Гирокомпас

союз соВетскихСОЦИАЛИСТИЧЕСНИХРЕСПУБЛИК 1559 51) 5 С 01 С 19/3 ИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ ми маятников ь изобретени гирокомпаса ми гиро - павы Повыше тра не ни е стабил ъ 34 стигается вызванной жов,и, В,И.КоРяворский,8)и др, Гирние, - 1.: прецесси определя нных коле тся путем из мере ний ритму реа блоками коп дра,япоал ональны 19 (бло (блок у ычислен ся к приотн ожения быть испольия плоскости и може предел ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМПРИ ГКНТ СССР,284-285.РОКОМПАСобретение ридиана наземнь компасами. Цел шение точности ние точности до ем погрешности ностью частоты баний, которая организации дву и рассчитываетс лизуемьж функци 18 (сумматор), констант) и 20ил еИзобретение относится к приборостроению.и может быть использованодля определения плоскости меридиана наземными маятниковыми гирокомпасами,Цель изобретения - повышение точности гирокомпаса.На чертеже показана функциональная схема гирокомпаса. 1 ОГирокомпас содержит чувствительный элемент 1 с гиромотором 2, систему отслеживания, согтоящую из последовательно соединенных автоколлимационного фотодатчика 3, усилителя 4 и двигателя 5, арретир 6 сконцевым выключателем и кодовый датчик угла 7. Все эти элементы соединены с блоком команд 8. Кодовый датчик угла 7 вторым выходом соединен 2 Ос блоком усреднения отсчетов 9, Ги -рокомпас, кроме того, содержит блок10 ввода постоянных гирокомпаса,блок 11 итеррационных вычислений коэффициентов, блок 12 тригонометрической интерполяции траектории пре-,цессии и блок 13 вычисления параметров траектории прецессии, которыепоследовательно соединены между собой, а также запоминающее устрой Оство 14 (выполнено в виде регистровпамяти), блок коммутации 15, программно-временноЬ устройство 16 (выполнено в виде механических реле,электронных реле времени и устройствзадержки), блок 17 анализа амплитудывыполнен в виде пороговых схем), сумматор 18, блок 19 вычисления констант, блок умножения 20, блок 213уточнения периода прецессии (выпол Онен в виде сумматора и входных и выходных устройств) и блок 22 преобразования и индикации азимута.Данная схема гирокомпаса использует методику уточнения периода прецессионных колебаний. Для поясненияпринципа действия гирокомпаса рассмотрим погрешности от неточногозадания периода и метод ее исключения.1Дифференциальное уравнение движения чувствительного элемента (ЧЭ) ги рокомпаса с достаточной рля практики точностью следующее;55+03 М= О,(1)где М - угол отклонения ЧЗ от положения динамического равно весия его крутильных колебаний;Яо - круговая частота прецессионных колебаний (У. = 2 П Т р,Т - период прецессионныхколебаний) .Решение дифференциального уравнения (1) имеет вид О,(С) = с, я 3 пЯ 1 + с созе,1:, (2) где с = О /Я ,с= О - постоянные интегрирования;снначальные скоростии отклонение ЧЭ.В отчетной системе кодового датчика угла уравнение запишется в виде М(С) = К + с я 1 пСд,с +(3) где К- положение динамического равновесия крутильных колебаний,ЧЭ в отчетной системегирокомпаса,Из выражения (3) видно,что погрешность определения положе ния динамиеского равновесия крутильных колебаний Д К из-за неточ ности ввога частоты (периода) прецессионных колебаний а Я будет оЯ %аК = Асоя(Чо Эо) зметров А Ц Яфц с учетом ошибки задания Я(аЫ ),6 й - дискретность съема информации.Вычисленное значение положения ди. намического равновесия крутильных колебаний гирокомпаса К будет сос" тоять из истинного эначейия К и,Ю погрешности 5 К, т,е,где -А - амплитуда прецессионныхоколебаний,ая - погрешность задания частоты прецессионных колебаний;Фь =боААУЯ,ф - вычисленные значения пара"+ач )г 92 яп 25 5155Вводя два цикла измерений, отстоящих друг от друга на время О, можнол составить систему алгебраических ураннений относительно неизвестных К и йИ: К: К +А соя( Ч - 3),да Ф 4 я 1 п -22 в 1 пЖ=Ю(К - К )ФА% я 1 п я 1 п (Я - Я +Ы,2На реализации зависимости (7) и основан путь повышения точности гиРокомпаса.Гирокомпас работает следующим образом.После разгона гиромотора 2 и раэарретиронания чувствительного элемента 1 арретиром б система отслеживания при помощи автоколлимационного фотодатчика 3 отслеживает за ЧЭ 1, вращая при этом и кодовый датчик угла 7 двигателем 5, Вся информация о состоянии элементов и узлов гирокомпаса (например, разогнан ли гиромотор и т.д.) поступает на блок комацп 8, который, оценивая состоя, ние, выдает команду на подключение того или иного элемента или узла. Сигнал с ходового датчика угла 7 поступает на блок усреднения отсчетов 9, где происходит усреднение сигнала на периоде наложенных колебаний, В дальнейшем сигнал с кодового датчика угла 7 через запоминающее уст" ройство 14 и блок коммутации 15 поступает на блок 12 тригометрической интерполяции траектории прецессии, на второй вход которого поступает сигнал, из последовательно соединенных блока 10 ввода постоянных и блока 11 итеррационньм вычислений коэффициентов. Выход блока 12 тригонометрической интерполяции траек"тории прецессии соединен с входомблока 13 вычисления параметров траектории прецессии, в котором ,путемминимизации среднекнадратической 9842ошибки апроксимирующей траекториипрецессии находят положение динамического равновесия К и амплитуду А.Программно-временное устройство 16 5(выполнено на базе реле времени) задает времена набора информации (количество усредненных отсчетов) соответственно в первом цикле (Т) ино втором (т,2), а также нремя междудвумя циклами ; н блоках 10-13 происходит вычисление положений динамического равновесия К и К 2 (1-й и2-й циклы), которые иэ-за временной 15 сднижкибудут иметь существеннолразличную начальную форму колебаний М,Для реализации (7) в гирокомпасесумматор 18 вычисляет К- К, блок 20 19 вычисления константАЪ вп вп(ч -Я +А)2 а блок ум ноже ния 20 - д 63,Блок 17 анализа амплитуды оценивает величину амплитуды А и, еслиоона лежит не в диапазоне 3,5-6,530 через блок команд 8 арретирует ЧЭ1 через арретир 6 и разворачиваетн направление к плоскости меридиана (если амплитуда А.6,5) или отплоскости меридиана:, (если А (3,),При этом блок команд 8 выдает на усилитель 4 системы отслеживания сигналсоответствующей полярности, величина которого зависит от величиныугла разворота ( при подходе к эа 40 данному отсчету величина сигнала падает, что повышает точность разворота),Оценивать величину амплитуды необходимо по следующим сообрытениям. Из45 (7) видно, что числитель выражениямалая величина (К- Р) -+ 0 и нслучае, если А -+ 0 при делении малого на малое приведет к большой поогрешности определения дЯ (А 3,5 ),50 С дРУгой стороны, увеличение амплитуды А прецессии приводит к увеличению скорости движения ЧЭ, а следо, вательно, возрастает динамическаяошибка слежения и ошибка съема отсчетов (й6,5 ).В случае, если 6,5 ( А 3,5 ф, вблоке умножения 20 вычисляется ЛЯ .Блок 21 уточнения периода прецессииоценивает разность между вычисленны1559842 Составитель Н.СтанкевичРедактор М.Кузнецова Техред А.Кравчук . Корректор С.Шекмар Заказ 3726 Тираж 273 Подпис ноеВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР113035, Москва, Ж, Раушская наб., д. 4/5 Производственно-издательский комбинат Патент , г,ужгород, ул, Гагарина,10111 ми значениями К и К и, если онаменьше ошибок вычисления ( =" 1 угл.с,),выдает в блок 22 преобразования ииндикации азимута значение К, еслиразность К- К больше ъ 1 угл. свычисленное значение ЙЯ суммируется со значением Сд, хранимой вблоке ввода постоянных, а программно-временное устройство 16 вновь за 10пускает обсчет параметров траектории прецессии (блоки 10-13), используя усредненные отсчеты, записанныев запоминающем устройстве 14,15Формула изобретения Гирокомпас, содержащий маятниковый чувствительный элемент с гиромотором, систему отслеживания, включающую последовательно соединенные автоколлимационный Аотодатчик, усилитель и двигатель, датчик угол - код, первый выход которого соединен с входом блока команд, выход которо го связан с входом арретира с концевым выключателем, второй выход датчика угол - код соединен с входом блока усреднения отсчетов, последовательно соединенные блок ввода постоянных гирокомпаса, блок итеррационных вычислений коэААициентов, блок тригонометрической интерполяции траектории прецессии и блок вычисления .параметров траектории прецессии, о т л и ч а ю щ и й с я тем,что, с целью Йовышения точности гирокомпаса, в него введены программно-временное устройство и сумматор,последовательно соединенные запоминающее устройство и блок коммутации,последовательно соединенные блок вычисления констант и блок анализаамплитуды прецессии, последовательно соединенные блок умножения, блокуточнения периода прецессии и блокпреобразования и индикации азимута,причем первый выход блока вычисления параметров траектории прецессиисоединен с входом сумматора, выходкоторого соединен с первым входомблока умножения, вторые выходы блокавычисления констант и блока вводапостоянных гирокомпаса соединены соответственно со вторым и третьим входами блока умножения., второй и третий выходы блока уточнения периодапрецессии соединены соответственнос входом блока ввода постоянныхгирокомпаса и первым входом программно-временного устройства, со вторычвходом которого соединен второйвыход блока команд, при этом выходблока анализа амплитуды прецессиисоединен со вторым входом блока команд, второй выход блока вычисления параметров траектории прецессиисоединен со вторым входом блока анализа амплитуды прецессии, а выходблока усреднения отсчетов соединенсо входом запоминающего устройства.