RU2805375C1 - Method for determining proper operation of gyromotors of block of damping gyroscopes - Google Patents

Method for determining proper operation of gyromotors of block of damping gyroscopes Download PDF

Info

Publication number
RU2805375C1
RU2805375C1 RU2023118980A RU2023118980A RU2805375C1 RU 2805375 C1 RU2805375 C1 RU 2805375C1 RU 2023118980 A RU2023118980 A RU 2023118980A RU 2023118980 A RU2023118980 A RU 2023118980A RU 2805375 C1 RU2805375 C1 RU 2805375C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
pulses
gyromotors
phase windings
proper operation
gyromotor
Prior art date
Application number
RU2023118980A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Сергей Валентинович Кривошеев
Марина Михайловна Тюрина
Дмитрий Андреевич Шилин
Original Assignee
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Казанский национальный исследовательский технический университет им. А.Н. Туполева - КАИ"
Filing date
Publication date
Application filed by Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Казанский национальный исследовательский технический университет им. А.Н. Туполева - КАИ" filed Critical Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Казанский национальный исследовательский технический университет им. А.Н. Туполева - КАИ"
Application granted granted Critical
Publication of RU2805375C1 publication Critical patent/RU2805375C1/en

Links

Abstract

FIELD: precision instrument making; gyroscopic technology.
SUBSTANCE: invention can find application in automatic control systems, for example, of aircrafts when constructing control systems for damping gyroscope units. The method is based on the relationship between the angular velocity of rotation and the phase shift between voltage and current in the phase windings of gyromotors, while the currents of the phase windings are differentiated at the moments when the current values pass through zero, and a series of pulses are obtained, which are summed separately for the three phases of each gyromotor and from the sequence of pulses, obtained as a result of differentiation of currents in the phase windings, a sequence of meander-type pulses is formed, in which the start and end times of the pulses are measured along the leading and trailing edges, respectively, and the parameter for the proper operation of the gyromotors is determined by analysing the measured times.
EFFECT: increasing the accuracy of determining the mutual ratio of the angular velocities of rotation of the gyromotors, which ultimately helps to increase the reliability of monitoring the correct operation of the damping gyroscope unit as a whole.
1 cl, 2 dwg

Description

Изобретение относится к области гироскопического приборостроения и может найти применение в системах автоматического управления, например, летательными аппаратами.The invention relates to the field of gyroscopic instrumentation and can find application in automatic control systems, for example, aircraft.

Известен блок демпфирующих гироскопов БДГ-30-1, (ОАО «Уральский приборостроительный завод», г. Екатеринбург), состоящий из трех ортогонально расположенных в корпусе датчиков угловых скоростей (ДУС) на базе двухстепенных гироскопов, по одному на каждую ось измерения.A known block of damping gyroscopes BDG-30-1 (JSC Ural Instrument-Making Plant, Yekaterinburg), consisting of three angular velocity sensors (ARS) orthogonally located in the housing based on two-degree gyroscopes, one for each measurement axis.

Однако у блока БДГ-30-1 не указан способ контроля вращения гиромоторов, как основного функционального узла, что снижает его надежность и, в конечном счете, точность формирования выходных сигналов. However, the BDG-30-1 unit does not specify a method for controlling the rotation of gyromotors as the main functional unit, which reduces its reliability and, ultimately, the accuracy of the generation of output signals.

Известен способ контроля правильной работы гиромоторов, реализованный в блоке демпфирующих гироскопов БДГ-25, взятый за прототип (ОАО «Арзамасский приборостроительный завод им. П.И. Пландина», «Техническое описание и инструкция по эксплуатации блоков демпфирующих гироскопов БДГ-25 и БДГ-26»). Способ основан на взаимосвязи угловой скорости вращения и фазовым сдвигом между напряжением и током в фазовых обмотках гиромоторов, на которые подают трехфазные напряжения через первичные обмотки первого и второго трехфазных импульсных трансформаторов, вторичные обмотки которых одновременно охватывают три первичные обмотки, в них осуществляются операции суммирования и дифференцирования. Далее над импульсными сигналами осуществляют операцию логического сложения по схеме «И», и серии импульсов сравнивают по взаимному перекрытию и, если в течение заданного времени перекрытие сохраняется, то формируют сигнал исправности, в противном случае формируют сигнал неисправности. There is a known method for monitoring the correct operation of gyromotors, implemented in the block of damping gyroscopes BDG-25, taken as a prototype (OJSC "Arzamas Instrument-Making Plant named after P.I. Plandin", "Technical description and operating instructions for blocks of damping gyroscopes BDG-25 and BDG- 26"). The method is based on the relationship between the angular speed of rotation and the phase shift between voltage and current in the phase windings of gyromotors, to which three-phase voltages are supplied through the primary windings of the first and second three-phase pulse transformers, the secondary windings of which simultaneously cover three primary windings, and operations of summation and differentiation are carried out in them . Next, a logical addition operation is performed on the pulse signals according to the “AND” circuit, and the series of pulses are compared based on mutual overlap and, if the overlap persists for a given time, then a serviceability signal is generated, otherwise a malfunction signal is generated.

Недостатком способа, примененного в БДГ, который реализован во встроенном блоке контроля вращения гиромоторов аналогового типа, является зависимость работы способа от температуры, отсутствие возможности настройки на различные диапазоны по скорости. The disadvantage of the method used in the BDG, which is implemented in a built-in unit for controlling the rotation of analog-type gyromotors, is the dependence of the method on temperature and the inability to adjust to different speed ranges.

Технический результат, на достижение которого направлено изобретение, заключается в повышении точности определения взаимного соотношения угловых скоростей вращения гиромоторов, что, в конечном счете, способствует повышению надежности контроля правильной работы блока БДГ в целом.The technical result to which the invention is aimed is to increase the accuracy of determining the mutual ratio of the angular velocities of rotation of the gyromotors, which ultimately helps to increase the reliability of monitoring the correct operation of the BDG unit as a whole.

Технический результат достигается тем, что в способе, основанном на взаимосвязи угловой скорости вращения и фазового сдвига между напряжением и током в фазовых обмотках гиромоторов, при этом токи фазных обмоток дифференцируют в моменты перехода значений токов через ноль, и получают серии импульсов, которые суммируют отдельно для трех фаз каждого гиромотора, и оценивают взаимное положение импульсов во времени, новым является то, что из последовательности импульсов, полученных в результате дифференцирования токов в фазных обмотках, формируют последовательность импульсов в виде меандра, у которых по переднему и заднему фронтам измеряют соответственно время начала и окончания импульсов и определяют параметр исправной работы гиромоторов по анализу измеренных времен по формулеThe technical result is achieved by the fact that in a method based on the relationship of the angular velocity of rotation and the phase shift between voltage and current in the phase windings of gyromotors, the currents of the phase windings are differentiated at the moments when the current values pass through zero, and a series of pulses are obtained, which are summed separately for three phases of each gyromotor, and evaluate the relative position of the pulses in time, what is new is that from the sequence of pulses obtained as a result of differentiation of currents in the phase windings, a sequence of pulses is formed in the form of a meander, in which the start time and the start time are measured along the leading and trailing edges, respectively. the end of the pulses and determine the parameter of proper operation of the gyromotors by analyzing the measured times using the formula

где время начала и окончания импульсов напряжения вторичных обмоток первого и второго импульсных трансформаторов, Where the start and end time of the voltage pulses of the secondary windings of the first and second pulse transformers,

при этом , соответствует исправной работе гиромоторов, а соответствует неисправной работе гиромоторов. wherein , corresponds to the proper operation of the gyromotors, and corresponds to malfunctioning gyromotors.

Существо способа поясняется чертежами, представленными на фиг.1 и фир.2.The essence of the method is illustrated by the drawings shown in figure 1 and figure 2.

На фиг. 1 приведены графики, поясняющие формирование импульсов для одной фазы одного из гиромоторов, входящих в блок демпфирующих гироскопов. На фиг. 2 приведены варианты возможного взаимного расположения импульсов во времени. In fig. Figure 1 shows graphs explaining the formation of pulses for one phase of one of the gyromotors included in the block of damping gyroscopes. In fig. 2 shows options for the possible relative arrangement of pulses in time.

На фиг.1 и фиг.2 приняты следующие обозначения:In Fig. 1 and Fig. 2 the following notations are used:

фазное напряжение в одной из фаз гиромотора, в двух других фазах напряжения будут сдвинуты на электрических градусов соответственно; phase voltage in one of the phases of the gyromotor, in the other two phases the voltages will be shifted by electrical degrees respectively;

ток в одной из фаз гиромотора; current in one of the phases of the gyromotor;

фазовый сдвиг между напряжением и током в фазе гиромотора, зависящий от угловой скорости вращения ротора гиромотора; phase shift between voltage and current in the gyromotor phase, depending on the angular speed of rotation of the gyromotor rotor;

импульсное напряжение, получаемое после операции дифференцирования; pulse voltage obtained after the differentiation operation;

импульсное напряжение, преобразованное в меандр; pulse voltage converted to square wave;

время начала и окончания импульсов напряжения меандра; start and end times of meander voltage pulses;

круговая частота питающего напряжения. circular frequency of the supply voltage.

На фиг. 2 приведены варианты возможного взаимного расположения импульсов меандра в увеличенном по времени масштабе, на которой приняты следующие обозначения:In fig. Figure 2 shows options for the possible relative arrangement of meander pulses on an increased time scale, on which the following notations are adopted:

время начала и окончания импульсов напряжения меандра для первого гиромотора; start and end times of meander voltage pulses for the first gyromotor;

время начала и окончания импульсов напряжении меандра для второго гиромотора; start and end times of meander voltage pulses for the second gyromotor;

параметр исправной работы normal operation parameter

Блок демпфирующих гироскопов (БДГ) состоит из двух датчиком угловых скоростей, оси чувствительности которых параллельны. На каждую ось самолета для измерения угловых скоростей (например, крена) устанавливают несколько блоков демпфирующих гироскопов. В изобретении речь об одном БДГ и способе определения исправной его работы, по соотношению угловых скоростей вращения роторов гиромоторов. При этом используется свойство, определяющее зависимость фазового сдвига между фазовым напряжением и током в фазе и угловой скоростью вращения ротора. Для нормальной работы БДГ угловые скорости двух гиромоторов должны отличаться не более чем на заданную величину (фиг.1, графики и). The block of damping gyroscopes (BDG) consists of two angular velocity sensors, the sensitivity axes of which are parallel. Several blocks of damping gyroscopes are installed on each axis of the aircraft to measure angular velocities (for example, roll). The invention is about one BDG and a method for determining its proper operation, based on the ratio of the angular velocities of rotation of the gyromotor rotors. In this case, the property that determines the dependence of the phase shift is used between phase voltage and current in phase and angular speed of rotation of the rotor. For normal operation of the BDG, the angular velocities of the two gyromotors should differ by no more than a given amount (Fig. 1, graphs And ).

Предлагаемый способ можно представить из последовательности этапов:The proposed method can be represented as a sequence of steps:

1. Формируют производную от тока в каждой фазе гиромотора в районе, когда значение тока меняет знак, при этом получаем положительные и отрицательные импульсы (фиг.1, график . 1. A derivative of the current is formed in each phase of the gyromotor in the area when the current value changes sign, and we obtain positive and negative pulses (Fig. 1, graph .

2. Отсекают отрицательные импульсы, а из положительных импульсов формируют импульсы типа меандр, при этом сохраняют временные параметры, а амплитуду устанавливают порядка 3В для работы с микроконтроллером (фиг.1, график . 2. Negative pulses are cut off, and meander-type pulses are formed from positive pulses, while the time parameters are preserved, and the amplitude is set to about 3V for working with a microcontroller (Fig. 1, graph .

3. Импульсы для трех фаз суммируют, т.к. необходимо иметь информацию о токах в каждой фазе.3. The pulses for the three phases are summed, because it is necessary to have information about the currents in each phase.

4. Измеряют временные параметры импульсов фиг.2, где импульсы приведены в увеличенном масштабе.4. Measure the time parameters of the pulses of Fig. 2, where the pulses are shown on an enlarged scale.

При этом рассмотрены следующие варианты:The following options are considered:

фиг.2а – импульсы, определяющие работу первого гиромотора, опережают импульсы, определяющие работу второго гиромотора, но при этом фазовые сдвиги отличаются настолько, что отличие угловых скоростей роторов первого и второго гиромоторов находятся в заданном диапазоне и, следовательно, параметр т.е. БДГ функционирует исправно; Fig. 2a - the pulses that determine the operation of the first gyromotor are ahead of the pulses that determine the operation of the second gyromotor, but in this case, the phase shifts differ so much that the difference in the angular velocities of the rotors of the first and second gyromotors are in a given range and, therefore, the parameter those. The BDG is functioning properly;

фиг.2б – импульсы, определяющие работу первого гиромотора, отстают от импульсов, определяющих работу второго гиромотора, но при этом фазовые сдвиги отличаются настолько, что отличие угловых скоростей роторов первого и второго гиромоторов находятся в заданном диапазоне и, следовательно, параметр т.е. БДГ функционирует исправно;Fig.2b - the pulses that determine the operation of the first gyromotor lag behind the impulses that determine the operation of the second gyromotor, but in this case, the phase shifts differ so much that the difference in the angular velocities of the rotors of the first and second gyromotors are in a given range and, therefore, the parameter those. The BDG is functioning properly;

фиг.2в – импульсы, определяющие работу второго гиромотора, опережают импульсы, определяющие работу первого гиромотора настолько, чтопри этом фазовые сдвиги отличаются настолько, что отличие угловых скоростей роторов первого и второго гиромоторов не находится в заданном диапазоне и, следовательно, параметр т.е. БДГ функционирует неисправно;Fig. 2c - the pulses that determine the operation of the second gyromotor are ahead of the pulses that determine the operation of the first gyromotor so much that in this case, the phase shifts differ so much that the difference in the angular velocities of the rotors of the first and second gyromotors is not in the specified range and, therefore, the parameter those. The BDG is not functioning properly;

фиг.2г – импульсы, определяющие работу первого гиромотора, опережают импульсы, определяющие работу второго гиромотора настолько, чтопри этом фазовые сдвиги отличаются настолько, что отличие угловых скоростей роторов первого и второго гиромоторов не находится в заданном диапазоне и, следовательно, параметр т.е. БДГ функционирует неисправно.Fig.2d - the pulses that determine the operation of the first gyromotor are ahead of the pulses that determine the operation of the second gyromotor so much that in this case, the phase shifts differ so much that the difference in the angular velocities of the rotors of the first and second gyromotors is not in the specified range and, therefore, the parameter those. The BDG is not functioning properly.

Анализируя четыре возможных ситуации расположения на оси времени импульсов для двух гиромоторов, можно записать обобщенную формулу, определяющую исправную работу двух гиромоторов, а, следовательно, и всего БДГ в целом:Analyzing four possible situations of the location of pulses on the time axis for two gyromotors, we can write a generalized formula that determines the proper operation of two gyromotors, and, consequently, the entire BDG as a whole:

При этом не имеет значения, какой гиромотор работает неправильно, главное определить неисправный БДГ и отключить его от системы управления самолетом.In this case, it does not matter which gyromotor is not working correctly, the main thing is to identify the faulty gyromotor and disconnect it from the aircraft control system.

Реализовать данный способ на практике возможно только с применением микроконтроллера.This method can only be implemented in practice using a microcontroller.

Claims (4)

Способ определения исправной работы гиромоторов блока демпфирующих гироскопов, основанный на взаимосвязи угловой скорости вращения ротора и фазового сдвига между напряжением и током в фазных обмотках первого и второго гиромоторов, при этом токи фазных обмоток дифференцируют в моменты перехода значений токов через ноль, и получают серии импульсов, которые суммируют отдельно для трех фаз каждого гиромотора, и оценивают взаимное положение импульсов во времени, отличающийся тем, что из последовательности импульсов, полученных в результате дифференцирования токов в фазных обмотках, формируют последовательность импульсов типа меандр, у которых по переднему и заднему фронтам измеряют соответственно время начала и окончания импульсов и определяют параметр исправной работы гиромоторов по анализу измеренных времен по формулеA method for determining the proper operation of the gyromotors of a block of damping gyroscopes, based on the relationship of the angular speed of rotation of the rotor and the phase shift between the voltage and current in the phase windings of the first and second gyromotors, while the currents of the phase windings are differentiated at the moments when the current values pass through zero, and a series of pulses are obtained, which are summed separately for the three phases of each gyromotor, and evaluate the relative position of the pulses in time, characterized in that from the sequence of pulses obtained as a result of differentiation of currents in the phase windings, a sequence of meander-type pulses is formed, in which the time is measured along the leading and trailing edges, respectively the beginning and end of pulses and determine the parameter of proper operation of the gyromotors by analyzing the measured times using the formula где время начала и окончания импульсов напряжения типа меандр для первого и второго гиромоторов, Where start and end times of meander-type voltage pulses for the first and second gyromotors, при этом соответствует исправной работе гиромоторов, а соответствует неисправной работе гиромоторов. wherein corresponds to the proper operation of the gyromotors, and corresponds to malfunctioning gyromotors.
RU2023118980A 2023-07-18 Method for determining proper operation of gyromotors of block of damping gyroscopes RU2805375C1 (en)

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2805375C1 true RU2805375C1 (en) 2023-10-16

Family

ID=

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2427801C2 (en) * 2009-11-11 2011-08-27 Федеральное государственное унитарное предприятие "Научно-производственный центр автоматики и приборостроения им. Н.А. Пилюгина" Method of predicting variable component of output signal of electromechanical angular velocity sensor (avs) during manufacture of gyromotor thereof based on characteristics of angular vibrations excited by gyromotor, and installation for realising said method
RU2672311C1 (en) * 2017-12-27 2018-11-13 Акционерное общество Московский научно-производственный комплекс "Авионика" имени О.В. Успенского (АО МНПК "Авионика") Method of control of correction of integrated sensor units
CN213363808U (en) * 2020-11-19 2021-06-04 九江精密测试技术研究所 Dynamic balance and remaining rotation time testing device

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2427801C2 (en) * 2009-11-11 2011-08-27 Федеральное государственное унитарное предприятие "Научно-производственный центр автоматики и приборостроения им. Н.А. Пилюгина" Method of predicting variable component of output signal of electromechanical angular velocity sensor (avs) during manufacture of gyromotor thereof based on characteristics of angular vibrations excited by gyromotor, and installation for realising said method
RU2672311C1 (en) * 2017-12-27 2018-11-13 Акционерное общество Московский научно-производственный комплекс "Авионика" имени О.В. Успенского (АО МНПК "Авионика") Method of control of correction of integrated sensor units
CN213363808U (en) * 2020-11-19 2021-06-04 九江精密测试技术研究所 Dynamic balance and remaining rotation time testing device

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US4833405A (en) Shaft failure monitoring system using angled rotating teeth and phase detection
EP2876046B1 (en) System and method for electronic propeller blade angle position feedback
EP3284665A1 (en) System and method for electronic propeller blade angle position feedback with angled pairs of teeth
US4893261A (en) Apparatus and method for determining airspeed and direction
US20160146646A1 (en) Apparatus and Method for Signal Synchronization
CN101604946A (en) A kind of method for controlling position-less sensor of switched reluctance motor of suitable high speed
RU2805375C1 (en) Method for determining proper operation of gyromotors of block of damping gyroscopes
CN103116032A (en) Method and device for acquiring rotating speed of wind generating set
KR20140073502A (en) Method and device for determining the rotor position and speed of a rotating field machine
CN102004165B (en) Method for measuring instantaneous rotation speed of synchronous generator
US6711513B2 (en) Fault tolerant apparatus and method for determining a revolution rate of a gear
CN109238117B (en) Signal processing circuit and device for non-contact position sensor
RU2803706C1 (en) Device for determining proper operation of gyromotors of block of damping gyroscopes
US7088094B2 (en) Displacement sensing system and method
CN110062223A (en) A kind of method and its circuit system of high-precise synchronization test camera frame signal
SU1223175A1 (en) Phase analyser of lightning position
RU2723543C1 (en) Device for detecting source of frequency and power oscillations
EP4194817A1 (en) Ratiometric position measurement
Künkel NÁVRH A IMPLEMENTACE METODY MONITORINGU INTERAKCE MEZI TURBOGENERÁTOREM A ELEKTRIZAČNÍ SÍTÍ
Qu et al. Design of grating data acquisition system for airborne displacement and angle measurement
RU2676049C1 (en) Damping gyroscopes units output signal generation system
Tian et al. Design and implementation of ISA card for rotary inductosyn signal processing based on AD2S1210 and CPLD
SU894595A1 (en) Follow-up phase meter
SU1013913A2 (en) Interpolator checking device
SU744440A1 (en) Discrete electric drive