Гирокомпас

 

Изобретение относится к приборостроению и может быть использовано для определения плоскости меридиана наземными маятниковыми гирокомпасами . Цель изобретения - повышение точности гирокомпаса. Повышение точности достигается устранением погрешности, вызванной нестабильностью частоты прецессионных колебаний , которая определяется путем организации двух циклов измерений и рассчитывается по алгоритму реализуемых функциональными блоками 18 (сумматор) 19 (блок вычисления констант) и 20 (блок умножения). 1 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК

А1 (51) 5 С 01 С 19/38

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР (21) 4635518/22 (22) 11,02.82 (46) 15.09.91. Бюн. ъ 34 (72) А.С.Дон гополый, $.И. Коржов, А.В.Поляков и О.А.Яворский (53) 528.526.6(088.8) (56) Воронков Н,Н. и др. Гироскопи ческое ориентирование. — М.: Недра, 1980, с.284-285. (54) ГИРОКОМПАС (57) Изобретение относится к приборостроению и может быть использовано для определения плоскости ме1

„„SU „„1559842

2 ридиа на на з ейными маятниковыми гирокомпасами. Цель изобретения — повышение точности гирокомпаса, Повышение точности достигается устранением погрешности, вызванной нестабильностью частоты прецессионных колебаний, которая определяется путем организации двух циклов измерений и рассчитывается по алгоритму реализуемьж функциональными блоками

18 (сумматор), 19 (блок вычисления констант) и 20 (блок умножения) . ил.

1559842

Изобретение относится к приборостроению, и мажет быть использовано для определения плоскости меридиана наземными маятниковыми гирокомпасами.

Цель изобретения - повышение точности гирокомпаса.

На чертеже показана Функциональная схема гирокомпаса. 10

Гирокомпас содержит чувствительный элемент 1 с гиромотором 2, систему отслеживания, согтоящую из последовательно соединенных автоколлимационного Фотодатчика 3, усили- 15 теля 4 и двигателя 5, арретир 6 с концевым выключателем и кодовый датчик угла 7. Все эти элементы соединены с блоком команд 8. Кодовый датчик угла 7 вторым выходом соединен с блоком усреднения отсчетов 9. Ги— рокомпас, кроме того, содержит блок

10 ввода постоянных гирокомпаса, блок 11 итеррационных вычислений коэффициентов, блок 12 тригонометриче- 35 ской интерполяции траектории пре-, цессии и блок 13 вычисления параметров траектории прецессии, которые последовательно соединены между соI бой, а также запоминающее устрой- 30 ство 14 (выполнено в виде регистров памяти), блок коммутации 15, программно-временноЬ устройство 16 (выполнено в виде механических реле, электронных реле времени и устройств задержки), блок 17 анализа амплитуды выполнен в виде пороговых схем), сумматор 18, блок 19 вычисления констант, блок умножения 20, блок 21

3 уточнения периода прецессии (выпол- 40 нен в виде сумматора и входных и выходных устройств) и блок 22 преобразования и индикации азимута.

Данная схема гирокомпаса использует методику уточнения периода пре- 45 цессионных колебаний. Для пояснения принципа действия гирокомпаса рассмотрим погрешности от неточного задания периода и метод ее исключения.

Дифференциальное уравнение движения чувствительного элемента (ЧЭ) ги- рокомпаса с достаточной рля практики точностью следующее:

or+CO,М = О, (1) где 06 — угол отклонения ЧЗ от положения динамического равновесия его крутильных колебаний;

Gee — круговая частота прецессионных колебаний (Q . = 2 и Т „, Т - период прецессионных колебаний) .

Решение дифференциального уравнения (1) имеет вид

О,() = сто sinQ)()t + с оcosG3 1-, (2) где с® =. б ()(), (-gn= CL — постоянные интегриро-! в ания;

1 и начальные скорости и отклонение ЧЭ.

В отчетной системе кодового датчика угла уравнение запишется в виде (й) = R + с sinG3 t +

+ с осозЯ, (3) где К вЂ” положение динамического равI новесия крутильных колебаний,ЧЭ в отчетной системе гирокомпаса.

Из выражения (3) видно,чтопогрешность определения положе ния динами еского равновесия крутильных колебаний ДВ из-эа неточности ввога частоты (периода) прецессионных колебаний d Я будет

dQ % аК = А (-»(gо 3о) з

4sin

2 ао А — coc(Eg-%), (4) 4 sin 2

I метров А у Я,) А с учетом ошибки задания Q(d.Я )

6t — дискретность съема информации.

Вычисленное значение положения ди. намического равновесия крутильных колебаний гирокомпаса К будет состоять из истинного эначейия R u ,Ю погрешности 6 К, т.е. где -А — амплитуда прецессионных о коле б аний, dQ — погрешность задания частоты прецессионных колебаний;

3e =

Чэ

Я,ф — вычисленные значения пара5

Вводя два цикла измерений, отстоящих друг от друга на время О, можно п составить систему алгебраических ураннений относительно неизвестных R u

de:

К = R +А cos(CP — Я), йа 9

2. а

4sin—

= R +А —. cos(g — Я +

dcd 3

2, 1

+ 4sin

2 (6) +6) ).

Здесь 5g = Я

Решая сис те му (6), получим

2з1п (7)

dQ = Ю(К, -К,)

Ag s in s in (Cf — Я + (, 2

На реализации зависимости (7) и основан путь повышения точности гирокомпаса.

Гирокомпас работает следующим образом.

После разгона гиромотора 2 и раэарретирования чувствительного элемента 1 арретиром б система отслеживания при помощи автоколлимационного фотодатчика 3 отслеживает за

ЧЭ 1, вращая при этом и кодовый датчик угла 7 двигателем 5. Вся информация о состоянии элементов и узлов гирокомпаса (например, разогнан ли гиромотор и т.д.) поступает на блок команп 8, который, оценивая состоя, ние, выдает команду на подключение того или иного элемента или узла.

Сигнал с ходового датчика угла 7 поступает на блок усреднения отсчетов

9, где происходит усреднение сигнала на периоде наложенных колебаний, В дальнейшем сигнал с кодового датчика угла 7 через запоминающее устройство 14 и блок коммутации 15 поступает на блок 12 тригометрической интерполяции траектории прецессии, на второй вход которого поступает сигнал, из последовательно соединенных блока 10 ввода постоянных и блока 11 итеррационньм вычислений коэффициентов. Выход блока 12 тригонометрической интерполяции траектории прецессии соединен с входом блока 13 вычисления параметров траектории прецессии, в котором,путем минимизации среднекнадратической

9842 ошибки апроксимирующей траектории прецессии находят положение динамического равновесия R и амплитуду А.

Программно-временное устройство 16

5 (выполнено на базе реле времени) задает времена набора информации (количество усредненных отсчетов) соответственно в первом цикле (Т ) и но втором (Т,2), а также нремя между двумя циклами ; н блоках 10-13 происходит вычисление положений динамического равновесия R< и R (1-й и

2-й циклы), которые иэ-за временной сднижки s будут иметь существенно и различную начальную форму колебаний 6Ц, Для реализации (7) в гирокомпасе сумматор 18 вычисляет R < — R, блок

19 вычисления констант .а

2sin

А sin sin(p -Q +6(p)

25 а блок умножения 20 д4) .

Блок 17 анализа амплитуды оценивает величину амплитуды А и, если о она лежит не в диапазоне 3,5-6,5

30 через блок команд 8 арретирует ЧЭ

1 через арретир 6 и разворачивает в направление к плоскости мерилиана (если амплитуда А 6,5 ) или от плоскости меридиана:, (если A C .3, ) .

При этом блок команд 8 выдает на усилитель 4 системы отслеживания сигнал соответствующей полярности, величина которого зависит от величины угла разворота (при подходе к эа40 данному отсчету величина сигнала падает, что повышает точность ра3Ворота) .

Оценивать величину амплитуды необходимо по следующим сообрытениям. Из

45 (7) видно, что числитель выражения малая величина (R g — Р ) -+ 0 и н случае, если А -+ 0 при делении малого на малое приведет к большой поо грешности определения dt s) (А р 3,5 ).

50 С другой стороны, увеличение амплитуды А прецессии приводит к увеличению скорости движения ЧЭ, а следо, вательно, возрастает динамическая ошибка слежения и ошибка съема от55 счетов (А < 6,5 ) .

В случае, если 6,5 C А +3,5, в блоке умножения 20 вычисляется с167.

Блок 21 уточнения периода прецессии оценивает разность между вычисленны1559842

Составитель Н.Станкевич

Редактор N.Кузнецова Техред A.Яравчук, Корректор С.Шекмар

Заказ 3726 Тираж 273 Подпис ное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-издательский комбинат Патент, г.ужгород, ул. Гагарина,101

tl 11 ми значениями К и R и, если она меньше ошибок вычисления (=" 1 угл.с,), выдает в -блок 22 преобразования и индикации азимута значение R если разность R1 — R больше >1 угл.с., вычисленное значение Й Я суммируется со значением G3, хранимой в блоке ввода постоянных, а программно-временное устройство 16 вновь за10 пускает обсчет параметров траектории прецессии (блоки 10-13), используя усредненные отсчеты, записанные в- запоминающем устройстве 14, 15

Формула изобретения

Гир ок омпа с, содержащий мая тник оBbIA чувствительный элемент с гиромотором, систему отслеживания, вклю- 20 чающую последовательно соединенные автоколлимационный фотодатчик, усилитель и двигатель, датчик угол— код, первый выход которого соединен с входом блока команд, выход которо- 25 го связан с входом арретира с концевым выключателем, второй выход датчика угол — код соединен с входом блока усреднения отсчетов, последовательно соединенные блок ввода постоянных гирокомпаса, блок итеррационных вычислений коэААициентов, блок тригонометрической интерполяции траектории прецессии и блок вычисления .параметров траектории прецессии, отличающийся тем, что, с целью Йовышения точности гирокомпаса, в него введены программно-временное устройство и сумматор, последовательно соединенные запоминающее устройство и блок коммутации, последовательно соединенные блок вычисления констант и блок анализа амплитуды прецессии, последовательно соединенные блок умножения, блок уточнения периода прецессии и блок преобразования и индикации азимута, причем первый выход блока вычисления параметров траектории прецессии соединен с входом сумматора, выход которого соединен с первым входом блока умножения, вторые выходы блока вычисления констант и блока ввода постоянных гирокомпаса соединены соответственно со вторым и третьим входами блока умножения., второй и третий выходы блока уточнения периода прецессии соединены соответственно с входом блока ввода постоянных гирокомпаса и первым входом программно-временного устройства, со .вторыч входом которого соединен второй выход блока команд, при этом выход блока анализа амплитуды прецессии соединен со вторым входом блока команд, второй выход блока вычисления параметров траектории прецессии соединен со вторым входом блока анализа амплитуды прецессии, а выход блока усреднения отсчетов соединен со входом запоминающего устройства.