RU2787651C1 - A method for determining the drift of a gyrostabilized platform caused by torsional vibrations of the base of the device - Google Patents

A method for determining the drift of a gyrostabilized platform caused by torsional vibrations of the base of the device Download PDF

Info

Publication number
RU2787651C1
RU2787651C1 RU2022103369A RU2022103369A RU2787651C1 RU 2787651 C1 RU2787651 C1 RU 2787651C1 RU 2022103369 A RU2022103369 A RU 2022103369A RU 2022103369 A RU2022103369 A RU 2022103369A RU 2787651 C1 RU2787651 C1 RU 2787651C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
stabilization
precession
angles
determining
drift
Prior art date
Application number
RU2022103369A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Дмитрий Владимирович Макаров
Сергей Александрович Зайцев
Илья Анатольевич Орлов
Лариса Николаевна Романова
Original Assignee
ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ КАЗЕННОЕ ВОЕННОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ОБРАЗОВАНИЯ "Военная академия Ракетных войск стратегического назначения имени Петра Великого" МИНИСТЕРСТВА ОБОРОНЫ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ
Filing date
Publication date
Application filed by ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ КАЗЕННОЕ ВОЕННОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ОБРАЗОВАНИЯ "Военная академия Ракетных войск стратегического назначения имени Петра Великого" МИНИСТЕРСТВА ОБОРОНЫ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ filed Critical ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ КАЗЕННОЕ ВОЕННОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ОБРАЗОВАНИЯ "Военная академия Ракетных войск стратегического назначения имени Петра Великого" МИНИСТЕРСТВА ОБОРОНЫ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ
Application granted granted Critical
Publication of RU2787651C1 publication Critical patent/RU2787651C1/en

Links

Abstract

FIELD: instrumentation.
SUBSTANCE: invention relates to the instrumentation and can be used in the creation of inertial control systems to determine the parameters of controlled mobile objects. The character of the claimed invention is as follows. The precession angles of gyroscopes are measured in the instrument coordinate system associated with the platform. Then, the values of the moments of disturbing forces around the stabilization axes are determined, causing the appearance of precession and stabilization angles. Next, the stabilization angles corresponding to the moments of perturbation of the platform around the stabilization axes are determined. The moments of nonlinear disturbances around the precession axes are determined. As a result, the drift under the impact of nonlinear disturbances is determined.
EFFECT: increasing of the accuracy of determining the navigation parameters of the object by compensating for the drift of the gyrostabilized platform.
1 cl

Description

Изобретение относится к области приборостроения и может быть использовано при создании инерциальных систем управления для определения параметров управляемых подвижных объектов.The invention relates to the field of instrumentation and can be used to create inertial control systems to determine the parameters of controlled moving objects.

Известен своим практическим применением способ определения и компенсации ухода трехосного гиростабилизатора [1], заключающееся в том, что с целью повышения точности, через заданные промежутки времени создают вокруг осей стабилизации гиростабилизатора дополнительные моменты сил вязкого трения на время, достаточное для завершения переходных процессов в гиростабилизаторе, фиксируют при приложении дополнительных моментов сил вязкого трения в начале установившегося движения гиростабилизатора значения углов прецессии, выделяют систематические и периодические составляющие сигналов.Known for its practical application is a method for determining and compensating for the departure of a triaxial gyrostabilizer [1], which consists in the fact that, in order to improve accuracy, at specified intervals, additional moments of viscous friction forces are created around the stabilization axes of the gyrostabilizer for a time sufficient to complete the transient processes in the gyrostabilizer, when applying additional moments of viscous friction forces at the beginning of the steady motion of the gyrostabilizer, the values of the precession angles are fixed, the systematic and periodic components of the signals are isolated.

Применение данного способа ограничивается невысокой точностью определения навигационных параметров объекта.The use of this method is limited by the low accuracy of determining the navigation parameters of the object.

Наиболее близким к данному изобретению является способ определения и компенсации ухода гиростабилизированной платформы и устройство для ее осуществления [2], заключающийся в повышения точности определения инструментальных уходов гиростабилизированной платформы (ГСП) за счет создания вычислительного устройства для регулировки параметров системы и повышения точности измерения, позволяющего исключить погрешности гироблоков, а также за счет совместной обработки информации, полученной с помощью математической модели гиростабилизатора (ГС) и непосредственно от самой ГСП.Closest to this invention is a method for determining and compensating for the drift of a gyro-stabilized platform and a device for its implementation [2], which consists in increasing the accuracy of determining instrumental drifts of a gyro-stabilized platform (GSP) by creating a computing device for adjusting system parameters and improving measurement accuracy, which makes it possible to eliminate errors of gyroblocks, as well as due to the joint processing of information obtained using the mathematical model of the gyrostabilizer (GS) and directly from the GSP itself.

Применение данного способа ограничивается в низкой точности определения навигационных параметров объекта за счет компенсации дрейфа ГСП.The use of this method is limited in the low accuracy of determining the navigation parameters of the object due to compensation for GPS drift.

Все упомянутые способы заключаются в определении текущего дрейфа гиростабилизатора с помощью сигналов пропорциональных углам прецессии, измеряемых датчиками углов прецессии в гироблоках. Значение углов прецессии используется для вычисления соответствующих им значений углов стабилизации от невозмущенного положения. Значения углов прецессии и углов стабилизации используются для вычисления возмущений, вызывающих отклонения этих углов и связанных с ними дрейфов.All of the above methods consist in determining the current drift of the gyrostabilizer using signals proportional to the precession angles measured by precession angle sensors in the gyroblocks. The value of the precession angles is used to calculate the corresponding values of the stabilization angles from the undisturbed position. The values of the precession angles and stabilization angles are used to calculate the perturbations that cause deviations of these angles and associated drifts.

Задачей изобретения является повышение точности определения навигационных параметров объекта за счет компенсации дрейфа ГСП, определяемого гироскопическим методом с помощью углов прецессии и стабилизации.The objective of the invention is to improve the accuracy of determining the navigation parameters of the object by compensating for the GPS drift, determined by the gyroscopic method using the angles of precession and stabilization.

Предлагаемый способ заключается в определении с помощью углов прецессии и стабилизации нелинейных моментов возмущений и соответствующих им систематических значений дрейфов. Систему дифференциальных уравнений движения одного из каналов трехосного гиростабилизаитора можно записать в следующем виде:The proposed method consists in determining, using the angles of precession and stabilization, the nonlinear moments of perturbations and the corresponding systematic drift values. The system of differential equations of motion of one of the channels of a triaxial gyrostabilizer can be written in the following form:

Figure 00000001
Figure 00000001

где IC, IП - моменты инерции вокруг осей стабилизации и прецессии ГСП;where I C , I P - moments of inertia around the axes of stabilization and precession of the GSP;

DC, DП - удельные моменты жидкостного трения вокруг осей стабилизации и прецессии ГСП;D C , D P - specific moments of fluid friction around the axes of stabilization and precession of the GSP;

H - кинетический момент гироскопа;H is the kinetic moment of the gyroscope;

MC, МП - моменты возмущения вокруг осей стабилизации и прецессии ГСП;M C , M P - moments of perturbation around the axes of stabilization and precession of the GPS;

KC - коэффициент усиления в цепи системы стабилизации;K C - gain in the stabilization system circuit;

WC(s) - передаточная функция системы стабилизации;W C (s) - transfer function of the stabilization system;

α, β - углы стабилизации и прецессии ГСП.α, β - angles of stabilization and precession of the GSP.

Figure 00000002
Figure 00000002

где KДМ - масштабный коэффициент датчика момента на оси стабилизации.where K DM is the scale factor of the moment sensor on the stabilization axis.

Уравнение движения ГС дает возможность определять углы стабилизации α с помощью углов прецессии β, измеряемых датчиками угла гироблока:The HS motion equation makes it possible to determine the stabilization angles α using the precession angles β measured by the gyroblock angle sensors:

Figure 00000003
Figure 00000003

где WГС(s)=W[IC, IП, DС, DП, H, KC, WC(s)].where W GS (s)=W[I C , I P , D C , D P , H, K C , W C (s)].

Уравнение прецессии с учетом нелинейных составляющих инерциального момента, момента диссипативных сил и нелинейного гироскопического момента имеет вид:The precession equation, taking into account the nonlinear components of the inertial moment, the moment of dissipative forces and the nonlinear gyroscopic moment, has the form:

Figure 00000004
Figure 00000004

Полагая углы α и β малыми величинами первого порядка малости, произведения

Figure 00000005
можно рассматривать как малые второго порядка малости, в силу чего их можно рассматривать как возмущения второго приближения решения уравнений на базе решения порождающей линейной системы уравнений αл, βл.Assuming the angles α and β to be small quantities of the first order of smallness, the products
Figure 00000005
can be considered as small of the second order of smallness, due to which they can be considered as perturbations of the second approximation of the solution of equations based on the solution of the generating linear system of equations α l , β l .

Figure 00000006
Figure 00000006

откуда

Figure 00000007
where
Figure 00000007

Таким образом способ определения дрейфа гиростабилизированной платформы сводится к:Thus, the method for determining the drift of a gyro-stabilized platform is reduced to:

1. Измерению с помощью датчиков угла прецессии значений углов прецессии, т.е. углов отклонения гироскопов в приборной системе координат, связанной с платформой под действием возмущений, вокруг осей стабилизации.1. Measurement using precession angle sensors of precession angle values, i.e. deviation angles of gyroscopes in the instrumental coordinate system associated with the platform under the action of disturbances around the stabilization axes.

2. Определению значений моментов сил, возмущающих гиросистему вокруг осей стабилизации, вызывающих появление углов прецессии и стабилизации.2. Determining the values of the moments of forces that perturb the gyrosystem around the stabilization axes, causing the appearance of precession and stabilization angles.

3. Определению углов стабилизации, соответствующих моментам возмущения вокруг осей стабилизации.3. Determining the stabilization angles corresponding to the moments of perturbation around the stabilization axes.

4. Определению моментов нелинейных возмущений вокруг осей прецессии.4. Determining the moments of nonlinear disturbances around the precession axes.

5. Определению дрейфов под действием нелинейных возмущений.5. Determination of drifts under the action of nonlinear disturbances.

Figure 00000008
Figure 00000008

Систематический дрейф из-за колебания основания прибора может возникать в результате систематического движения гироскопов в результате колебаний платформы и гироскопов относительно платформы в соответствии со свойствами произведений

Figure 00000009
Systematic drift due to oscillation of the base of the instrument can occur as a result of the systematic movement of gyroscopes as a result of vibrations of the platform and gyroscopes relative to the platform in accordance with the properties of products
Figure 00000009

Источники информации:Sources of information:

1. RU 2060463, 1996.1. RU 2060463, 1996.

2. RU 2285902, 2006.2. RU 2285902, 2006.

Claims (1)

Способ определения дрейфа гиростабилизированной платформы, вызываемого крутильными колебаниями основания прибора, заключающийся в измерении углов прецессии гиростабилизатора, в определении соответствующих им углов стабилизации, отличающийся тем, что с помощью углов прецессии и стабилизации гироскопическим методом определяются нелинейные моменты возмущения и соответствующие им систематические значения дрейфов.A method for determining the drift of a gyrostabilized platform caused by torsional vibrations of the base of the device, which consists in measuring the precession angles of the gyrostabilizer, in determining the stabilization angles corresponding to them, characterized in that using the precession and stabilization angles, the gyroscopic method determines the non-linear moments of perturbation and the corresponding systematic values of drifts.
RU2022103369A 2022-02-10 A method for determining the drift of a gyrostabilized platform caused by torsional vibrations of the base of the device RU2787651C1 (en)

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2787651C1 true RU2787651C1 (en) 2023-01-11

Family

ID=

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2060463C1 (en) * 1990-08-03 1996-05-20 Научно-производственное объединение автоматики и приборостроения Method of measuring and compensating drift of three-axis gyrostabilizer
RU2285902C1 (en) * 2005-04-15 2006-10-20 Федеральное государственное унитарное предприятие "Научно-производственный центр автоматики и приборостроения им. акад. Н.А. Пилюгина" (ФГУП "НПЦ АП") Method for determining and compensating for deviation of gyro-stabilized platform and device for realization of said method
EP3795109A1 (en) * 2015-12-16 2021-03-24 TechMah Medical LLC A method of calibrating an inertial measurement unit

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2060463C1 (en) * 1990-08-03 1996-05-20 Научно-производственное объединение автоматики и приборостроения Method of measuring and compensating drift of three-axis gyrostabilizer
RU2285902C1 (en) * 2005-04-15 2006-10-20 Федеральное государственное унитарное предприятие "Научно-производственный центр автоматики и приборостроения им. акад. Н.А. Пилюгина" (ФГУП "НПЦ АП") Method for determining and compensating for deviation of gyro-stabilized platform and device for realization of said method
EP3795109A1 (en) * 2015-12-16 2021-03-24 TechMah Medical LLC A method of calibrating an inertial measurement unit

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Valliant The LaCoste & Romberg air/sea gravity meter: an overview
Unsal et al. Estimation of deterministic and stochastic IMU error parameters
CN104736963B (en) mapping system and method
CN105806340B (en) A kind of adaptive Zero velocity Updating algorithm smooth based on window
CN111307133B (en) Vertical shaft verticality measuring method, vertical shaft posture detecting equipment and storage medium
Li et al. A novel algorithm for marine strapdown gyrocompass based on digital filter
CN106153069B (en) Attitude rectification device and method in autonomous navigation system
CN101701825A (en) High-precision laser gyroscope single-shaft rotating inertial navigation system
CN101246023A (en) Closed-loop calibration method of micro-mechanical gyroscope inertial measuring component
CN110186478B (en) Inertial sensor type selection method and system for strapdown inertial navigation system
CN103925930B (en) A kind of compensation method of gravimeter biax gyrostabilized platform course error effect
CN101183004A (en) Method for online real-time removing oscillation error of optical fibre gyroscope SINS system
RU2324897C1 (en) Azimuthal orientation of free gyro platform by precession angle of gyro unit
CN110702110A (en) Ship heave motion measurement method based on unscented Kalman filtering
RU2509289C2 (en) Azimuthal orientation of platform of triaxial gyrostabiliser by increments of angle of gyroblock precession
Dichev et al. A gyro-free system for measuring the parameters of moving objects
CN103955005A (en) Rocket sled orbit gravity real-time measuring method
CN111947684B (en) Inertial platform swinging dynamic precision testing method based on gravity vector measurement
RU2787651C1 (en) A method for determining the drift of a gyrostabilized platform caused by torsional vibrations of the base of the device
RU2608337C1 (en) Method of three-axis gyrostabilizer stabilized platform independent initial alignment in horizontal plane and at specified azimuth
Sushchenko Mathematical model of triaxial multimode attitude and heading reference system
RU2550592C1 (en) Stabiliser gyrocompass
RU2348009C1 (en) Gravimetric method to define deviation of plumb-line in ocean on mobile object
RU2060463C1 (en) Method of measuring and compensating drift of three-axis gyrostabilizer
RU2711572C1 (en) Method for independent determination of three-axis gyrostabilizer platform departures