RU2598145C1 - Method of forming output information in unit of gyroscopes and three-axis unit of damping gyroscopes - Google Patents

Method of forming output information in unit of gyroscopes and three-axis unit of damping gyroscopes Download PDF

Info

Publication number
RU2598145C1
RU2598145C1 RU2015119395/28A RU2015119395A RU2598145C1 RU 2598145 C1 RU2598145 C1 RU 2598145C1 RU 2015119395/28 A RU2015119395/28 A RU 2015119395/28A RU 2015119395 A RU2015119395 A RU 2015119395A RU 2598145 C1 RU2598145 C1 RU 2598145C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
block
angular velocity
gyroscopes
nominal
voltage
Prior art date
Application number
RU2015119395/28A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Алексей Григорьевич Кузнецов
Виктор Иванович Галкин
Борис Исаакович Портнов
Анатолий Петрович Кирюшкин
Original Assignee
Публичное акционерное общество "Московский институт электромеханики и автоматики" (ПАО "МИЭА")
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 Публичное акционерное общество "Московский институт электромеханики и автоматики" (ПАО "МИЭА") filed Critical Публичное акционерное общество "Московский институт электромеханики и автоматики" (ПАО "МИЭА")
Priority to RU2015119395/28A priority Critical patent/RU2598145C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2598145C1 publication Critical patent/RU2598145C1/en

Links

Images

Abstract

FIELD: instrument making.
SUBSTANCE: invention relates to instrument making. Present invention comprises measurement of rated angular velocities along each measuring axis by means of angular velocity sensors and sending obtained parameters in form of analogue signals, wherein measurement of rated angular velocities is performed using angular velocity sensors, providing generation of output information in digital form, then processing obtained information using preset coefficients for each measuring axis, which are determined as ratio of preset nominal output voltage to preset nominal angular velocity, then obtained data are converted into analogue signals, which are identical values of nominal voltage for all measuring axes.
EFFECT: technical result is increased reliability and longevity of operation, reduced material consumption, power consumption and weight of triaxial unit of damping gyroscopes and simplified upgrading of aircraft.
13 cl, 5 dwg

Description

Изобретение относится к области приборостроения, в частности, к блокам демпфирующих гироскопов, используемых в авиационно-космических пилотажных системах управления, в контурах обратной связи для выработки сигнала, пропорционального скорости изменения угла поворота летательного аппарата [1-3].The invention relates to the field of instrumentation, in particular, to blocks of damping gyroscopes used in aerospace aerobatic control systems, in feedback loops for generating a signal proportional to the rate of change of the angle of rotation of the aircraft [1-3].

Известны блоки демпфирующих гироскопов, в которых использованы одноосные датчики угловых скоростей с быстро вращающимся ротором -ДУСУ-М, выпускаемые серийно ОАО «Арзамасское научно-производственное объединение «Темп-Авиа» [4], в которых выходная информация формируется в виде напряжения постоянного тока. Причем заданной номинальной угловой скорости соответствует определенной величины номинальное выходное напряжение.Known blocks of damping gyroscopes in which uniaxial angular velocity sensors with a rapidly rotating rotor -DUSU-M are used, which are serially produced by the Temp-Avia Arzamas Scientific and Production Association [4], in which the output information is generated in the form of a DC voltage. Moreover, a given nominal angular velocity corresponds to a certain value of the nominal output voltage.

Основным недостатком таких приборов является невысокая надежность их работы - технический ресурс ДУСУ-М, не превышает 10.000 летных часов. Кроме того, для обеспечения заданной точности измерений при изменении номинальной угловой скорости, на прежнем значении выходного номинального напряжения, необходимо изменение конструкции гироскопа, в частности, массы ротора или скорости его вращения.The main disadvantage of such devices is the low reliability of their work - the technical resource of DUSU-M does not exceed 10,000 flight hours. In addition, to ensure a given measurement accuracy when changing the nominal angular velocity, at the same value of the output rated voltage, it is necessary to change the design of the gyroscope, in particular, the mass of the rotor or its speed of rotation.

Прототипом предлагаемого изобретения является способ формирования выдачи информации использованный в трехосном блоке демпфирующих гироскопов БДГ-30-1, разработки ОАО «МИЭА» [8], серийно изготавливаемых ОАО «Уральский приборостроительный завод», г. Екатеринбург [9], в котором также использованы ДУСУ-М. Известный способ включает измерение номинальных угловых скоростей по измерительным осям посредством одноосных датчиков угловых скоростей и дальнейшую выдачу измеренных номинальных угловых скоростей в виде одинаковой величины номинальных напряжений по всем измерительным осям (фиг.1 и фиг. 2).The prototype of the invention is a method for generating information output used in a triaxial block of damping gyroscopes BDG-30-1, developed by OJSC MIEA [8], serially manufactured by OJSC Ural Instrument-Making Plant, Yekaterinburg [9], which also used DUSU -M. The known method includes measuring the nominal angular velocities along the measuring axes by means of uniaxial angular velocity sensors and further issuing the measured nominal angular velocities in the form of the same magnitude of the nominal stresses along all the measuring axes (Fig. 1 and Fig. 2).

Основным недостатком такого блока демпфирующих гироскопов является отсутствие возможности его унифицированного использования для летательных аппаратов с различной номинальной угловой скоростью по измерительным осям. Использованные в нем одноосные датчики угловых скоростей ДУСУ-М рассчитаны на определенную номинальную угловую скорость. Для каждой номинальной скорости необходимо использовать одноосные датчики угловых скоростей различной конструктивной модификации с измененной массой роторов или измененной скоростью вращения. Следовательно, такие датчики не являются унифицированными, что в значительной мере увеличивает материалоемкость и сложность модернизации летательных аппаратов.The main disadvantage of such a block of damping gyroscopes is the lack of the possibility of its unified use for aircraft with different nominal angular velocities along the measuring axes. The uniaxial angular velocity sensors DUSU-M used in it are designed for a certain nominal angular velocity. For each rated speed, it is necessary to use uniaxial angular velocity sensors of various design modifications with a changed mass of rotors or a changed rotation speed. Therefore, such sensors are not unified, which greatly increases the material consumption and the complexity of the modernization of aircraft.

Кроме того, у таких одноосных датчиков угловых скоростей низкий технический ресурс и повышенное энергопотребление, т.к. в их конструкцию входит быстровращающийся массивный ротор, установленный в шарикоподшипниковых опорах, имеющих ограниченный технический ресурс, а для привода во вращение массивного ротора требуется значительное потребление мощности - порядка 12 Вт. Все это отражается на эффективности работы блока гироскопов в целом и величине его межремонтного интервала.In addition, such uniaxial angular velocity sensors have a low technical resource and increased energy consumption, as their design includes a rapidly rotating massive rotor installed in ball bearings that have a limited technical resource, and to drive a massive rotor into rotation requires significant power consumption - about 12 watts. All this affects the efficiency of the gyroscope unit as a whole and the size of its overhaul interval.

Заявленное изобретение решает задачу создания унифицированного блока гироскопов с аналоговым выходом информации, при этом единовременно достигаются такие технические результаты как повышение надежности и долговечности работы, снижение материалоемкости, энергопотребления и массы трехосного блока демпфирующих гироскопов, и упрощение модернизации летательных аппаратов.The claimed invention solves the problem of creating a unified block of gyroscopes with an analog information output, while at the same time such technical results as increasing reliability and durability, reducing material consumption, power consumption and mass of the triaxial block of damping gyroscopes, and simplifying the modernization of aircraft are achieved.

Заявленные технические результаты достигаются способом формирования выходной информации в блоке гироскопов, включающим измерение номинальных угловых скоростей по каждой измерительной оси посредством датчиков угловых скоростей и выдачу полученных параметров в виде аналоговых сигналов, при этом измерение номинальных угловых скоростей осуществляют посредством датчиков угловых скоростей, обеспечивающих формирование выходной информации в оцифрованном виде, затем осуществляют обработку полученной информации с использованием заданных коэффициентов для каждой измерительной оси, которые определяются как отношение заданного номинального выходного напряжения к заданной номинальной угловой скорости, а затем преобразуют полученные данные в аналоговые сигналы, представляющие собой одинаковые величины номинального напряжения для всех измерительных осей.The claimed technical results are achieved by the method of generating the output information in the gyroscope unit, including the measurement of the nominal angular velocities on each measuring axis by means of the angular velocity sensors and the generation of the obtained parameters in the form of analog signals, while the nominal angular velocities are measured by means of the angular velocity sensors providing the formation of the output information in digital form, then process the received information using the specified x coefficients for each measuring axis, which is defined as the ratio of a predetermined nominal output voltage to a predetermined nominal angular speed, and then convert the data to analog signals representing the same values for the nominal voltage of the measuring axes.

Блок гироскопов представляет собой трехосный блок демпфирующих гироскопов.The gyroscope block is a triaxial block of damping gyroscopes.

Обеспечивают электропитание блока гироскопов при кратковременном исчезновении напряжения от источника питания, которым является бортовой источник питания.They provide power to the gyroscope unit in the event of a short-term loss of voltage from the power source, which is an onboard power source.

Заявленные технические результаты достигаются трехосным блоком демпфирующих гироскопов, состоящим из трех одноосных датчиков угловых скоростей и обеспечивающим выдачу выходных сигналов в аналоговом виде, при этом, датчики угловых скоростей представляют собой микромеханические датчики с цифровыми выходами информации, которые подключены ко входу или входам по меньшей мере одного микроконтроллера, осуществляющего обработку полученной информации с использованием заданных коэффициентов для каждой измерительной оси, которые определяются как отношение заданного номинального выходного напряжения к заданной номинальной угловой скорости, а выход по меньшей мере одного упомянутого микроконтроллера подключен к трехканальному входу или трехканальным входам по меньшей мере одного цифро-аналогового преобразователя, обеспечивающего получение выходных аналоговых сигналов в виде одинакового номинального напряжения для всех измерительных осей.The claimed technical results are achieved by a triaxial block of damping gyroscopes, consisting of three uniaxial angular velocity sensors and providing output signals in analog form, while the angular velocity sensors are micromechanical sensors with digital information outputs that are connected to the input or inputs of at least one a microcontroller that processes the received information using the specified coefficients for each measuring axis, which determine is calculated as the ratio of a given nominal output voltage to a given nominal angular velocity, and the output of at least one of the microcontrollers is connected to a three-channel input or three-channel inputs of at least one digital-to-analog converter, which provides output analog signals in the form of the same nominal voltage for all measuring axes.

Помимо этого, за счет дополнительных элементов конструкции, которые не принципиальны для реализации заявленного способа и трехосного блока демпфирующих гироскопов, в котором реализован заявленный способ, можно получить дополнительные положительные технические эффекты.In addition, due to additional structural elements that are not essential for the implementation of the claimed method and the triaxial block of damping gyroscopes in which the claimed method is implemented, additional positive technical effects can be obtained.

Так, для обеспечения необходимого напряжения электропитания элементов блока в блоке демпфирующих гироскопов установлен преобразователь напряжения, который осуществляет необходимые преобразования напряжения источника питания.So, to provide the necessary voltage for the power supply of the block elements, a voltage converter is installed in the block of damping gyroscopes, which carries out the necessary voltage source transformations.

Дополнительно можно установить устройство, обеспечивающее электропитание трехосного блока демпфирующих гироскопов при кратковременном исчезновении напряжения от источника питания, представляющее собой, по меньшей мере, один высокоемкостной конденсатор, что позволяет при кратковременном пропадании бортового электропитания в течение 200 мс обеспечить штатную работу трехосного блока демпфирующих гироскопов. Причем, использование высокоемкостного конденсатора дает максимальный эффект с точки зрения надежности и долговечности, но может быть использовано и иное устройство, обеспечивающее электропитание трехосного блока демпфирующих гироскопов при кратковременном исчезновении напряжения от источника питания, например, аккумулятор или иной самостоятельный источник питания или устройство способное сохранять и отдавать заряд.In addition, it is possible to install a device that provides power to the triaxial block of damping gyroscopes in the event of a short-term loss of voltage from the power source, which is at least one high-capacitance capacitor, which makes it possible to ensure regular operation of the triaxial block of damping gyroscopes for a short-term loss of on-board power supply for 200 ms. Moreover, the use of a high-capacitance capacitor gives the maximum effect in terms of reliability and durability, but another device can be used that provides power to the triaxial block of damping gyroscopes in the event of a short-term loss of voltage from the power source, for example, a battery or other independent power source or a device capable of storing and give charge.

Объединение элементов блока в одном корпусе, с жестким креплением к нему датчиков угловых скоростей, микроконтроллера, цифро-аналогового преобразователя, преобразователя напряжения от источника питания и устройства, обеспечивающего электропитание трехосного блока демпфирующих гироскопов при кратковременном исчезновении напряжения от источника питания, позволяет обеспечить надежность крепления элементов, за счет заводского контроля, тем самым повысив надежность блока при эксплуатации.The combination of the block elements in one housing, with the angular velocity sensors, microcontroller, digital-to-analog converter, voltage converter from the power supply and the device providing power to the triaxial block of damping gyroscopes during a short-term voltage failure from the power supply, is rigidly fixed to ensure the fastening of the elements , due to factory control, thereby increasing the reliability of the unit during operation.

Кроме того, между датчиками угловых скоростей и микроконтроллером, осуществляющим обработку полученной информации с использованием заданных коэффициентов для каждой измерительной оси, которые определяются как отношение заданного номинального выходного напряжения к заданной номинальной угловой скорости, возможно введение, по меньшей мере, одного дополнительного микроконтроллера, обеспечивающего обработку сигналов от датчиков угловых скоростей и дальнейшую выдачу полученного сигнала на микроконтроллер, осуществляющий обработку полученной информации с использованием заданных коэффициентов для каждой измерительной оси, которые определяются как отношение заданного номинального выходного напряжения к заданной номинальной угловой скорости. Это позволит повысить надежность блока демпфирующих гироскопов за счет дублирования, причем, целесообразно проводить вышеуказанную обработку посредством разного программного обеспечения для каждого микроконтроллера.In addition, between the angular velocity sensors and the microcontroller that processes the received information using the specified coefficients for each measuring axis, which are defined as the ratio of the specified nominal output voltage to the specified nominal angular velocity, it is possible to introduce at least one additional microcontroller that provides processing signals from angular velocity sensors and further issuing the received signal to a microcontroller that processes n radiation information using a predetermined coefficient for each measuring axis, which is defined as the ratio of a predetermined nominal output voltage to a predetermined nominal angular velocity. This will improve the reliability of the block of damping gyroscopes due to duplication, and it is advisable to carry out the above processing using different software for each microcontroller.

Сущность изобретения поясняется чертежами.The invention is illustrated by drawings.

Фиг. 1 - структурно-функциональная схема, демонстрирующая способ формирования выдачи информации в БДГ-30-1 (прототип).FIG. 1 is a structural and functional diagram demonstrating a method for generating information output in a BDG-30-1 (prototype).

Фиг. 2 - конструкция трехосного блока демпфирующих гироскопов БДГ-30-1 (прототип).FIG. 2 - design of a triaxial block of damping gyroscopes BDG-30-1 (prototype).

Фиг. 3-конструкция заявленного трехосного блока демпфирующих гироскопов со снятой крышкой.FIG. 3-design of the claimed triaxial block of damping gyroscopes with the cover removed.

Фиг. 4 - структурно-функциональная схема, демонстрирующая способ формирования выдачи выходной информации заявленного изобретения.FIG. 4 is a structural and functional diagram showing a method for generating output of the claimed invention.

Фиг. 5 - графики выходной информации в заявленном трехосном блоке демпфирующих гироскопов.FIG. 5 is a graph of the output information in the claimed triaxial block of damping gyroscopes.

Изобретение осуществляют следующим образом.The invention is as follows.

В предпочтительном варианте исполнения (фиг. 3) заявленный блок гироскопов конструктивно состоит из закрывающегося крышкой корпуса 1, к внутренней поверхности которого жестко прикреплены: блок датчиков угловых скоростей 2, блок преобразования аналоговый 3, включающий микроконтроллер и цифро-аналоговый преобразователь, а также блок 4, содержащий преобразователь напряжения от бортового источника питания с высокоемкостными конденсаторами 5, обеспечивающими электропитание трехосного блока демпфирующих гироскопов при кратковременном исчезновении напряжения от источника питания. Блок датчиков угловых скоростей 2 состоит из трех одноосных датчиков угловых скоростей, представляющих собой ортогонально установленные микромеханические датчики с цифровыми выходами информации (ММГ), которые подключены ко входу или входам по меньшей мере одного микроконтроллера, осуществляющего обработку полученной информации с использованием заданных коэффициентов для каждой измерительной оси, которые определяются как отношение заданного номинального выходного напряжения к заданной номинальной угловой скорости. Выход, по меньшей мере, одного упомянутого микроконтроллера подключен к трехканальному входу или трехканальным входам по меньшей мере одного цифро-аналогового преобразователя, обеспечивающего получение выходных аналоговых сигналов в виде одинакового номинального напряжения для всех измерительных осей.In a preferred embodiment (Fig. 3), the claimed gyroscope unit is structurally composed of a housing 1 closed by a cover, to the inner surface of which are rigidly attached: an angular velocity sensor unit 2, an analogue conversion unit 3, including a microcontroller and a digital-to-analogue converter, as well as block 4 comprising a voltage converter from an on-board power source with high-capacity capacitors 5, providing power to the triaxial block of damping gyroscopes during short-term disappearance voltage from the power source. The block of angular velocity sensors 2 consists of three uniaxial angular velocity sensors, which are orthogonally mounted micromechanical sensors with digital information outputs (MMG), which are connected to the input or inputs of at least one microcontroller that processes the received information using the specified coefficients for each measurement axis, which are defined as the ratio of a given nominal output voltage to a given nominal angular velocity. The output of at least one of the aforementioned microcontrollers is connected to a three-channel input or three-channel inputs of at least one digital-to-analog converter, which provides output analog signals in the form of the same nominal voltage for all measuring axes.

Использование датчиков (ММГ) подобного типа, например, датчиков MSG 1100D, STIM 210 или µΙΜU-I [5-7], позволяет обеспечить универсальность блока гироскопов, т.к. не требуется замена датчиков под определенную номинальную угловую скорость летательного аппарата, что необходимо при проведении модернизации, в результате которой улучшаются технические характеристики блока демпфирующих гироскопов. Это обусловлено тем, что такие датчики (ММГ) могут быть использованы на широкий диапазон номинальных угловых скоростей. Однако простая замена известных датчиков (ДУСУ-М) на микромеханические датчики (ММГ) в уже созданной системе не позволяет обеспечить совместимость блока гироскопов с уже существующей системой управления, в которой этот блок используется. В связи с этим, необходимо обеспечить возможность преобразования цифровой информации от датчиков (ММГ) в аналоговый сигнал в виде одинакового номинального напряжения для всех измерительных осей. Для осуществления такого совмещения предлагается использовать заявленный способ, при котором в микроконтроллере осуществляют обработку полученной от датчиков (ММГ) информации с использованием заданных коэффициентов для каждой измерительной оси, которые определяются как отношение заданного номинального выходного напряжения к заданной номинальной угловой скорости, а затем при помощи цифро-аналогового преобразователя обеспечивают получение выходных аналоговых сигналов в виде одинакового номинального напряжения для всех измерительных осей, после чего полученные аналоговые сигналы поступают потребителю в систему управления самолетом.The use of sensors of this type (MMG), for example, MSG 1100D, STIM 210, or µΙΜU-I sensors [5-7], allows for the universality of the gyroscope unit, since it is not necessary to replace the sensors for a certain nominal angular speed of the aircraft, which is necessary during the modernization, as a result of which the technical characteristics of the damping gyroscopes unit are improved. This is due to the fact that such sensors (MMG) can be used on a wide range of nominal angular velocities. However, a simple replacement of the known sensors (DUSU-M) with micromechanical sensors (MMG) in the already created system does not allow ensuring the compatibility of the gyroscope unit with the existing control system in which this unit is used. In this regard, it is necessary to ensure the possibility of converting digital information from sensors (MMG) into an analog signal in the form of the same nominal voltage for all measuring axes. To implement such a combination, it is proposed to use the claimed method, in which the information received from the sensors (MMG) is processed in the microcontroller using the specified coefficients for each measuring axis, which are defined as the ratio of a given nominal output voltage to a given nominal angular velocity, and then using digital -analog converter provide the output of analog signals in the form of the same nominal voltage for all meter axes, after which the received analog signals are sent to the consumer in the aircraft control system.

Проведенные испытания показали, что заявленная конструкция трехосного блока демпфирующих гироскопов, в котором реализован заявленный способ, позволяет обеспечить универсальность блока для всех существующих типов летательных аппаратов, в которых использованы блоки гироскопов с аналоговым выходом информации, позволяет повысить наработку на отказ с 10.000 часов до 40.000 часов, значительно снизить материалоемкость, на порядок уменьшить потребляемую электроэнергию - с 45 Вт до 4,5 Вт и в 2,5 раза уменьшить массу прибора - с 2,6 кг до 1 кг.The tests showed that the claimed design of the triaxial block of damping gyroscopes, in which the claimed method is implemented, allows to ensure the universality of the block for all existing types of aircraft, in which the blocks of gyroscopes with an analog information output are used, can increase the mean time between failures from 10,000 hours to 40,000 hours significantly reduce material consumption, reduce the energy consumption by an order of magnitude - from 45 W to 4.5 W and reduce the weight of the device 2.5 times - from 2.6 kg to 1 kg.

Кроме того, в заявленном трехосном блоке демпфирующих гироскопов могут быть использованы как один микроконтроллер или цифро-аналоговый преобразователь, так и несколько, что позволит увеличить надежность блока гироскопов, например, в случае установки дублирующих микроконтроллеров или цифро-аналоговых преобразователей.In addition, the claimed triaxial block of damping gyroscopes can use either one microcontroller or a digital-to-analog converter, or several, which will increase the reliability of the block of gyroscopes, for example, in the case of installing duplicate microcontrollers or digital-to-analog converters.

Техническая реализация заявленного изобретения осуществляется следующим образом.Technical implementation of the claimed invention is as follows.

На фиг. 4 показана структурно-функциональная схема заявленного способа формирования выходной информации в аналоговом виде в трехосном блоке демпфирующих гироскопов, где: ωx, ωy, ωz - измеряемые угловые скорости; (ММГ)X, (ΜΜΓ)Y, (ΜΜΓ)Z, - ортогонально установленные по измерительным осям одноосные микромеханические датчики с цифровым выходом информации (

Figure 00000001
,
Figure 00000002
,
Figure 00000003
), скомпонованные, например, в виде трехосного блока 2; микроконтроллер (МК) и трехканальный цифро-аналоговый преобразователь (ЦАП), скомпонованные, например, в виде блока 3; преобразователь напряжения от источника питания 4 с устройством поддержания электропитания при кратковременном отключении напряжения от бортового источника питания, выполненным, например, в виде высокоемкостного конденсатора 5; Ux, Uy, Uz - выходные напряжения трехосного блока.In FIG. 4 shows a structural-functional diagram of the claimed method for generating output information in analog form in a triaxial block of damping gyroscopes, where: ω x , ω y , ω z are measured angular velocities; (MMG) X , (ΜΜΓ) Y , (ΜΜΓ) Z , are uniaxial micromechanical sensors orthogonally mounted along the measuring axes with a digital information output (
Figure 00000001
,
Figure 00000002
,
Figure 00000003
) arranged, for example, in the form of a triaxial block 2; a microcontroller (MK) and a three-channel digital-to-analog converter (DAC), arranged, for example, in the form of block 3; a voltage converter from a power source 4 with a power supply maintaining device for a short-time voltage disconnection from an on-board power source, made, for example, in the form of a high-capacity capacitor 5; U x , U y , U z - output voltage of the triaxial block.

Измерение угловых скоростей (ωx, ωy, ωz) осуществляется посредством трех ортогонально установленных друг другу одноосных микромеханических датчиков угловых скоростей (ММГ)X, (ΜΜΓ)Y, (ΜΜΓ)Z, формирующих выходную информацию в цифровом виде

Figure 00000001
,
Figure 00000002
,
Figure 00000003
.The measurement of angular velocities (ω x , ω y , ω z ) is carried out using three uniaxial uniaxial micromechanical angular velocity sensors (MMG) X , (ΜΜΓ) Y , (ΜΜΓ) Z , which form digital output information
Figure 00000001
,
Figure 00000002
,
Figure 00000003
.

Информация датчиков (ММГ) поступает в микроконтроллер, где она пересчитывается в напряжения Ux, Uy, Uz, используя записанные в памяти микропроцессора масштабные коэффициенты kx, ky; kz. Величины масштабных коэффициентов для каждой измерительной оси kx, ky, kz, которые определяются как отношение заданного номинального выходного напряжения к номинальной угловой скорости для каждой измерительной оси - kx=Uнхнх, ky=Uнyну, kz=Uнzнz, определяются и записываются в память микропроцессора в заводских условиях в процессе отладки трехосного блока демпфирующих гироскопов. Затем преобразуют цифровую информацию в аналоговые сигналы, представляющие собой одинаковой величины номинальные напряжения для разных величин номинальных угловых скоростей по измерительным осям.The sensor information (MMG) is sent to the microcontroller, where it is converted to voltage U x , U y , U z using scale factors k x , k y stored in the microprocessor memory; k z . The values of the scale factors for each measuring axis k x , k y , k z , which are defined as the ratio of a given nominal output voltage to the nominal angular velocity for each measuring axis - k x = U нх / ω нх , k y = U нy / ω well , k z = U нz / ω нz , are determined and recorded in the microprocessor memory in the factory during debugging of the triaxial block of damping gyroscopes. Then digital information is converted into analog signals, representing the same magnitude of the nominal voltage for different values of the nominal angular velocities along the measuring axes.

На фиг. 5 показаны графики выходной информации в трехосном блоке демпфирующих гироскопов, в котором реализован предложенный способ их формирования. Где: 1 - график выходной характеристики Uy=f(ωy) по измерительной оси Y; 2 - график выходной характеристики Uz=f(ωz) по измерительной оси Z; 3 - график выходной характеристики Ux=f(ωx) по измерительной оси X; ωну=±600/c - номинальная измеряемая угловая скорость по оси Υ; ωнz=±90% - номинальная измеряемая угловая скорость по оси Χ; ωнх=±1800/c - номинальная измеряемая угловая скорость по оси Ζ; Uнx=Uнy=Uнz=±5В - номинальные выходные напряжения по измерительным осям Χ, Y, Z.In FIG. 5 shows graphs of output information in a triaxial block of damping gyroscopes, in which the proposed method for their formation is implemented. Where: 1 - graph of the output characteristic U y = f (ω y ) along the measuring axis Y; 2 is a graph of the output characteristic U z = f (ω z ) along the measuring axis Z; 3 is a graph of the output characteristic U x = f (ω x ) along the measuring axis X; ω well = ± 60 0 / s is the nominal measured angular velocity along the оси axis; ω нz = ± 90% - nominal measured angular velocity along the оси axis; ω nx = ± 180 0 / s is the nominal measured angular velocity along the оси axis; U нx = U нy = U нz = ± 5V - rated output voltages along the measuring axes Χ, Y, Z.

Для обеспечения одинаковой величины выходного номинального напряжения при разных измеряемых номинальных угловых скоростях в процессе отладки блока 1, в заводских условиях, определяются необходимые значения масштабных коэффициентов для каждого датчика (ММГ) в виде: для измерительной оси Y-ky=5/60=0,0833 В/0/c; для оси Ζ-kz=5/90=0,055 В/0/c: для оси X-kx=5/180=0,277 В/0/c. Эти значения масштабных коэффициентов записываются в память микроконтроллера, где в процессе штатной работы блока гироскопов осуществляется пересчет угловых скоростей, измеряемых датчиками (ММГ) в цифровом виде, в выходное напряжение в цифровом виде:

Figure 00000004
,
Figure 00000005
,
Figure 00000006
. Полученные в микроконтроллере значения напряжений в цифровом виде передаются в цифро-аналоговый преобразователь, где они преобразуются в аналоговые выходные сигналы Ux, Uy, Uz. При этом при неодинаковых номинальных угловых скоростях по измерительным осям ωнx≠ ωнy≠ ωнz выходные значения номинальных напряжений будут равны друг другу Uнx=Uнy=Uнz=±5В.To ensure the same value of the output rated voltage at different measured nominal angular velocities during debugging of unit 1, in the factory, the necessary values of the scale factors for each sensor (MMG) are determined in the form: for the measuring axis Yk y = 5/60 = 0.0833 B / 0 / s; for the Ζ-k axis z = 5/90 = 0.055 V / 0 / s: for the Xk axis x = 5/180 = 0.277 V / 0 / s. These values of the scale factors are recorded in the memory of the microcontroller, where during the normal operation of the gyroscope unit, the angular velocities measured by sensors (MMG) are converted in digital form to the output voltage in digital form:
Figure 00000004
,
Figure 00000005
,
Figure 00000006
. The voltage values obtained in the microcontroller are transmitted in digital form to a digital-to-analog converter, where they are converted into analog output signals U x , U y , U z . Moreover, at different nominal angular velocities along the measuring axes ω nx н ω ny ≠ ω nz, the output values of the nominal voltages will be equal to each other U nx = U ny = U nz = ± 5V.

Заявленный способ легко реализуем с помощью известных конструктивных элементов в конструкции трехосного блока демпфирующих гироскопов.The claimed method is easily implemented using known structural elements in the design of a triaxial block of damping gyroscopes.

ИСТОЧНИКИ ИНФОРМАЦИИINFORMATION SOURCES

1. Гироскопические системы, ч. II Гироскопические системы и приборы, под. редакцией Д.С. Пельпора, М., высшая школа, 1971, 488 с. 1. Gyroscopic systems, h. II Gyroscopic systems and devices, under. Edited by D.S. Pelpora, M., high school, 1971, 488 pp.

2. Браславский Д.А., Логунов С.С., Пельпор Д.С. Авиационные приборы и автоматика, М., Машиностроение, 1978, 427 с. 2. Braslavsky D.A., Logunov S.S., Pelpor D.S. Aviation devices and automation, M., Mechanical Engineering, 1978, 427 p.

3. Галкин В.И. Перспективные гироскопы летательных аппаратов, ISBN: 978-3-659-47948-9, LAP LAMBERT Academic Publishing, Saarbrucken, Deutschland, 2013, 146 c.3. Galkin V.I. Perspective Aircraft Gyroscopes, ISBN: 978-3-659-47948-9, LAP LAMBERT Academic Publishing, Saarbrucken, Deutschland, 2013, 146 c.

4. ДУСУ-М - одноосный датчик угловых скоростей, http://www.temp-avia.ru/index-24.htm.4. DUSU-M - uniaxial angular velocity sensor, http://www.temp-avia.ru/index-24.htm.

5. Техническое описание одноосного микромеханического датчика угловых скоростей с цифровым выходом информации MSG 1100D китайской фирмы МТ Microsystems, www.cetcmems.com.5. Technical description of a uniaxial micromechanical angular velocity sensor with digital information output MSG 1100D of Chinese company MT Microsystems, www.cetcmems.com.

6. Техническое описание трехосного микромеханического датчика угловых скоростей STIM 210 норвежской фирмы Sensonor - с цифровым выходом информации, www.sensonor.com.6. Technical description of the triaxial micromechanical angular velocity sensor STIM 210 of the Norwegian company Sensonor - with digital information output, www.sensonor.com.

7. Техническое описание трехосного микромеханического измерителя угловых скоростей и линейных ускорений µIΜU - I фирмы Northrop Grumman, www. northropgrumman.litef.com.7. Technical description of a triaxial micromechanical angular velocity and linear acceleration meter µIΜU - I from Northrop Grumman, www. northropgrumman.litef.com.

8. Комплексная система управления КСУ-130 для самолета ЯК-130, ОАО «МИЭА», http://aomiea.ru/complexsystemupr.html.8. Integrated control system KSU-130 for the aircraft Yak-130, JSC "MIEA", http://aomiea.ru/complexsystemupr.html.

9. Блок демпфирующих гироскопов БДГ-30-1, ОАО «Уральский приборостроительный завод», г. Екатеринбург, http://upz.ru/ru/avia.html#.9. Block of damping gyroscopes BDG-30-1, OJSC Ural Instrument-Making Plant, Yekaterinburg, http://upz.ru/ru/avia.html#.

10. Блок демпфирующих гироскопов БДГ-30-1, http://snkplus.ru/produktsiya/blok-dempfiruyushchikh-giroskopov-bdg-30-1.html.10. Block of damping gyroscopes BDG-30-1, http://snkplus.ru/produktsiya/blok-dempfiruyushchikh-giroskopov-bdg-30-1.html.

Claims (13)

1. Способ формирования выходной информации в блоке гироскопов, включающий измерение номинальных угловых скоростей по каждой измерительной оси посредством датчиков угловых скоростей и выдачу полученных параметров в виде аналоговых сигналов, отличающийся тем, что измерение номинальных угловых скоростей осуществляют посредством датчиков угловых скоростей, обеспечивающих формирование выходной информации в оцифрованном виде, затем осуществляют обработку полученной информации с использованием заданных коэффициентов для каждой измерительной оси, которые определяются как отношение заданного номинального выходного напряжения к заданной номинальной угловой скорости, а затем преобразуют полученные данные в аналоговые сигналы, представляющие собой одинаковые величины номинального напряжения для всех измерительных осей.1. A method of generating output information in a block of gyroscopes, including measuring the nominal angular velocities on each measuring axis by means of angular velocity sensors and generating the obtained parameters in the form of analog signals, characterized in that the measurement of nominal angular velocities is carried out by means of angular velocity sensors, providing the formation of output information in a digitalized form, then the received information is processed using the given coefficients for each axis, which are defined as the ratio of a given nominal output voltage to a given nominal angular velocity, and then convert the received data into analog signals, which are the same values of the nominal voltage for all measuring axes. 2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что блок гироскопов представляет собой трехосный блок демпфирующих гироскопов.2. The method according to p. 1, characterized in that the block of gyroscopes is a triaxial block of damping gyroscopes. 3. Способ по п. 1, отличающийся тем, что обеспечивают электропитание блока гироскопов при кратковременном исчезновении напряжения от источника питания.3. The method according to p. 1, characterized in that they provide power to the block of gyroscopes with a short-term disappearance of voltage from the power source. 4. Способ по п. 3, отличающийся тем, что источник питания является бортовым источником питания.4. The method according to p. 3, characterized in that the power source is an onboard power source. 5. Трехосный блок демпфирующих гироскопов, состоящий из трех одноосных датчиков угловых скоростей и обеспечивающий выдачу выходных сигналов в аналоговом виде, отличающийся тем, что датчики угловых скоростей представляют собой микромеханические датчики с цифровыми выходами информации, которые подключены ко входу или входам по меньшей мере одного микроконтроллера, осуществляющего обработку полученной информации с использованием заданных коэффициентов для каждой измерительной оси, которые определяются как отношение заданного номинального выходного напряжения к заданной номинальной угловой скорости, а выход по меньшей мере одного упомянутого микроконтроллера подключен к трехканальному входу или трехканальным входам по меньшей мере одного цифро-аналогового преобразователя, обеспечивающего получение выходных аналоговых сигналов в виде одинакового номинального напряжения для всех измерительных осей.5. A triaxial block of damping gyroscopes, consisting of three uniaxial angular velocity sensors and providing output signals in analog form, characterized in that the angular velocity sensors are micromechanical sensors with digital information outputs that are connected to the input or inputs of at least one microcontroller processing the received information using the specified coefficients for each measuring axis, which are defined as the ratio of the given nominal output voltage to a given nominal angular velocity, and the output of at least one of the microcontrollers is connected to a three-channel input or three-channel inputs of at least one digital-to-analog converter, which provides output analog signals in the form of the same nominal voltage for all measuring axes. 6. Трехосный блок демпфирующих гироскопов по п. 5, отличающийся тем, что электропитание элементов блока осуществляется от источника питания через преобразователь напряжения.6. Three-axis block of damping gyroscopes according to claim 5, characterized in that the power supply of the block elements is carried out from the power source through a voltage converter. 7. Трехосный блок демпфирующих гироскопов по п. 6, отличающийся тем, что преобразователь установлен в блоке демпфирующих гироскопов.7. The triaxial block of damping gyroscopes according to claim 6, characterized in that the converter is installed in the block of damping gyroscopes. 8. Трехосный блок демпфирующих гироскопов по п. 5, отличающийся тем, что дополнительно установлено устройство, обеспечивающее электропитание трехосного блока демпфирующих гироскопов при кратковременном исчезновении напряжения от источника питания.8. The triaxial block of damping gyroscopes according to claim 5, characterized in that an additional device is installed that provides power to the triaxial block of damping gyroscopes in the event of a short-term loss of voltage from the power source. 9. Трехосный блок демпфирующих гироскопов по п. 8, отличающийся тем, что устройство, обеспечивающее электропитание трехосного блока демпфирующих гироскопов при кратковременном исчезновении напряжения от источника питания, представляет собой по меньшей мере один высокоемкостной конденсатор.9. The triaxial block of damping gyroscopes according to claim 8, characterized in that the device providing power to the triaxial block of damping gyroscopes in the event of a short-term loss of voltage from the power source is at least one high-capacity capacitor. 10. Трехосный блок демпфирующих гироскопов по п. 5, отличающийся тем, что источник питания является бортовым источником питания.10. The triaxial block of damping gyroscopes according to claim 5, characterized in that the power source is an onboard power source. 11. Трехосный блок демпфирующих гироскопов по п. 5, отличающийся тем, что датчики угловых скоростей установлены ортогонально друг другу.11. The triaxial block of damping gyroscopes according to claim 5, characterized in that the angular velocity sensors are mounted orthogonally to each other. 12. Трехосный блок демпфирующих гироскопов по п. 5, отличающийся тем, что блок состоит из закрывающегося крышкой корпуса, к которому жестко прикреплены: блок датчиков угловых скоростей, блок преобразования аналоговый, включающий микроконтроллер и цифро-аналоговый преобразователь, а также блок, включающий преобразователь напряжения от источника питания с высокоемкостными конденсаторами, обеспечивающими электропитание трехосного блока демпфирующих гироскопов при кратковременном исчезновении напряжения от источника питания.12. The three-axis block of damping gyroscopes according to claim 5, characterized in that the block consists of a housing that closes with a lid, to which are rigidly attached: a block of angular velocity sensors, an analog conversion unit, including a microcontroller and a digital-to-analog converter, as well as a block including a converter voltage from a power source with high-capacitance capacitors that provide power to the triaxial block of damping gyroscopes during a short-term loss of voltage from the power source. 13. Трехосный блок демпфирующих гироскопов по п. 5, отличающийся тем, что между датчиками угловых скоростей и микроконтроллером, осуществляющим обработку полученной информации с использованием заданных коэффициентов для каждой измерительной оси, которые определяются как отношение заданного номинального выходного напряжения к заданной номинальной угловой скорости, дополнительно установлен по меньшей мере один микроконтроллер, обеспечивающий обработку сигналов от датчиков угловых скоростей и дальнейшую выдачу полученного сигнала на микроконтроллер, осуществляющий обработку полученной информации с использованием заданных коэффициентов для каждой измерительной оси, которые определяются как отношение заданного номинального выходного напряжения к заданной номинальной угловой скорости. 13. The triaxial block of damping gyroscopes according to claim 5, characterized in that between the angular velocity sensors and the microcontroller that processes the received information using the specified coefficients for each measuring axis, which are defined as the ratio of the specified nominal output voltage to a given nominal angular velocity, additionally at least one microcontroller is installed, providing processing of signals from angular velocity sensors and further issuing the received signal to ikrokontroller performing processing the received information using predefined coefficients for each measuring axis, which is defined as the ratio of a predetermined nominal output voltage to a predetermined nominal angular velocity.
RU2015119395/28A 2015-05-25 2015-05-25 Method of forming output information in unit of gyroscopes and three-axis unit of damping gyroscopes RU2598145C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2015119395/28A RU2598145C1 (en) 2015-05-25 2015-05-25 Method of forming output information in unit of gyroscopes and three-axis unit of damping gyroscopes

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2015119395/28A RU2598145C1 (en) 2015-05-25 2015-05-25 Method of forming output information in unit of gyroscopes and three-axis unit of damping gyroscopes

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2598145C1 true RU2598145C1 (en) 2016-09-20

Family

ID=56938021

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2015119395/28A RU2598145C1 (en) 2015-05-25 2015-05-25 Method of forming output information in unit of gyroscopes and three-axis unit of damping gyroscopes

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2598145C1 (en)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2676049C1 (en) * 2017-12-21 2018-12-25 Федеральное Государственное Бюджетное Образовательное Учреждение Высшего Образования "Казанский Национальный Исследовательский Технический Университет Им. А.Н. Туполева-Каи" Книту-Каи Damping gyroscopes units output signal generation system
RU2803706C1 (en) * 2023-07-18 2023-09-19 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Казанский национальный исследовательский технический университет им. А.Н. Туполева - КАИ" Device for determining proper operation of gyromotors of block of damping gyroscopes

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2385462C1 (en) * 2008-09-09 2010-03-27 Открытое акционерное общество "Московский институт электромеханики и автоматики" Method of measuring angular velocity using monoaxial micromechanical gyroscope and device for realising said method
WO2010098605A2 (en) * 2009-02-27 2010-09-02 Ajou University Industry Cooperation Foundation Gyroscope with surface acoustic wave and angular velocity measuring method

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2385462C1 (en) * 2008-09-09 2010-03-27 Открытое акционерное общество "Московский институт электромеханики и автоматики" Method of measuring angular velocity using monoaxial micromechanical gyroscope and device for realising said method
WO2010098605A2 (en) * 2009-02-27 2010-09-02 Ajou University Industry Cooperation Foundation Gyroscope with surface acoustic wave and angular velocity measuring method

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
Блок демпфирующих гироскопов БДГ-30-1;RU 2385462 C1, 27.03.2010;RU 2266522 C1, 20.12.2005;WO 2010098605 A2, 02.09.2010. *

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2676049C1 (en) * 2017-12-21 2018-12-25 Федеральное Государственное Бюджетное Образовательное Учреждение Высшего Образования "Казанский Национальный Исследовательский Технический Университет Им. А.Н. Туполева-Каи" Книту-Каи Damping gyroscopes units output signal generation system
RU2803706C1 (en) * 2023-07-18 2023-09-19 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Казанский национальный исследовательский технический университет им. А.Н. Туполева - КАИ" Device for determining proper operation of gyromotors of block of damping gyroscopes

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN102506897B (en) Linear vibration and overload combinatorial testing method and apparatus thereof
JP2011520128A (en) Accelerometer and error compensation method
CN102980578A (en) Double-shaft rotation optical fiber strapdown inertia navigation device
RU2378618C2 (en) Wide-range stand to control angular speed metres
Iwaniec et al. Development of vibration spectrum analyzer using the Raspberry Pi microcomputer and 3-axis digital MEMS accelerometer ADXL345
RU2598145C1 (en) Method of forming output information in unit of gyroscopes and three-axis unit of damping gyroscopes
CN102607598B (en) Method and device for production of gyroscope hardware
Ivoilov et al. Detection of unrevealed non-linearities in the layout of the balancing robot
RU2494345C1 (en) Multi-purpose wide-range test bench for monitoring of angular velocity metres
Perelyaev et al. Solid-state wave gyroscope: A new-generation inertial sensor
CN109612665A (en) Recognize the method and system of whole star flexible vibration modal parameter
US20200264210A1 (en) High performance accelerometer
EP3712413A1 (en) Method for simulating an n1 and n2 speed vibration composite input for development and/or model based testing of engine control hardware and embedded software
Sushchenko Modeling dynamically tuned gyroscopes
CN113252070B (en) Double-fiber gyroscope bandwidth test system and test method
Zhang et al. Implementation and complexity analysis of orientation estimation algorithms for human body motion tracking using low-cost sensors
Huang et al. Strapdown sculling velocity algorithms using novel input combinations
RU2385462C1 (en) Method of measuring angular velocity using monoaxial micromechanical gyroscope and device for realising said method
KR101130069B1 (en) Methode for calculating angular velocity using trapping measurment of ring laser gyroscope
RU2780303C1 (en) Vibration velocity measurement method and vibration velocity sensor
Morawski et al. Low-cost data acquisition unit for flight tests
RU80230U1 (en) SINGLE-AXIAL MICROMECHANICAL GYROSCOPE
Li et al. Design of an MPU9250-Based Attitude Data Measurement System
CN114184192B (en) Method for acquiring angular velocity measurement channel transfer function of inertial measurement device
CN109917797A (en) Utilize the whole star flexible vibration modal damping method and system of satellite gyroscope data identification