строя, а угловая ориентация изделия не может быть определена.
Для увеличения диапазона рабочих углов поворота ЛА относительно инерциального пространства используется четырехосный подвес. В известных схемах четырехосных подвесов «для нормального функционирования ГСП при любых эволюциях ЛА вводят дополнительную следящую раму (ДР), ось вращения которой в исходном положении совпадает с осью средней рамы ГСП. Однако даже при введении ДР существуют такие маневры ЛА, при которых может произойти нарушение нормальной работы ГСП.» (Индикаторные гироскопические платформы. Под редакцией д-ра техн. наук, проф. А.Д. Александрова. М., Машиностроение. 1979 г. - Стр.9).
Предлагаемый способ позволяет избежать этих недостатков и увеличить углы поворота вокруг всех трех осей поворота изделия: продольной (ось вращения), поперечной (ось тангажа) и вертикальной (ось рыскания или азимута) путем автоматического перевода трехосного карданова подвеса из режима работы с «ракетными» углами ориентации изделия относительно ГСП в режим работы трехосного карданова подвеса с «самолетными» углами ориентации изделия, а также обратного перехода от «самолетных» углов к «ракетным» углам необходимое количество раз.
При этом не изменяется съем информации с датчиков углов, установленных на осях карданова подвеса. Не изменяется и работа системы силовой стабилизации ГСП. Это достигается тем, что двигатель механизма поворота рам (ДМР) карданова подвеса, имеющий редуктор с пониженной передачей, для перехода от «ракетных» углов к «самолетным» и обратно устанавливают на дополнительной наружной раме (HP) карданова подвеса, который разворачивают кратковременно (1-2 с) относительно ЛА на угол θ4 от нуля до ±90° и обратно от ±90° и до нуля. Других особых требований к двигателю ДМР не предъявляется. Угол поворота дополнительной рамы ограничен. Эта рама может иметь различное конструктивное исполнение, минимизирующее вес и габариты прибора.
После поворота рам через редуктор с пониженной передачей ДМР работает в режиме торможения (отключен), а четырехосный подвес продолжит работать как трехосный, не меняя связи между гироблоками ГСП и двигателями стабилизации, установленными на осях трехосного подвеса.
Схема карданова подвеса для автоматического перевода трехосного подвеса из режима работы с «ракетными» углами в режим работы с «самолетными» углами и обратно показана на фиг.3.
На фиг.3 дополнительная (четвертая) рама является наружной рамой карданова подвеса ГСП. Ось вращения дополнительной рамы устанавливают коллинеарно вертикальной оси ЛА. При неработающем двигателе ДМР в исходном положении, когда угол θ4=0, четырехосный подвес превращается в трехосный подвес с «ракетными» углами с признаком «ракета», при этом наружная ось полученного трехосного подвеса совпадает с поперечной осью изделия (ось тангажа изделия).
Этот трехосный подвес имеет «неграничные» углы прокачки по внутренней (азимутальная ось) и наружной (тангажная ось) осям карданова подвеса и имеет ограниченный угол прокачки по промежуточной оси, которая совпадает с осью вращения изделия.
Если требуется большой угол поворота изделия вокруг продольной оси, то надо развернуть дополнительную раму вокруг вертикальной оси (ось OYH) на 90° против или на -90° по часовой стрелке. Тогда ось OZ3 совпадет с продольной осью ОХИ изделия, и при неработающем двигателе ДМР четырехосный подвес превратится в трехосный подвес с «самолетными» углами с признаком «самолет». Этот трехосный подвес допускает «неограниченный» поворот вокруг внутренней (ось рыскания) и наружной (ось вращения) изделия и ограниченный угол прокачки вокруг промежуточной оси подвеса (ось тангажа изделия).
При обратном повороте дополнительной рамы вокруг вертикальной оси на угол 90° против или на -90° по часовой стрелке трехосный подвес с «самолетными» углами с признаком «самолет» снова превращается в трехосный подвес с «ракетными» углами и признаком «ракета».
При переходе от «ракетных» углов к «самолетным» углам и обратно необходимо иметь в виду, что также меняются местами ограничения на разворот изделия вокруг осей «вращения» и «тангажа».
Переход от «ракетных» углов к «самолетным» и обратно должен осуществляться, когда углы по тангажу и вращению одновременно не превышают пределов ±70°. Процесс перехода осуществляется за время не более 1-2 с. На дополнительной оси подвеса установлен датчик угла ДУ θ4, который фиксирует переход от «ракетных» углов к «самолетным» и обратно автоматически, и при развороте сохраняется информация об угловом положении изделия относительно ГСП.
Двигатели силовой стабилизации работают в прежнем режиме. «Автоматическое» преобразование сигналов с датчиков углов прецессии ГСП на двигатели ДС происходит через синусно-косинусный преобразователь угла, который обычно устанавливают на внутренней оси трехосного карданова подвеса, или такое преобразование может осуществляться в вычислительном устройстве.
При выключенном двигателе ДМР на углах θ4=0° и θ4=±90° для повышения надежности наружная ось трехосного гиростабилизатора должна быть зафиксирована относительно корпуса прибора.
Таким образом, предлагаемый способ увеличения диапазона углов поворота изделия относительно ГСП, установленной на изделии в кардановом подвесе, имеет отличительную особенность в том, что трехосный карданов подвес с «ракетными» углами ориентации изделия относительно ГСП, когда недостаточны углы прокачки вокруг продольной оси изделия, по сигналу от вычислительного устройства на двигатель механизма разворота автоматически переводят из режима работы с «ракетными» углами ориентации изделия относительно ГСП в режим работы трехосного карданова подвеса с «самолетными» углами ориентации изделия, а также обратно переводят из режима работы с «самолетными» углами в режим работы с «ракетными» углами, когда необходимы большие углы прокачки вокруг поперечной оси изделия, для этого наружную ось трехосного подвеса устанавливают в дополнительную рамку, которую с помощью двигателя механизма разворота поворачивают вокруг вертикальной оси изделия на угол θ4 от нуля до ±90° и обратно от ±90° до нуля необходимое число раз. Угол поворота определяют по показаниям датчика угла, который устанавливают на оси дополнительной рамы.
При неработающем двигателе ДМР в положении, когда угол θ4=0, четырехосный подвес работает в режиме трехосного подвеса с «ракетными» углами и признаком «ракета», наружная ось полученного трехосного подвеса совпадает с поперечной осью изделия, а подвес имеет ограниченный угол прокачки по оси вращения изделия и неограниченные углы прокачки по двум другим осям изделия.
При неработающем двигателе ДМР, когда угол θ4=±90°, четырехосный подвес работает в режиме трехосного подвеса с «самолетными» углами с признаком «самолет», наружная ось полученного трехосного подвеса совпадает с продольной осью изделия, а подвес имеет ограниченный угол прокачки по оси тангажа и неограниченные углы прокачки по двум другим осям.
Техническими результатами предлагаемого способа являются:
- совмещение в одном приборе функций двух приборов: определение «ракетных» и «самолетных» углов ориентации изделия, используя предлагаемый механизм разворота рам карданова подвеса;
- улучшение технических характеристик изделия: повышение маневренности изделия, экономия энергетики;
- простая схема переключения прибора из режима работы с «ракетными» углами в режим работы с «самолетными» углами и обратно;
- стабилизация ГСП не изменяется и работает в режиме трехосного стабилизатора.
Claims (1)
- Способ увеличения диапазона углов поворота изделия относительно гиростабилизированной платформы (ГСП), установленной на изделии в кардановом подвесе, отличающийся тем, что трехосный карданов подвес с «ракетными» углами ориентации изделия относительно ГСП, когда недостаточны углы прокачки вокруг продольной оси изделия, по сигналу от вычислительного устройства автоматически переводят из режима работы с «ракетными» углами ориентации изделия относительно ГСП в режим работы трехосного карданова подвеса с «самолетными» углами ориентации изделия, а также обратно переводят из режима работы с «самолетными» углами в режим работы с «ракетными» углами, когда необходимы большие углы прокачки вокруг поперечной оси изделия, для этого наружную ось трехосного подвеса устанавливают в дополнительную раму, которую с помощью двигателя механизма разворота поворачивают вокруг вертикальной оси изделия на угол θ4 от нуля до ±90° и обратно от ±90° до нуля необходимое число раз, угол поворота определяют по показаниям датчика угла, который устанавливают на ось дополнительной рамы.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2013152170/28A RU2552857C1 (ru) | 2013-11-25 | 2013-11-25 | Способ увеличения диапазона углов поворота изделия относительно гиростабилизированной платформы, установленной на изделии в карданновом подвесе |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2013152170/28A RU2552857C1 (ru) | 2013-11-25 | 2013-11-25 | Способ увеличения диапазона углов поворота изделия относительно гиростабилизированной платформы, установленной на изделии в карданновом подвесе |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2013152170A RU2013152170A (ru) | 2015-05-27 |
| RU2552857C1 true RU2552857C1 (ru) | 2015-06-10 |
Family
ID=53284965
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2013152170/28A RU2552857C1 (ru) | 2013-11-25 | 2013-11-25 | Способ увеличения диапазона углов поворота изделия относительно гиростабилизированной платформы, установленной на изделии в карданновом подвесе |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2552857C1 (ru) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2654307C1 (ru) * | 2017-08-08 | 2018-05-17 | Федеральное государственное унитарное предприятие "Научно-производственный центр автоматики и приборостроения имени академика Н.А. Пилюгина" (ФГУП "НПЦАП") | Устройство карданова подвеса для увеличения диапазона углов поворота изделия |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6421622B1 (en) * | 1998-06-05 | 2002-07-16 | Crossbow Technology, Inc. | Dynamic attitude measurement sensor and method |
| RU2239160C1 (ru) * | 2003-03-18 | 2004-10-27 | Саратовский государственный технический университет | Система ориентации |
| RU2241959C1 (ru) * | 2003-05-20 | 2004-12-10 | Федеральное государственное унитарное предприятие "Научно-производственный центр автоматики и приборостроения имени академика Н.А.Пилюгина" | Способ определения навигационных параметров управляемых подвижных объектов и устройство для его осуществления |
| RU2285902C1 (ru) * | 2005-04-15 | 2006-10-20 | Федеральное государственное унитарное предприятие "Научно-производственный центр автоматики и приборостроения им. акад. Н.А. Пилюгина" (ФГУП "НПЦ АП") | Способ определения и компенсации ухода гиростабилизированной платформы и устройство для его осуществления |
-
2013
- 2013-11-25 RU RU2013152170/28A patent/RU2552857C1/ru active
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6421622B1 (en) * | 1998-06-05 | 2002-07-16 | Crossbow Technology, Inc. | Dynamic attitude measurement sensor and method |
| RU2239160C1 (ru) * | 2003-03-18 | 2004-10-27 | Саратовский государственный технический университет | Система ориентации |
| RU2241959C1 (ru) * | 2003-05-20 | 2004-12-10 | Федеральное государственное унитарное предприятие "Научно-производственный центр автоматики и приборостроения имени академика Н.А.Пилюгина" | Способ определения навигационных параметров управляемых подвижных объектов и устройство для его осуществления |
| RU2285902C1 (ru) * | 2005-04-15 | 2006-10-20 | Федеральное государственное унитарное предприятие "Научно-производственный центр автоматики и приборостроения им. акад. Н.А. Пилюгина" (ФГУП "НПЦ АП") | Способ определения и компенсации ухода гиростабилизированной платформы и устройство для его осуществления |
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| Командно-измерительные приборы/ Б. И. НАЗАРОВ и др. МО СССР. 1987, с. 588. * |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2654307C1 (ru) * | 2017-08-08 | 2018-05-17 | Федеральное государственное унитарное предприятие "Научно-производственный центр автоматики и приборостроения имени академика Н.А. Пилюгина" (ФГУП "НПЦАП") | Устройство карданова подвеса для увеличения диапазона углов поворота изделия |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| RU2013152170A (ru) | 2015-05-27 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Yuan et al. | Error compensation of an optical gyro INS by multi-axis rotation | |
| CN102829781B (zh) | 一种旋转式捷联光纤罗经实现的方法 | |
| CN106052682B (zh) | 一种混合式惯性导航系统及导航方法 | |
| CN202974288U (zh) | 一种微型捷联航姿系统 | |
| CN102980577A (zh) | 一种微型捷联航姿系统及其工作方法 | |
| CN104374388A (zh) | 一种基于偏振光传感器的航姿测定方法 | |
| Li et al. | Online self-calibration research of single-axis rotational inertial navigation system | |
| US3214575A (en) | Celestial-inertial navigation system | |
| CN105115505A (zh) | 一种四轴惯性稳定平台系统的二阶动态干扰力矩补偿方法 | |
| CN110187400B (zh) | 基于航向跟踪的海空重力扰动水平分量测量误差调制方法 | |
| RU2552857C1 (ru) | Способ увеличения диапазона углов поворота изделия относительно гиростабилизированной платформы, установленной на изделии в карданновом подвесе | |
| CN105115503A (zh) | 一种三轴稳定平台系统的伺服回路解耦方法 | |
| Xiang et al. | A SINS/GNSS/2D-LDV integrated navigation scheme for unmanned ground vehicles | |
| CN102116629A (zh) | 一种基于正四面体的六微机械电子陀螺配置方法 | |
| CN107807375B (zh) | 一种基于多gps接收机的无人机姿态追踪方法及系统 | |
| Chen et al. | A novel redundant INS based on triple rotary inertial measurement units | |
| US3071977A (en) | Gyroscope system | |
| CN115574817A (zh) | 一种基于三轴旋转式惯导系统的导航方法及导航系统 | |
| Peng et al. | Real-time attitude estimation for high-speed UAV in high-frequency environmental dithering based on AMCF | |
| RU2008138570A (ru) | Гиропривод для управления спутником | |
| CN109540134B (zh) | 一种三轴稳定平台系统框架自解锁方法及系统 | |
| CN202041214U (zh) | 一种混合型小型化低成本三轴惯导装置 | |
| Yan et al. | Design and Experiment of SINS/GPS Integrated Navigation System. | |
| JP2004361121A (ja) | 空間安定装置 | |
| Sushchenko | Features of control by two-axis gimbaled attitude and heading reference system |