Способ автономной азимутальной ориентации платформы трехосного гиростабилизатора по изменяющимся токам коррекции



 


Владельцы патента RU 2509979:

Федеральное государственное военное образовательное учреждение высшего профессионального образования Военная академия Ракетных войск стратегического назначения имени Петра Великого МО РФ (RU)

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 азимута, например в навигационных системах различного назначения.

Известен способ автономного азимутального ориентирования платформы трехосного гиростабилизатора (ТГС) с использованием информации о токах коррекции в датчиках моментов гироблоков в режиме точного приведения платформы в горизонт [1, 2].

Этот способ реализуется при начальной выставке платформы в исходное угловое положение относительно Земли, когда платформа горизонтируется и устанавливается в требуемое положение по азимуту А. Точное приведение платформы в горизонт производится с помощью акселерометров, измеряющих углы ее отклонения (α2, α3) от горизонта по соответствующим осям подвеса платформы. Сигналы с акселерометров поступают в усилитель системы приведения и далее в датчик моментов, в управляющей обмотке которого создается ток коррекции ik, в результате чего по оси прецессии действует момент коррекции Мk=kдм·ik.

По азимуту платформа приводится с высокой точностью к заданному базовому направлению, связанному с Землей. Приведение платформы в горизонт происходит одновременно с функционированием системы силовой стабилизации, работающей по сигналам углов отклонения β гироскопов гироблоков стабилизации.

В установившемся режиме точного приведения токи коррекции постоянны, а платформа становится неподвижной относительно Земли и вращается вместе с Землей в инерциальном пространстве.

Если рассматривать приведение платформы относительно одной из горизонтальных осей подвеса платформы, то прецессия платформы относительно этой оси представляется как движение с угловой скоростью ωу под действием моментов по оси прецессии:

ω у = ( М к + М в ) / Н ,                                                                                ( 1 )

где Мв - возмущающий момент, Н - кинетический момент, а угловая скорость прецессии ωу определяется как проекция угловой скорости вращения Земли на входную ось гироскопа, которая при малых углах α2, α3 и β определяется выражением:

ω у = ω г sin А + β ω г cos А α 3 ω в ,                                                       ( 2 )

где ωг, ωв - горизонтальная и вертикальная составляющие угловой скорости вращения Земли.

Исходя из выражений (1, 2) находится величина тока коррекции в установившемся режиме точного приведения платформы в горизонт:

i k = Н ω г К д м ( sin А β cos А + α 3 t g ϕ + ω д р ω г ) ,                                         ( 3 )

где φ -широта места установки гиростабилизатора: t g ϕ = ω в ω г ,

ωдр - угловая скорость собственного дрейфа гироскопа: ω д р = М в Н .

Видно, что обрабатывая информацию о токах коррекции в датчиках моментов гироблоков можно решать задачу автономного азимутального ориентирования платформы трехосного гиростабилизатора без введения дополнительных устройств.

Основными недостатками способа являются:

- использование неподвижного относительно Земли базового азимутального направления, что приводит к невозможности применения в условиях азимутальных перемещений основания;

- необходимость установки платформы в нескольких фиксированных относительно Земли положениях для калибровки точностных параметров, что увеличивает время определения азимута;

- невертикальность выходной оси гироскопа вызывает погрешности определения азимута.

Целью настоящего изобретения является устранение этих недостатков, повышение точности и сокращение времени определения азимута.

Для обеспечения возможности работы измерительной системы на подвижном в азимуте основании, определение азимута платформы осуществляется в режиме точного приведения платформы в горизонт без ее связи с базовым азимутальным направлением, для чего используется инерциальный режим работы гиростабилизатора в азимутальном канале системы силовой стабилизации.

Первоначальная установка платформы в горизонте и по азимуту в исходном положении может быть неточной и осуществляется только грубой системой приведения. Так как во многих случаях заранее определяются положения платформы по азимуту, в которых должна производиться точная азимутальная ориентация (например, вблизи меридиана), то перед началом измерений платформа грубо приводится в требуемое положение по азимуту. Азимут А0 ее начального положения, а также и текущий азимут, определяются путем обработки избыточной информации о значениях токов коррекции в процессе движения платформы относительно Земли.

Непрерывное измерение изменяющихся токов коррекции при различных углах поворота платформы относительно Земли позволяет также одновременно осуществлять калибровку точностных параметров, что сокращает время определения азимута.

Кинематическая развязка платформы от движений основания относительно вертикальной оси устраняет влияние невертикальности выходной оси гироскопа на точность определения азимута.

Для повышения точности определения азимута и сокращения времени обработки информации увеличивается угол поворота платформы относительно Земли, для чего в датчик моментов азимутального гироблока вводится заранее рассчитанный управляющий сигнал, задающий необходимую скорость азимутального вращения платформы (ωвупр) относительно Земли.

В этом случае величина тока коррекции будет определяться выражением:

i ( t k ) = Н ω г k д м { sin [ А 0 + ( ω в + ω у п р + ω д р А ) t k ] β ( t k ) cos [ А 0 + ( ω в + ω у п р + ω д р А ) t k ] + ω д р ω г } , ( 4 )

где ωдрА - скорость дрейфа азимутального канала, tk, (k=0, 1, 2,…,N) - моменты времени съема информации о токах коррекции. На основе этих измерений, используя известные методы обработки измерительной информации, можно определить азимут А0 исходного положения платформы, ее текущий азимут [ А 0 + ( ω в + ω у п р + ω д р А ) t k ] и точностные параметры ωдр, kдм.

Аналогичные соотношения могут быть получены и для второй горизонтальной оси.

Сравнительный анализ существенных признаков существующего способа определения азимута по токам коррекции в режиме точного приведения и предлагаемого способа показывает, что предлагаемый способ азимутальной ориентации отличается тем, что определение азимутального положения платформы осуществляется без связи с заданным базовым направлением, фиксированным на Земле. Перед началом измерений цепь удержания платформы по азимуту отключается, платформа грубо переводится в требуемое азимутальное положение, на датчик моментов азимутального гироблока подается управляющий сигнал для увеличения угловой скорости вращения платформы относительно Земли с целью повышения объема измерительной информации, а азимутальную ориентацию платформы определяют путем обработки информации о токах коррекции в датчиках моментов гироблоков системы точного приведения платформы в горизонт.

Таким образом, предложенный способ имеет новизну. Авторам неизвестна совокупность существенных признаков, применяемых для решения данной технической задачи, что соответствует критерию “изобретательский уровень”.

Литература (источники информации)

1. Хлебников Г.А. Начальная выставка инерциальных навигационных гироскопических систем. М.: ВАД, 1994, с.285-292.

2. Командно-измерительные приборы. Под редакцией Б.И. Назарова. М.: МО СССР, 1987.

Способ автономной азимутальной ориентации платформы трехосного гиростабилизатора, заключающийся в том, что используют режим точного приведения платформы в горизонт при ее грубом удержании в произвольном положении в азимуте, отличающийся тем, что в исходное положение платформу выставляют системой грубого приведения в горизонт и по азимуту, предварительно отключают цепь приведения платформы по азимуту, грубо переводят платформу в требуемое положение по азимуту, включают систему точного приведения платформы в горизонт, увеличивают угловую скорость движения платформы относительно Земли по азимуту путем подачи соответствующего управляющего сигнала в датчик моментов азимутального гироблока, а азимутальную ориентацию платформы определяют путем обработки информации о токах коррекции в датчиках моментов гироблоков системы точного приведения платформы в горизонт.



 

Похожие патенты:

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.

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

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

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

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 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.
Наверх