Трехкомпонентный измеритель угловой скорости

 

Измеритель предназначен для использования в измерительной технике. Измеритель содержит три гироскопических датчика угловой скорости с взаимно перпендикулярными измерительными осями, три двухвходовых умножителя и три двухвходовых сумматора. Первые входы умножителей и сумматоров соединены с выходами соответствующих датчиков угловой скорости. Второй вход каждого умножителя соединен с выходом гироскопического датчика угловой скорости, измерительная ось которого перпендикулярна к измерительной оси и к оси подвеса гироузла датчика, подсоединенного к первому входу данного умножителя. Выходы умножителей соединены со вторыми входами соответствующих сумматоров. Обеспечивается уменьшение погрешностей измерителя, вызванных влиянием проекций абсолютной угловой скорости основания на начальные положения осей собственного вращения гироскопических датчиков угловой скорости. 1 ил.

Изобретение относится к измерительной технике и предназначено для уменьшения погрешностей трехкомпонентного измерителя угловой скорости.

Известны трехкомпонентные измерители угловой скорости, содержащие три однокомпонентных гироскопических датчика угловой скорости и вычислитель, вырабатывающий корректирующие сигналы и вычисляющий величину каждой составляющей вектора угловой скорости [Рахтеенко Е.Р. Гироскопические системы ориентации, 1989, с. 144 - 157.]. Однако такие устройства не учитывают влияние проекций абсолютной угловой скорости основания на начальные положения осей собственного вращения гироскопических датчиков угловой скорости.

Известны трехкомпонентные измерители, использующие двухгироскопные однокомпонентные измерители угловой скорости и вычислитель, работающий по определенному алгоритму [Авторское свидетельство СССР N 634212, кл G 01 P 9/02, 1978. ]. Однако при этом значительно усложняется процесс расчета проекций вектора угловой скорости основания и появляются дополнительные расчетные погрешности.

Целью настоящего изобретения является уменьшение погрешностей трехкомпонентного измерителя угловой скорости, вызванных влиянием проекций абсолютной угловой скорости основания на начальные положения осей собственного вращения гироскопических датчиков угловой скорости.

Для этого в трехкомпонентный измеритель угловой скорости введены три двухвходовых умножителя и три двухвходовых сумматора, причем первые входы умножителей и сумматоров соединены с выходами соответствующих датчиков угловой скорости, второй вход каждого умножителя соединен с выходом гироскопического датчика угловой скорости, измерительная ось которого перпендикулярна к измерительной оси и к оси подвеса гироузла датчика, подсоединенного к первому входу данного умножителя, а выходы умножителей соединены со вторыми входами соответствующих сумматоров.

На чертеже приведен пример конструктивной схемы трехкомпонентного измерителя угловой скорости. Он состоит из трех идентичных каналов. По каждому из каналов установлены: 1 (2, 3) - гироскопический датчик угловой скорости, 4 (5, 6)-двухвходовой умножитель, 7 (8, 9)- двухвходовой сумматор.

Выход гироскопического датчика угловой скорости I (2, 3) соединен с первым входом 10 (11, 12) умножителя 4 (5, 6). Выход умножителя 4 (5, 6) соединен со вторым входом 13 (14, 15) сумматора 7 (8, 9). Первый вход 16 (17, 18) сумматора 7 (8, 9) соединен с выходом гироскопического датчика угловой скорости 1 (2, 3). Второй вход 20 (21) умножителя 5 (6) соединен с выходом гироскопического датчика угловой скорости 1, а второй вход 19 умножителя 4 соединен с выходом гироскопического датчика угловой скорости 3.

Сигнал с гироскопического датчика угловой скорости 1 (2, 3), пропорциональный проекции абсолютной угловой скорости основания на ось O_y (O_z, O_x), поступает на первый вход 10 (11, 12) умножителя 4 (5, 6). На второй вход 20 (21) умножителя 5 (6) поступает сигнал с гироскопического датчика угловой скорости 1, измерительная ось которого О_y перпендикулярна измерительной оси O_z (О_x) и оси подвеса гироузла О_x (O_z) гироскопического датчика угловой скорости 2 (3). На второй вход 19 умножителя 4 поступает сигнал с гироскопического датчика угловой скорости 3, измерительная ось которого О_x перпендикулярна измерительной оси О_y и оси подвеса гироузла O_z гироскопического датчика угловой скорости 1. Выходной сигнал умножителя 4 (5, 6) поступает на второй вход 13 (14, 15) сумматора 7(8, 9), на первый вход которого 16 (17, 18) поступает выходной сигнал с гироскопического датчика угловой скорости 1(2, 3). На выходах сумматоров 7, 8 и 9 получим соответственно три сигнала U(Ω_y) , U(Ω_z) и U(Ω_x), пропорциональных проекциям вектора абсолютной угловой скорости основания на оси O_y, O_z и O_x.

Для выходных сигналов запишем следующие выражения: где Uʹ(Ω_y), Uʹ(Ω_z) и Uʹ(Ω_x) - выходные сигналы гироскопических датчиков угловой скорости 1 (2, 3) соответственно; U(Ω_y), U(Ω_z) и U(Ω_x) - выходные сигналы сумматоров 7, 8 и 9 соответственно; K_m - номинальная крутизна статической характеристики датчика угловой скорости.

Здесь каждое уравнение определяет одну компоненту абсолютной угловой скорости основания.

Проведенное моделирование показало, что при использовании данной конструктивной схемы трехкомпонентного измерителя угловой скорости погрешности от влияния проекций абсолютной угловой скорости основания на начальные положения осей собственного вращения гироскопических датчиков угловой скорости сокращаются на порядок.

Формула изобретения

Трехкомпонентный измеритель угловой скорости, содержащий три гироскопических датчика угловой скорости с взаимно перпендикулярными измерительными осями, отличающийся тем, что в него введены три двухвходовых умножителя и три двухвходовых сумматора, причем первые входы умножителей и сумматоров соединены с выходами соответствующих датчиков угловой скорости, второй вход каждого умножителя соединен с выходом гироскопического датчика угловой скорости, измерительная ось которого перпендикулярна к измерительной оси и к оси подвеса гироузла датчика, подсоединенного к первому входу данного умножителя, а выходы умножителей соединены со вторыми входами соответствующих сумматоров.

РИСУНКИ

Рисунок 1