Способ определения составляющих собственной скорости прецессии, не зависящей от ускорения свободного падения, динамически настраиваемого гироскопа с ротором в корпусе с вертикальным положением его вектора кинет

(71) Раменское приборостроительное конструкторское бюро(56) Пельпор Д.С., Матвеев В.А., Арсеньев В.Д. Динамически настраиваемые гироскопы. -Мл Машиностроение, 1988, сс.98-103. (54) 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(57) Изобретение относится к точному приборостроению. Цель изобретения - упрощение реализации, повышение точности и расширение функциональных возможностей за счет определения составляющих У (11) 1829574 ОЗ) А О 01 С 19/00 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 Оф после первого измерения величины токов в ,) режиме обратной связи по моменту изменяют полярность подключения обмоток датчиков момента, инверсируют фазу на= Ж пряжения 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 подюпоч ения 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 тяж ения.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 фаз овые детекторы (ФД) 5, 6, усилители постоянного тока (УПТ) 7, 8 поступают на соответствующие датчики момента (ДМ) 9, 10 КОС Х и У.На чертеже также обозначено: правая система координат (СК) ОХИ, предполагается, что оси чувствительности ДУ и оси ДМ совпадают с осями ОХ и ОУ корпуса гироскопа цифрами 9, 10 обозначены статоры ДМ магнито-электрического типа: аф, это углы наклона ротора относительно осей ОХ и ОУ из-за "отработки" ЭП "нулевых" сигналов ДУ (в данном случае предполагается, что "нулевые" сигналы в обоих КОС отрицательные, по модулю равные углам наклона ротора афпоэтому углы наклона ротора - это положительные величины в СК ОХАХ), М, М- возмущающие моменты, связанные с корпусом прибора (обусловленные, например, магнитным тяжением); М, ( в ), М, ( в ) - газодинамические моменты, обусловленные угловым перекосом корпуса относительно оси приводного вала; в в,проекции горизонтальной составляющей угловой скорости Земли в, на оси ОХ и ОУ.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 видец =ц +ц --- Г Рэг Т р 7)(1)дц =ц +ц --- ГхТ 7) 3)з г Т ргде в -в- измеряемые величины ССП в каналах обратной связи (КОС)ипри работе гироскопа в режиме электрической пружины (ЭП).в, в, - проекции горизонтальной составляющей угловой скорости Земли на оси чувствительности КОСи 1, г- постоянная времени прецессии ДНГ,(к +к )ьуг = - , ьк=й = р ЬК - остаточная жесткость подвеса,Н - кинетический момент,К, К - угловые жесткости торсинов поосям подвеса,оугловая скорость вращения ротора(скорость настройки),Ьу- погрешность настройки на резонансную скорость вращения.При этом, исходя из исходной полярностиподключения обмоток Д, как, например, этоосуществлено в ДНГ типа ГВК-б, можнозаписать условие компенсации токами ЭПвнешних возмущающих моментов, приложенных к ротору, векторы которых направлены по осям ОХ и ОУ ДНГ:1К 1= -;Их х х1829574 6обмоток ДМ и инверсирования фазы напряжения питания ДУ. ха(5) ха Т,е, положительному моменту Мвекторкоторого направлен по положительномунаправлению оси ОУ, соответствует положительная сила тока в КОС "У", а в КОС "Х"наоборот, положительная сила токасоответствует моменту М, вектор которогонаправлен по отрицательной помуоси ОХ.В (2) обозначено; К, К, - крутизна ДМКОС "Х" и "у" (гсм/мА), 1, 1- сила токов,протекающих в КОС "Х" и "у" (мА).С учетом структуры составляющих ССП,перепишем (2) в виде (см, также фиг,) дляисходного "штатного" режима работы ДНГ:К 1 =М +Нц + - а -М (ц)-ЬКДНу у у згн Т о Уа о (э)К 1 = -М +Нц + -Д -М (ц)+ЬКаНх х х эгу Т о ха оН-а 3 )где т- момент, обусловленныйпостоянной времени прецессии т;ЬКВ,(а,) - момент, обусловленный расстройкой (остаточной жесткостью подвесаЬК);аф, - нулевые сигналы ДУ;М(в), М,(ж) - газодинамические моменты, обусловленные угловыми перекосамикорпуса относительно оси вала (направление выбрано произвольно).Нв эНв, - гироскопические - (внешние)моменты, обусловленные наличием горизонтальной составляющей угловой скорости Земли при вертикальной ориентациивектора кинетического момента Н;М, М, - моменты, связанные с корпусомДНГ и не зависящие от углов наклона инаправления вращения ротора ДНГ;1, 1- токи в КОС "Х" и "у" для"штатного" режима работы ДНГ,Изменим полярность подключения обмоток ДМ и инверсируем (изменим на 180)фазу напряжения питания ДУ. Для получения уравнений компенсации в (3) необходимо изменить знаки у токов, протекающих вКОС, и знаки у "нулевых" сигналов ДУ аф;.К(-1)=М +Нц -- а -У У у згх Т о/ 1 /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 иметьК(-1")= -Му згх Т о- Н (ц)-ЬК(3уа оК(-1")=М +Нц -- Р -х х х згх Т о-М (ц)+ЬКаха оилиК 1" = М -Нц + -а + М (ц)+ЬКД У У У эгх- Т о уа о К 1" = -М -Нц . + в /3 +х х х згу т оМ (ц)-ЬКа После проведения измерений токов 1 1 ИУсогласно (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 аф,:Уравнения (5) преобразуются к видуК (-1" ) =М -Нц + - а +У У У эгх Т о-М (ц)-ЬКа Из систем уравнений (3) - (б) нетруднополучить:В (4) штрихом отмечены токи в КОСпосле изменения полярности подключения(10) Окончательно, учитывая, чтоК =К, Нгде К - крутизна ДМс размерностью о/ч мА, получим выражения для составляющих С СП, не зависящей от (11) составляющие ССП, обусловленные постоянной времени прецессии ( т ) и нулевыми сигналами ДУ; (12) - газ одинамические составляющие ССП, обусловленные угловыми перекосами корпуса относительно оси приводного вала; (13) - составляющие ССП, обусловленные расстройкой (остаточной же 14) ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ Способ определения составляющих собственной скорости прецессии, не зависящей бт 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, отпличающийся 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 жестко 4 ЬКа =К(1"+1)-(1"+1") о х х х х х 4 И =К(1 +1")-(1+1 о)сткостью подвеса) и нулевыми сигналами ДУ; (14) - составляющие ССП, обусловленные внешними моментами, не зависящими от углов наклона и направления вращения ротора (типа магнитного тяжения): а- = и =К /41 +1 ф+1 о+1" )т у у у у уа- = и =К /41 +1+1 о+"ф )г т х х х х х М и)= их=К /41+1")-1 +Н о х х х х- Р =и оК /41"+1")-1 +1)Н о р у у у у у- а =иУ=К /41 +1)-1" +"Н о р хх х х хМ- = и К /41 +1") - 1 +1")Й о у у у У УМх УК,4 1 г+1 оо) 1 г +о)Й о хх х У Т.о. поставленная цель достигнута определены составляющие ССП, не зависящей от я, только по токам самого измерительного узла-гироскопа без определения дополнительных параметров,стью 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 очереднои замер величины токов, затем вновь изменяют полярность подключения обмоток датчиков момента, инверсируют фазу напряжения питания датчиковн угла и производят последнии замер величины токов, а вычисление составляющих собственной скорости прецессии гироскопа осуществляют с учетом полученных данных.1829574 10 гул Подписное аказ 6 ВНИИПИРег. ЛР йф 040720 113834, ГСП, Москва, Раушская наб., 4/1873, Москва, Бережковская наб., 24 ст Производственное предприятие Патент