Система аналитической выставки платформы трехосного гиростабилизатора

 

Изобретение относится к гироскопическим системам и может быть использовано, например, в наземных навигационных системах . Цель изобретения - повышение точности аналитической выставки платформы. Цель достигается учетом в системе погрешностей горизонтирования платформы и уменьшением нестабильности параметров системы в режиме выставки. На платформе 1 с расположенными на ней акселерометрами 2,3. гироблоками 5,6,4 и усилителями установлен азимутальный гироблок 7. Перед началом работы системы платформа 1 горизонтируется. а азимутальный гироблок 7 через усилитель обратной связи 12 включается в режим датчика угловой скорости . С помощью блока управления 16 и коммутатора 10 подключается источник стабильного тока 17 к датчику момента гироблока 3. Платформа начинает вращаться по азимуту с постоянной скоростью. С этого момента токи обратной связи преобразуются в цифровую форму в аналого-цифровом преобразователе 13 и запоминаются в регистре хранения величин токов обратной связи 14. По окончании работы системы выставки платформа останавливается, а информация о токах обратной связи подается в блок вычислений параметров выставки 15, где определяется азимут платформы и углы невертикальности. 2 ил. (Л С

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (51)5 G 01 С 21/18

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕ

ВЕДОМСТВО СССР (ГОСПАТЕНТ АЗССР) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4952523/22 (22). 28.06.91 (46) 15,07;93. Бюл. М 26 (72) Е.Ф,Камкин и Г.А.Хворов (56) Гироскопические системы, под ред.

Д.С.Пельпора. ч.ll, M. Высшая школа", 1983, с,354-371. (54) СИСТЕ МА АНАЛ ИТИЧ ЕС КОЙ В ЫСТАВКИ ПЛАТФОРМЫ ТРЕХОСНОГО ГИРОСТАБИЛИЗАТОРА (57) Изобретение относится к гироскопическим системам и может быть использовано, например, в наземных навигационных системах. Цель изобретения — повышение точности аналитической выставки платформы.

Цель достигается учетом в системе погрешностей гориэонтирования платформы и уменьшением нестабильности параметров системы в режиме выставки. На платформе

1 с расположенными на ней акселерометраИзобретение относится к гироскопическим системам и может быть использовано, например, в высокоточных навигационных системах, Целью изобретения является повышение точности системы аналитической выставки платформы.

На фиг.1 представлена структурная схема заявляемого устройства.

Устройство содержит платформу ТГС 1 с установленными на ней акселерометрами

2 и 3 и гироблоками 4,5,6,7, при этом выход первого акселерометра 2 соединей через первыйусилитель 8сдатчиком момента первого гироблока 4, выход второго акселерометра 3 через второй усилитель 9 Ы 1827544 А1 ми 2,3, гироблоками 5,6,4 и усилителями установлен азимутальный гироблок 7. Перед началом работы системы платформа 1 горизонтируется, а азимутальный гироблок 7 через усилитель обратной связи 12 включается в режим датчика угловой скорости. С помощью блока управления 16 и коммутатора 10 подключается источник стабильного тока 17 к датчику момента гироблока 3. Платформа начинает вращаться по азимуту с постоянной скоростью, С этого момента токи обратной связи преобразуются в цифровую форму в аналого-цифровом преобразователе 13 и запоминаются в регистре хранения величин токов обратной связи 14. По окончании работы системы выставки платформа останавливается. а информация о токах обратной связи подается в блок вычислений параметров выставки 15, где определяется азимут платформы и углы невертикальности, 2 ил, соединен со входом датчика момента второго гироблока 5 и через первый вход коммутатора 10 и третий усилитель 11 соединен со входом датчика момента третьего гироблока. Выход датчика угла четвертого гироблока 7 через усилитель обратной связи 12 соединен с датчиком момента этого гироблока и через аналого-цифровой преобразователь 13 соединен с регистром хранения величин токов обратной связи 14, выход которого подключен к первому входу блока вычислений параметров выставки 15, со вторым входом которого и с управляющим входом 2 регистра хранения величин токов обратной связи 14 соединен первый выход блока управления 16. второй выход которо1827544

ro соединен с управляющим входом 3 коммутатора 10, на второй вход которого подключен источник стабильного тока 17.

Для уяснения принципа работы системы выведем уравнения аналитической выставки платформы ТГС, На фиг.2 показано взаимное угловое положение осей координат ОХоУо2о, связанных с платформой относительно стартовой системы координат

О фд (и осей Oxyz, связанных с аэимутальным гироблоком.

На фиг.2 обозначены: в,в- вертикальная и горизонтальная составляющие угловой скорости вращения Земли; а, д, у- относительные угловые скорости вращения платформы; а-угол разворота платформы в азимуте; д,у- углы невертикальности платформы;

Ао — начальный азимутальный угол платформы: р- угол прецессии азимутального гироблока.

Кинематические соотношения с учетом малости углов у, д в установившемся состоянии (ф = О, y = 6=О) при a=const: жхх„=агсоэ(А, +а)+(д+в,)y . а у = a + а — в cos (Ap + a) y +

+ шг sin (Ао + а) д (1) пЛ =вг sin (А, +a) — (а+иъ)д, где в хо, и уо, N го — проекции абсолютной угловой скорости вращения платформы; р, д — установившиеся значения углов невертикальности платформы.

С учетом того, что угол прецессии P мал, получим: го, =а =1о+вв — вгcos (Ао+а) у+

+в, sin (A, +а)д ву = ok sin (Ао + а) +p в cos (А, + а)—

-(а+в,) д*. (2) где в х, N у- проекции абсолютной угловой скорости на оси Ох, Оу азимутального гироблока.

Уравнение моментов относительно оси прецессии азимутального гироблока:

I - + ЬP+ Кос/3 =- Н ау+ Мвр (3) б1 где 1 — момент инерции гироблока;

Ь вЂ” коэффициент демпфирования;

Кос — кинетический момент;

Map — вредный момент, действующий относительно оси прецессии;

5 (4) Кос=Кду Кус Кдм, Кду, Кус, Кдм — коэффициенты передачи датчика гула, усилителя, датчика момента

10 азимутального гироблока.

Для установившегося движения а = О . р = О) при =const:

15 „p+ „ос = sin(AQ+a)— — 1Ввг cos (Ap +а) — — аьаХ

Н х(у*sin (Ao+а)+Ь cos(Ao+a)) +

+в,р+(ви+а)д, (5) где иЪя = Н вЂ” скорость дрейфа азимутальМе ного гироблока иэ-за вредных моментов. B качестве информации используем ток I в цепи обратной связи азимутального гироблока. П роведя тригонометрические преобразования, получим:

30 ка — + I = кз{- ол (sl п а + к I сов а) совА, d

dt — вг (cos а — К11 sin а) sin А,—

35 — Кгсоэа(у э1п А, +д cos А,)— — Кг sin a (y* cos Ao - D sin Ao) +

40 + р + (а+ щ,) д* где в

1 1

I = Кду Кус КямР К1 =

Кдм с

1 Н b

45 Кг = — ш а, Кз =, К4 =

Н Кдм Кос (6) (7) Полагаем, что коэффициенты К1, Кг, Кз, Ка известны.

50 n cTb х1=соэАо, хг=$1ПАос

x3= y sInAp+ д cosAo {8) х4= cosAo- д slnAp

Тогда, измеряя через время т токи обратной связи Ц, где 1-1,2„,.6, получим систему алгебраических уравнений для аналитической выставки платформы ТГС:

1827544

К4 (— — — )+II+ I-Ц=Кз(аг (sin(j+1)a

diI + i dll

3ф

dt dt

slnj a +Ki(lj+1cos(j+1) а -cosj а ))xt— в (cos(j+1) а соз) а К1(Ц+

+ 1$!и О + 1)а*- )з1п)а )х2 K2(cos(j+1)

a -cosj a )хз-Kg(sin(J+1) а -slnj а )х4,(9) где j=1.2,3.4. а =at, ф а = с + О1 э а II+ t II

Й

a"- угловая скорость вынужденного вращения платформы; в — скорость дрейфа третьего гироблод ка

Решая систему (9) методом Крамера, получим:

С1 С2 Сэ С4 х! ° х2. ° ХЗ х4 = (10)

С С С С где С вЂ” определитель системы;

Ci С2 . Сз . С4 — определители Крамера.

Подставляя xt,х2,хэ,х4 в (8), получим искомые параметры выставки:

С2

Ар=а гстдв

CI

С2 или Ар-агсз!и—

С или Ар-агссоз —;

С1

С (11)

y =, — (/СВСз/+ !С1//С4) (12)

ig д = — (/С1ДСз/ /С2//С4) (13)

/СР

Работа системы аналитической выставки заключается в следующем. Перед началом работы системы платформа горизонтируется, а азимутальный гироблок включается в режим датчика угловой скорости. По сигналу. поступающему, например, от внешней системы управления, блок управления выдает команду на управляющий вход коммутатора, который отключает датчик момента третьего гироблока от второго акселерометра и подключает его к источнику стабильного тока. С этого момента времени платформа начинает вращаться с угловой скоростью а. а сам момент времени фиксируется как начало работы системы. Сигнал о токе обратной связи поступает на вход аналого-цифрового преобразователя и преобразуется в цифровую форму. Ilo командам с блока управления через равные промежут(14) А=А+ба .

35

40 первый и второй акселерометры, датчики момента первого, второго и третьего гиро45

55

20 ки времени означения величин токов поступают в регистр хранения величин токов обратной связи и запоминаются. По окончании схема 6-ти значений токов блоком управления выдается сигнал нэ управляющий вход коммутатора, который отключает датчик момента третьего гироблока от источника стабильного тока и платформа останавливается, Одновременно выдается сигнал в блок вычислений параметров выставки, где по вышеприведенным алгоритмам вычисляются параметры Ар, Ж Ф

° У

Таким образом, после получения информации о шести значениях тока обратной связи определяется азимутальный угол Ао, который представляет собой азимут платформы в момент начала работы системы. На момент окончания работы системы азимут выставки платформы определяется

Технико-экономическим преимуществом предлагаемого технического решения является повышение точности аналитической выставки платформы. Это обуславливается тем, что алгоритмы выставки учитывают погрешности гориэонтирования платформы, а также тем, что уменьшается нестабильность параметров системы вследствие малости углов вращения платформы.

Формула изобретения

Система аналитической выставки платформы трехосного гиростабилиэаторэ с первым, вторым и третьим гироблоками содержащая установленные на платформе блоков, а также первый, второй и третий усилители, при этом выход первого акселерометра через первый усилитель соединен с датчиком момента первого гироблока, выход второго акселерометра через второй усилитель — с датчиком момента второго гироблока, а третий усилитель — c датчиком момента третьего гироблока, о т л и ч а ющ а a c я тем, что, с целью повышения точности аналитической выставки, в нее дополнительно введены четвертый гироблок, усилитель обратной связи, аналого-цифровой преобразователь, регистр хранения величин токов обратной связи, блок вычисления параметров выставки, блок управления, источник стабильного тока и коммутатор, при этом четвертый гироблок установлен на платформе осью прецессии по вертикали, датчик угла четвертого гиро1827544

II явг. 2

Составитель А.Терехов

Редактор В.Трубченко Техред М.Моргентал Корректор М.Kерeцмэн

Заказ 2353 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитетэ по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москвэ. Ж-35, Рэушскэя наб., 4/5

Производственно-издэтельский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101 блоке через усилитель обратной связи соединен с датчиком момента этого гироблока, выход усилителя обрэтной связи дополнительно соединен через энэлого-цифровой преобразователь с регистром хрэнения величин токов обрэтной связи. выход которого соединен с первым входом блока вычисления пэрэметров выставки, с вторым входом которого и с управляющим входом регистра хранения величин токов обратной соединен первый выход блока связи управления, выход второго экселерометра дополнительно соединен с первым входом коммутатора.

S второй вход которого соединен с выходом источника стабильного тока, управляющий вход коммутаторе соединен с вторым выходом блоке упрэвления, э выход коммутатора - с входом третьего усилителя.