Способ определения составляющих собственной скорости прецессии, не зависящей от ускорения свободного падения, динамически настраиваемого гироскопа с ротором в корпусе с вертикальным положением его вектора кинетического момента и двумя цепями обратной связи, включающими датчики угла и момента

Авторы патента:

G01C19 - Гироскопы; поворотно-чувствительные устройства с колеблющимися массами; Поворотно-чувствительные устройства без движущихся масс

Изобретение относится к точному приборостроению. Цель изобретения - упрощение реализации, повышение точности и расширение функциональных возможностей за счет определения составляющих собственной скорости прецессии гироскопа, обусловленных постоянной времени прецессии и нулевыми сигналами датчиков угла, угловыми перекосами корпуса, остаточной жестью подвеса, внешними моментами типа магнитного тяжения. В данном способе после первого измерения величины токов в режиме обратной связи по моменту изменяют полярность подключения обмоток датчиков момента, инверсируют фазу напряжения питания датчиков угла и производят вторичный замер величины токов, после чего изменяют направление вращения ротора гироскопа, полярность подключения обмоток датчиков момента и производят очередной замер величины токов, затем вновь изменяют полярность подключения обмоток датчиков момента инверсируют фазу напряжения питания датчиков угла и производят последний замер величины токов, вычисление составляющих собственной скорости прецессии гироскопа осуществляют с учетом полученных данных. 1 ил.

Изобретение относится к точному приборостроению. Целью изобретения является упрощение реализации, повышение точности и расширение функциональных возможностей за счет определения составляющих собственной спорости прецессии гироскопа, обусловленных постоянной времени прецессии и нулевыми сигналами датчиков угла, угловыми перекосами корпуса, остаточной жесткостью подвеса, внешними моментами типа магнитного тяжения. Указанная цель достигается тем, что в способе определения составляющих собственной скорости прецессии, не зависящей от ускорения свободного падения, динамически настраиваемого гироскопа с ротором в корпусе с вертикальным положением его вектора кинетического момента и двумя цепями обратной связи, включающими датчики угла и момента, заключающемся в измерении величин токов в режиме обратной связи по моменту, вычислении составляющих собственной скорости прецессии гироскопа, после первого измерения величины токов в режиме обратной связи по моменту, изменяют полярность подключения обмоток датчиков момента, инверсируют фазу напряжения питания датчиков угла и производят вторичный замер величины токов, после чего изменяют направление вращения ротора гироскопа, полярность подключения обмоток датчиков момента и производят очередной замер величины токов, затем вновь изменяют полярность подключения обмоток датчиков момента, инверсируют фазу напряжения питания датчиков угла и производят последний замер величины токов, вычисление составляющих собственной скорости прецессии гироскопа осуществляют с учетом полученных данных. На чертеже изображена блок-схема, характеризующая работу динамически настраиваемого гироскопа в режиме электрической пружины (ЭП), при котором сигналы датчиков угла с (ДУ) 1, 2 через предварительные усилители (ПУ) 3, 4 фазовые детекторы (ФД) 5, 6, усилители постоянного тока (УПТ) 7, 8 поступают на соответствующие датчики момента (ДМ) 9, 10 КОС X и Y. На чертеже также обозначено: правая система координат (СК) OXYZ, предполагается, что оси чувствительности ДУ и оси ДМ совпадают с осями OX и OY корпуса гироскопа цифрами 9, 10 обозначены статоры ДМ магнито-электрического типа: _o, _o это углы наклона ротора относительно осей OX и OY из-за "отработки" ЭП "нулевых" сигналов ДУ (в данном случае предполагается, что "нулевые" сигналы в обоих КОС отрицательные, по модулю равные углам наклона ротора _o, _o, поэтому углы наклона ротора это положительные величины в СК OXYZ), М_х, M_y возмущающие моменты, связанные с корпусом прибора (обусловленные, например, магнитным тяжением); М_х_а ( ). М_у_а ( w ) газодинамические моменты, обусловленные угловым перекосом корпуса относительно оси приводного вала: w_згх, _згу проекции горизонтальной составляющей угловой скорости Земли _зг на оси OX и OY. Все измерения по данному способу проводятся в режиме ЭП, когда сила токов в каналах обратной связи (КОС) является мерой приложенных к ротору внешних уводящих моментов. Модель составляющих собственной скорости прецессии (ССП) динамически настраиваемого гироскопа можно записать в следующем виде где w, - измеряемые величины ССП в каналах обратной связи (КОС) x и h при работе гироскопа в режиме электрической пружины (ЭП). w_зг, _зг проекции горизонтальной составляющей угловой скорости Земли на оси чувствительности КОС и h. t- постоянная времени прецессии ДНГ. K остаточная жесткость подвеса. Н кинетический момент. K, K угловые жесткости торсинов по осям подвеса. угловая скорость вращения ротора (скорость настройки), - погрешность настройки на резонансную скорость вращения. При этом, исходя из исходной полярности подключения обмоток Д, как, например, это осуществлено в ДНГ типа ГВК-6, можно записать условие компенсации токами ЭП внешних возмущающих моментов, приложенных к ротору, векторы которых направлены по осям OX и OY ДНГ: Т. е. положительному моменту M_у, вектор которого направлен по положительному направлению оси OY, соответствует положительная сила тока в КОС "Y", а в КОС "Х" наоборот, положительная сила тока соответствует моменту М_х, вектор которого направлен по отрицательной помуоси OX. В (2) обозначено: К_х, К_у крутизна ДМ КОС "X" и "у" (гсм/мА), I_x, I_y сила токов, протекающих в КОС "X" и "у" (мА). С учетом структуры составляющих ССП, перепишем (2) в виде (см. также фиг.) для исходного "штатного" режима работы ДНГ: где момент, обусловленный постоянной времени прецессии ; DK_o(_o) момент, обусловленный расстройкой (остаточной жесткостью подвеса K);
_o_o нулевые сигналы ДУ;
M_уз(), M_хэ() газодинамические моменты, обусловленные угловыми перекосами корпуса относительно оси вала (направление выбрано произвольно). H_згхH_згу гироскопические (внешние) моменты, обусловленные наличием горизонтальной составляющей угловой скорости Земли при вертикальной ориентации вектора кинетического момента Н;
М_х, M_y моменты, связанные с корпусом ДНГ и не зависящие от углов наклона и направления вращения ротора ДНГ;
I_x, I_y токи в КОС "X" и "у" для "штатного" режима работы ДНГ. Изменим полярность подключения обмоток ДМ и инверсируем (изменим на 180^o) фазу напряжения питания ДУ. Для получения уравнений компенсации в (3) необходимо изменить знаки у токов, протекающих в КОС, и знаки у "нулевых" сигналов ДУ _o_o:

В (4) штрихом отмечены токи в КОС после изменения полярности подключения обмоток ДМ и инверсирования фазы напряжения питания ДУ. После измерения токов в КОС согласно (4) изменим направление вращения ротора на противоположное. Для того, чтобы замкнулась ЭП, необходимо или изменить полярность подключения обмоток ДМ или инверсировать фазу напряжения питания ДУ (что-либо одно вернуть в исходное положение). Допустим, что вернули в исходное положение полярность подключения обмоток ДМ. Для получения уравнений компенсации необходимо в (4) изменить знаки у токов в КОС "Х" и "у", а также знаки у моментов, зависящих от направления вращения. Тогда будем иметь

После проведения измерений токов согласно (5), вновь изменим полярность подключения обмоток ДМ, и чтобы замыкалась ЭП, изменим (инверсируем) фазу напряжения питания ДУ (вернем в исходное положение). Для получения уравнений компенсации в этом режиме, в (5) необходимо изменить знаки у токов в КОС и знаки " нулевых" сигналов ДУ _o, _o:
Уравнения (5) преобразуются к виду

Из систем уравнений (3) (6) нетрудно получить:

Окончательно, учитывая, что
K_x₍_y₎ K_x₍_y₎ H
где K_x₍_y₎ крутизна ДМ_x₍_y₎ с размерностью о/ч мА, получим выражения для составляющих ССП, не зависящей от (11) составляющие ССП, обусловленные постоянной времени прецессии ( ) и нулевыми сигналами ДУ; (12) - газодинамические составляющие ССП, обусловленные угловыми перекосами корпуса относительно оси приводного вала; (13) составляющие ССП, обусловленные расстройкой (остаточной жесткостью подвеса) и нулевыми сигналами ДУ; (14) - составляющие ССП, обусловленные внешними моментами, не зависящими от углов наклона и направления вращения ротора (типа магнитного тяжения):

Т. о. поставленная цель достигнута определены составляющие ССП, не зависящей от g, только по токам самого измерительного узлa-гироскопа без определения дополнительных параметров.

Формула изобретения

Способ определения составляющих собственной скорости прецессии, не зависящей от ускорения свободного падения, динамически настраиваемого гироскопа с ротором в корпусе с вертикальным положением его вектора кинетического момента и двумя цепями обратной связи, включающими датчики угла и момента, заключающийся в измерении величин токов в режиме обратной связи по моменту, вычислении составляющих собственной скорости прецессии гироскопа, отличающийся тем, что, с целью упрощения реализации, повышения точности и расширения функциональных возможностей за счет определения составляющих собственной скорости прецессии гироскопа, обусловленных постоянной времени прецессии и нулевыми сигналами датчиков угла, угловыми перекосами корпуса, остаточной жесткостью подвеса, внешними моментами типа магнитного тяжения, после первого измерения величины токов в режиме обратной связи по моменту изменяют полярность подключения обмоток датчиков момента, инверсируют фазу напряжения питания датчиков угла и производят вторичный замер величины токов, после чего изменяют направление вращения ротора гироскопа, полярность подключения обмоток датчиков момента и производят очередной замер величины токов, затем вновь изменяют полярность подключения обмоток датчиков момента, инверсируют фазу напряжения питания датчиков угла и производят последний замер величины токов, а вычисление составляющих собственной скорости прецессии гироскопа осуществляют с учетом полученных данных.

РИСУНКИ

Рисунок 1

MM4A Досрочное прекращение действия патента Российской Федерации на изобретение из-за неуплаты в установленный срок пошлины за поддержание патента в силе

Номер и год публикации бюллетеня: 23-2001

Извещение опубликовано: 20.08.2001

Похожие патенты:

Гироузел // 1829573

Лазерный гироскоп // 1827704

Изобретение относится к области гироскопии и может быть использовано для измерения угловой скорости и пространственной ориентации движущихся обьектов

"однороторный гироскоп "советский союз" // 1827542

Изобретение относится к точному машиностроению , а именно к гироскопии

Измерительный блок инклинометра // 1827541

Лазерный гироскоп // 1820214

Изобретение относится к лазерной гйроскопии

Гироширотокомпас в.т.козулина // 1818533

Изобретение относится к точному машиностроению , а именно к гирокомпасам

Способ начальной выставки в азимуте самоориентирующегося указателя курса с каналами горизонтальной коррекции с невертикальной осью наружной рамки // 1815596

Изобретение относится к навигационному приборостроению и может быть использовано для определения ориентации в азимуте неподвижных относительно Земли объектов

Чувствительный элемент поплавкового гирокомпаса // 1810762

Способ определения азимута и зенитного угла скважины и гироскопический инклинометр // 2100594

Изобретение относится к точному приборостроению и может быть использовано, например, для обследования нефтяных, газовых и геофизических скважин путем движения скважинного прибора в скважине в непрерывном или точечном режиме, при определении азимута и зенитного угла скважины

Бескарданный гироскопический инклинометр и способ выработки инклинометрических углов // 2101487

Динамически настраиваемый гироскоп // 2101678

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

Динамически настраиваемый гироскоп // 2101679

Гироскопический инклинометр и способ определения угловой ориентации скважин // 2104490

Изобретение относится к гироскопическому инклинометру и способу определения угловой ориентации скважин, предназначеных для исследования траекторий нефтяных, газовых, геотермальных, железорудных и других скважин

Электростатический гироскоп с оптическим считыванием положения оси ротора // 2104491

Изобретение относится к области гироскопической техники

Система стабилизации линии визирования // 2104578

Способ измерения угловой скорости гироплатформы // 2106601

Изобретение относится к области навигации, в частности к способу измерения угловой скорости гироплатформы

Динамически настраиваемый гироскоп // 2107260

Электромагнитный датчик угла вращающегося ротора гироскопа // 2107261

Изобретение относится к области электрических измерений неэлектрических величин и может быть использовано в гироскопических чувствительных элементах систем стабилизации, измерения и в других областях техники, где необходимо измерять угловые отклонения (вибрации, биения) вращающихся валов (роторов)