Claims (3)
Изобретение относитс к контроль но-измерительной технике, в частности , к устройствам дл определени углов и угловой скорости наклона , а также стабилизации и управлени подвижных объектов, например обитаемых, телеуправл емых, буксируемых , автономных и других подводных аппаратов. Известны устройства дл определе ни углов наклона движущихс объектов с помощью физического ма тника, гировертикали, а также других устг ройств, используемых свойства текучей среды устанавливатьс по линии горизонта С О t lОднако устройства, использующие свойства текучей жидкости, отвесы, а также физические ма тники, в зна чительной мере подвержены вредным воздействи м ускорений подвижного объекта. Искусственно вводимое демпфирование подобных устройств с целью уменьшени чувствительности к ускорени м и возможности регулировани периода собственных колебаний приводит к существенному усложнению конструкции и условий эксплуатации, а также к увеличению габаритов и стоимости таких устройств. Кроме того , вводимое демпфирование, уменьша погрешность от ускорени , само становитс источником динамических ошибок измерительного устройства при угловых колебани х основани относительно равнодействующей силы т жести. Увеличение периода свободных колебаний физического ма тника с целью уменьшени динамической погрешности от воздействий ускорений вызывает увеличение погрешности засло ма тника . Гидровертикали различной конструкции , использующие свойства быстровращающейс массы сохран ть свою ори ентацию в пространстве, из-за несовершенств балансировки и подшипниковых узлов подвержены уходам и поэтому требуют сложных схем коррекции. Поэтому там, где габариты, вес, энер гопотребление и стоимость ограничены , использование гидровертикалей нецелесообразно. Наиболее, близким к изобретению вл етс устройство дл определени угла наклона подвижного объекта, содержащее измерительный ма тник с грузом - преобразователь Целью изобретени вл етс повыше ние динамической точности, Указанна цель достигаетс тем, что в устройство, содержащее чувст-i вительный элемент в виде ма тника, кинематически соединенного с преобразователем , RC-фильтр и резисторы введены датчик угловой скорости и операционный усилитель, один вход которого через резисторы соединен соответственно с выходами преобразовател и датчика угловых скоростей а выход операционного усилител через параллельно включенные резистор и конденсатор RC-фильтра соединен с упом нутым входом операционного усилител , второй вход которого соединен через переменный резистор с источником опорного напр жени , причем ось чувствительности датчика угловой скорости параллельна оси ма тника , а посто нна времени RC-фильтра определена в соответствии с формулой KM-к;:; коэффициент усилени датчика угловой скорости; коэффициент усилени преобразовател ; отношение сопротивлений резистора на выходе преобразо вател .и резистора RC-фильт отношение сопротивлений ре зистора на выходе датчика угловой скорости и резистора , в RC-фильтре. На чертеже изображено предлагаемое устройство. Устройство срдержит физический ма тник и преобразователь 1, а также датчик 2 угловой скорости, подключен ные через резисторы 3 и 4 соответственно к входу операционного усилител 5 На этот же вход с выхода устройства поступает через RC-фильтр, составленный из резистора 6 и конденсатора 7, сигнал обратной св зи. К второму входу операционного усилител 5 подключены посто нный резистор 8 и подвижной контакт переменного резистора 9 дл балансировки нулевого уровн выходного напр жени устройства . Работа устройства заключаетс в следующем. При по влении угла крена, либо угла дифферента подвижного объекта (обозначим его буквой V) на выходе преобразовател устройства 1 по вл етс сигнал посто нного тока, пропорциональный величине этого отклонени - , который через резистор 3 поступает на вход операционного усилител 5. На выходе датчика 2 угловой скорости также по вл етс сигнал посто нного тока, но пропорциональный угловой скорости данного отклонени - (символ здесь вл етс операторов дифференцировани по времени ) , который через резистор поступает на тот же вход операционного усилител 5. Операционный усилитель, представл ющий из себ усилитель посто нного тока с большим коэффициентом усилени , при наличии активноемкостной обратной св зи с посто нной времени представл ет из себ апериодическое звено с передаточной функцией -u;(p) В этом случае изображение выход-ного сигнала устройства можно представл ть в следующем виде: адчкмк и к к ри) где К.Д - коэффициент усилени сигнала физического ма тн 1ка 1, определ емого соотношением величин резисторов 3 и 6; коэффициент усилени сигнала датчика 2.угловой скорости, определ емого соотношением величин t и 6. Если коэффициенты К„ и Ко выбрать таким образом, чтобы выполн лось соотношение Т . к то изображение полезного выходного сигнала в случае изменени угловой 5 скорости координаты подвижного объе та примет следующий вид v(p) т.е. динамические характеристики ус ройства при изменении угловых координат подвижного объекта не завис т от величины посто нной времени акти ного фильтра. В случае по влени динамической помехи в виде линейного ускорени подвижного объекта периодического характера, либо в виде толчков, физический ма тник будет совершать ко лебани соответствующей амплитуды и частоты относительно равнодейству щей силы т жести. Однако датчик 2 угловой скорости не будет реагировать на эти ускорени . 8 этом случа сигнал с физического ма тника 1, пройд .через активный фильтр 5, будет соответсвующим образом ослаблен . Поэтому предварительным выбором вел чины посто нной времени Т активного фильтра можно обеспечить требуемое значение амплитуды динамической оши ки устройства в .заданном диапазоне частот, действующих на объект помех Таким образом, сигнал с датчика угловой ско эости, вл ющегос форси . рующим звеном, ко.мпенсирует вли ние активного фильтра на происхождение полезного сигнала при изменении угловых координат подвижного объекта и в то же врем не оказывает вли ни на эффективность ослаблени фильтром динамических помех, обусловленных линейными ускорени ми подвижного объекта. Ввод датчика угловой скорости в схему устройства обеспечивает дополнительной информацией об угловой скорости подвижного объекта и расшир ет тем самым функциональные возможности устройства, как в смысле увеличени располагаемой информацией в параметрах движени объекта , так и в смысле расширени области его применени за счёт расширени диапазона частот эффективно ослабл емых динамических помех. 4 Формула изобретени Устройство дл определени угла наклона подвижного объекта, содержащее чувствительный элемент в виде ма тника, кинематически соединенного с преобразователем, RC-фильтр и резисторы, отличающеес тем , что, с целью повышени динамической точности путем снижени инерционности устройства, в него введены датчик угловой скорости и операционный усилитель, один вход которого через резисторы соединен соответственно с выходами преобразовател и датчика угловых скоростей, а выход операционного усилител через параллельно включенные резистор и конденсатор RC-фильтра соединен с упом нутым входом операционного усилител , второй вход которого соединен через переменный резистор о источником опорного напр жени , примем ось чувствительности датчика угловой скорости параллельна оси ма тника, а посто нна времени RCфильтра определена в соответствии С формулой -,УК.. мк;: где К (У - коэффициент усилени датчи ка угловой скорости; К - коэффициент усилени преобразовател ; К - отношение сопротивлений ре зистора на выходе преобразовател и резистора RCфильтра; Kd отношение сопротивлений резистора на выходе датчика угловой скорости и резистора в RC-фильтре. Источники информации, прин тые во внимание при экспертизе 1. Авторское свидетельство СССР , кл. GOI С 9/08, 07.10.75. The invention relates to the control of measuring equipment, in particular, to devices for determining the angles and angular velocity of inclination, as well as the stabilization and control of moving objects, such as manned, telecontrolled, towed, autonomous and other underwater vehicles. Devices are known for determining the angles of inclination of moving objects using a physical model, a vertical axis, and other devices, the properties of the fluid used are set along the horizon C O t l However, devices using the properties of a fluid liquid, plummets, as well as physical models, To a large extent, they are subject to the harmful effects of accelerations of a moving object. Artificially introduced damping of such devices in order to reduce the sensitivity to acceleration and the ability to control the period of natural oscillations leads to a significant complexity of the design and operating conditions, as well as to an increase in the size and cost of such devices. In addition, the injected damping, reducing the error due to acceleration, itself becomes a source of dynamic errors in the measuring device with angular oscillations of the base relative to the resultant gravity force. An increase in the period of free oscillations of a physical model in order to reduce the dynamic error due to the effects of accelerations causes an increase in the error of the matrix. Hydro-verticals of various designs, using the properties of fast-rotating masses to maintain their orientation in space, due to imperfections of the balancing and bearing assemblies are subject to care and therefore require complex correction schemes. Therefore, where dimensions, weight, power consumption and cost are limited, the use of hydraulic vertices is impractical. The closest to the invention is a device for determining the angle of inclination of a moving object, containing a measuring pattern with a load-converter. The aim of the invention is to increase the dynamic accuracy. This goal is achieved by the device containing a sensing element in the form of An angular velocity sensor and an operational amplifier are inputted to a kinematically connected transducer, an RC filter and resistors, one input of which is connected to the transducer outputs via resistors and the angular velocity sensor and the output of the operational amplifier through a parallel-connected resistor and the RC filter capacitor is connected to the input of the operational amplifier, the second input of which is connected via a variable resistor to the reference voltage source, the axis of sensitivity of the angular velocity sensor parallel to the axis of the master, and The time constant of the RC filter is determined in accordance with the formula KM-к;:; gain factor of the angular velocity sensor; converter gain; resistance ratio of the resistor at the output of the converter and resistor RC filter ratio of the resistance of the resistor at the output of the angular velocity sensor and resistor, in the RC filter. The drawing shows the proposed device. The device holds the physical key and the converter 1, as well as the angular velocity sensor 2 connected via resistors 3 and 4 respectively to the input of the operational amplifier 5. The same input from the device comes through an RC filter made up of a resistor 6 and a capacitor 7, feedback signal. A constant resistor 8 and a moving contact of a variable resistor 9 are connected to the second input of the operational amplifier 5 for balancing the zero level of the output voltage of the device. The operation of the device is as follows. When a roll angle or a trim angle of a moving object (denoted by the letter V) appears, the output of the converter of device 1 is a DC signal proportional to the magnitude of this deviation, which through the resistor 3 is fed to the input of the operational amplifier 5. At the output of the sensor 2, the angular velocity also appears a DC signal, but proportional to the angular velocity of a given deviation - (the symbol here is the time differentiation operator), which through the resistor arrives at the same input ion amplifier 5. An operational amplifier, which is a direct current amplifier with a high gain, with active capacitive feedback from a constant time, is therefore an aperiodic link with the transfer function -u; (p) In this case, the output image the signal of the device can be represented as follows: adkkmk and ki to ri) where KD is the gain of the signal of the physical matrix 1 k 1, determined by the ratio of the values of resistors 3 and 6; gain factor of the sensor signal of the 2. angular velocity, determined by the ratio of the values of t and 6. If the coefficients Кn and Co are chosen in such a way that the ratio T is satisfied. In this case, the image of the useful output signal in the case of a change in the angular 5 velocity of the coordinate of the moving volume will take the following form The dynamic characteristics of a device when the angular coordinates of a moving object change do not depend on the time constant of the active filter. In the case of the appearance of a dynamic disturbance in the form of linear acceleration of a moving object of a periodic nature, or in the form of shocks, the physical model will perform vibrations of the corresponding amplitude and frequency with respect to the equivalent force of gravity. However, the angular velocity sensor 2 will not respond to these accelerations. In this case, the signal from the physical model 1, after passing through the active filter 5, will be weakened accordingly. Therefore, a preliminary choice of the constant time constant T of the active filter can provide the required amplitude of the dynamic error of the device in a given frequency range acting on the interference object. Thus, the signal from the angular velocity sensor, which is a force. It compensates for the influence of the active filter on the origin of the useful signal when the angular coordinates of the moving object change and at the same time does not affect the filter's attenuation of dynamic disturbances caused by the linear accelerations of the moving object. Entering the angular velocity sensor into the device circuit provides additional information about the angular velocity of the moving object and thereby expands the functionality of the device, both in the sense of increasing the available information in the motion parameters of the object, and in the sense of expanding its application area by expanding the frequency range to effectively attenuate dynamic noise. 4 The invention The device for determining the angle of inclination of a moving object, containing a sensitive element in the form of a satellite, kinematically connected to a converter, an RC filter and resistors, characterized in that, in order to improve the dynamic accuracy by reducing the inertia of the device, an angular sensor is introduced into it speed and operational amplifier, one input of which through resistors is connected respectively to the outputs of the converter and the angular velocity sensor, and the output of the operational amplifier through a parallel the switched-on resistor and capacitor of the RC filter are connected to the input of the operational amplifier, the second input of which is connected via a variable resistor about the source of the reference voltage, take the axis of sensitivity of the angular velocity sensor parallel to the axis of the tank, and the time constant of the RC filter is determined according to the formula - , UK .. mic ;: where K (Y is the gain factor of the angular velocity sensor; K is the gain factor of the converter; K is the ratio of the resistances of the resistor at the output of the converter and the resistor RC filter; Kd is the ratio of the resistances of the resistor at the output of the angular velocity sensor and the resistor in the RC filter. Sources of information taken into account in the examination 1. USSR author's certificate, cl. GOI C 9/08, 10/07/75.
2.Авторско;; свидетельство СССР № , кл. G01 С 9/12, 29.07.70. 2. Authors ;; USSR certificate №, cl. G01 C 9/12, 07.29.70.
3.Авторское свидетельство СССР № 352127, кл. G01 С 9/12, 12.03.71 ( прототип).,3. USSR author's certificate number 352127, cl. G01 C 9/12, 12.03.71 (prototype).,
±±