RU2767023C1 - Guidance drive - Google Patents
Guidance drive Download PDFInfo
- Publication number
- RU2767023C1 RU2767023C1 RU2021107587A RU2021107587A RU2767023C1 RU 2767023 C1 RU2767023 C1 RU 2767023C1 RU 2021107587 A RU2021107587 A RU 2021107587A RU 2021107587 A RU2021107587 A RU 2021107587A RU 2767023 C1 RU2767023 C1 RU 2767023C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- output
- amplifier
- electric machine
- input
- armature
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F41—WEAPONS
- F41G—WEAPON SIGHTS; AIMING
- F41G5/00—Elevating or traversing control systems for guns
- F41G5/06—Elevating or traversing control systems for guns using electric means for remote control
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Control Of Multiple Motors (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к области систем автоматического управления, в частности к системам наведения артиллерийского и ракетного вооружения, и может быть использовано в электрических приводах наведения вооружения артиллерийских орудий, пусковых установок ракетных комплексов и реактивных систем залпового огня, в которых в качестве усилителя мощности используется электромашинный усилитель поперечного поля.The invention relates to the field of automatic control systems, in particular to systems for guiding artillery and missile weapons, and can be used in electric drives for guiding artillery weapons, launchers of missile systems and multiple launch rocket systems, in which an electric machine transverse amplifier is used as a power amplifier. fields.
Известна электромашинная следящая система управления скоростью (Блейз Е.С., Семенов Ю.Н., Чемоданов Б.К., Якименко Н.М. Динамика электромашинных следящих систем. - М.: Энергия, 1967. - 408 с, рис. 1-13).Known electromachine servo speed control system (Bleyz E.S., Semenov Yu.N., Chemodanov B.K., Yakimenko N.M. Dynamics of electromachine servo systems. - M.: Energy, 1967. - 408 s, Fig. 1 -13).
Недостатком данной системы управления является использование в качестве датчика скорости вала исполнительного двигателя тахогенератора постоянного тока. Использование в системе управления скоростью тахогенератора постоянного тока снижает ее надежность. Кроме того, для обеспечения устойчивой работы замкнутого контура управления скоростью необходимо обеспечить безлюфтовое соединение валов исполнительного двигателя и тахогенератора, что существенно усложняет конструкцию механических узлов объекта военной техники.The disadvantage of this control system is the use of a DC tachogenerator as a shaft speed sensor of the executive motor. The use of a DC tachogenerator in the speed control system reduces its reliability. In addition, to ensure the stable operation of the closed speed control loop, it is necessary to ensure a backlash-free connection of the shafts of the executive engine and the tachogenerator, which significantly complicates the design of the mechanical components of the military equipment object.
Наиболее близким устройством того же назначения к заявленному изобретению по совокупности признаков является электропривод боевой машины БМ-21 (Боевая машина БМ-21. Техническое описание и инструкция по эксплуатации. М.: Военное издательство, 1982 г.), принятый за прототип.The closest device for the same purpose to the claimed invention in terms of the totality of features is the electric drive of the combat vehicle BM-21 (Combat vehicle BM-21. Technical description and operating instructions. M .: Military publishing house, 1982), taken as a prototype.
Это устройство содержит дающее устройство, поляризованное реле, первый вывод обмотки управления которого соединен с выходом дающего устройства, электромашинный усилитель, первые выводы первой и второй обмоток управления которого соединены между собой и соединены с положительным полюсом источника питания боевой машины, второй вывод первой обмотки управления соединен с первым контактом поляризованного реле, второй вывод второй обмотки управления соединен со вторым контактом поляризованного реле, исполнительный электродвигатель постоянного тока, первый вывод якоря которого соединен с первой продольной щеткой якоря генератора электромашинного усилителя, второй вывод якоря соединен со второй продольной щеткой якоря генератора электромашинного усилителя, второй вывод обмотки управления поляризованного реле соединен с первой продольной щеткой якоря генератора электромашинного усилителя.This device contains a giving device, a polarized relay, the first output of the control winding of which is connected to the output of the giving device, an electric machine amplifier, the first outputs of the first and second control windings of which are interconnected and connected to the positive pole of the power source of the combat vehicle, the second output of the first control winding is connected with the first contact of the polarized relay, the second output of the second control winding is connected to the second contact of the polarized relay, the DC actuator, the first armature output of which is connected to the first longitudinal brush of the armature of the generator of the electric machine amplifier, the second output of the armature is connected to the second longitudinal brush of the armature of the generator of the electric machine amplifier, the second output of the control winding of the polarized relay is connected to the first longitudinal brush of the armature of the generator of the electric machine amplifier.
В качестве сигнала обратной связи по скорости вала исполнительного двигателя в этом устройстве используется напряжение, снимаемое с первой продольной щетки якоря генератора электромашинного усилителя.As a feedback signal on the speed of the shaft of the executive engine, this device uses the voltage taken from the first longitudinal brush of the armature of the generator of the electric machine amplifier.
Недостатком этого устройства является недостаточная надежность, обусловленная применением поляризованного реле, имеющего невысокий ресурс.The disadvantage of this device is the lack of reliability due to the use of a polarized relay, which has a low resource.
Изобретение направлено на повышение надежности и плавности работы привода при низких скоростях наведения.The invention is aimed at improving the reliability and smooth operation of the drive at low guidance speeds.
Сущность технического решения заключается в следующем. Наведение артиллерийского и ракетного вооружения в современных объектах военной техники осуществляется приводами наведения. При наведении вооружения в полуавтоматическом режиме оператор воздействует на дающее устройство, которое вырабатывает сигнал заданной скорости наведения. Сигнал заданной скорости наведения с дающего устройства подается на схему управления, вырабатывающую сигнал управления приводом наведения, который далее усиливается по мощности до уровня, необходимого для управления исполнительным двигателем, приводящим в движение вооружение объекта военной техники со скоростью, соответствующей сигналу заданной скорости от дающего устройства. При этом в качестве исполнительных двигателей приводов наведения среди прочих типов двигателей находят применение двигатели постоянного тока, для управления которыми в качестве усилителя мощности используются электромашинные усилители поперечного поля.The essence of the technical solution is as follows. Guidance of artillery and missile weapons in modern objects of military equipment is carried out by guidance drives. When pointing weapons in semi-automatic mode, the operator acts on the giving device, which generates a signal of a given pointing speed. The predetermined guidance speed signal from the giving device is fed to the control circuit that generates the guidance drive control signal, which is further amplified in power to the level necessary to control the actuator driving the armament of the military equipment at a speed corresponding to the predetermined speed signal from the giving device. At the same time, DC motors are used as actuating motors for guidance drives, among other types of motors. current, for the control of which electric machine amplifiers of the transverse field are used as a power amplifier.
Для обеспечения постоянства скорости наведения при постоянном сигнале заданной скорости от дающего устройства в условиях изменяющихся внешних воздействий на привод наведения, например, изменяющихся моментов нагрузки, изменяющихся условий окружающей среды, в приводах наведения используется отрицательная обратная связь по скорости вала исполнительного двигателя. В качестве датчика скорости вала исполнительного двигателя могут быть использованы тахогенераторы постоянного тока. Недостатком тахогенераторов постоянного тока является их невысокая надежность. Кроме того, для обеспечения устойчивой работы замкнутого контура управления скоростью необходимо обеспечить безлюфтовое соединение валов исполнительного двигателя и тахогенератора, что существенно усложняет конструкцию механических узлов объекта военной техники.To ensure the constancy of the guidance speed with a constant signal of the set speed from the giving device under conditions of changing external influences on the guidance drive, for example, changing load torques, changing environmental conditions, the guidance drives use negative feedback on the speed of the actuator shaft. DC tachogenerators can be used as a shaft speed sensor of the executive motor. The disadvantage of DC tachogenerators is their low reliability. In addition, to ensure the stable operation of the closed speed control loop, it is necessary to ensure a backlash-free connection of the shafts of the executive engine and the tachogenerator, which significantly complicates the design of the mechanical components of the military equipment object.
В электрических приводах наведения с электромашинным усилителем мощности, как показано в устройстве, принятом за прототип, в качестве сигнала обратной связи по скорости может быть использовано напряжение с продольной щетки якоря генератора электромашинного усилителя. Однако применение в прототипе поляризованного реле снижает надежность привода наведения.In electric guidance drives with an electric machine power amplifier, as shown in the device adopted as a prototype, the voltage from the longitudinal brush of the armature generator of the electric machine amplifier can be used as a speed feedback signal. However, the use of a polarized relay in the prototype reduces the reliability of the guidance drive.
Для обеспечения высокой плавности движения вооружения при низких скоростях наведения необходимо иметь достаточно глубокую обратную связь по скорости вала исполнительного двигателя, то есть коэффициент передачи сигнала обратной связи по скорости вала исполнительного двигателя должен быть достаточно большим. В то же время для обеспечения максимальной скорости наведения этот коэффициент передачи должен иметь сравнительно небольшое значение. Обеспечение высокой плавности движения вооружения при низких скоростях наведения и максимальной скорости наведения может быть достигнуто благодаря использованию в цепи обратной связи по скорости вала исполнительного двигателя нелинейного корректирующего звена с переменной крутизной.To ensure high smoothness of weapon movement at low pointing speeds, it is necessary to have a sufficiently deep feedback on the speed of the actuator shaft, that is, the feedback signal transmission coefficient on the speed of the actuator shaft must be sufficiently large. At the same time, to ensure the maximum pointing speed, this transmission coefficient should have a relatively small value. Ensuring high smoothness of weapon movement at low pointing speeds and maximum pointing speed can be achieved through the use of a variable-slope non-linear correction link in the actuator shaft speed feedback circuit.
Указанный технический результат при осуществлении изобретения достигается тем, что в привод наведения, содержащий дающее устройство, электромашинный усилитель, первые выводы первой и второй обмоток управления которого соединены между собой, исполнительный электродвигатель постоянного тока, первый вывод якоря которого соединен с первой продольной щеткой якоря генератора электромашинного усилителя, второй вывод якоря соединен со второй продольной щеткой якоря генератора электромашинного усилителя, введены сумматор, первый вход которого соединен с выходом дающего устройства, широтно-импульсный модулятор, вход которого соединен с выходом сумматора, первый выход соединен со вторым выводом первой обмотки управления электромашинного усилителя, второй выход соединен со вторым выводом второй обмотки управления электромашинного усилителя, третий выход соединен с замкнутыми между собой первыми выводами первой и второй обмоток управления электромашинного усилителя, дифференциальный усилитель, первый вход которого соединен с первой продольной щеткой якоря генератора электромашинного усилителя, второй вход соединен с поперечной щеткой якоря генератора электромашинного усилителя, нелинейное корректирующее звено с переменной крутизной, вход которого соединен с выходом дифференциального усилителя, а выход соединен со вторым входом сумматора.The specified technical result in the implementation of the invention is achieved by the fact that in the guidance drive containing the giving device, the electric machine amplifier, the first outputs of the first and second control windings of which are interconnected, the DC executive motor, the first armature output of which is connected to the first longitudinal brush of the armature of the electric machine generator amplifier, the second output of the armature is connected to the second longitudinal brush of the armature of the generator of the electric machine amplifier, an adder is introduced, the first input of which is connected to the output of the giving device, a pulse-width modulator, the input of which is connected to the output of the adder, the first output is connected to the second output of the first control winding of the electric machine amplifier , the second output is connected to the second output of the second control winding of the electromachine amplifier, the third output is connected to the first outputs of the first and second control windings of the electromachine amplifier closed to each other, a differential amplifier, the first the first input of which is connected to the first longitudinal brush of the armature of the generator of the electric machine amplifier, the second input is connected to the transverse brush of the armature of the generator of the electric machine amplifier, a non-linear corrective link with a variable slope, the input of which is connected to the output of the differential amplifier, and the output is connected to the second input of the adder.
В заявленном устройстве повышение надежности и плавности работы привода при низких скоростях наведения обеспечивается благодаря изменению схемы привода наведения с применением более надежных по сравнению с поляризованным реле сумматора, дифференциального усилителя, широтно-импульсного модулятора, а также нелинейного корректирующего звена с переменной крутизной, имеющего большую крутизну при малых по абсолютной величине значениях его входного сигнала и меньшую крутизну при больших по абсолютной величине значениях входного сигнала.In the claimed device, an increase in the reliability and smoothness of the drive at low guidance speeds is ensured by changing the guidance drive circuit using a more reliable adder, a differential amplifier, a pulse-width modulator, as well as a non-linear corrective link with a variable steepness having a greater steepness compared to a polarized relay. for small absolute values of its input signal and a lower steepness for large absolute values of the input signal.
На фигуре приведена схема заявленного устройства.The figure shows a diagram of the claimed device.
Сведения, подтверждающие возможность осуществления изобретения с получением указанного выше технического результата, заключаются в следующем.Information confirming the possibility of carrying out the invention to obtain the above technical result is as follows.
Привод наведения (фиг.) содержит дающее устройство 1, сумматор 2, широтно-импульсный модулятор 3, электромашинный усилитель 4, исполнительный двигатель постоянного тока 5, дифференциальный усилитель 6, нелинейное корректирующее звено с переменной крутизной 7.The guidance drive (Fig.) contains a
Первый вход сумматора 2 соединен с выходом дающего устройства 1, выход сумматора 2 соединен с входом широтно-импульсного модулятора 3. Первые выводы первой 8 и второй 9 обмоток управления электромашинного усилителя 4 соединены между собой и с третьим выходом широтно-импульсного модулятора 3. Первый и второй выходы широтно-импульсного модулятора 3 соединены со вторыми выводами первой 8 и второй 9 обмоток управления электромашинного усилителя 4 соответственно. Первый и второй выводы якоря исполнительного двигателя постоянного тока 5 соединены соответственно с первой 10 и второй 11 продольными щетками якоря генератора электромашинного усилителя 4. Первая продольная щетка 10 якоря генератора электромашинного усилителя 4 соединена с первым входом дифференциального усилителя 6, второй вход которого соединен с поперечной щеткой 12 якоря генератора электромашинного усилителя 4, а выход - с входом нелинейного корректирующего звена с переменной крутизной 7, выход которого соединен со вторым входом сумматора 2.The first input of the
Привод наведения работает следующим образом.Drive guidance works as follows.
Дающее устройство 1 вырабатывает сигнал заданной скорости наведения, поступающий на первый вход сумматора 2. С выхода сумматора 2 сигнал поступает на вход широтно-импульсного модулятора 3, усиливающего выходной сигнал сумматора 2 по напряжению и току до уровня, необходимого для управления электромашинным усилителем 4.The giving
При положительной полярности выходного сигнала сумматора 2 широтно-импульсным модулятором 3 вырабатывается напряжение между его первым и третьим выходами, под действием которого протекает электрический ток в первой обмотке управления 8 электромашинного усилителя 4. В результате протекания тока в первой обмотке управления 8 между первой 10 и второй 11 продольными щетками якоря генератора электромашинного усилителя 4 возникает напряжение, под действием которого вал исполнительного двигателя постоянного тока 5 приводится во вращение.With a positive polarity of the output signal of the
При отрицательной полярности выходного сигнала сумматора 2 широтно-импульсным модулятором 3 вырабатывается напряжение между его вторым и третьим выходами, под действием которого протекает электрический ток во второй обмотке управления 9 электромашинного усилителя 4. В результате протекания тока во второй обмотке управления 9 между первой 10 и второй 11 продольными щетками якоря генератора электромашинного усилителя 4 возникает напряжение противоположного знака по сравнению с протеканием электрического тока в первой обмотке управления 8, под действием которого вал исполнительного двигателя постоянного тока 5 приводится во вращение в другую сторону.With a negative polarity of the output signal of the
На выходе дифференциального усилителя 6, на первый вход которого поступает напряжение, снимаемое с первой продольной щетки 10 якоря генератора электромашинного усилителя 4, а на второй вход поступает напряжение, снимаемое с поперечной щетки 12 якоря генератора электромашинного усилителя 4, вырабатывается сигнал обратной связи по скорости вала исполнительного двигателя постоянного тока 5, который через нелинейное корректирующее звено с переменной крутизной 7 поступает на второй вход сумматора 2. При малых значениях выходного сигнала дифференциального усилителя 6, соответствующих низким скоростям вала исполнительного двигателя постоянного тока 5 и низким скоростям наведения вооружения, нелинейное корректирующее звено с переменной крутизной 7 имеет большую крутизну, обеспечивающую глубокую обратную связь по скорости вала исполнительного двигателя постоянного тока 5 и высокую плавность наведения вооружения. При больших значениях выходного сигнала дифференциального усилителя 6, соответствующих высоким скоростям вала исполнительного двигателя постоянного тока 5 и высоким скоростям наведения вооружения, нелинейное корректирующее звено с переменной крутизной 7 имеет меньшую крутизну, обеспечивающую возможность достижения максимальной скорости вала исполнительного двигателя постоянного тока 5 и высокой максимальной скорости наведения вооружения.At the output of the
В предлагаемом изобретении при практической реализации могут быть использованы известные схемные реализации сумматора и дифференциального усилителя.In the proposed invention, in the practical implementation, known circuit implementations of the adder and differential amplifier can be used.
В качестве дающего устройства могут быть использованы электромеханические пульты управления, потенциометры, переменные резисторы, приборы ввода-вывода информации, устройства ввода информации в ЭВМ, а также другие известные схемные реализации.Electromechanical control panels, potentiometers, variable resistors, information input-output devices, computer input devices, as well as other well-known circuit implementations can be used as a giving device.
В качестве электромашинного усилителя могут быть использованы электромашинные усилители поперечного поля.As an electric machine amplifier, transverse field electric machine amplifiers can be used.
В качестве исполнительного двигателя постоянного тока могут быть использованы двигатели постоянного тока с независимым возбуждением и возбуждением от постоянных магнитов.As an executive DC motor, DC motors with independent excitation and excitation from permanent magnets can be used.
В качестве широтно-импульсного модулятора могут быть использованы известные его схемные реализации.Known circuit implementations can be used as a pulse-width modulator.
В качестве нелинейного корректирующего звена с переменной крутизной могут быть использованы известные его схемные реализации.Known circuit implementations can be used as a non-linear corrective link with a variable slope.
В качестве примера на фиг. 3 изображена схема нелинейного корректирующего звена с переменной крутизной, реализованного на операционном усилителе.As an example, in FIG. 3 shows a diagram of a nonlinear correction link with a variable slope, implemented on an operational amplifier.
Claims (1)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2021107587A RU2767023C1 (en) | 2021-03-22 | 2021-03-22 | Guidance drive |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2021107587A RU2767023C1 (en) | 2021-03-22 | 2021-03-22 | Guidance drive |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2767023C1 true RU2767023C1 (en) | 2022-03-16 |
Family
ID=80736962
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2021107587A RU2767023C1 (en) | 2021-03-22 | 2021-03-22 | Guidance drive |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2767023C1 (en) |
Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
GB714670A (en) * | 1942-05-25 | 1954-09-01 | Sperry Gyroscope Co Inc | Improvements in or relating to aiming equipment for projectile despatching apparatus |
UA60908C2 (en) * | 2003-03-31 | 2006-04-17 | Scient Res I Kvant | Drive of horizontal pointing and stabilization of tank arms |
RU2347172C2 (en) * | 2006-02-28 | 2009-02-20 | Федеральное государственное унитарное предприятие Саратовский агрегатный завод | Fol-up guidance system |
-
2021
- 2021-03-22 RU RU2021107587A patent/RU2767023C1/en active
Patent Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
GB714670A (en) * | 1942-05-25 | 1954-09-01 | Sperry Gyroscope Co Inc | Improvements in or relating to aiming equipment for projectile despatching apparatus |
UA60908C2 (en) * | 2003-03-31 | 2006-04-17 | Scient Res I Kvant | Drive of horizontal pointing and stabilization of tank arms |
RU2347172C2 (en) * | 2006-02-28 | 2009-02-20 | Федеральное государственное унитарное предприятие Саратовский агрегатный завод | Fol-up guidance system |
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
Боевая машина БМ-21. Техническое описание и инструкция по эксплуатации, М., Военное издательство, 1982 г. * |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
EP0089150B1 (en) | Brushless d.c. motor drive | |
US3375422A (en) | Hall effect d.c. motor | |
Whiteley | Theory of servo systems, with particular reference to stabilization | |
RU2767023C1 (en) | Guidance drive | |
US2565293A (en) | Control system | |
KR101314983B1 (en) | Minimum temperature control for electromechanical actuator | |
US4147968A (en) | Stepper motor control | |
US3725758A (en) | Automatic feedback closed loop system for forward speed control and braking control | |
RU2553712C1 (en) | System for aiming, stabilisation and control of combat machine weapon | |
RU2723331C1 (en) | Servo drive | |
RU2308659C2 (en) | Tank armament stabilizer | |
RU2235969C1 (en) | Device for formation of commands to control a rocket rotating around its longitudinal axis | |
RU2735789C1 (en) | Guidance and stabilization system | |
RU2138767C1 (en) | Method and device for control of electropneumatic actuator | |
US2996027A (en) | Acoustic depth torpedo | |
RU2783044C1 (en) | Electromechanical drive with a mechanical characteristic adaptive to the action of the load | |
RU2541630C1 (en) | Constant rotation speed hydraulic actuator | |
JPS6362998B2 (en) | ||
RU2343393C2 (en) | Stabiliser of tank weapons | |
US20240022189A1 (en) | Power controller for linear actuator in docking device | |
RU2079961C1 (en) | Fixed-load drive control device | |
US2544921A (en) | Energizing circuit for servo systems | |
RU2261413C1 (en) | Control system for self-guided missile | |
CN108891578B (en) | Trimming control method of airplane active side lever system | |
Bhawarkar et al. | Uncertainty and Disturbance Estimator Based Control Methodology for Speed Control of PMSM Drives |