Комплекс для наземной отработки гироинерциальных систем

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИРЕСПУбЛИК 83876 6 01 С 25/00 ГОСУДАРСТВЕННОЕВЕДОМСТВО СССР ,(ГОСПАТЕНТ СССР ТЕНТНОЕ ЗОБРЕТЕНИЯ ОПИСАНК ПАТЕНТУ 1(71) Научно-исследовательский институт автоматических систем(73) Государственный научно-исследовательский институт автоматических систем(56) Авторское свидетельство СССРМ 676868, кл. 6 01 С 25/00, 1975,Авторское свидетельство СССРВ 1059427, кл, 6 01 С 25/00, 1980.(54) КОМПЛЕКС ДЛЯ НАЗЕМНОЙ ОТРАБОТКИ ГИРОИНЕРЦИАЛЬНЫХ СИСТЕМ(57) Изобретение относится к гироскопической технике и может быть использовано,для испытаний гироинерциальных системпри контроле точности выходных информа ционных параметров и аттестации алгоритмов вычислителя гироинерциальных систем, функционирующих в условиях движения самолета. Цель изобретения - расширение функциональных возможностей за счет контроля точности функциональных структур навигационного счисления ГИС параметров имитируемого поступательного движения самолета и контроля точности определения дрейфов ГИС. Для достижения поставленной цели в моделирующий комплекс дополнительно введены: задатчик режимов работы, блок формирования сигналов управления гироблоком ГИС, блок формирования сигналов расчетной скорости и погрешности скорости, блок согласования сигналов, блок коммутации, первый и второй сумматоры. 3 з.п. ф-лы, 1 ил.Изобретение относится к области гироскопической технике, а именно к испытаниям гироинерциальных систем(ГИС), и можетбыть использован для их испытаний приконтроле точности выходных информэционных параметров и функциональных структур ГИС, функционирующих в условияхдвижения, например, самолета на моделирующих устройствах.Целью изобретения является расширение функциональных возможностей комплекса для наземной отработки ГИС за счетконтроля точности функциональных структур навигационного счисления ГИС, параметров имитируемого поступательногодвижения самолета и контроля точности определения дрейфов ГИС.На чертеже изображена блок-схема одного из трех аналогичных каналов комплекса для наземной отработки 20,гироинерциальных систем. На чертеже введены следующие обозначения (блоки, обозначенные числами, разделенными точками,относятся к первому каналу комплекса):1 - трехстепенный динамический стенд; 252 - блок формирования ошибок определения ГИС скорости, координат и дрейфов;3 - блок формирования параметровимитируемого движения самолета;И - задатчик режимов работы; 305 - блок формирования сигналов управления гироблоком ГИС:6 - блок формирования сигналов рэссчетной скорости и погрешности скорости;7 - блок согласования сигналов; 358 - блок коммутации;9.1 - первый сумматор;10.1 - второй сумматор;11.1 - блок формирования сигнала коррекции гироблока; 4012,1 - блок формирования сигналадрейфа;13,1 - сумматор;14.1 - блок формирования сигнала расчетной скорости; 4515,1 - блок формирования сигнала погрешности скорости ГИС;16,1 - сумматор;17 - гироинерциальная система (ГИС).Трехстепенный динамический стенд 1 50предназначен для воспроизведения углового движения самолета по курсу, крену и тангажу, Стенд 1 выполнен по чертежам,разработанным в НИИАС (Стенд динамический трехстепенный С 3-600, Техническое 55описание, НИИАС, 1984 г,). Нэ внутреннемкольце стенда (кольцо крена) устанавлива-.ется испытываемая гироинерциальная система 17, базовые оси которой согласовываютсяс осями вращения стенда 1,Блок формирования ошибок определения ГИС скорости, координат и дрейфов 2 предназначен для формирования ошибок ГИС путем сравнения, выходной навигационной информации, вырабатываемой системой ГИС, с соответствующими параметрами движения самолета, поступающими из блока формирования параметров имитируемого движения самолета 3, индикации и регистрации этих ошибок и других контролируемых параметров гироинерциальной системы (например дрейфов)Блок формирования параметров имитируемого движения самолета 3 реализован в универсальной. цифровой вычислительной машине (УЦВМ). На предлагаемом комплексе для наземной отработки гироинерциальных систем использована вычислительная машина БЭСМ. В блоке 6 решается в реальном масштабе времени система уравнений, описывающая произвольное пространственное движение самолета и формируются сигналы на управление трех- степенным динамическим стендом 1,Блок И является задатчиком .режимов работы комплекса, Он управляет переключениями в блоке коммутации 8. Комплекс имеет четыре режима работы: "Тест 1", "Тест 2", "Тест 3", "Работа". Задатчик режимов работы устанавливается в соответствуЮщее положение вручную.В режиме работы комплекса "Тест 1" блок коммутации 8 отключает ГИС от информационных линий связи с УЦВМ и блоком формирования ошибок определения ГИС скорости, координат и дрейфов 2, вход 1 блока коммутации 8 подключается на его выход 3, а входы 2,3 и выходы 1,2 отключаются, В этом режиме обеспечивается проверка линии связи между блоком формирования сигналов расчетной скорости и погрешности скорости 6 и блоком формирования ошибок определения ГИС скорости, координат и дрейфов 2, а также предотвращается возможность поступления сигналов из блока согласования сигналов 7 в ГИС.В режиме работы "Тест 2" входы 1,3 и выходы 1,2 блока коммутации 8 отключаются, а вход 2 подключается на его выход 3, В этом режиме обеспечивается проверка линий связи между блоком формирования сигналов управления гироблоком ГИС 5 и блоком формирования ошибок определения ГИС скорости, координат и дрейфов 2 и предотвращается возможность поступления сигналов из блока согласования сигналов 7 в ГИС.В режиме работы "Тест 3" входы 1,2 и выходы 1,2 блока коммутации 8 отключены.)При этом ГИС отключается от информаци 1 онных линий связей с УЦВМ, но обеспечивает связь ГИС с блоком формирования ошибок определения ГИС скорости, координат и дрейфов 2, так как вход 3 блока коммутации 8 соединен с его выходом 3. Это позволяет проводить проверку работы ГИС в автономном варианте на неподвижном основании, если трехстепенный динамический стенд 1 неподвижен, или на качающемся основании, если трехстепенный динамический стенд 1 совершает угловые движения.В режйме "Работа" первый, второй и третий входы блока коммутации 8 соединены.соответственно с его первым, вторым и третьим выходами. При этом блок коммутации 8 подключает ГИС к информационным линиям связи с УЦВМ и блоком формирования ошибок определения ГИС скорости, координат и дрейфов,Блок 5, реализованный в УЦВМ предназначен для формирования сигналов возбуждения дрейфов гироплатформы, существующих в реальном полете и корректирующих сигналов на управление гироблоком по трем каналам ГИС.Блок 6, реализованный в универсальной цифровой вычислительной машине, предназначен для формирования сигналов по скорости имитируемого поступательного движения ГИС и погрешностей скорости ГИС, обусловленных этим движением по трем каналам ГИС.Блок согласования сигналов 7 предназначен для приведения в соответствие электрических сигналов ГИС и УЦВМ. Блок согласования сигналов разработан в НИИАС (ЦУС-М, Техническое описание, НИИ,АС, 1985 г.).Блок коммутации 8 предназначен для осуществления переключения линий связи ГИС с блоком согласования сигналов 7, Это необходимо для проведения контроля исправности информационных каналов связи между блоками комплекса и обеспечения гарантии непоступления недостоверной информации из блока согласования сигналов 7 в ГИС в процессе подготовки комплекса к работе.В качестве испытываемой реальной аппаратуры взята ГИС серии Цразработ)ки РПКБ г, Раменское Московской области (изделие Ц, Руководство по эксплуата)ции. 6 Д 1.790.ШРЭ. 1985 г.), Выходной ин,формацией системы Цявляются ,сигналы о курсе, крене и тангаже самолета, его линейной скорости относительно Земли ,и местоположении.О = Ози у),30 где дЪ - географическая широта местоположения самолета в момент начала работы ГИС в режиме "Навигация",35 Отклонение сопровождающего трехгранника ОХУЕ относительно географического трехгранника ОЕМН в азимуте определяется углом ф 40(2) 45Проекции О, Оу вектора абсолютной угловой скорости вращения сопровождающего трехгранника ОХУЕ проекции О, Оу, О вектора угловой скорости вращения Земли, прВекции ч, чу, ч вектора относительной линейной скорости самолета и проекции А,Ау,А вектора кажущегося ускорения центра масс самолета на оси сопровождающегося трехгранника ОХУЕ представляются соотношениями О = Ое сов фъ Ой 3 п фа , Оу = Ое 3 пффф + Ой сов фа Комплекс для наземной отработки гироинерциальных систем работает следующимобразом,Гироинерциальная система 17 установ 5 лена на трехстепенном динамическом стенде 1, который воспроизводит угловоедвижение самолета по сигналам, поступаю- .щим из блока 3, Аппаратура управлениястендом, блоки преобразования и согласо 10 вания входят в состав стенда 1,В блоке формирования параметровимитируемого движения самолета 3 реализована система уравнений движения самолета.р общем виде, представленная15 соотношениями (1,62) из книги "Аэромеханика самолета" под редакцией кандидататехнических наука, доцента А,Ф.Бочкарева,Москва, Машиностроение, 1977, В этом жеблоке производится пересчет параметров20 движения самолета на оси сопровождающего трехгранника, материализуемого гироинерциальной системой. В ГИС серии Ц реализован полусвободный в азимуте сопровождающий трехгранник. Идеальная аб 25 солютная угловая скорость От вращениясопровождающего трехгранника ОХУЕ вокруг азимутальной оси задается соотношени- ем(3) Чх = ЧЕ Созфа - ЧМ 31 П фУа й =131 пр чу - чЕ 3 П фа + чВ СОЗ фа Ах = АЕ соз фЪ - Ач 31 п фа 15 Аг=АН где ОЕ =-ф Ом = (О + Л) соз ср Он=(0+ А) з 1 п р ОЕ =0+ дсозф ) чнАн = ч 3 Од+ чдсозд+ (2 Ое + Я=чч - ( 2 Оч + Я ) Че9 н 9 = 9,78049 ( 1 + 0,005317 Сигналы по курсу, крену и тангажу, не- "0 обходимые для управления динамическимстендом 1 Формируются в результате решения соотношений 11-13 системы уравнений (1,62) из указанной выше книги "Аэромеханика самолета". В условиях работы ГИС на комплекседля наземной отработки гироинерциальных систем ее выходная информация по скорости и координатам определяется только ме тодическими и инструментальными + ошибками элементов и устройств ГИС, присущими ей при работе на основании не име-, ющем поступательного движения. Для того, чтобы выходная информация ГИС по скоро сти и координатам соответствовала бы движению самолета, вычисляемому в блоке 3 производится подыгрыш в каждый канал ГИС сигналов по скорости с помощью дополнительно введенных сумматоров 10.1 - 30"10.3, Подыгрываемые по каждому каналусигналы поступательного движения ГИС рассчитываются в соответствующих блоках 14.1 - 14,3. По параметрам движения самолета, поступающим из блока 3 в блоках 14,1- 35 14.3 вычисляются проекции ускорений наоси сопровождающего трехгранника ОХУЕ материализуемого гироинерциальной системой. в полете по следующим соотношениям40АЬх = Чх+ Чг (Оу+ Оу) - Чу (02+ О 2) АЬу = чу - Ч 2 (Ох + их) + чх (02 + о 2) (5) 5 Аьт = ч 2 + чу (Ох + цх) - чх (Оу + ну),где Ч (1 = х,у,г) - проекции вектора идеальной относительной скорости самолета на оси сопровождающего трехгранника;) 50, Оь щ (1 = х,у,г) - проекции вектора угловой скорости вращения Земли и вектора идеальной абсолютной угловой скорости вращения сопровождающего трехгранника на оси сопровождающего трехгранника.Затем сформированные по соотношениям (5) ускорения интегрируются1838762 и зти сигналы поступают на вторые входы соответствующих сумматоров 16.1-16,3. На первые входы этих сумматоров поступают сигналы с соответствующих блоков 15.1 - 15.3, в которых на основе информации из 5 блока 3 о движении самолета формируются погрешности д А = ( = х,у,л) в измерении гироинерциальной системой ускорений самолета. В блоках 15.1 - 15,3 формируются только те погрешности, которые возникают 10 за счет действующих возмущений в реальном полете самолета, но которые отсутствуют при работе ГИС на комплексе для наземной отработки гироинерциальных систем, например, из-за погрешностей масш табных коэффициентов акселерометров (Кх, Ку, К), из-за разноса мест установки гироплатформы относительно центра масс самолета и др,20 д Ах = Кх Ах+ ЛЮхд Ау = Ку Ау + Л ЧЧудАг=КгАг + ЛЮг 30- чу(0 +ц,)+дд -- дау+Лдх) от 35+д+ЬА,) бт Эти сигналы содержат информацию осоставляющих реальной относительной скорости самолета чх, чу, ч в сумме с методи- ческими и инструментальнымипогрешностями, Сигналы, компенсирующие зти погрешности, формируются в вычислителе ГИС по соотношениям: чм - д ч чЫ(9) Ь Юх = У Ес -ф Ус - (+ ф ) Хс (7)ЬЧЧу=фХс 72 с ( 7 . + ф) тс Ь И/г = у У, - ю Хс - ( у 2+ Р) Е,где Хс, Ус, Ес - координаты центра масс гироплатформы относительно центра масс самолета;ю, у, ф- углы тангажа, крена и рыскания самолета.Сигналы, пропорциональные интеграиэ блоков 15,1-15.3 поступают на первые входы соответствующих сумматоров 16.1- 16.3, выходные сигналы которых соответствуют подыгрываемым в гироинерциальную систему скоростямЭти сигналы через блок согласования сигналов 7 и блок коммутации 8 поступают на вторые входы соответствующих сумматоров 10.1 - 10.3. На первые входы этих сумматоров поступают сигналы,пропорциональные интегралам выходных сигналов с акселерометров гироинерциаль, ной системы. При работе ГИС на комплексе для наземной отработки гироинерциальных систем в условиях отсутствия поступательного движения проинтегрированные сигналы с акселерометров определяются следующими соотношениями; 1Ьчпх = 3 (дау+Ьдх)сс о Лапу =, ( - 9 ах + Лду ) дт (10) о ЛЪп, -- ,/ ( - д+ЛА,)а о где д - ускорение силы тяжести;ЬА ( = х,у,г) - собственные погрешности акселерометров;ах, ау - ошибки ориентации стабиплаты гироплатформы относительно плоскости горизонтаСигналы, которые поступают с выходов сумматоров 10.1 - 10.3 в соответствующие каналы навигационного счисления ГИС равны ЧпНх = Чхо +, Чх + Чг (Оу + Оу)о ЧпНу =Чуо + Х Чу + Ч ( Ох + их ) +о ЧМХ =/ Чпг (Опу + Опу ) Чпу о- у)+(О.у - О) д Мг =пг г. слагаемые О,о ОуОко сигналов управления гцх упр ау упр ва упр обеспечивают на комплексе для наземной отработки гироинерциальных систем ориентацию стабиплаты гироплатформы ГИС в плоскости местного горизонта и неизменную ориентацию в азимуте с ошибками д иь д му, д а, обусловленными нескомпенсированными инструментальными и методическими погрешностями элементов и устройств гироинерциальной системы, действующими в реальном полете,где бх, бу, б - погрешности масштабных коэффициентов моментных датчиков гироскопов;Кп - коэффициенты погрешностей, вызванных несовпадением центра тяжести ротора гироскопа с центром карданного подвеса;цхо, цуо, цго - значение цх, цу, ц на момент начала работы ГИС в режиме "Навигация".Суммирование сигналов, вычисленных в блоках 11.1-11,3 и 12,1-12.3, произведено на соответствующих сумматорах 13.113.3.С выхода этих сумматоров сигналы через соответствующие каналы блока 7 и 8 поступают на первые входы соответствующих , сумматоров 91 - 9.3., В ыходн ые сигнал ы щ(упр, Оуупр, щупр сумматоров 9,1 - 9.3 опре деляются соотношениями; Сигналы, вырабатываемые гироинерциальной системой, как выходные, так и промежуточные с выхода ГИС, через блоки 8 и 7 подаются на вход блока 2, В блоке 2 фор мируются ошибки ГИС по определению параметров движения самолета. которые одновременно с другими контролируемыми сигналами являются выходными сигналамиОкомплекса и регистрируются. В предлагае мом комплексе в блоке 2 сравниваются следующие сигналы:а) составляющие относительной скоро.сти самолета (чпх, чпу, чп), вычисляемые ГИС, с соответствующими идеальными от носительными скоростями самолета (чх, чу.ч), вычисляемыми в блоке 3;б) местоположение самолета ( рп,А),вычисленное ГИС с идеальным положением самолета(р, Л), вычисленным в блоке 3;20 в) заданные дрейфы гироскопов (1 х, 1 у,б), сформированные с блоках 12;1 - 12,3, с дрейфами (Ьх, Ьу. Ьд), определенными реальными алгоритмами компенсации в вычислителе ГИС.25 . Формула изобретения1. Комплекс для наземной отработки гироинерциальных систем (ГИС), содержащий трехстепенной динамический стенд, блок формирования ошибок определения ГИС ЗЬ скорости, координат и дрейфов, блок формирования параметров имитируемого движения самолета, первый выход блока формирования параметров имитируемого движения самолета соединен с входом трех степенного динамического стенда по угловым параметрам, о т л и ч а ю щ и й с я тем, .что, с целью расширения функциональных, возможностей за счет контроля точности функциональных структур навигационного 40 счисления ГИС, параметров имитируемогопоступательного движения самолета и контроля точности определения дрейфов ГИС, в него дополнительно введены задатчик режимов работы для каждого канала навига ционного счисления ГИС, блокформирования сигналов расчетной скорости и погрешности скорости, блок формирования сигналов управления гироблоком ГИС, блок согласования сигналов, блок ком мутации, первый и второй сумматоры, причем первый и второй входы блока формирования сигналов расчетной скоро, сти и погрешности скорости соединены соответственно с вторым и третьим выходами 55 блока формирования параметров имитируемого движения самолета, четвертый выход которого соединен с первым входом блока формирования ошибок определения ГИС скорости, координат и дрейфов, первый и1838762 15 Составитель А.ВостроеТехред М.Моргентал Корректор Л. Пилипенко Редактор Заказ 2923 Тираж Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035, Москва, Ж, Раушская наб 4/5 Производственно-издательский комбинат "Патент", г, Ужгород, ул,Гагарина, 101 второй входы блока формирования сигналов управления гироблоком соединены соответственно с пятым и шестым выходами блока формирования параметров имитируемого движения самолета, выход блока фор мирования сигналов расчетной скорости и погрешности скорости соединен с первым входом блока согласования сигналов, с вторым входом которого соединен выход блока формирования сигналов управления гира блоком, первый и второй входы блока коммутации соединены соответственно с первым и вторым выходами блока согласо вания сигналов, третий выход которого соединен с вторым входом блока 15 формирования ошибок определения ГИС скорости, координат и дрейфов, выход которого является выходом комплекса для наземной отработки ГИС, второй вход первого сумматора подключен к выходу по сигналам 20 управления гироблоком ГИС, первый вход первого сумматора соединен с вторым выходом блока коммутации, третий вход блока коммутации подключен к выходу по сигналам скорости, координат и других промежу точных сигналов ГИС, первый выход блока коммутации соединен с вторым входом второго сумматора, выход которого подключен к входу по сигналам приращения скорости ГИС, третий выход блока коммутации соеди нен с третьим входом блока согласования сигналов, выход первого сумматора соединен с входом гироблока соответствующего канала навигационного счисления ГИС, первый вход второго сумматора подключен 35 к выходу ГИС по сигналу приращения скорости, четвертый вход блока коммутации для каждого канала навигационного счисления ГИС соединен с выходом задатчика режимое работы,2. Комплекс по п,1, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что блок формирования сигналое управления гироблоком ГИС для каждого канала навигационного счисления ГИС выполнен в виде сумматора, блока формирования сигнала дрейфа, выход которого соединен с вторым входом сумматора, а вход является вторым входом блока формирования сигналов управления гироблоком, блока формирования сигнала коррекции гироблока, выход которого соединен с первым входом сумматора, а вход является первым входом блока формирования сигналов управления гироблоком, выход сумматора является выходом блока формирования сигналов управления гироблоком,3, Комплекс по п.1, отл и ч а ю щи йс я тем, что блок формирования сигналов расчетной скорости и погрешностей скорости для каждого канала навигационного счисления ГИС выполнен в виде сумматора, блока формирования сигнала погрешности скорости ГИС, вход которого является первым входом блока формирования сигналов расчетной скорости и погрешности скорости, а выход соединен с первым входом сумматора, блока формирования сигнала расчетной скорости, вход которого является вторым входом блока формирования сигналов расчетной скорости погрешности скорости, а выход соединен с вторым входом сумматора, выход которого является выходом блока формирования сигналов расчетной скорости и погрешности скорости.