Способ индикации абсолютной угловой скорости основания

 

Изобретение относится к гироскопической технике. Цель изобретения - обеспечение индикации абсолютной угловой скорости вокруг оси вала роторного вибрационного гироскопа и повышение точности индикации в плоскости, перпендикулярной оси вала. Для этого в роторном вибрационном гироскопе возбуждают автоколебания ротора относительно вала, определяют разность частот автоколебаний ротора и вращения вала, по которой судят об абсолютной угловой скорости основания вокруг оси вала гироскопа, а измерение отклонений ротора и по ним определение угловых скоростей основания в плоскости, перпендикулярной оси вала, производят вокруг осей, развернутых в плоскости вращения вала относительно направления составляющих скоростей на угол, соответствующий разности частот автоколебаний ротора и вращения вала. 1 ил.

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

Известен способ индикации абсолютной угловой скорости основания с использованием роторного вибрационного гироскопа. Указанный способ включает вращение вала гироскопа, измерение отклонений ротора относительно двух направлений и по ним определение угловых скоростей основания в плоскости, перпендикулярной оси вала.

Недостатком известного способа является то, что он с использованием одного гироскопа не позволяет осуществить индикацию одновременно трех взаимно ортогональных составляющих абсолютной угловой скорости основания.

Другим недостатком известного способа является снижение точности индикации двух взаимно ортогональных составляющих угловой скорости основания в плоскости вращения вала при вращении основания в инерциальное пространство вокруг оси вала.

Целью изобретения является обеспечение индикации абсолютной угловой скорости основания вокруг оси вала при одновременном повышении точности индикации двух взаимно ортогональных составляющих абсолютной угловой скорости основания в плоскости, перпендикулярной оси вала.

Поставленная цель достигается тем, что в дополнение к операциям известного способа возбуждают автоколебания ротора относительно вала, определяют разность частот автоколебаний ротора и вращение вала, по которой судят об абсолютной угловой скорости основания вокруг оси вала, а измерение отклонений ротора производят вокруг осей, развернутых в плоскости вращения вала относительно направления составляющих скоростей на угол, соответствующий разности частот автоколебаний ротора и вращения вала.

Возбуждение автоколебаний ротора относительно вала позволяет получить дополнительный канал информации гироскопа, причем входной величиной этого канала является абсолютная угловая скорость ω₁вращения основания вокруг оси вала, а выходной величиной разность частот автоколебаний ротора f_a и вращения вала Ω При вращении основания со скоростью ω₁ соответственно изменяется динамическая жесткость упругого подвеса ротора на валу и, следовательно, частота автоколебаний ротора f_a. Для отделения полезной информации о наличии ω₁ от помех, обусловленных нестабильностью вращения вала, эта информация определяется по разности f_a -Ω Вращение вала основания со скоростью ω₁ приводит к нарушению условия резонансной настройки гироскопа, которое выполняется только при ω₁ 0. Следствием нарушения условия резонансной настройки являются перекрестные связи между взаимно ортогональными составляющими ω₂ и ω₃угловой скорости основания в плоскости вращения вала. Для устранения перекрестных связей индикацию угловых скоростей ω₂ и ω₃ осуществляют по отклонениям ротора вокруг осей, развернутых в плоскости вращения вала относительно векторов и на угол, соответствующий разности f_a -Ω.

Таким образом, в результате трехканальной обработки информации осуществляется индикация одновременно трех взаимно ортогональных составляющих ω₁ ω₂ и ω₃ абсолютной угловой скорости основания при одновременном повышении точности индикации угловых скоростей ω₂ и ω₃.

На чертеже представлена схема устройства, реализующего данный способ.

Устройство содержит гироскоп 1, формирователь импульсов 2, вычислители 3 и 4. В основании 5 гироскопа на подшипниках 6 установлен вал 7, на котором с помощью упругого подвеса закреплен ротор 8. На валу укреплены статор 9 датчика угла автоколебаний, усилитель 10, обмотка датчика момента 11, постоянный магнит 12. Ротор 8 гироскопа является одновременно ротором датчика угла автоколебаний и ротором датчика момента. В основании гироскопа укреплена считывающая головка 13, а с помощью диска 14 и шарикоподшипников 15 установлены статорные обкладки 16 и 17 емкостных датчиков. Ротором емкостных датчиков является ротор гироскопа. По оси диска 14 в основании установлен реверсивный шаговый двигатель 18 для разворота диска 14 на угол, соответствующий разности f_a-Ω.

Изобретение обеспечивает индикацию одновременно трех взаимно ортогональных составляющих абсолютной угловой скорости основания с помощью одного гироскопа, а также повышает точность индикации составляющих угловой скорости основания в плоскости вращения вала гироскопа.

Формула изобретения

СПОСОБ ИНДИКАЦИИ АБСОЛЮТНОЙ УГЛОВОЙ СКОРОСТИ ОСНОВАНИЯ, включающий вращение вала роторно-вибрационного гироскопа, измерение отклонений ротора относительно двух направлений и по ним определение угловых скоростей оснований в плоскости, перпендикулярной к оси вала, отличающийся тем, что, с целью обеспечения индикации абсолютной угловой скорости вокруг оси вала и повышения точности индикации в плоскости, перпендикулярной к оси вала, возбуждают автоколебания ротора относительно вала, определяют разность частот автоколебаний ротора и вращения вала, по которой судят об абсолютной угловой скорости основания вокруг оси вала, а измерение отклонений ротора производят вокруг осей, развернутых в плоскости вращения вала относительно направления составляющих скоростей на угол, соответствующий разности частот автоколебаний ротора и вращения вала.

РИСУНКИ

Рисунок 1