Преобразователь информации динамически настраиваемого гироскопа

 

Изобретение относится к гироскопии и может быть использовано в системах инерциального управления. Целью изобретения является повышение быстродействия измерения абсолютной угловой скорости основания гироскопа. Вал гироскопа вместе с ротором, датчиком угла, дисками, приведен во вращение с постоянной скоростью вокруг оси X. При этом постоянные магниты, проходя подсчитывающими головками, генерируют в них опорные сигналы, изменяющиеся по закону sin Qt, sin 3 Qt, slnS.Qt, sin 7 Q соответственно и поступающие на вторые входы фазовых дискриминаторов. При вращении основания гироскопа возникающий на выходе датчика угла сигнал поступает на первые входы фазовых дискриминаторов . В результате перемножения опорных сигналов и сигнала с датчика угла в фазовых дискриминаторах и после суммирования вновь полученных сигналов в сумматоре вырабатывается сигнал с частотой пульсации не ниже (2п + 2) и, где п - число введенных дисков. Это по5воляет расширить полосу пропусками фильтра нижних частот , включенного на выходе сумматора, и следовательно, повысить быстродействие преобразователя информации. 2 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (51)5 G 01 С 19/56

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕ

ВЕДОМСТВО СССР (ГОСПАТЕНТ СССР)

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4818303/22 (22) 16.03.90 (46) 07.12.92. Бюл. М 45 (71) Миасский электромеханический научно-исследовательский институт Научно-производственного обьединения электромеханики (72) В.Б.Белугин, А.А.Голован, Ф.Б.Леснов и Б.А.Морозов (56) Власов Ю.Б. и Филонов О.M. Роторные вибрационные гироскопы в системах навигации. Л,: Судостроение, 1980, с. 40-41. (54) ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ИНФОРМАЦИИ

ДИНАМИЧЕСКИ НАСТРАИВАЕМОГО ГИРОСКОПА (57) Изобретение относится к гироскопии и может быть использовано в системах инерциального управления. Целью изобретения является повышен е быстродействия измерения абсолютной угловой скорости основания гироскопа. Вал гироскопа вместе с ротором, датчиком угла, дисками, приведен

Изобретение относится к гироскопии и может быть использовано в системах инерциального управления.

Известны преобразователи информации (ПИ) динамически настраиваемых гироскопов (ДНГ), содержащие датчик угла (ДУ) гироскопа, генератор опорного сигнала (ГОС) и фазовый дискриминатор (ФД).

ПИ предназна ены для преобразования напряжения, модулированного с частотой вращения Q вала гироскопа, в постоянное напряжение, пропорциональное постоянной. входной угловой скорости основания

ДНГ.

Недостатком известных преобразователей является низкое быстродействие. Ж 1779929 А1 во вращение с постоянной скоростью вокруг оси Х. При этом постоянные магниты, проходя под считывающими головками, генерируют в них опорные сигналы, изменяющиеся по закону з!и Qt, з1п 3 Qt, з!п5. Qt, з!и 7 И соответственно и поступающие нз вторые входы фазовых дискриминаторов.

При вращении основания гироскопа возникающий на выходе датчика угла сигнал поступает нз первые входы фазовых дискриминаторов. В результате перемножения опорных сигналов и сигнала с датчика угла в фазовых дискриминаторах и после суммирования вновь полученных сигналов в сумматоре вырабатывается сигнал с частотой пульсации не ниже (2п + 2) Q, где n — число введенных дисков. Это позволяет расширить полосу пропусками фильтра нижних частот, включенного на выходе сумматора, и следовательно, повысить быстродействие преобразователя информации. 2 ил. вследствие высокого уровня пульсаций коэффициента преобразования ПИ на двойной частоте вращения 2Q вала гироскопа, что существенно снижает полосу пропускания ПИ и соответственно резко уменьшает быстродействие измерения угловой скорости основания гироскопа.

Известен ПИ ДНГ, содержащий ДУ, ГОС, ФД. ГОС содержитсчитывающую головку (СГ) (катушку) в основании и двз постоянных магнита на вращающейся части гироскопа.

Недостатком известного ПИ является низкое быстродействие, обусловленное стопроцентными пульсациями коэффициента преобразования на частоте 2Q при посто50 янной входной угловой скорости основания

ДНГ. В результате не обеспечивается быстродействие измерения угловой скорости основания гироскопа.

Целью настоящего изобретения является повышение быстродействия измерения абсолютной угловой скорости основания гироскопа.

На фиг.1 представлена блок-схема предлагаемого ПИ; на фиг.2 — схема ДНГ с элементами предлагаемого преобразователя, где I — датчик угла, 2 — фазовый дискриминатор; 3 — считывающая головка; 4 — вал;

5 — диск; 6 и 7 — постоянные магниты; 8— основание; 9 — подшипники; 10 — внутренние торсионы; 11 — наружные торсионы; 12— кольцо; 3 — ротор; 14, 15 и 16 — введенные фазовые дискриминаторы; 17, 18 и 19 — введенные считывающие головки; 20-сумматор;

21 — фильтр нижних частот; 22, 23 и 24—

-;-:;веденные диски; 25 — постоянные магниты введенных дисков.

Преобразователь информации ДНГ (фиг.1) содержит ДУ 1, ФД 2, СГ 3. Соответственно СГ 3 на валу 4ДНГ(фиг,2) установлен диск 5 с двумя постоянными магнитами (ПМ) 6 и 7 противоположной полярности, расположениыми через 180 по диаметру диска. ДУ 1 также расположен на валу (фиг,2), ФД 2, и СГ 3 установлены s основании 8 ДН Г. Элементы съема сигнала с ДУ на основание (на вход ФД 2) на фиг.2 не показаны. Вал 4 установлен в основании с помощью подшипников 9. На валу с помощью двух пар внутренних 10 и наружных 11 yripyrux торсионов, а также кольца 12 укреплен ротор 13 — носитель кинематической энергии ДНГ. Ротор выполнен с неравными экваториальными моментами инерции относительно взаимно ортогональных осей Y

; Е (осей торсионов 10 и 11), перпендикулярных оси приводного вращения вала Х. Ротор установлен соответственно ДУ 1, измеряющего колебания ротора относительно вала.

Преобразователь информации также содержит дополнительно пФД 14,,15 и 16 (на чертеже в качестве примера принято п=З), п СГ 17, 18 и 19, сумматор 20, фильтр

;-1ижних частот (ФНЧ) 21,установленные в основании. На валу 4.соответственно СГ 17, !8 и 19 установлены дополнительно и дисков 22, 23, 24 с ПМ 25. ПМ 25 равномерно расположены по диаметру дисков 22, 23 и

24 и имеют поочередно противоположную гголярность, а число ПМ дисков 22, 23 и 24 равно соответственно 4n+2, где n — номер введенного диска (диск 22 имеет 6 магнитов, диск 23 — 10 магнитов, диск 24 — 14 магнитов). Маг нит 6 диска 5 и один из одно(5

45 именных с ним магнитов каждого из дисков

22, 23 и 24 расположены в плоскости XOZ, проходящей через ось наружных торсионов

11 и ось вала Х, что обеспечивает сфазированность всех опорных сигналов с колебаниями ротора 13, содержащими информацию о входной угловой скорости.

Выход ДУ 1 соединен с первыми входами ФД 2, 14, 15 и 16, вторые входы которых с подключены к СГ 3, 17, 18 и 19, а выходы всех ФД соединены с соответствующими входами сумматора 20, выход которого подключен к входу Ф НЧ 21.

Вал 4 вместе с ротором 13, ДУ 1, дисками 5, 22, 23 и 24 приведен во.вращение с постоянной скоростью вокруг оси Х. При этом ПМ 6, 7 и 25, проходя под СГ 3, 17, 18 и 19, генерируют в них опорные сигналы, изменяющиеся по закону з!и Qt, з!п3 Qt, sin 5 Q t, sin 7 Qt соответственно. Эти сигналы поступают на вторые входы ФД 2, 14, 15 и 16.

При вращении основания с абсолютной угловой скоростью, вектор, которой расположен в плоскости, ортогональной оси Х, возникают колебания ротора 13. Амплитуду этих колебаний измеряют ДУ 1, выходной сигнал которого поступает на первые входы

ФД 2, 14, 15 и 16, ФД производят умножения входного сигнала на соответствующие опорные сигналы и выдачу выходных сигналов на входы сумматора 20, сигнал с выхода которого после фильтрации ФНЧ 21 является выходным сигналом преобразователя информации.

Формула изобретения

Преобразователь информации динамически настраиваемого гироскопа, включающего вал, корпус, торсионы и датчик угла, содержащий диск, два постоянных магнита, считывающую головку, фазовый дискриминатор с двумя входами, причем диск закреплен на валу динамически настраиваемого гироскопа, два постоянных магнита закреплены диаметрально противоположно на диске, считывающая головка закреплена на корпусе с зазором по отношению к диску, выход датчика угла соединен с первым входом фазового дискриминатора, второй вход которого соединен с выходом считывающей головки, отличающийся тем, что, с целью повышения быстродействия, дополнительно введено п фазовых дискриминаторов, и считывающих головок, сумматор с и+1 входами, фильтр нижних частот, и дисков с закрепленными на каждом равномерно по окружности 4п+2 постоянными магнитами с чередованием их полярности, где п — номер

1779929 введенного диска, причем вновь введенные диски закреплены на валу динамически настраиваемого гироскопа, полярность первого постоянного магнита из 4n + 2 постоянных магнитов каждого вновь введенного диска одноименна полярности первого постоянного магнита диска с двумя постоянными магнитами, а все первые постоянные магниты расположены в одной плоскости, проходящей через ось вала и одну мэ осей торсионов гироскопа, вновь введенные и считывающих головок расположены с зазором относительно соответствующих и вновь веденных дисков, выход датчика угла дополнительно соединен с первыми вхо5 дами каждого из вновь введенных и фазовых дискриминаторов, вторые входы которых соединены с выходами соответствующих и считывающих головок, выходы фазовых дискриминаторов соединены с соответствую10 щими и+1 входами сумматора, выход которого соединен с фильтром нижних частот.

1779929

Составитель А.Игнатов

Техред М.Моргентал Корректор Л.Филь

Редактор И.Савина

Заказ 4429 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

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