Способ измерения угловых параметров движения объекта и устройство для его осуществления

 

Изобретение относится к точному машиностроению, а именно к гидроскопии. Целью изобретения является повышение точности измерения угловых параметров движения объекта, для чего дополнительно в гироскопе измеряют реакции в опорах от гидроскопического момента и в совокупности с измеренными углами поворота гироскопа относительно его выходной оси определяют угловую скорость и угловое ускорение. 2 с.п. ф-лы, 2 ил.

Изобретение относится к точному приборостроению, в частности к измерению угловых параметров движения летательного объекта с помощью гироскопических устройств.

Известен способ измерения угловых параметров движения объекта, в котором гироскопический момент двухстепенного гироскопа уравновешивается моментом сил вязкого трения и измеряется угол поворота гироскопа вокруг выходной оси по отношению к основанию, который затем дифференцируется.

Недостаток указанного способа и устройства заключается в том, что при вращении основания одновременно вокруг входной и выходной оси с датчика угла снимается сигнал, который пропорционален интегралу проекции абсолютной угловой скорости на входную ось и интегралу проекции углового ускорения на входную ось. Следовательно, вращение основания вокруг выходной оси вносит погрешность в выходной сигнал датчика угла. Это объясняется тем, что датчик угла измеряет не абсолютный угол поворота гироскопа вокруг выходной оси, а относительный угол между гироскопом и основанием, что приводит к снижению точности определения проекции абсолютной угловой скорости относительно одной оси.

Цель изобретения состоит в повышении точности измерения угловых параметров движения объекта.

Цель достигается тем, что в способе измерения угловых параметров движения объекта гироскопический момент двухстепенного гироскопа уравновешивают моментом сил вязкого трения и наряду с измерением угла поворота гироскопа вокруг выходной оси по отношению к основанию и дифференцированием сигнала об угле поворота гироскопического измерителя измеряют гироскопическую реакцию в опорах измерителя, суммируют сигналы, пропорциональные гироскопическим реакциям, нормируют и преобразуют просуммированный сигнал в цифровой эквивалент, вычисляют проекцию абсолютной угловой скорости на входную ось и проекцию углового ускорения на выходную ось измерителя по формуле.

Этот способ реализуется устройством, содержащим двухстепенный гироскоп, на входной оси которого установлен ротор датчика угла, статор которого жестко связан с корпусом. В гироскоп введены два датчика гироскопической реакции, каждый из которых установлен в пространстве между подшипником опоры гироузла и корпусом измерителя, дифференциальный и дифференцирующий усилители, два нормирующих усилителя, два аналого-цифровых преобразователя и блок управления и вычисления угловой скорости и ускорения. Выходы первого и второго датчиков гироскопической реакции подключены соответственно к первому и второму входам дифференциального усилителя, выход которого подключен к аналоговому входу первого аналого-цифрового преобразователя, цифровой параллельный выход которого подключен к входному порту блока управления и вычисления угловой скорости и углового ускорения. Выход датчика угла подключен к входу дифференцирующего усилителя, выход которого соединен с входом второго нормирующего усилителя, выход которого соединен с аналоговым входом второго аналого-цифрового преобразователя. Первый, второй и третий выводы выходного порта блока управления и вычисления угловой скорости и углового ускорения подключены соответственно к запускающему, сбросовому и синхронизирующему управляющим входам первого и второго аналого-цифровых преобразователей, выход второго аналого-цифрового преобразователя подключен к входному порту блока управления и вычисления угловой скорости и углового ускорения. Датчик гироскопической реакции является тензорезисторным датчиком силы, который представляет собой упругий элемент в виде кольца, на внутренней поверхности которого с диаметрально противоположных сторон наклеены тензорезисторы, включенные по дифференциальной схеме. Выход блока управления и вычисления угловой скорости и углового ускорения является выходом устройства.

На фиг.1 и 2 изображено предлагаемое устройство.

Устройство содержит двухстепенный поплавковый гироскоп 1, на выходной оси которого установлен ротор 3 датчика угла 4, статор которого жестко связан с корпусом 5 гироскопа 1, первый 6 и второй 7 датчики гироскопической реакции, каждый из которых установлен в пространстве между подшипником 8 опоры 9 гироузла 2 и корпусом 5 измерителя, дифференцирующий 10 и дифференциальный 11 усилители, нормирующие усилители 12 и 13, аналого-цифровые преобразователи 14 и 15, блок 16 управления и вычисления угловой скорости и углового ускорения. Выход первого 6 и второго 7 датчиков гироскопической реакции подключены соответственно к первому и второму входам дифференциального 11 усилителя, выход которого соединен с входом нормирующего усилителя 12, выход которого подключен к аналоговому входу аналого-цифрового преобразователя 14, цифровой параллельный выход которого подключен к входному порту блока 16. Выход датчика угла 4 подключен к входу дифференцирующего усилителя 10, выход которого соединен с входом ноpмирующего усилителя 13, выход которого соединен с аналоговым входом аналого-цифрового преобразователя 15, цифровой параллельный выход которого соединен с входным портом блока 16, причем выходные выводы выходного порта блока 16 подключен к аналогово-цифровым преобразователям.

Формула изобретения

1. Способ измерения угловых параметров движения объекта, основанный на измерении углов поворота гироскопа относительно его выходной оси и дифференцировании этого сигнала, отличающийся тем, что дополнительно измеряют гироскопическую реакцию в опорах, суммируют эти сигналы и по полученным величинам судят об угловой скорости и угловом ускорении.

2. Устройство для измерения угловых параметров движения объекта, содержащее двухстепенной гироскоп, на выходной оси которого установлен датчик угла, соединенный через дифференцирующий и нормирующий усилители, аналого-цифровой преобразователь с блоком управления и вычисления угловой скорости и углового ускорения, отличающееся тем, что оно дополнительно снабжено датчиками гироскопической реакции, установленными в опорах ротора, дифференциальным усилителем, нормирующим усилителем и аналого-цифровым преобразователем, причем датчики гироскопической реакции соединены с входами дифференциального усилителя, который через дополнительные нормирующий усилитель и аналого-цифровой преобразователь соединен с блоком управления и вычисления угловой скорости и углового ускорения, один из выходов которого соединен с управляющими входами аналого-цифровых преобразователей.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2