Способ управления прецессией ротора динамически настраиваемого гироскопа и устройство для его осуществления

 

Использование: в системах инерциального управления объектами с достижением повышения точности. Сущность: измеряют и удваивают частоту вращения вала гироскопа, в координатах корпуса создают два пульсирующих с двойной частотой взаимно перпендикулярных магнитных потока, выявляют электродвижущую силу, наведенную магнитными потоками, и формируют токи управления в моментном датчике. Способ реализуется устройством, которое содержит ротор, наружные и внутренние торсионы, кольцо, вал, основание, датчик момента, диоды, считывающие головки, модуляторы. 2 с. п. ф-лы, 1 ил.

Изобретение относится к гироскопам и может быть использовано в системах инерциального управления объектами.

Известны способы управления прецессией ротора динамически настраиваемого гироскопа (ДНГ) путем приложения постоянного момента к ротору и углового движения полярной оси ротора в инерциальном пространстве на нулевой частоте.

Известны устройства для осуществления этих способов, содержащие задатчик управляющих сигналов, блок преобразования и передачи сигналов на вращающуюся часть гироскопа и датчик момента.

Недостатком известных способов и устройств является низкая точность управления, обусловленная остаточными возмущающими моментами взаимодействия между корпусом и ротором гироскопа.

Известен способ управления прецессией ротора ДНГ, принятый за прототип, путем приложения постоянного момента к ротору и прецессии полярной оси ротора в инерциальном пространстве.

Известно устройство для осуществления способа управления прецессией ротора ДНГ, принятое за прототип, содержащий задатчик управляющих сигналов, блок передачи сигналов на вращающуюся часть гироскопа и датчик момента ДНГ.

Недостатком известных способа и устройства является низкая точность управления, обусловленная остаточными моментами тяжения датчика момента гироскопа.

Целью изобретения является устранение указанного недостатка.

Поставленная цель в способе достигается тем, что измеряют и удваивают частоту вращения вала гироскопа, в координатах корпуса создают два пульсирующих с двойной частотой взаимно перпендикулярных магнитных потока, каждый из которых пропорционален сигналу управления постоянного тока соответствующего канала управления, выявляют в координатах вала электродвижущую силу, наведенную магнитными потоками, и формируют токи управления в моментном датчике пропорционально наведенной электродвижущей силе.

Поставленная цель в устройстве достигается тем, что блок преобразования и передачи сигналов на вращающуюся часть гироскопа выполнен в виде электромеханического генератора двойной частоты вращения ротора, двух модуляторов сигналов задатчика, двух взаимно перпендикулярных неподвижных обмоток, третьей обмотки, закрепленной на валу в магнитном поле неподвижных обмоток, двух диодов, при этом выход электромеханического генератора подключен к входам двух модуляторов, выходы модуляторов подключены к соответствующим неподвижным обмоткам, а третья обмотка соединена с первой секцией моментного датчика через прямо включенный диод, а со второй секцией моментного датчика через противоположно включенный диод.

Сущность изобретения заключается в том, что процессию главной (полярной) оси ротора в инерциальном пространстве на нулевой частоте создают током не нулевой, а двойной частоты вращения ротора.

В результате не возникает паразитное взаимодействие между корпусом прибора и ротором на нулевой частоте и соответственно повышается точность управления ротором, поскольку отсутствует дрейф полярной оси ротора в инерциальном пространстве, обусловленный вредными тяжениями.

На чертеже представлено устройство для осуществления предложенного способа.

Ротор 1 с помощью двух наружных торсионов 2, кольца 3, двух внутренних торсионов 4 укреплен на валу 5, установленном на шарикоподшипниках в основании 6. Соответственно ротору на валу установлены первая и вторая секция 7, 8 обмотки ДМ. На валу также укреплены два диода 9, 10, третья секция 11 обмотки ДМ и диск 12 с четырьмя постоянными магнитами (ПМ) 13. Соответственно секции 11 в основании установлены неподвижные обмотки 14 и 15, соответственно ПМ 13 в основании укреплена считывающая головка (СГ) 16. Кроме того, в основании установлены модуляторы 17 и 18.

Первая и вторая секции 7, 8 соединены с третьей секцией 11 ДМ через соответственно противоположно включенные диоды 9, 10. Выход СГ 16 соединен с первыми входами модуляторов 17, 18, выходы которых подключены соответственно к входам неподвижных обмоток 14, 15.

Вал (вместе с ротором 1) приведен во вращение со скоростью динамической настройки от двигателя, не показанного на чертеже. При этом ротор приобретает инерциальные свойства и его главная (полярная) ось Х сохраняет свое положение в инерциальном пространстве неизменным.

Кроме того, постоянные магниты 13, проходя под СГ 16, генерируют в ней опорный сигнал с частотой 2 Для управления ротором гироскопа и создания при этом прецессии (углового движения) главной оси ротора вокруг оси Y₀, связанной с основанием и расположенной в плоскости вращения вала, подают ток управления i_y0 на второй вход модулятора 17, на первый вход которого с выхода СГ 16 поступает опорное напряжение с частотой 2 Ток i_y0, промодулированный с частотой 2 поступает с выхода модулятора 17 на обмотку 14, создающую электромагнитное поле с частотой 2 и амплитудой, пропорциональной току i_y0. Так как в этом поле вращается с частотой третья секция 11 обмотки ДМ, то в этой секции генеpируется ток, изменяющийся с частотой Этот ток в течение положительного полупериода проходит через диод 9 и первую секцию 7 обмотки электромагнитного ДМ, в течение отрицательного полупериода проходит через противоположно включенный диод 10 и вторую секцию 8 обмотки ДМ.

В результате притягивания ротора поочередно первой и второй секциями ДМ к ротору прикладывается управляющий момент М_y0 с частотой относительно вала (или с нулевой частотой относительно основания). Момент М_y0 обуславливает прецессию главной оси ротора Х инерциальном пространстве вокруг оси Y₀ с нулевой частотой. По окончании управления амплитуду электромагнитного поля, создаваемого обмоткой 14, уменьшают с постоянной времени не менее 1 с для того, чтобы исключить остаточное намагничивание полюсов электромагнитного ДМ и тем самым предотвратить появление тока помехи в секциях 7,8 при обеспеченных обмотках 14, 15. Постоянная времени не менее 1 с обеспечивается подбором параметров (постоянной времени) модуляторов 17, 18.

Аналогично прецессия главной оси ротора вокруг оси Z₀, ортогональной Y₀ и расположенной также в плоскости вращения вала, осуществляется подачей тока i_Z0 на второй вход модулятора 18 и созданием электромагнитного поля частоты 2 с помощью обмотки 15, ортогональной обмотке 14.

Формула изобретения

1. Способ управления прецессией ротора динамически настраиваемого гироскопа, включающего корпус, вал и вращающийся совместно с валом ротора моментный датчик, путем формирования токов управления в моментном датчике по управляющим сигналам постоянного тока каждого из каналов управления, отличающийся тем, что, с целью повышения точности, измеряют и удваивают частоту вращения вала гироскопа, в координатах корпуса создают два пульсирующих с двойной частотой взаимно перпендикулярных магнитных потока, каждый из которых пропорционален сигналу управления постоянного тока соответствующего канала управления, выявляют в координатах вала электродвижущую силу, наведенную магнитными потоками, и формируют токи управления в моментном датчике пропорционально наведенной электродвижущей силе.

2. Устройство для управления прецессией ротора динамически настраиваемого гироскопа, содержащее последовательно соединенные двухканальный задатчик управляющих сигналов постоянного тока, блок преобразования и передачи сигналов на вращающуюся часть гироскопа и двухсекционный электромагнитный моментный датчик, вращающийся совместно с валом гироскопа, отличающееся тем, что, с целью повышения точности, блок преобразования и передачи сигналов на вращающуюся часть гироскопа выполнен в виде электромеханического генератора двойной частоты вращения ротора, двух модуляторов сигналов задатчика, двух взаимно перпендикулярных неподвижных обмоток, третьей обмотки, закрепленной на валу в магнитном поле неподвижных обмоток, двух диодов, при этом выход электромеханического генератора подключен к входам двух модуляторов, выходы модуляторов подключены к соответствующим неподвижным обмоткам, а третья обмотка соединена с первой секцией моментного датчика через прямо включенный диод, а с второй секцией моментного датчика через противоположно включенный диод.

РИСУНКИ

Рисунок 1