Устройство резервирования акселерометров

Предлагаемая полезная модель может быть использована при построении систем управления летательных аппаратов.

Полезная модель позволяет увеличить точность определения кажущегося ускорения в канале системы управления летательного аппарата из-за исключения погрешности, обусловленной влиянием поперечной составляющей кажущегося ускорения, устанавливая плечи маятников трех акселерометров в плоскости перпендикулярной направлению ориентации их осей чувствительности под углами в 120° относительно друг друга. Для этого устройство резервирования акселерометров содержит в одном канале системы управления летательного аппарата три акселерометра 1, 2. 3, оси чувствительности которых параллельны и совпадают по направлению 4, а плечи маятников 5, 6, 7 устанавливают в плоскости перпендикулярной этому направлению 4 под углами в 120° относительно друг друга.

Полезная модель относится к устройствам автоматического управления и может быть использована при построении систем управления современных летательных аппаратов (ЛА).

Для управления движением центра масс ЛА используется информация о векторе кажущегося ускорения. В этом случае в неизбыточном варианте необходимо реализовать на ЛА измерительный базис, образуемый системой трех векторов, связанных с осями чувствительности одностепенных акселерометров.

Для повышения точности и надежности работы системы управления ЛА широко применяется резервирование как каналов управления в целом, так и входящих в них акселерометров. Известно устройство резервирования акселерометров одного канала, оси чувствительности, которых параллельны и совпадают по направлению, а плечи маятников расположены под углом 180° друг к другу, т.е. используется принцип спаривания акселерометров [Командно-измерительные приборы // Под ред. Б.И.Назарова. М.: МО СССР, 1987., 638 с., аналог с.66-68.].

Данное построение канала обладает низкими показателями точности и надежности из-за малого количества акселерометров, используемых в канале.

Наиболее близким техническим решением к заявляемой полезной модели является устройство резервирования акселерометров в системе управления ЛА, содержащее в одном канале три акселерометра, оси чувствительности, которых параллельны и совпадают по направлению и, если использовать принцип спаривания акселерометров, то плечи маятников двух из них расположены под углом 180° к плечу маятника третьего [Системы управления летательными аппаратами. //Под ред. Г.Н.Разоренова. М.: Машиностроение, 2003., 582 с., прототип с.214-216.].

Точность определения проекции вектора кажущегося ускорения в канале таким устройством, в основном, снижается из-за наличия погрешности, обусловленной влиянием поперечной составляющей

действующего кажущегося ускорения, т.к. принцип спаривания акселерометров в канале с нечетным их количеством (из трех акселерометров) не позволяет полностью исключить погрешность, обусловленную действием поперечной составляющей кажущегося ускорения.

Целью полезной модели является улучшение точности определение величины кажущегося ускорения в канале системы управления ЛА из-за исключения погрешности, обусловленной влиянием поперечной составляющей кажущегося ускорения.

Указанная цель достигается тем, что в устройстве резервирования акселерометров в системе управления ЛА, содержащем в одном канале три акселерометра, оси чувствительности которых параллельны и совпадают по направлению, плечи маятников акселерометров установлены под углом 120° друг к другу, что обеспечивает автокомпенсацию погрешности, обусловленной влиянием поперечной составляющей действующего кажущегося ускорения.

Новизной и существенным отличием предлагаемой полезной модели является установка плеч маятников трех акселерометров одного канала в плоскости перпендикулярной направлению их осей чувствительности под углами в 120° относительно друг друга, что обеспечивает автокомпенсацию погрешности, обусловленной влиянием поперечной составляющей действующего кажущегося ускорения.

На фиг.1 показана схема предлагаемого устройства резервирования акселерометров в системе управления ЛА одного канала.

Устройство резервирования акселерометров в системе управления ЛА одного канала содержит три акселерометра 1, 2, 3, оси чувствительности, которых параллельны и совпадают с направлением 4 перпендикулярному плоскости чертежа фиг.1, а плечи маятников 5, 6, 7 устанавливают в плоскости, перпендикулярной направлению 4 и под углами в 120° друг к другу.

Сущность и алгоритм определения величины кажущегося ускорения в канале системы управления ЛА аналогичен прототипу и заключается в съеме информации с каждого из трех акселерометров 1, 2, 3 - W₁ ^ИЗМ, W₂^ИЗМ ,W₃^ИЗМ и нахождении среднего значения по выражению

На фиг.1 поперечная составляющая действующего кажущегося ускорения и ее проекции на плечи маятников 5, 6, 7 - условно показаны в виде векторов; оси чувствительности акселерометров 1, 2, 3 параллельны направлению 4, перпендикулярному плоскости чертежа фиг.1. Кроме того, на фиг.1 жирными линиями обозначены оси подвеса с опорами и плечи маятников 5, 6, 7, заштрихованными кружками условно показаны и сами маятники m₁ , m₂,m ₃.

Очевидно, что измерение действующего кажущегося ускорения акселерометрами 1, 2, 3 из-за различных возмущающих факторов происходит с погрешностью

Погрешность W_i содержит две составляющие: погрешность, обусловленную проекцией на плечи маятников 5, 6, 7 акселерометров 1, 2, 3 поперечной составляющей действующего кажущегося ускорения и случайной погрешностью W_i (отклонением масштабного коэффициента от номинального значения, дрейфом нуля измерителя, шумами в трактах обработки и т.п.)

Проекции на плечи маятников 5, 6, 7 акселерометров 1, 2, 3 поперечной составляющей ускорения определяются выражениями

или

Учитывая, что , , то проекции на маятников 5, 6, 7 акселерометров 1, 2, 3 поперечной составляющей ускорения будут определяться выражениями

а их сумма будет равняться нулю при любом значении угла , т.к.

Среднее значение показаний трех акселерометров 1, 2, 3, согласно алгоритма (1), будет определяться выражением

Но сумма , согласно выражения (7). Следовательно, выражение среднего значения измеренного кажущегося ускорения будет иметь структуру

При этом, как следует из выражения (9), происходит автокомпенсация погрешности, обусловленной влиянием поперечной составляющей действующего кажущегося ускорения.

Работает устройство следующим образом.

Исходное положение (фиг.1) - канал системы управления летательного аппарата содержит три акселерометра 1, 2, 3, оси чувствительности, которых параллельны и совпадают по направлению 4, их плечи маятников 5, 6, 7 устанавливают в плоскости перпендикулярной направлению 4 и под углами в 120° относительно друг друга.

Процесс определения величины кажущегося ускорения в канале системы управления летательного аппарата заключается в съеме информации с каждого из трех акселерометров 1, 2, 3 и нахождению среднего значения по выражению (1).

За базовый объект принят прототип. В отличии от базового объекта предлагаемое устройство резервирования акселерометров в системе управления летательного аппарата обладает высокой точностью определения кажущегося ускорения из-за исключения погрешности, обусловленной влиянием поперечной составляющей кажущегося ускорения, устанавливая плечи маятников трех акселерометров одного канала в плоскости перпендикулярной их осям чувствительности под углами в 120° друг к другу.

Устройство резервирования акселерометров в системе управления летательного аппарата одного канала, содержащее три акселерометра, оси чувствительности которых параллельны и совпадают по направлению, отличающееся тем, что плечи маятников установлены в плоскости перпендикулярной этому направлению и под углом в 120° относительно друг друга.