Система стабилизации линии визирования

Изобретение относится к системам автоматического управления и может найти применение для стабилизации поля зрения и управления линией визирования оптических приборов, размещаемых на подвижных объектах. Технический результат - повышение точности. Для достижения данного результата система содержит датчик угловой скорости, связанный с валом привода с элементами стыковки оптических узлов, выход датчика угловой скорости подключен к первому входу сумматора, на второй вход которого подается внешний сигнал наведения, а выход сумматора подключен к входу привода стабилизации и наведения, выход которого связан с валом привода с элементами стыковки оптических узлов. При этом введены вычислитель, компаратор и нагревательный элемент, выход датчика температуры подключен к входу компаратора и к входу вычислителя. Причем выход компаратора подключен к нагревательному элементу, а выход вычислителя подключен к третьему входу сумматора. 2 ил.

 

Изобретение относится к системам автоматического управления и регулирования, в частности к гиростабилизирующим устройствам, и используется для обеспечения стабилизации поля зрения и управления линией визирования оптических приборов, размещаемых на подвижных объектах.

Известны различные варианты построения систем стабилизации линии визирования. Например, известно устройство стабилизации линии визирования, описанное в патенте РФ №2260773 (кл. G01C), предназначенное для стабилизации и управления линией визирования в двух плоскостях (так называемая двухканальная система) и использующее в качестве гироскопических чувствительных элементов датчики угловой скорости. Данные системы обладают таким недостатком, как низкая точность наведения линии визирования в режиме управления оператором и увод при стабилизации, обусловленные наличием большой скорости дрейфа стабилизированной линии визирования.

Наиболее удобной для рассмотрения настоящего изобретения является система стабилизации линии визирования согласно диссертационной работе А.И.Коршунова «Методы и средства повышения эффективности гирооптических систем управления объектом» (далее по тексту - диссертации) из фондов Российской Государственной библиотеки, 2005 г. Данная система стабилизации линии визирования (далее по тексту - система) принята за прототип. В соответствии с изложенным в диссертации описанием система может быть выполнена с произвольным количеством каналов (или плоскостей, контуров) стабилизации, с одной и той же структурой каждого канала стабилизации (см. с.27, 28, 82 диссертации). Поэтому принципиально может быть рассмотрена структурная схема одного контура соответственно одноканальной системы, а затем, при необходимости, такая схема может быть распространена на необходимое количество каналов в конкретном изделии при построении многоканальных систем. В изложенном ниже будет использован такой же подход.

Согласно описанию из раздела 1.3 (см. с.22-31) и раздела 3.2 (см. с.82-86) диссертации система-прототип может быть представлена в виде, показанном на фиг. 1, и имеет датчик угловой скорости, привод стабилизации и наведения, вал привода с элементами стыковки оптических узлов. Датчик угловой скорости, являющийся гироприбором, измеряет абсолютную угловую скорость связанного с ним вала привода и формирует сигнал, поступающий на сумматор. На другой вход сумматора поступает внешний сигнал наведения Н для задания скорости наведения. Выходной сигнал сумматора поступает на привод стабилизации и наведения, который, в свою очередь, разворачивает вал привода в соответствующем направлении. При этом разворачиваются и соответствующие оптические узлы, состыкованные с валом привода, что приводит к перемещению или стабилизации положения (в зависимости от режима работы) линии визирования. Из-за несовершенства датчика угловой скорости, при отсутствии сигнала наведения даже при неподвижном в пространстве вале привода на выходе датчика угловой скорости присутствует небольшой паразитный сигнал, меняющийся с изменением температуры и вызывающий дрейф (поворот в пространстве с малой скоростью) вала привода и, соответственно, состыкованных с ним оптических узлов, что приводит к дрейфу стабилизированной линии визирования. Требование уменьшения дрейфа линии визирования является одним из важнейших при выборе гироприбора согласно исследованию, приведённому в диссертации (см. с.85). При этом вынужденно применяются датчики угловой скорости с большими габаритами, так как они имеют меньший дрейф при прочих равных условиях; из-за этого, в свою очередь, растут габариты системы стабилизации линии визирования.

Недостатками системы-прототипа являются:

низкая точность наведения линии визирования в режиме управления оператором и увод при стабилизации, обусловленные отсутствием средств уменьшения скорости дрейфа стабилизированной линии визирования;

необходимость применять крупногабаритные датчики угловой скорости для минимизации дрейфа стабилизированной линии визирования.

Изобретение решает задачу повышения точности наведения линии визирования в режиме управления оператором и снижения увода при стабилизации, за счёт введения в структуру управления специальных звеньев для уменьшения скорости дрейфа стабилизированной линии визирования.

Для достижения указанного технического результата в систему-прототип, содержащую датчик угловой скорости, связанный с валом привода с элементами стыковки оптических узлов, причём выход датчика угловой скорости подключен к первому входу сумматора, на второй вход которого подаётся внешний сигнал наведения, а выход сумматора подключен к входу привода стабилизации и наведения, выход которого связан с валом привода с элементами стыковки оптических узлов,

дополнительно введены связанный с датчиком угловой скорости датчик температуры, выход которого подключен к входу компаратора и к входу вычислителя, причём выход компаратора подключен к нагревательному элементу, связанному с датчиком угловой скорости, а выход вычислителя подключен к третьему входу сумматора.

Сопоставительный анализ с прототипом показывает, что заявляемая система отличается наличием новых элементов (датчика температуры, вычислителя, компаратора, нагревательного элемента). Сравнение заявляемого решения с другими техническими решениями показывает, что вновь вводимые элементы достаточно хорошо известны в технике, но при их введении в указанной связи в систему позволяют решить задачу повышения точности наведения линии визирования в режиме управления оператором и снизить увод при стабилизации за счёт уменьшения скорости дрейфа стабилизированной линии визирования, причём функции вычислителя могут быть выполнены процессором, имеющимся в составе привода стабилизации и наведения, в случае наличия в нём свободных вычислительных ресурсов (см. с.31 диссертации). Заявляемое изобретение позволяет добиваться уменьшения скорости дрейфа стабилизированной линии визирования без применения крупногабаритных датчиков скорости, имеющих уменьшенный дрейф.

На фиг.1 приведена структурная схема системы-прототипа.

На фиг.2 представлена структурная схема заявляемой системы.

Система содержит связанный с датчиком угловой скорости 1 датчик температуры 2, выход которого подключается к входу вычислителя 3 и к входу компаратора 4, причём выход компаратора 4 подключается к входу нагревательного элемента 5, связанному с датчиком угловой скорости 1, а выход вычислителя 3 подключается к третьему входу сумматора 6, первый вход которого подключен к выходу датчика угловой скорости 1, на второй вход сумматора 6 подаётся внешний сигнал наведения Н, а выход сумматора 6 подключен к входу привода стабилизации и наведения 7, выход которого связан с валом привода с элементами стыковки оптических узлов 8, связанным, в свою очередь, с датчиком угловой скорости 1.

Система работает следующим образом.

Датчик угловой скорости 1, являющийся гироприбором, измеряет абсолютную угловую скорость связанного с ним вала привода с элементами стыковки оптических узлов 8 и формирует на своём выходе сигнал, поступающий на привод стабилизации и наведения 7 через сумматор 6, при этом привод стабилизации и наведения 7 разворачивает вал привода с элементами стыковки оптических узлов 8 и связанный с ним датчик угловой скорости 1 по внешнему сигналу наведения Н, поступающему на сумматор 6, или, например, при отсутствии сигнала наведения, обеспечивает стабилизацию в пространстве углового положения вала привода с элементами стыковки оптических узлов 8 (неизменное направление линии визирования) в условиях качки основания системы.

Датчик температуры 2 измеряет температуру датчика угловой скорости 1 и передаёт её в вычислитель 3, который формирует поправку в соответствии с законом дрейфа нуля от температуры данного датчика угловой скорости 1. Выработанная поправка складывается в сумматоре 6 с сигналом датчика угловой скорости 1 и внешним сигналом наведения Н.

Таким образом, паразитный сигнал датчика угловой скорости 1 будет сводиться к нулю поправкой, вырабатываемой вычислителем 3, и при отсутствии внешнего сигнала наведения Н и качки не будет происходить вращения вала привода с элементами стыковки оптических узлов 8 и, соответственно, перемещения линии визирования.

Согласно проведённым экспериментам зависимость дрейфа нуля от температуры датчика угловой скорости 1 у нижней границы его предельной рабочей температуры имеет плохую воспроизводимость.

В связи с этим в систему введен компаратор 4, который включает нагревательный элемент 5, связанный с датчиком угловой скорости 1, при температуре последнего, не превышающей его нижнюю предельную рабочую температуру более чем на 10-20 градусов. При этом, в отличие от применения термостатирования датчика угловой скорости 1, нагрев на такую небольшую температуру незначительно сказывается на времени готовности системы стабилизации к работе, и нагревательный элемент 5 может иметь простую и компактную конструкцию, так как не требуется высокая точность поддержания температуры.

Полученная система имеет повышенную точность наведения линии визирования в режиме управления оператором и пониженный увод при стабилизации за счёт введения в структуру управления специальных звеньев для уменьшения скорости дрейфа стабилизированной линии визирования.

С использованием предлагаемого технического решения в ОАО «СКБПА» разработан стабилизатор МКРН.469119.012 в рамках работ по модернизации прицельного комплекса ПНК-4С-01 производства ОАО «РОМЗ» г.Ростов, в котором стабилизация поля зрения по вертикали обеспечивается за счет стабилизации головного зеркала, кинематически связанного со стабилизатором.

Результаты испытаний опытных образцов стабилизаторов подтвердили эффективность предлагаемого технического решения. Согласно проведённым сравнительным испытаниям скорость увода стабилизированной линии визирования в диапазоне рабочих углов наведения не превысила 0,25 мрад за минуту, что в несколько раз лучше значения данного параметра, полученного на серийных образцах при тех же условиях испытаний.

Система стабилизации линии визирования, содержащая датчик угловой скорости, связанный с валом привода с элементами стыковки оптических узлов, причем выход датчика угловой скорости подключен к первому входу сумматора, на второй вход которого подается внешний сигнал наведения, а выход сумматора подключен к входу привода стабилизации и наведения, выход которого связан с валом привода с элементами стыковки оптических узлов, отличающаяся тем, что в нее дополнительно введены связанный с датчиком угловой скорости датчик температуры, вычислитель, компаратор и нагревательный элемент, при этом выход датчика температуры подключен к входу компаратора и к входу вычислителя, причем выход компаратора подключен к нагревательному элементу, также связанному с датчиком угловой скорости, а выход вычислителя подключен к третьему входу сумматора.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к области корректируемых по информации от навигационных спутников гироскопических систем навигации морских объектов. .

Изобретение относится к области приборостроения и может быть использовано для определения азимута, например, в высокоточных системах различного назначения. .

Изобретение относится к управляемым гиростабилизаторам линии визирования, работающим на подвижных объектах и предназначенным для стабилизации оптического изображения.

Изобретение относится к области приборостроения и может найти применение при разработке, изготовлении и эксплуатации самоориентирующихся гироскопических систем курсоуказания и курсокреноуказания.

Изобретение относится к области наведения управляемых снарядов. .

Изобретение относится к способам определения угловых параметров движения крылатых беспилотных летательных аппаратов (далее БЛА) и может быть использовано при управлении БЛА, совершающего маневр с помощью различных режимов полета: рикошетирования, планирования и комбинированного режима.

Изобретение относится к измерительной технике и, в частности к средствам прецизионного измерения курса объекта при контроле погрешности выработки курса системами навигации корабля при нахождении его у причала.

Изобретение относится к электромеханическим исполнительным органам систем ориентации искусственных спутников Земли. .

Изобретение относится к области определения азимута заданного направления и может быть использовано в геодезии, навигации, топографии, системах прицеливания и наведения.

Изобретение относится к области виброзащитной техники и может быть использовано для стабилизации в плоскости горизонта мобильных лидаров (объектов), расположенных на автомобилях, и для защиты их от внешних вибрационных механических воздействий, от работающего двигателя автомобиля, служащего генератором электропитания, а также функционально связанных с лидаром систем (навигации, телевизионных, газового анализа, метеосистем).

Изобретение относится к гироскопической технике, а именно к управляемым гиростабилизаторам с косвенной стабилизацией, работающим на подвижных объектах

Изобретение относится к области навигационного приборостроения и может быть использовано для контроля гиростабилизированных платформ космического назначения

Азимутальная ориентация платформы трехосного гиростабилизатора по приращениям угла прецессии гироблока относится к области приборостроения и может быть использована для определения азимута, например, в высокоточных системах различного назначения. Технический результат - повышение точности и сокращение времени определения азимута базового направления, связанного с платформой трехосного гиростабилизатора. Для достижения данных целей используется один из гироблоков системы стабилизации гиростабилизированной платформы, при этом горизонтирование платформы относительно одной из осей осуществляется путем отключения акселерометра от датчика моментов гироблока системы стабилизации по этой оси и подключения его к соответствующему двигателю стабилизации через усилитель стабилизации. Перед началом измерений одну из осей, связанных с платформой трехосного гиростабилизатора, грубо приводят по азимуту к меридиану. Одновременно со считыванием информации с широкодиапазонного кодового датчика угла гироблока рассчитываются номинальные значения данного угла в соответствии с уравнением номинального движения, а азимут оси чувствительности гироблока определяют по информационным сигналам, равным разности между номинальными значениями угла прецессии гироблока и соответствующими значениями датчика угла этого гироблока. 1 ил.

Изобретение относится к области приборостроения и может быть использовано для определения азимутального положения платформы трехосного гиростабилизатора, например, в высокоточных навигационных системах различного назначения. Технический результат - расширение функциональных возможностей и повышение точности. Для этого определение азимута осуществляется без связи с заданным базовым направлением на Земле. Перед началом измерений платформа грубо приводится в требуемое положение по азимуту, при этом в датчик моментов азимутального гироблока подается расчетный управляющий сигнал. Азимутальное положение платформы определяется по информации о токах коррекции в датчиках моментов системы точного приведения платформы в горизонт.

Изобретение относится к области гироскопических систем и может быть использовано для определения азимутального положения платформы трехосного гиростабилизатора, например, в высокоточных навигационных системах различного назначения. Предлагаемый способ заключается в том, что корпус одного из гироблоков, вектор кинетического момента которого направлен примерно на запад или на восток, поворачивают относительно платформы трехосного гиростабилизатора в азимуте вслед за поворотом гироскопа к меридиану. Поворот корпуса осуществляется следящей системой, состоящей из шагового двигателя, на вход которого поступают импульсы, частота следования которых пропорциональна сигналу, снимаемому с датчика угла гироблока. Азимут платформы трехосного гиростабилизатора определяется путем обработки информации об угле поворота корпуса гироблока, который пропорционален числу импульсов на входе шагового двигателя.

Способ коррекции дрейфа микромеханического гироскопа, используемого в системе дополненной реальности на движущемся объекте. Изобретение относится к области навигационного приборостроения. Для повышении эффективности пространственной ориентации операторов, управляющих подвижными объектами (автомобилями, водными и воздушными судами) могут применяться системы дополненной реальности в виде наголовных модулей, включающие, в том числе, автономные подсистемы ориентации, обеспечивающие определение трех угловых координат положения линии наблюдения в пространстве. Недостатком подсистем ориентации, выполненных на микромеханических элементах (гироскопах, акселерометрах, магнитометрах) является значительный дрейф данных, особенно по углу рыскания, достигающий нескольких сотен градусов в час. Технический результат предлагаемого изобретения состоит в повышение точности пространственной ориентации посредством микромеханических гироскопов за счет коррекции их дрейфа с помощью данных спутниковой навигационной системы и оптического распознавания маркеров дополненной реальности. Технический результат достигается тем, что по данным бортового приемника спутниковой навигационной системы с помощью метода регрессионного анализа строится трехмерный вектор движения объекта и, при обнаружении участка прямолинейного движения, производится коррекция показаний гироскопа по углам рыскания и тангажа путем приведения их к угловым координатам текущего вектора движения. Для учета положения головы оператора относительно движущегося объекта применяется оптическое распознавание графических маркеров (четких изображений различных геометрических фигур), неподвижно размещенных на объекте в поле зрения видеокамеры, также входящей в наголовный модуль системы дополненной реальности. 1 ил.

Изобретение относится к системам автоматического регулирования, а конкретно к двухосным управляемым гиростабилизаторам оптической линии визирования, работающим на подвижных объектах и предназначенным для стабилизации и наведения линии визирования. Устройство содержит исполнительные двигатели наружной и внутренней рамок, установленные на осях вращения наружной и внутренней рамок, усилители каналов наружной и внутренней рамок, выходы которых соединены с входами исполнительных двигателей наружной и внутренней рамок, выходные валы наружной и внутренней рамок, связанные с выходами исполнительных двигателей наружной и внутренней рамок, электронный преобразователь координат, выходы которого соединены с входами усилителей каналов наружной и внутренней рамок. Дополнительно введены пульт наведения, входы которого связаны с сигналами углов наведения на цель по азимуту и высоте, постоянного угла наклона наружной рамки и угла поворота выходного вала подвеса, а выходы пульта наведения соединены с соответствующими входами электронного преобразователя координат, исполнительный двигатель подвеса, установленный на основании, усилитель канала подвеса, вход которого соединен с выходом пульта наведения, а выход усилителя канала подвеса соединен с входом исполнительного двигателя подвеса. Техническим результатом является повышение точности наведения двухосного гиростабилизатора в подвесе за счет использования электронного преобразователя координат в устройстве наведения.

Изобретение относится к области навигационного приборостроения и может быть использовано для определения положения платформы трехосного гиростабилизатора в азимуте, например, в высокоточных навигационных системах различного назначения. Технический результат - возможность определения азимутального положения гиростабилизированной платформы в условиях азимутальных смещений основания, упрощение конструкции, сокращение времени и повышение точности определения азимутального положения платформы. Для этого измерения производятся в инерциальном режиме функционирования системы стабилизации платформы относительно вертикальной оси. Перед началом измерений платформа грубо устанавливается и удерживается в требуемом исходном положении по азимуту. Азимутальное положение определяется по информации о токах обратной связи и углах поворота штатного гироблока, отключаемого от системы стабилизации и включаемого в режим датчика угловой скорости. Стабилизация и горизонтирование платформы при измерениях осуществляется соответствующим акселерометром, подключенным через усилитель к двигателю стабилизации. 1 з.п. ф-лы.

Изобретение относится к области гироскопических систем и может быть использовано в навигационных системах. Технический результат - расширение функциональных возможностей. Для этого определение азимута производится при введении одного из гироблоков системы стабилизации в компасный режим путем его отключения от штатного канала системы стабилизации, при осуществлении стабилизации и горизонтирования платформы в измененном канале стабилизации с помощью соответствующего акселерометра, отключаемого от датчика моментов гироблока и подключаемого через усилитель к двигателю стабилизации платформы измененного канала, а также при осуществлении режима «памяти» в азимутальном канале. В расчетный момент времени на датчик моментов гироблока подаются управляющие сигналы, возвращающие гироскоп в исходное положение. Определение азимута исходного положения платформы производится по сигналам с датчика угла гироблока и акселерометра. Использование управляющих сигналов дает возможность сократить время измерительного процесса за счет совмещения его с процессом приведения компасного гироскопа в исходное положение при одновременном обеспечении заданной точности определения азимута платформы, а также возможность для ТГС дальнейшего непрерывного функционирования по назначению.

Группа изобретений относится к установке и работе инерционных датчиков, таких как, например, датчики пространственного положения (гироскопы) или датчики движения (акселерометры) на борту транспортного средства. Техническим результатом является уменьшение погрешности измерений. В способе осуществляют калибровку устройства (S) инерционного датчика, установленного в произвольной позиции на борту транспортного средства (V), на основе формирования (200-500) матрицы (R) преобразования, приспособленной преобразовывать реально измеренные данные динамических параметров транспортного средства (V), найденных в локальной системе (x, y, z) координат, в данные, указывающие динамические параметры транспортного средства (V) в системе (X, Y, Z) координат транспортного средства, причем значение каждого элемента матрицы (R) преобразования модифицируют посредством наложения ограничения ортогональности (600) матрицы. 2 н. и 13 з.п. ф-лы, 6 ил.

Изобретение относится к системам автоматического управления и может найти применение для стабилизации поля зрения и управления линией визирования оптических приборов, размещаемых на подвижных объектах

Наверх