Способ определения погрешности двухстепенного гироблока

Изобретение относится к области прецизионного приборостроения и может быть использовано при разработке и производстве двухстепенных гироблоков. Достигаемый технический результат - повышение точности (достоверности) определения составляющей погрешности гироблока, обусловленной резонансом его конструкции. Поставленная цель достигается тем, что в известном способе определения погрешности двухстепенного гироблока, заключающемся в установке гироблока на неподвижном основании, выставке его продольной оси в вертикальное положение, измерительной оси в положение, перпендикулярное плоскости меридиана, включении в режим обратной связи по моменту, путем замыкания цепи датчик угла усилитель-преобразователь датчик момента, включении питания гиромотора, разгоне его ротора до скорости вращения на 10-30% выше номинальной, выключении питания гиромотора, непрерывном измерении тока в обмотке датчика момента и скорости вращения ротора гиромотора на его выбеге, после остановки ротора дополнительно разворачивают гироблок вокруг продольной оси на угол α, определяемый из соотношения:

где Но - кинетический момент ротора гиромотора в момент выключения питания гиромотора;

Io - значение тока в обмотке датчика момента гироблока, измеренное в момент выключения питания гиромотора;

ωГ - горизонтальная составляющая угловой скорости вращения Земли;

К - коэффициент передачи гироблока по току в обмотке датчика момента,

а затем при такой ориентации производят дополнительный запуск гиромотора и измерение тока в обмотке датчика момента гироблока и скорости вращения ротора гиромотора непрерывно на его выбеге со скорости вращения, равной скорости вращения в предыдущем запуске.

 

Изобретение относится к области прецизионного приборостроения и может быть использовано при разработке и производстве двухстепенных гироблоков. Известно, что с механической точки зрения, такие гироблоки представляют собой многомассовые динамические системы, функционирующие в условиях различных (внешних и внутренних) периодических воздействий [Е.А. Никитин, С.А. Шестов, В.А. Матвеев // Гироскопические системы // часть III, М.: Высшая школа, 1988, стр. 117]. К источникам внутренних периодических воздействий можно отнести: несбалансированность ротора гиромотора, наличие дефектов в элементах газодинамической опоры. При частотах воздействий близких к частотам собственных колебаний конструкции гироблока появляются резонансы, приводящие к увеличению его погрешности.

Известен способ определения погрешности двухстепенного гироблока [У. Ригли, У. Холлистер, У. Денхард // Теория, проектирование и испытания гироскопов // М.: Мир, 1972, стр. 367-371], заключающийся в выполнении следующих технологических операций:

1. Установка гироблока на платформе неподвижного относительно Земли поворотного основания (например, делительной головки).

2. Выставка гироблока путем разворота платформы поворотного основания (вместе с гироблоком) в положение, при котором измерительная ось гироблока перпендикулярна плоскости меридиана, а его продольная ось направлена по вертикали.

3. Включение гироблока в режим обратной связи по моменту. При этом выходной сигнал датчика угла гироблока, через усилитель-преобразователь, подается на датчик момента гироблока.

4. Включение источника питания гиромотора гироблока.

5. Разгон ротора гиромотора до номинальной (рассчитанной при проектировании) частоты вращения (далее - скорости вращения).

6. Измерение, после разгона ротора гиромотора, тока протекающего в обмотке датчика момента, величина которого пропорциональна действующему относительно оси подвеса гирокамеры гироблока моменту.

7. Выключение источника питания гиромотора.

8. Изменение параметров источника питания, определяющих скорость вращения ротора гиромотора.

9. Повторение операций по пп. 4-8 при нескольких фиксированных значениях скорости вращения ротора гиромотора.

10. Построение графика зависимости измеренных значений тока в обмотке датчика момента от скорости вращения ротора гиромотора.

11. Определение составляющей погрешности гироблока, обусловленной наличием резонансов в конструкции гироблока, по изменению формы графика, в частности, по наличию/отсутствию на графике отдельных участков с увеличенным/уменьшенным значением тока.

Недостатками способа являются:

1. Малая достоверность. При дискретном изменении скорости вращения ротора имеется вероятность пропуска задаваемых скоростей вращения ротора гиромотора, совпадающих с резонансными частотами конструкции.

2. Значительная трудоемкость, обусловленная необходимостью проведения многократных изменений параметров источника питания гиромотора, определяющих скорость вращения ротора и, соответственно, необходимостью проведения многократных измерений тока в обмотке датчика момента гироблока.

Известен также способ определения погрешности двухстепенного гироблока [Патент РФ №2638176], заключающийся в выполнении следующих технологических операций:

1. Установка гироблока на платформе неподвижного относительно Земли поворотного основания (например, делительной головки).

2. Выставка гироблока путем разворота платформы поворотного основания (вместе с гироблоком) в положение, при котором измерительная ось гироблока перпендикулярна плоскости меридиана, а его продольная ось направлена по вертикали.

3. Включение гироблока в режим обратной связи по моменту. При этом выходной сигнал датчика угла гироблока, через усилитель-преобразователь, подается на датчик момента гироблока.

4. Включение источника питания гиромотора.

5. Разгон ротора гиромотора до скорости вращения на 10-30% выше определенной при проектировании гиромотора гироблока.

6. Выключение источника питания гиромотора. После выключения начнется процесс выбега ротора гиромотора, в течение которого скорость вращения ротора будет непрерывно изменяться в сторону уменьшения.

7. Одновременное непрерывное измерение в процессе выбега ротора гиромотора тока в обмотке датчика момента и измерение скорости вращения ротора гиромотора.

8. Построение графика зависимости тока измеряемого в обмотке датчика момента гироблока от скорости вращения ротора гиромотора.

9. Определение составляющей погрешности гироблока, обусловленной наличием резонансов в конструкции гироблока, по изменению формы графика, в частности, по наличию/отсутствию на графике отдельных участков с увеличенным/уменьшенным значением тока.

Недостатком способа является низкая точность. Указанный недостаток обусловлен наличием в результатах измерений тока в обмотке датчика момента переменной составляющей, на фоне которой определяется составляющая, обусловленная проявлением ре-зонансов конструкции гироблока (по наличию участков с увеличенным/уменьшенным значением тока). Причиной появления переменной составляющей является гироскопический момент, возникающий из-за погрешности угла выставки измерительной оси гироблока перпендикулярно плоскости меридиана. Погрешности угла выставки, в свою очередь, определяется технологическими погрешностями изготовления гироблока, в частности, технологическими погрешностями устройства установки гироблока на поворотном основании.

Решаемой технической проблемой настоящего изобретения является совершенствование технологического процесса изготовления двухстепенных гироблоков.

Достигаемый технический результат - повышение точности (достоверности) определения составляющей погрешности гироблока, обусловленной резонансом его конструкции.

Поставленная цель достигается тем, что в известном способе определения погрешности двухстепенного гироблока, заключающемся в установке гироблока на неподвижном основании, выставке его продольной оси в вертикальное положение, измерительной оси в положение, перпендикулярное плоскости меридиана, включении в режим обратной связи по моменту, путем замыкания цепи датчик угла усилитель-преобразователь датчик момента, включении питания гиромотора, разгоне его ротора до скорости вращения на 10-30% выше номинальной, выключении питания гиромотора, непрерывном измерении тока в обмотке датчика момента и скорости вращения ротора гиромотора на его выбеге:

после остановки ротора разворачивают гироблок вокруг продольной оси на угол α, определяемый из соотношения:

где:

Но - кинетический момент ротора гиромотора в момент выключения питания гиромотора;

Io - значение тока в обмотке датчика момента гироблока, измеренное в момент выключения питания гиромотора,

ωГ - горизонтальная составляющая угловой скорости вращения Земли;

К - коэффициент передачи гироблока по току в обмотке датчика момента,

затем при такой ориентации производят дополнительный запуск гиромотора и измерение тока в обмотке датчика момента гироблока и скорости вращения ротора гиромотора непрерывно на его выбеге со скорости вращения, равной скорости вращения в предыдущем запуске.

Реализация предлагаемого способа осуществляется при выполнении следующей последовательности технологических операций:

1. Установка гироблока на платформе неподвижного относительно Земли поворотного основания (например, делительной головки).

2. Выставка гироблока путем разворота платформы поворотного основания (вместе с ги-роблоком) в положение, при котором измерительная ось гироблока перпендикулярна плоскости меридиана, а его продольная ось направлена по вертикали. При этом, вследствие наличия технологических погрешностей изготовления гироблока, в частности, устройства его установки на поворотном основании, измерительная ось перпендикулярно плоскости меридиана выставляется с погрешностью. Появляется проекция горизонтальной составляющей угловой скорости вращения Земли на измерительную ось гирокамеры.

3. Включение гироблока в режим обратной связи по моменту. При этом выходной сигнал датчика угла гироблока, через усилитель-преобразователь, подается на датчик момента гироблока. Датчик момента создает момент, приводящий гирокамеру в положение при котором уравновешиваются действующие на гирокамеру возмущающие моменты.

4. Включение питания гиромотора.

5. Разгон ротора гиромотора до скорости вращения на 10-30% выше номинальной скорости, определенной при проектировании гиромотора. При этом относительно оси подвеса гирокамеры действует гироскопический момент, величина которого определяется кинетическим моментом ротора гиромотора и значением проекции угловой скорости вращения Земли на измерительную ось.

6. Выключение питания гиромотора. При этом ротор гиромотора начнет выбегать с изменением скорости вращения и соответственно кинетического момента.

7. Одновременное непрерывное измерение в процессе выбега ротора гиромотора тока в обмотке датчика момента и измерение скорости вращения ротора гиромотора. При этом в результатах измерения тока в обмотке датчика момента будет присутствовать переменная составляющая от воздействия переменного гироскопического момента и составляющая обусловленная проявлением резонансов конструкции гироблока.

8. Определение, после остановки ротора, значения погрешности угла выставки измерительной оси гироблока относительно плоскости меридиана из соотношения

9. Разворот гироблока вокруг его продольной оси на угол α. В уточненной ориентации проекция горизонтальной составляющей угловой скорости вращения Земли на измерительную ось гироблока равна нулю.

10. Дополнительный запуск гиромотора с разгоном ротора до скорости вращения равной скорости вращения в предыдущем запуске.

11. Выключение источника питания гиромотора. При этом ротор гиромотора начнет выбегать.

12. Одновременное непрерывное измерение в процессе выбега ротора гиромотора тока в обмотке датчика момента гироблока и скорости вращения ротора гиромотора. При этом в результатах измерения тока в обмотке датчика момента составляющая, обусловленная действием переменного гироскопического момента, будет отсутствовать.

13. Построение графика зависимости тока в обмотке датчика момента гироблока от скорости вращения ротора гиромотора.

14. Определение составляющей погрешности гироблока, обусловленной наличием резонансов в конструкции гироблока, по изменению формы графика, наличию/отсутствию на графике отдельных участков с увеличенным/уменьшенным значением тока.

По сравнению со способом принятым за прототип предлагаемый способ позволяет повысить точность (достоверность) определения составляющей погрешности гироблока, обусловленной резонансом его конструкции. Точность повышается за счет исключения из результатов измерений тока в обмотке датчика момента гироблока переменной составляющей от действия гироскопического момента, путем уточнения выставки измерительной оси перпендикулярно плоскости меридиана. Таким образом, поставленная цель достигнута.

На предприятии АО концерн ЦНИИ «Электроприбор» предлагаемый способ проверен на двухстепенных поплавковых гироблоках. Получены положительные результаты. В настоящее время разрабатывается техническая документация для использования предлагаемого технического решения в производстве.

Способ определения погрешности двухстепенного гироблока, заключающийся в установке гироблока на неподвижном основании, выставке его продольной оси в вертикальное положение, измерительной оси в положение, перпендикулярное плоскости меридиана, включении в режим обратной связи по моменту, путем замыкания цепи датчик угла усилитель-преобразователь датчик момента, включении питания гиромотора, разгоне его ротора до скорости вращения на 10-30% выше номинальной, выключении питания гиромотора, непрерывном измерении тока в обмотке датчика момента и скорости вращения ротора гиромотора на его выбеге, отличающийся тем, что после остановки ротора разворачивают гироблок вокруг продольной оси на угол а, определяемый из соотношения:

где Нo - кинетический момент ротора гиромотора в момент выключения питания гиромотора;

Io - значение тока в обмотке датчика момента гироблока, измеренное в момент выключения питания гиромотора;

ωГ - горизонтальная составляющая угловой скорости вращения Земли;

К - коэффициент передачи гироблока по току в обмотке датчика момента,

а затем при такой ориентации производят дополнительный запуск гиромотора и измерение тока в обмотке датчика момента гироблока и скорости вращения ротора гиромотора непрерывно на его выбеге со скорости вращения, равной скорости вращения в предыдущем запуске.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к приборостроению и измерительной технике. Сущность изобретения заключается в том, что способ компенсации влияния медленного меандра на показания лазерного гироскопа содержит этапы, на которых предварительно проводят климатические испытания лазерного гироскопа и определяют коэффициенты полинома n-й степени зависимости коэффициента А(Т)Мода01 от температуры на определенной моде, определяют текущее значение амплитуды медленного меандра ММ=A(T)Mода01⋅Sтек, где Sтек - текущее значение амплитуды частотной подставки, которую измеряют на каждом такте работы трехосного лазерного гироскопа, определяют показатели токового дрейфа Tdsqx,y,z и магнитного дрейфа Mdsqx,y,z и определяют значения угла поворота за такт работы лазерного гироскопа в радианах где Kqx,y,z - масштабный коэффициент лазерного гироскопа, Rasn - выходная характеристика лазерного гироскопа.

Изобретение относится к области измерительной техники, в частности к испытательному оборудованию, и предназначено для аттестации и верификации преобразователей инерциальной информации (ДУС, акселерометров, гироскопических устройств различного назначения), систем навигации (платформенных, бесплатформенных и др.), стабилизации и ориентации, в методах контроля которых предусмотрены последовательные или одновременные развороты за заданное время по двум осям на углы не превышающие ±360°.

Изобретение относится к оптическому приборостроению, в частности к оптическим имитаторам дальности, используемым для проверки работы лазерного дальномера. Устройство имитации дальности для проверки лазерного дальномера содержит по крайней мере один оптический элемент с вогнутой рабочей поверхностью, обращенный вогнутостью к лазерному дальномеру.

Изобретение относится к приборостроению и может быть использовано для определения ошибок ориентации измерительных осей гироскопов и маятниковых акселерометров в БИНС после температурных, вибрационных или ударных воздействий, а также в процессе эксплуатации.

Изобретение относится к области навигационного приборостроения и может найти применение для размещения и проведения испытаний систем спутниковой навигации, устанавливаемых на шасси наземных транспортных средств.

Использование: для изготовления роторов сверхпроводящих криогенных гироскопов. Сущность изобретения заключается в том, что способ изготовления сферического ротора криогенного гироскопа включает формирование сферической подложки, нанесение на подложку сверхпроводящего ниобиевого покрытия электрохимическим осаждением из расплава галогенидов щелочных металлов и соли ниобия с использованием растворимого анода и вращающегося катода и механическое полирование поверхности сверхпроводящего покрытия, при этом в качестве материала подложки ротора используют углеситалл, перед нанесением сверхпроводящего покрытия на сферической подложке выполняют кольцевой срез по ее экватору, электрохимическое осаждение сверхпроводящего покрытия ведут при катодной плотности тока 100-300 А/м2, температуре 700-850°С и скорости вращения катода 30-40 об/мин, а после механического полирования поверхности сверхпроводящего покрытия на него наносят оксидную пленку ниобия.

Изобретение относится к гироскопической технике и может быть использовано для регулирования и испытаний роторных вибрационных гироскопов. Способ включает определение резонансной скорости вращения роторного вибрационного гироскопа путем изменения частоты его вращения по линейному закону и контроля амплитуды колебаний ротора по сигналу датчика угла гироскопа.

Изобретение относится к калибровке датчиков в скважине. Техническим результатом является устранение ограничений при калибровке температурного дрейфа и других погрешностей датчика каротажных приборов.

Настоящее изобретение относится к той проблеме, что обычный алгоритм начального выравнивания не подходит для устройств инерциальной навигации с низкой стоимостью и низкой производительностью в области сельскохозяйственных машин и технологических машин.

Изобретение относится к области навигационного приборостроения и может быть использовано в системах выявления неисправностей и отказов бортовых измерителей параметров движения (например, ДИСС, баровысотомер, радиовысотомер и др.) и спутникового навигационного оборудования движущихся объектов.

Изобретение относится к гироскопической технике и может быть использовано для измерения абсолютной угловой скорости подвижных объектов. Сущность изобретения заключается в том, что динамически настраиваемый гироскоп содержит магниты, при этом на торцах магнитов, обращенных друг к другу, выполнены пазы, стороны катушек датчика момента, протекание тока в которых создает управляющий момент, расположены над сплошными частями магнитов, стороны катушек датчика угла, в которых формируется сигнал об угловых отклонениях ротора, расположены над пазами в магнитах, в рабочий зазор магнитной системы помещены генераторные катушки прямоугольной формы, соединенные последовательно и расположенные парами в два ряда над кольцевыми магнитами так, что они не выходят за пределы магнитной системы ротора датчика угла и момента, а оси каждого ряда находятся над пазами в соответствующем магните.

Изобретение относится к гироскопической технике и может быть использовано для измерения абсолютной угловой скорости подвижных объектов. Динамически настраиваемый гироскоп содержит корпус, вал, упругий подвес, установленный на вал и обеспечивающий ротору возможность поворота относительно вала вокруг двух ортогональных осей, ротор, установленный на упругий подвес и имеющий кольцевой магнит, намагниченный в радиальном направлении и имеющий чередующиеся участки большей и меньшей намагниченности, статор двухкоординатного датчика угла, установленный на корпусе и имеющий катушки, вставленные в кольцеобразный канал ротора, при этом между статором двухкоординатного датчика угла и корпусом установлены две втулки, одна из которых присоединена к статору и имеет сферическую поверхность с центром в точке пересечения оси вала с осями подвеса, а вторая, установленная на корпусе, имеет коническую поверхность, сопрягающуюся со сферической поверхностью первой втулки, с возможностью углового смещения первой втулки относительно второй.

Использование: для преобразования угловых положений. Сущность заключается в том, что способ автономного определения положения объекта основан на формировании информативного гармонического сигнала частоты вращения гироскопа с радиально намагниченным ротором–магнитом путем индуцирования эдс в обмотке сферического соленоида, механически закрепленного на объекте, электрическом арретировании ротора гироскопа, наведении его оси вращения на объект внешнего пространства и установке начального отсчета координат, разарретировании и выделении из информативного сигнала параметров по двум координатам, курса и тангажа, при этом формируют одновременно три попарно биортогональных между собой синусно-косинусных сигнала индуцированием эдс частоты вращения ротора, выполненного в форме полого полного или неполного шара, намагниченного перпендикулярно его оси вращения и помещенного внутри или снаружи сферы из немагнитного материала, на которой взаимно пространственно перпендикулярно расположены три сферических соленоида, а параметры трех угловых положений объекта, представленного связанной с ним системой координат в виде трех попарно биортогональных между собой синусно-косинусных сигналов, относительно внешнего инерциального, псевдоинерциального или неинерциального пространства, представленного вращающимся шаровым ротором-магнитом, определяют одновременной демодуляцией по трем каналам амплитуд и фаз трех пар обозначенных синусно-косинусных сигналов по заданным алгоритмам.

Использование: для первичных измерительных преобразователей (датчиков) угловых положений объектов с шестью степенями свободы пространственного движения. Сущность изобретения заключается в том, что гироскопический датчик угловых положений объекта с шестью степенями свободы содержит гироскоп с вращающимся ротором-магнитом, намагниченным перпендикулярно оси вращения, помещенный внутри сферического соленоида и разгонного устройства, снабженного системами электрического арретирования и стабилизации частоты вращения ротора, при этом дополнительно введены еще два сферических соленоида, расположенных попарно биортогонально с первым соленоидом и между собой, а вместе трехмерно ортогонально, все три соленоида расположены на сфере, выполненной из немагнитного материала и жестко соединенной с объектом зафиксированным внешним кардановым подвесом, а ротор-магнит выполнен в форме полого сферического шара, частично заполненного немагнитной демпфирующей жидкой средой, а зазор между ротором и сферой с соленоидами заполнен жидкой смазкой, на сфере параллельно оси сферического соленоида начального отсчета расположено прицельное устройство, а на втулках карданового подвеса установлены элементы снятия фиксации.

Изобретение относится к гироскопической технике и может быть использовано для измерения абсолютной угловой скорости подвижных объектов - самолетов, ракет, морских судов.

Изобретение относится к измерительной технике, а именно к средствам измерения угловых скоростей в системах управления движущимися объектами. Технический результат - расширение функциональных возможностей.

Изобретение относится к транспортным средствам, а именно к гиростабилизированным двухколесным одноколейным транспортным средствам. Технический результат изобретения заключается в обеспечении возможности экстренного маневра без уменьшения частоты вращения гироскопа простым наклоном корпуса водителя при одновременном упрощении конструкции за счет использования только одного гироскопа.

Изобретение относится к приборостроению, в частности к бескарданным гироскопам на сферической шарикоподшипниковой опоре, которые могут использоваться, например, в качестве чувствительных элементов гиростабилизаторов или двухканальных измерителей угловой скорости.

Гироскоп // 2446382
Изобретение относится к приборостроению и может использоваться при создании бескарданных гироскопов на сферической шарикоподшипниковой опоре, которые могут применяться, например, в качестве чувствительных элементов гиростабилизаторов или двухканальных измерителей угловой скорости.

Изобретение относится к области управляемых снарядов, а именно к гироскопическим приборам, используемым в системах управления артиллерийских управляемых снарядов.

Изобретение относится к области прецизионного приборостроения и может быть использовано при разработке и производстве двухстепенных гироблоков. Достигаемый технический результат - повышение точности определения составляющей погрешности гироблока, обусловленной резонансом его конструкции. Поставленная цель достигается тем, что в известном способе определения погрешности двухстепенного гироблока, заключающемся в установке гироблока на неподвижном основании, выставке его продольной оси в вертикальное положение, измерительной оси в положение, перпендикулярное плоскости меридиана, включении в режим обратной связи по моменту, путем замыкания цепи датчик угла усилитель-преобразователь датчик момента, включении питания гиромотора, разгоне его ротора до скорости вращения на 10-30 выше номинальной, выключении питания гиромотора, непрерывном измерении тока в обмотке датчика момента и скорости вращения ротора гиромотора на его выбеге, после остановки ротора дополнительно разворачивают гироблок вокруг продольной оси на угол α, определяемый из соотношения: где Но - кинетический момент ротора гиромотора в момент выключения питания гиромотора;Io - значение тока в обмотке датчика момента гироблока, измеренное в момент выключения питания гиромотора;ωГ - горизонтальная составляющая угловой скорости вращения Земли;К - коэффициент передачи гироблока по току в обмотке датчика момента,а затем при такой ориентации производят дополнительный запуск гиромотора и измерение тока в обмотке датчика момента гироблока и скорости вращения ротора гиромотора непрерывно на его выбеге со скорости вращения, равной скорости вращения в предыдущем запуске.

Наверх