RU2803452C1 - Three-component angular velocity meter - Google Patents

Three-component angular velocity meter Download PDF

Info

Publication number
RU2803452C1
RU2803452C1 RU2023110984A RU2023110984A RU2803452C1 RU 2803452 C1 RU2803452 C1 RU 2803452C1 RU 2023110984 A RU2023110984 A RU 2023110984A RU 2023110984 A RU2023110984 A RU 2023110984A RU 2803452 C1 RU2803452 C1 RU 2803452C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
angular velocity
input
rotor
axes
meter
Prior art date
Application number
RU2023110984A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Лариса Борисовна Рулева
Original Assignee
Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт проблем механики им. А.Ю. Ишлинского Российской академии наук (ИПМех РАН)
Filing date
Publication date
Application filed by Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт проблем механики им. А.Ю. Ишлинского Российской академии наук (ИПМех РАН) filed Critical Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт проблем механики им. А.Ю. Ишлинского Российской академии наук (ИПМех РАН)
Application granted granted Critical
Publication of RU2803452C1 publication Critical patent/RU2803452C1/en

Links

Abstract

FIELD: instrumentation.
SUBSTANCE: measuring the motion parameters of an object, used in strapdown inertial navigation systems. The three-component angular velocity sensor contains three angular velocity sensors with torque sensors in feedback with mutually perpendicular measuring axes and axes of proper rotation, three three-input adders, six inverting amplifiers, the first inputs of the three-input adders are connected to the outputs of the respective angular velocity sensors, while three meters of angular oscillations of rotors are additionally introduced.
EFFECT: increase in the accuracy of measuring motion parameters with a three-component angular velocity sensor.
2 cl, 2 dwg

Description

Известны двухстепенные гироскопы, измеряющие угловую скорость объекта, содержащие гироузел и электрическую обратную связь [1, с.8]. При этом гироузел выполнен [1, с.31] в виде синхронного гистерезисного двигателя (СГД) с газодинамическими опорами. Как и все синхронные машины, ротор СГД имеет низкочастотные качания относительно магнитного поля статора и которые измеряются бесконтактными способами [1, с.134-137], [2].Two-degree gyroscopes are known that measure the angular velocity of an object, containing a gyroscope unit and electrical feedback [1, p.8]. In this case, the gyro unit is made [1, p. 31] in the form of a synchronous hysteresis motor (SHM) with gas-dynamic supports. Like all synchronous machines, the SGD rotor has low-frequency oscillations relative to the stator magnetic field, which are measured by non-contact methods [1, pp. 134-137], [2].

Недостатком двухстепенных гироскопов является отсутствие компенсации погрешности от влияния углового ускорения объекта. Дифференцирование измеряемой угловой скорости для получения углового ускорения и дальнейшая компенсация обусловленного им дрейфа вызывает усиление высокочастотных измерительных шумов. Методы коррекции погрешностей, обусловленных влиянием угловых ускорений по показаниям блока датчиков угловых ускорений, являются сложными и дорогими.The disadvantage of two-degree gyroscopes is the lack of compensation for errors due to the influence of the angular acceleration of the object. Differentiation of the measured angular velocity to obtain angular acceleration and further compensation of the resulting drift causes an increase in high-frequency measurement noise. Methods for correcting errors caused by the influence of angular accelerations according to the readings of the angular acceleration sensor unit are complex and expensive.

Известен трехкомпонентный измеритель угловой скорости [3], содержащий первый, второй и третий датчики угловой скорости с взаимно перпендикулярными осями, первый, второй и третий трехвходовые сумматоры, первый, второй и третий, четвертый, пятый и шестой инвертирующие усилители. При этом первый вход первого, второго и третьего трехвходового сумматора связан с выходом первого, второго и третьего датчика угловой скорости. Входы первого и второго инвертирующих усилителей соединены с выходом первого датчика угловой скорости, выходы третьего и четвертого инвертирующих усилителей соединены с выходом второго датчика угловой скорости, выходы пятого и шестого инвертирующих усилителей соединены с выходом третьего датчика угловой скорости. Второй и третий входы первого трехвходового сумматора соединены с выходом третьего и пятого инвертирующих усилителей, второй и третий входы второго трехвходового сумматора соединены с выходом первого и шестого инвертирующих усилителей, второй и третий входы третьего трехвходового сумматора соединены с выходом второго и четвертого инвертирующих усилителей. Коэффициент усиления каждого из инвертирующих усилителей зависит от степени влияния угловой скорости, измеряемой тем датчиком угловой скорости, выход которого соединен с первым входом трехвходового сумматора, другой вход которого соединен с выходом инвертирующего усилителя. A three-component angular velocity meter [3] is known, containing first, second and third angular velocity sensors with mutually perpendicular axes, first, second and third three-input adders, first, second and third, fourth, fifth and sixth inverting amplifiers. In this case, the first input of the first, second and third three-input adder is connected to the output of the first, second and third angular velocity sensor. The inputs of the first and second inverting amplifiers are connected to the output of the first angular velocity sensor, the outputs of the third and fourth inverting amplifiers are connected to the output of the second angular velocity sensor, the outputs of the fifth and sixth inverting amplifiers are connected to the output of the third angular velocity sensor. The second and third inputs of the first three-input adder are connected to the output of the third and fifth inverting amplifiers, the second and third inputs of the second three-input adder are connected to the output of the first and sixth inverting amplifiers, the second and third inputs of the third three-input adder are connected to the output of the second and fourth inverting amplifiers. The gain of each of the inverting amplifiers depends on the degree of influence of the angular velocity measured by the angular velocity sensor, the output of which is connected to the first input of the three-input adder, the other input of which is connected to the output of the inverting amplifier.

В устройстве компенсируют погрешности, вызванные влиянием перекрестных угловых скоростей. Коэффициент усиления каждого из инвертирующих усилителей, зависит от степени влияния угловой скорости, измеряемый тем датчиком угловой скорости, выход которого соединен с входом инвертирующего усилителя, на датчик угловой скорости, выход которого соединен с первым входом трехвходового сумматора, другой вход которого соединен с выходом инвертирующего усилителя.The device compensates for errors caused by the influence of cross angular velocities. The gain of each of the inverting amplifiers depends on the degree of influence of the angular velocity, measured by the angular velocity sensor, the output of which is connected to the input of the inverting amplifier, on the angular velocity sensor, the output of which is connected to the first input of the three-input adder, the other input of which is connected to the output of the inverting amplifier .

Недостатком двухстепенных гироскопов является отсутствие компенсации погрешности от влияния углового ускорения объекта.The disadvantage of two-degree gyroscopes is the lack of compensation for errors due to the influence of the angular acceleration of the object.

Наиболее близким по технической сущности из числа известных технических решений является трехкомпонентный измеритель угловой скорости [4], содержащий первый, второй и третий датчики угловой скорости с взаимно перпендикулярными измерительными осями первый, второй и третий трехвходовые сумматоры, первый, второй, третий, четвертый, пятый и шестой инвертирующие усилители, причем первый вход первого трехвходового сумматора соединен с выходом первого датчика угловой скорости, первый вход второго трехвходового сумматора соединен с выходом второго датчика угловой скорости, первый вход третьего трехвходового сумматора соединен с выходом третьего датчика угловой скорости, входы первого и второго инвертирующих усилителей соединены с выходом первого датчика угловой скорости, входы третьего и четвертого инвертирующих усилителей соединены с выходом второго датчика угловой скорости, входы пятого и шестого инвертирующих усилителей соединены с выходом третьего датчика угловой скорости, второй и третий входы первого трехвходового сумматора соединены с выходом третьего и пятого инвертирующих усилителей, второй и третий входы второго трехвходового сумматора соединены с выходом первого и шестого инвертирующих усилителей, второй и третий входы третьего трехвходового сумматора соединены с выходом второго и четвертого инвертирующих усилителей. The closest in technical essence from among the known technical solutions is a three-component angular velocity meter [4], containing the first, second and third angular velocity sensors with mutually perpendicular measuring axes, first, second and third three-input adders, first, second, third, fourth, fifth and a sixth inverting amplifier, wherein the first input of the first three-input adder is connected to the output of the first angular velocity sensor, the first input of the second three-input adder is connected to the output of the second angular velocity sensor, the first input of the third three-input adder is connected to the output of the third angular velocity sensor, the inputs of the first and second inverting amplifiers are connected to the output of the first angular velocity sensor, the inputs of the third and fourth inverting amplifiers are connected to the output of the second angular velocity sensor, the inputs of the fifth and sixth inverting amplifiers are connected to the output of the third angular velocity sensor, the second and third inputs of the first three-input adder are connected to the output of the third and fifth inverting amplifiers, the second and third inputs of the second three-input adder are connected to the output of the first and sixth inverting amplifiers, the second and third inputs of the third three-input adder are connected to the output of the second and fourth inverting amplifiers.

В устройстве компенсируют погрешности, вызванные влиянием угловой скорости основания на начальные положения осей собственного вращения гироскопических датчиков угловой скорости. Погрешности из-за влияния угловых ускорений объекта не компенсируются.The device compensates for errors caused by the influence of the angular velocity of the base on the initial positions of the axes of their own rotation of gyroscopic angular velocity sensors. Errors due to the influence of angular accelerations of the object are not compensated.

Задачей заявленного изобретения является повышение точности измерения параметров движения трехкомпонентным датчиком угловой скорости за счет компенсации погрешностей, обусловленных угловым ускорением объекта.The objective of the claimed invention is to increase the accuracy of measuring motion parameters with a three-component angular velocity sensor by compensating for errors caused by the angular acceleration of the object.

Задача достигается тем, что в трехкомпонентный измеритель угловой скорости, содержащий три датчика угловой скорости с датчиками моментов в обратных связях, с взаимно перпендикулярными измерительными осями и осями собственного вращения, три трехвходовых сумматора, шесть инвертирующих усилителей, причем первые входы трехвходовых сумматоров соединены с выходами соответствующих датчиков угловой скорости, введены три измерителя угловых качаний роторов, выходы первого из которых соединены через первый инвертирующий усилитель со вторым входом первого трехвходового сумматора, а через пятый инвертирующий усилитель с третьим входом второго трехвходового сумматора, выходы второго измерителя качания ротора связаны через посредство второго инвертирующего усилителя со вторым входом второго трехвходового сумматора, а через посредство шестого инвертирующего усилителя с третьим входом трехвходового сумматора, выход третьего измерителя качания ротора соединен через посредство третьего инвертирующего усилителя со вторым входом трехвходового сумматора, а через посредство четвертого инвертирующего усилителя связан с третьим входом первого трехвходового сумматора. Коэффициенты инвертирующих усилителей имеют вид:The task is achieved by the fact that a three-component angular velocity meter containing three angular velocity sensors with feedback torque sensors, with mutually perpendicular measuring axes and axes of their own rotation, three three-input adders, six inverting amplifiers, and the first inputs of the three-input adders are connected to the outputs of the corresponding angular velocity sensors, three rotor angular swing meters are introduced, the outputs of the first of which are connected through the first inverting amplifier to the second input of the first three-input adder, and through the fifth inverting amplifier with the third input of the second three-input adder, the outputs of the second rotor swing meter are connected through the second inverting amplifier with the second input of the second three-input adder, and through the sixth inverting amplifier with the third input of the three-input adder, the output of the third rotor swing meter is connected through the third inverting amplifier with the second input of the three-input adder, and through the fourth inverting amplifier is connected with the third input of the first three-input adder. The coefficients of inverting amplifiers have the form:

а скорректированный ток датчиков моментов имеет вид:and the adjusted current of the torque sensors has the form:

где ij (s), IO, IS, ISP, k, m, χ , γ - не скорректированный ток датчика моментов, моменты инерции измерителя угловой скорости относительно выходной оси, оси собственного вращения ротора и ротора в кожухе, соответственно, коэффициенты демпфирования датчика угловой скорости и его ротора, соответственно, угол неортогональности оси собственного вращения и угол качания ротора. Ориентации осей измерителя угловой скорости соответствует:where i j (s), I O , I S, I SP , k, m, χ , γ - uncorrected current of the torque sensor, moments of inertia of the angular velocity meter relative to the output axis, the axis of its own rotation of the rotor and the rotor in the casing, respectively, damping coefficients of the angular velocity sensor and its rotor, respectively, the angle of non-orthogonality of the axis of its own rotation and the swing angle of the rotor. The orientation of the axes of the angular velocity meter corresponds to:

где X,Y,Z - измерительные оси трехкомпонентного измерителя угловой скорости; x j , y j , z j - оси трехгранников, связанные с измерителями угловой скорости: ось чувствительности, выходная ось и ось собственного вращения, соответственно, (j=1, 2, 3).where X,Y,Z are the measuring axes of a three-component angular velocity meter; x j , y j , z j - axes of trihedrons associated with angular velocity meters: sensitivity axis, output axis and axis of own rotation, respectively, (j=1, 2, 3).

При разомкнутой связи первых входов трехвходовых сумматоров с соответствующими измерителями угловой скорости, выходы трехвходовых сумматоров подключены к дополнительным обмоткам датчиков моментов, соответствующих измерителей угловой скорости.When the connection of the first inputs of the three-input adders with the corresponding angular velocity meters is open, the outputs of the three-input adders are connected to additional windings of the torque sensors corresponding to the angular velocity meters.

На фиг.1. изображен трехкомпонентный датчик угловой скорости с измерительными осями X, Y, Z, в котором выходные сигналы сформированы по разомкнутой схеме. Скорректированные от влияния углового ускорения объекта сигналы могут поступать в бортовой вычислитель объекта.In Fig.1. shows a three-component angular velocity sensor with measuring axes X, Y, Z, in which the output signals are generated in an open circuit. Signals corrected from the influence of the object’s angular acceleration can be sent to the object’s on-board computer.

На фиг.2. изображен трехкомпонентный датчик угловой скорости с измерительными осями X, Y, Z, в котором выходные сигналы сформированы по замкнутым обратным связям. Корректирующие электрические сигналы поступают на дополнительные обмотки датчиков моментов каждого датчика угловой скорости.In Fig.2. shows a three-component angular velocity sensor with measuring axes X, Y, Z, in which the output signals are generated using closed feedback connections. Corrective electrical signals are sent to additional windings of torque sensors of each angular velocity sensor.

На фиг.1 и фиг.2. изображены: 1, 2, 3 - первый, второй и третий датчики угловой скорости, измерительные оси которых x1, x2, x3, а также оси собственного вращения z1 ,z2, z3 взаимно перпендикулярны и направлены по измерительным осям трехкомпонентного датчика угловой скорости; 4,5,6 - первый, второй и третий измеритель качания ротора; 7, 8, 9, 10, 11, 12 - первый, второй, третий, четвертый, пятый и шестой инвертирующие усилители; 13, 14, 15 - первый, второй и третий трехвходовые сумматоры.In Fig.1 and Fig.2. shown: 1, 2, 3 - the first, second and third angular velocity sensors, the measuring axes of which x 1 , x 2 , x 3 , as well as the axes of their own rotation z 1 , z 2 , z 3 are mutually perpendicular and directed along the measuring axes of the three-component angular velocity sensor; 4,5,6 - first, second and third rotor swing meter; 7, 8, 9, 10, 11, 12 - first, second, third, fourth, fifth and sixth inverting amplifiers; 13, 14, 15 - first, second and third three-input adders.

Выходы первого измерителя угловых качаний роторов 4 соединены через первый инвертирующий усилитель 7 со вторым входом первого трехвходового сумматора 13, а через пятый инвертирующий усилитель 11 - с третьим входом второго трехвходового сумматора 14, выходы второго измерителя качания ротора 5 связаны через посредство второго инвертирующего усилителя 8 со вторым входом второго трехвходового сумматора 14, а через посредство шестого инвертирующего усилителя 12 с третьим входом трехвходового сумматора 15, выход третьего измерителя качания ротора 6 соединен через посредство третьего инвертирующего усилителя 9 со вторым входом трехвходового сумматора 15, а через посредство четвертого инвертирующего усилителя 10 связан с третьим входом первого трехвходового сумматора 13.The outputs of the first rotor angular swing meter 4 are connected through the first inverting amplifier 7 to the second input of the first three-input adder 13, and through the fifth inverting amplifier 11 - with the third input of the second three-input adder 14, the outputs of the second rotor swing meter 5 are connected through the second inverting amplifier 8 with the second input of the second three-input adder 14, and through the sixth inverting amplifier 12 with the third input of the three-input adder 15, the output of the third rotor swing meter 6 is connected through the third inverting amplifier 9 with the second input of the three-input adder 15, and through the fourth inverting amplifier 10 is connected with the third input of the first three-input adder 13.

На фиг.1. первые входы трехвходовых сумматоров соединены с выходами соответствующих датчиков угловой скорости. На фиг.2. эта связь отсутствует, а выходы трехвходовых сумматоров соединены с дополнительной обмоткой датчика моментов, соответствующих датчиков угловой скорости.In Fig.1. the first inputs of the three-input adders are connected to the outputs of the corresponding angular velocity sensors. In Fig.2. this connection is absent, and the outputs of the three-input adders are connected to the additional winding of the torque sensor, the corresponding angular velocity sensors.

Дадим теоретическое обоснование данному техническому решению.Let us give a theoretical justification for this technical solution.

Для следующей ориентации осей:For the following axis orientation:

где X,Y,Z - измерительные оси трехкомпонентного измерителя угловой скорости; x j , y j , z j - оси трехгранников, связанные с измерителями угловой скорости: ось чувствительности, выходная ось и ось собственного вращения, соответственно, (j=1, 2, 3).where X,Y,Z are the measuring axes of a three-component angular velocity meter; x j , y j , z j - axes of trihedrons associated with angular velocity meters: sensitivity axis, output axis and axis of own rotation, respectively, (j=1, 2, 3).

Уравнения движения трехкомпонентного измерителя угловой скорости запишем в виде:We write the equations of motion of a three-component angular velocity meter in the form:

где IO, IS, I s p i , n, k, H, W Э П ( s ) - моменты инерции измерителя угловой скорости относительно выходной оси, оси собственного вращения ротора и ротора в кожухе, соответственно, коэффициент демпфирования, крутизна датчика моментов, кинетический момент и передаточная функция электрической пружины измерителя угловой скорости объекта, соответственно; χ , β - угол неортогональности осей и угол прецессии гироскопа.where I O , I S, I s p i ,n,k,H, W E P ( s ) - moments of inertia of the angular velocity meter relative to the output axis, the axis of its own rotation of the rotor and the rotor in the casing, respectively, the damping coefficient, the slope of the torque sensor, the kinetic moment and the transfer function of the electric spring of the angular velocity meter of the object, respectively; χ , β - the angle of non-orthogonality of the axes and the angle of precession of the gyroscope.

w , w ˙ ,i - компоненты угловой скорости и углового ускорения объекта по соответствующим осям, а также ток датчика моментов, соответственно; w , w ˙ ,i - components of the angular velocity and angular acceleration of the object along the corresponding axes, as well as the torque sensor current, respectively;

ISP, λ ,m, M T O - полярный момент инерции ротора, коэффициент демпфирования, удельный синхронизирующий момент, момент трения в главных опорах, соответственно; γ - нестабильность углового положения ротора (качания ротора) во вращающейся с синхронной скоростью системе координат. ISP , λ ,m, M T O - polar moment of inertia of the rotor, damping coefficient, specific synchronizing moment, friction moment in the main supports, respectively; γ - instability of the angular position of the rotor (rotor swing) in a coordinate system rotating at synchronous speed.

Компоненты вектора углового ускорения объекта проецируются на выходные оси датчика угловой скорости и, при наличии неортогональности осей χ ,- на оси собственного вращения.The components of the angular acceleration vector of the object are projected onto the output axes of the angular velocity sensor and, in the presence of non-orthogonality of the axes χ , - on the axis of its own rotation.

Газодинамические опоры имеют малый момент трения ( M T O 10-3 сНсм), для Gas-dynamic supports have a low friction moment ( M T O 10 -3 cNcm), for

поэтому моментом трения в опорах можно пренебречь, и угол качания ротора пропорционален ускорению на оси собственного вращения:therefore, the moment of friction in the supports can be neglected, and the swing angle of the rotor is proportional to the acceleration on the axis of its own rotation:

где Where

Ось собственного вращения ротора каждого измерителя угловой скорости направлена по одной из осей трехгранника объекта: z1 по Z, z2 по X, z3 по Y.The axis of rotation of the rotor of each angular velocity meter is directed along one of the axes of the object trihedron: z 1 along Z, z 2 along X, z 3 along Y.

На выходах трехвходовых сумматоров на фиг.1. формируются скорректированные сигналы измерителей угловой скорости без погрешностей, обусловленных влиянием углового ускорения объекта:At the outputs of the three-input adders in Fig.1. Corrected signals from angular velocity meters are generated without errors caused by the influence of the angular acceleration of the object:

гдеWhere

Если разорвать связь первых входов трехвходовых сумматоров с измерителями угловой скорости, а выходы трехвходовых сумматоров связать с дополнительными обмотками датчиков моментов соответствующих измерителей угловой скорости, как показано на фиг.2, то компенсация отмеченных погрешностей будет не в бортовом вычислителе, а в самих измерителях угловой скорости. If you break the connection of the first inputs of the three-input adders with the angular velocity meters, and the outputs of the three-input adders are connected to additional windings of the torque sensors of the corresponding angular velocity meters, as shown in Fig. 2, then compensation for the noted errors will not be in the on-board computer, but in the angular velocity meters themselves .

Коэффициент усиления каждого из интегрирующих усилителей устанавливается в соответствии с алгоритмом (8).The gain of each of the integrating amplifiers is set in accordance with algorithm (8).

Приведем пример. Пусть параметры всех датчиков угловой скорости идентичны друг другу, компоненты вектора углового ускорения составляют [5,6]: IO= 1 сНсм с2: IS=0,1 сНсмс2, ISP=0,02 сНсмс2; m =10 сН/рад; k=104 сН/А; χ =0,1 рад; γ = 0,15 рад. Угловое ускорение объекта w ˙ =75 рад/с2. Тогда погрешность тока датчика угловой скорости от влияния углового ускорения (второй член в правой части уравнения (2) от влияния угловым ускорением будет равен: (IO w ˙ / k )=7,5 мА, измеренный за это время угол качания (3) равен 0,15 рад или 9 угловых градусов, а корректирующий ток в дополнительную обмотку датчика моментов: второй члена в правой части уравнения (8) будет равен : (1*10*0,15)/(104 *0,02)=7,5 *10-3 А= 7,5 мА. Т.к. неортогональность осей мала χ =0,1 рад, то вторая токовая добавка в обмотку датчика моментов (третий член в правой части уравнения (8) будет 0,75 мА.Let's give an example. Let the parameters of all angular velocity sensors be identical to each other, the components of the angular acceleration vector are [5,6]: I O = 1 cNcms 2 : I S =0.1 cNcms 2 , I SP =0.02 cNcms 2 ; m =10 cN/rad; k=10 4 cH/A; χ =0.1 rad; γ = 0.15 rad. Angular acceleration of an object w ˙ =75 rad/s 2 . Then the error of the angular velocity sensor current from the influence of angular acceleration (the second term on the right side of equation (2) from the influence of angular acceleration will be equal to: (I O w ˙ / k )=7.5 mA, the swing angle (3) measured during this time is equal to 0.15 rad or 9 angular degrees, and the corrective current into the additional winding of the torque sensor: the second term on the right side of equation (8) will be equal to: ( 1*10*0.15)/(10 4 *0.02)=7.5 *10 -3 A= 7.5 mA. Because the non-orthogonality of the axes is small χ =0.1 rad, then the second current addition to the torque sensor winding (the third term on the right side of equation (8) will be 0.75 mA.

Список использованных источников.List of sources used.

1. Гиродвигатели. Под редакцией Орлова И.Н.-М. Машиностроение. - 1983. С 8, 31, 134-137.1. Hydromotors. Edited by Orlov I.N.-M. Mechanical engineering. - 1983. S 8, 31, 134-137.

2. А.с. №1337677. Устройство для определения момента на валу синзронного гиродвигателя. Б.И. №34. 1987.2. A.s. No. 1337677. A device for determining the torque on the shaft of a synchronous gyromotor. B.I. No. 34. 1987.

3. Заявка на изобретение № 2004133601. Трехкомпонентный измеритель угловой скорости. Опуб. 10.04.2006.3. Application for invention No. 2004133601. Three-component angular velocity meter. Publ. 04/10/2006.

4. Патент на ИЗ № 2273858. Трехкомпонентный измеритель угловой скорости. Опуб. 27.04.2006.4. Patent for IZ No. 2273858. Three-component angular velocity meter. Publ. 04/27/2006.

5. Климов Д.М., Харламов С.А. Динамика гироскопа в кардановом подвесе. -М.Наука.-1978.5. Klimov D.M., Kharlamov S.A. Dynamics of a gyroscope in a gimbal. -M.Science.-1978.

6. Рулева Л. Б. Применение метода наблюдающих устройств для гироскопических измерителей//Физико-химическая кинетика в газовой динамике. 2010. Т. 9. http://chemphys.edu.ru/issues/2010-9/articles/153/.6. Ruleva L. B. Application of the method of observing devices for gyroscopic meters // Physico-chemical kinetics in gas dynamics. 2010. T. 9. http://chemphys.edu.ru/issues/2010-9/articles/153/.

Claims (10)

1. Трехкомпонентный датчик угловой скорости, содержащий три датчика угловой скорости с датчиками моментов в обратных связях с взаимно перпендикулярными измерительными осями и осями собственного вращения, три трехвходовых сумматора, шесть инвертирующих усилителей, причем первые входы трехвходовых сумматоров соединены с выходами соответствующих датчиков угловой скорости, отличающийся тем, что введены три измерителя угловых качаний роторов, выходы первого из которых соединены через первый инвертирующий усилитель со вторым входом первого трехвходового сумматора, а через пятый инвертирующий усилитель с третьим входом второго трехвходового сумматора, выходы второго измерителя качания ротора связаны через посредство второго инвертирующего усилителя со вторым входом второго трехвходового сумматора, а через посредство шестого инвертирующего усилителя с третьим входом третьего трехвходового сумматора, выход третьего измерителя качания ротора соединен через посредство третьего инвертирующего усилителя со вторым входом третьего трехвходового сумматора, а через посредство четвертого инвертирующего усилителя связан с третьим входом первого трехвходового сумматора, при этом коэффициенты инвертирующих усилителей имеют вид:1. A three-component angular velocity sensor, containing three angular velocity sensors with torque sensors in feedback with mutually perpendicular measuring axes and axes of their own rotation, three three-input adders, six inverting amplifiers, and the first inputs of the three-input adders are connected to the outputs of the corresponding angular velocity sensors, different in that three rotor angular swing meters are introduced, the outputs of the first of which are connected through the first inverting amplifier to the second input of the first three-input adder, and through the fifth inverting amplifier with the third input of the second three-input adder, the outputs of the second rotor swing meter are connected through the second inverting amplifier with the second input of the second three-input adder, and through the sixth inverting amplifier with the third input of the third three-input adder, the output of the third rotor swing meter is connected through the third inverting amplifier with the second input of the third three-input adder, and through the fourth inverting amplifier is connected with the third input of the first three-input adder , while the coefficients of the inverting amplifiers have the form: l j = I O j k j ; μ j = m j I s p j ; r j = I s j k j , (j=1, 2, 3), l j = I O j k j ; μ j = m j I s p j ; r j = I s j k j , (j=1, 2, 3), а скорректированный ток датчиков моментов имеет вид:and the adjusted current of the torque sensors has the form: i 1 c к о р р ( s ) = i 1 ( s ) l 1 μ 3 γ 3 ( s ) r 1 μ 1 χ 1 γ 1 ( s ) , i 1 c To O R R ( s ) = i 1 ( s ) l 1 μ 3 γ 3 ( s ) r 1 μ 1 χ 1 γ 1 ( s ) , i 2 c к о р р ( s ) = i 2 ( s ) l 2 μ 1 γ 1 ( s ) r 2 μ 2 χ 2 γ 2 ( s ) , i 2 c To O R R ( s ) = i 2 ( s ) l 2 μ 1 γ 1 ( s ) r 2 μ 2 χ 2 γ 2 ( s ) , i 3 c к о р р ( s ) = i 3 ( s ) l 3 μ 1 γ 2 ( s ) r 3 μ 3 χ 3 γ 3 ( s ) , i 3 c To O R R ( s ) = i 3 ( s ) l 3 μ 1 γ 2 ( s ) r 3 μ 3 χ 3 γ 3 ( s ) , где ij (s), IO, IS, ISP, k, m, χ , γ - нескорректированный ток датчика моментов, моменты инерции измерителя угловой скорости относительно выходной оси, оси собственного вращения ротора и ротора в кожухе соответственно, коэффициенты демпфирования датчика угловой скорости и его ротора соответственно, угол неортогональности оси собственного вращения и угол качания ротора, начальная ориентация осей измерителя угловой скорости соответствует:where i j (s), I O , I S , I SP , k, m, χ , γ - uncorrected current of the torque sensor, moments of inertia of the angular velocity meter relative to the output axis, the axis of rotation of the rotor and the rotor in the casing, respectively, damping coefficients of the angular velocity sensor and its rotor, respectively, the angle of non-orthogonality of the axis of its own rotation and the swing angle of the rotor, the initial orientation of the angular meter axes speed corresponds to: [ X Y Z ] = [ x 1 y 1 z 1 ] = [ z 2 x 2 y 2 ] = [ y 3 z 3 x 3 ] , [ X Y Z ] = [ x 1 y 1 z 1 ] = [ z 2 x 2 y 2 ] = [ y 3 z 3 x 3 ] , где X, Y, Z – измерительные оси трехкомпонентного измерителя угловой скорости; x j , y j , z j - оси трехгранников, связанные с измерителями угловой скорости: ось чувствительности, выходная ось и ось собственного вращения соответственно, (j=1, 2, 3).where X, Y, Z are the measuring axes of a three-component angular velocity meter; x j , y j , z j - axes of trihedrons associated with angular velocity meters: sensitivity axis, output axis and axis of own rotation, respectively, (j=1, 2, 3). 2. Трехкомпонентный датчик угловой скорости по п.1, отличающийся тем, что при разомкнутой связи первых входов трехвходовых сумматоров с соответствующими измерителями угловой скорости выходы трехвходовых сумматоров подключены к дополнительным обмоткам датчиков моментов, соответствующих измерителей угловой скорости.2. The three-component angular velocity sensor according to claim 1, characterized in that when the first inputs of the three-input adders are open-loop with the corresponding angular velocity meters, the outputs of the three-input adders are connected to additional windings of the torque sensors corresponding to the angular velocity meters.
RU2023110984A 2023-04-27 Three-component angular velocity meter RU2803452C1 (en)

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2803452C1 true RU2803452C1 (en) 2023-09-13

Family

ID=

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU634212A1 (en) * 1975-08-01 1978-11-25 Саратовский политехнический институт Three-component angular speed meter
RU2273858C1 (en) * 2004-11-17 2006-04-10 Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Тульский государственный университет (ТулГУ) Three-component angular speed meter
RU2654308C1 (en) * 2017-03-13 2018-05-17 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Казанский национальный исследовательский технический университет им. А.Н. Туполева-КАИ" (КНИТУ-КАИ) Three-component jet angular rate transducer

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU634212A1 (en) * 1975-08-01 1978-11-25 Саратовский политехнический институт Three-component angular speed meter
RU2273858C1 (en) * 2004-11-17 2006-04-10 Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Тульский государственный университет (ТулГУ) Three-component angular speed meter
RU2654308C1 (en) * 2017-03-13 2018-05-17 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Казанский национальный исследовательский технический университет им. А.Н. Туполева-КАИ" (КНИТУ-КАИ) Three-component jet angular rate transducer

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN109323711B (en) Gyroscope modal reversal zero self-correction method and system
CN111578923A (en) Closed-loop control method and system for resonant gyroscope
JP2009025283A (en) Integrated accelerometer and angular velocity meter system
JPH0465963B2 (en)
RU2669263C1 (en) Method and device for calibration of inertial measurement modules
CN102272554B (en) Signal processing module, navigation device with the signal processing module, vehicle provided with a navigation device and method of providing navigation data
JP2004502951A (en) Method and apparatus for correcting coordinate measurement errors caused by vibration of a coordinate measuring machine (CMM)
KR101314151B1 (en) Calibration Method for 6-Axis Vibration Sensors using Periodic Angular Vibration and Its Realization System
US10310132B2 (en) Absolute vector gravimeter and methods of measuring an absolute gravity vector
CN108710001B (en) Two-axis integrated gyroscope accelerometer and servo control method
RU2300081C1 (en) Method of determination of instrument error of inertial navigation system meters at initial alignment stage
RU2272995C1 (en) Method for elaboration of navigational parameters and local vertical (modifications)
EP1843129A2 (en) Compensation of acceleration data in a navigation system
RU2803452C1 (en) Three-component angular velocity meter
RU2683144C1 (en) Method of defining errors of orientation axles of laser gyroscopes and pendulum accelerometers in a strap down inertial navigation system
Maruyama et al. An application of active magnetic bearing to gyroscopic and inertial sensors
RU2339002C1 (en) Method of evaluation of navigation parameters of operated mobile objects and related device for implementation thereof
Filatov et al. Dynamic calibration method of inertial measurement units
US3114264A (en) Gravity sensing instrument
CN112578147B (en) Gyro accelerometer output determination method caused by constant acceleration
RU2273858C1 (en) Three-component angular speed meter
JP2019105631A (en) Vibrating-mass gyroscope system
Maruyama et al. Estimation method and measurement bandwidth of gyroscopic sensor using active magnetic bearing
CN115979311B (en) PIGA cross quadratic term coefficient calibration method, system, equipment and medium
RU2075730C1 (en) Method of indication of absolute angular velocity