Способ управления подвесом электростатического гироскопа

 

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

ЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК

А1 (g1)g О 01 С 19/24 л и (О "20 " = rC °

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

1 (21) 3474539!23 (22) 19.07.82 (46) 23.01.92., Бюл. М 3 (71) МВТУ им. Н.Э. Баумана (72) Г.Ф. Дробышев и С.Н. Грибова (53) 629.7,062 (088,8) (56) Патент США М 3642334, кл. 308-10, 1972(54) (57) СПОСОБ УПРАВЛЕНИЯ ПОДВЕСОМ

ЭЛЕКТРОСТАТИ4ЕСКОГО ГИРОСКОПА путем приложения к цепи последовательного соединения емкости роторно-электродной пары и резистора, прямоугольного импульса и регулирования длительИзобретение относится к области измерительной техники„в частности к способам управления линейным перемещением ротора в электростатических гироскопах..

Целью изобретения является повышение точности измерения линейных перемещений ротора.

На фиг.1 приведена схема подключения источников ЭДС к электродам одного канала подвеса ротора.

На фиг.2 и 3 представлены временные диаграммы, иллюстрирующие процесс измерения напряжения„

Пример осуществления способа: цепь, изображенная на фиг.1, включает С и С - емкости диаметральнопротивоположных ротор-электродных пар, r — зарядные резисторы и е и

„„59„„1149726 ности импульса в соответствии с измеренной разностью напряжений на электродах, отличающийся тем, что, с целью повышения точности, к цепи последовательного соединения емкости роторно-электродной пары и резистора прикладывают импульс напряжения .

2, Способ по п.1, о т л и ч а ю ц и и с я тем, что разность напряжений на электродах измеряют по истечении интервала времени от переднего фронта импульса, равного постоянной времени заряда емкости при центральном положении ротора. е — источники ЭДС., имеющие форму прямоугольных импуль .ов, временная диаграмма которых приведена на фиг.

2а. Емкости С< и С под действием импульсов ЭДС е и е начнут заряжать ся с пс=тоянной времени Й = rC. Когда ротор находится. в центре емкости ротор-электродных пар одной оси подвеса С и С равны между собой

С =С =С и постоянные времени заряда равны между собой

Временная диаграмма напряжений на электродах для этого случая показана на фиг,2(в). Когда ротор смещается из центра подвеса, емкости изменя" ются по закону:

11 >972á

<> 1

= F е 1 — ; x + - (- — х) <> " 2 1>

1 О . 1 <> 1М.2 ..1 "-, 1, <„(х)з .<. 1 + <. () +

0,Г

=- 2K е р- -х о

+-<(-х) + ....

3, h

- — -(- х) + .... -" - 2E e — х (1) М

3! h

35! (ак видно иэ формулы (1), измеряе>«ое напряжение не содержит члены, пропорциональные квадрату перемещ<ения, а члены, пропорциональные третьей сте 0 пени перемещения, значительно ослаблены, так как в реальных конструкциях электростатических гироскопов имеют место только малые перемещения ротора из центра до 104 от h. Дейст- 45 вительно, при максимальном допустимом относительном смещении ротора, х равном - = 0,1„напряжение на выходе датчика будет равном: 50

2Е „0 О1 ?Е

1) = — 0,10< . (1< — - — ) = =- 0,10 < е 6 е

>< 1,0014, то есть,"«åò члена, прог<орционально«5 го хз, дает поправку в 0,14 „поэтому с достаточной степенью точности в Формуле {1) можно . ограничиваться

Со с,, =1 <06/h х где <><, - коэффициейт Форма электродов;

h - зазор между электродом и ротором в центре.

Постоянные времени заряда емкосl Ъ гей С и С,>, равные <.< = гС< и <.< = 10

= rC<,становятся в этих условиях неравными. Временная диаграмма напряжения заряда емкостей С,< и С< для этого случая приведена на фиг, 2в, Если измерить напряжение заряда л емкостей в момент времени t то оно будет пропорционально персмещению.

Действительно, 20

> С< (uс "с >< = (Eî,zî,e

<л

С -< Я>< «ь><

"(К-Ее ) =F.е (е,— е )= о

=-,-, (e

> с, С, C = пС вЂ” е ) первым членом разложения и считать выходное напряжение пропорциональнь<м перемещению, Момент измерения напряжения выбран на переднем фронте импульса, когда 1 = <,, что делает результаты измерения независимым от ШИМ, использу" емой для силообразования, так как скважность импульсов при ИИМ меняется только эа счет сдвига заднего фронта имп уль са .

Пока><ем один из возможнь<х путей обеспечения нулевого потенциала рото-. ра с

На приведенной на фиг,.1 схеме к двум электродам +1 и +? полуоси

"х" и к двум электродам -1 и -2 полуоси "-х" подключены по два источника

ЗДС ра зной полярности: е < и е < для

< полуоси "х",.е и е для полуоси "-х", Источники ЭДС используются одновременно в цепи измерения и в цепи сило" образования. Рассмотрим их временные диаграммы при центральном положении ротора и при его смещении. При центральном положении ротора ЭЛС источников представляют собой импульсы прямоугольной Формы с амплитудой Е и скважностью 0,5. При смещении ротора из центра по направлецию +х" скваж< ность импульсов источников е и е, уменьшается, а для источников е и

I е увеличивается. Временные диаграммь< для этого случая приведены на фиг. 3. 8ремя <. регулируется сигналом цепи обратной связи. Как видно из временных диаграмм Фиг.2 и фиг:3, суммарное мгновенное значение ЗДС для одного канала подвеса, та кже ка к и суммарное значение напряжения на электродах одного канала, равно нулю при центральном положении ротора и пои его перемещениях. Для измерения перемещения можно использовать разность напряжений на двух диаметрально противоположных электродах +1 и

-1 или на двух парах электродов +1 и -1, +2 и -2„ 8 последнем случае измеренное напряжение будет в два ра"-а боль«>е., Разность ><апряже-.ий разряда емкостей С>,. и С <, как было показано, равна

114 726 х

"о о

Щх

vc„ л. с о О, 2 - х — х + (- х) - + ф, h 3 (/ х

1п Ь

0С

+ — х

1 (б (2-х

Можно показать, что экстремум

Функции 0о на участке заряда емкости

5 соответствует моменту времени и о = Гс

В, К

1 — — х — 1 — — Х BUD .. h h

-- = О" — Е (- — ----- е ------ g + ) ю д ф ьа 1О е М.

1 — к 1+

+ — —,т — - ) =0

1о о откуда

+ (- х) -- ь

h о

Здесь принято во внимание малое допустимое перемещение ротора из центра, Х О, h.

Таким образом, время стробирования выбрано из условия максимальной крутизны выходной характеристики дат чика положения, реализующего предложенный способ измерения, III)9726

Or,0z

Еу

Редактор Е. Гиринская Техред и.дидье Корректор А. Обручар

Заказ 793 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно"издательский комбинат "Патент", r. Ужгород, ул. Гагарина,101