Способ коррекции дрейфа гироскопа и устройство для его осуществления



Способ коррекции дрейфа гироскопа и устройство для его осуществления
Способ коррекции дрейфа гироскопа и устройство для его осуществления

 


Владельцы патента RU 2572501:

Открытое акционерное общество Арзамасское научно-производственное предприятие "ТЕМП-АВИА" (ОАО АНПП "ТЕМП-АВИА") (RU)

Изобретение относится к гироскопической технике, а именно к способам коррекции дрейфа гироскопа с ротором на сферической шарикоподшипниковой опоре. Сущность изобретения заключается в том, что способ коррекции дрейфа гироскопа с двухфазным бесколлекторным двигателем постоянного тока, содержащего статор, ротор на сферической шарикоподшипниковой опоре, датчики угла и датчики момента, включает этапы вращения ротора, измерения дрейфа и его коррекцию, при этом коррекцию дрейфа проводят непосредственно в процессе его измерения путем компенсации постоянной составляющей электрического тока в разных обмотках статора. Устройство для коррекции дрейфа гироскопа с двухфазным бесколлекторным двигателем постоянного тока содержит сумматоры и регулировочные резисторы, сигналы с которых позволяют компенсировать постоянные составляющие электрических токов в фазных обмотках статора. Технический результат - снижение трудоемкости изготовления и повышение точности гироскопического прибора. 2 н.п. ф-лы, 2 ил.

 

Изобретение относится к гироскопической технике, а именно к способам коррекции дрейфа гироскопа с ротором на сферической шарикоподшипниковой опоре.

Известен способ [1] динамической балансировки гироскопа, содержащего статор, ротор на сферической шарикоподшипниковой опоре и датчик угла, включающий вращение ротора, измерение дисбаланса и его коррекцию.

Известен способ [2] коррекции дрейфа гироскопа с синхронным гистерезисным электродвигателем, содержащего статор, ротор на сферической шарикоподшипниковой опоре и датчик угла, включающий вращение ротора, измерение дрейфа и его коррекцию путем удаления ферромагнитной массы статора в месте, соответствующем направлению дрейфа.

Известно устройство для определения дрейфа гироскопа с синхронным гистерезисным электродвигателем [2], содержащего статор, ротор на сферической шарикоподшипниковой опоре и датчик угла, включающее соединенные последовательно задающий генератор и инвертор, выход которого подключен к электродвигателю гироскопа, измеритель, подключенный к датчику угла, конденсатор, подключенный параллельно питающей шине инвертора, переключатель между генератором и инвертором, синхронно связанный с другим переключателем, включенным в разрыв шины питания инвертора.

Известно устройство для управления двухфазным бесколлекторным электродвигателем постоянного тока [3], содержащим ротор с постоянными магнитами и статор с несколькими обмотками, включающее микроконтроллер, аналого-цифровой преобразователь и широтно-импульсный модулятор.

Общим недостатком приведенных способов и устройств является отсутствие коррекции дрейфа гироскопа без его разборки.

Целью изобретения является обеспечение коррекции дрейфа непосредственно в процессе его измерения, без разборки гироскопа.

Технический результат заключается в снижении трудоемкости изготовления и повышении точности гироскопического прибора.

В способе коррекции дрейфа гироскопа с двухфазным бесколлекторным электродвигателем постоянного тока, содержащего статор, ротор на сферической шарикоподшипниковой опоре, датчики угла и датчики момента, включающем вращение ротора, измерение дрейфа и его коррекцию, согласно изобретению коррекцию дрейфа проводят непосредственно в процессе его измерения путем компенсации постоянной составляющей электрического тока в фазных обмотках статора двигателя гироскопа.

К существенным отличиям предложенного способа относится то, что коррекцию дрейфа проводят непосредственно в процессе его измерения, без разборки гироскопа.

В устройство для коррекции дрейфа гироскопа с двухфазным бесколлекторным электродвигателем постоянного тока, содержащего статор, ротор на сферической шарикоподшипниковой опоре, датчики угла и датчики момента, включающее два датчика положения ротора, стабилизатор частоты вращения ротора, два усилителя мощности, выход каждого из которых подключен к фазным обмоткам статора электродвигателя гироскопа, измеритель, подключенный к датчику угла гироскопа, согласно изобретению в разрыв цепей «стабилизатор частоты вращения - усилитель мощности» дополнительно включают сумматоры, на дополнительный вход которых поступают сигналы с регулировочных резисторов, подключенных к стабилизированным источникам питания, позволяющие компенсировать постоянные составляющие электрических токов в фазных обмотках статора двигателя гироскопа.

К существенным отличиям предложенного устройства относится наличие в нем сумматоров и регулировочных резисторов, сигналы с которых позволяют компенсировать постоянные составляющие электрических токов в фазных обмотках статора.

Предложенный способ реализуют следующим образом.

Включают гироскоп, используя источник питания бесколлекторного двигателя постоянного тока со схемой управления и стабилизации частоты вращения ротора, содержащей два датчика положения, стабилизатор частоты вращения ротора, два сумматора с регулировочными резисторами и два усилителя мощности. После полного разгона ротора гиромотора измеряют на датчике угла величину дрейфа гироскопа и одновременно проводят его коррекцию путем подачи с помощью регулировочных резисторов постоянных напряжений на вход усилителей мощности.

Изобретение поясняется чертежами.

На фиг. 1 представлен чертеж гироскопа с двухфазным бесколлекторным двигателем постоянного тока.

На фиг. 2 показана структурная схема устройства для определения и коррекции дрейфа гироскопа в процессе его измерения.

На фиг. 1 представлен статор 1 с обмотками 2 и датчиками 3 положения, ротор 4, сферическая шарикоподшипниковая опора 5, датчики 6 угла и датчики 7 момента. В роторе 4 выполнена кольцевая полость, в которой находятся кольцевой двухполюсный магнит 8 и кольцевой магнитопровод 9. Создание вращающего момента ротора основано на правиле Флеминга.

На проводник с током, расположенный в магнитном поле, действует сила. Направление силы определяется правилом левой руки, а ее значение равно:

где

Ζ - количество проводников;

В - магнитная индукция в воздушном зазоре;

I - электрический ток;

L - эффективная длина проводника.

На фиг. 2 представлены датчики 3 положения ротора 4, устройство 10 стабилизации частоты вращения ротора 4, сумматоры 11, 12, усилители мощности 13, 14, регулировочные резисторы 15, 16, датчики 6 угла и измеритель 17 дрейфа.

Особенностью гироскопа с ротором на сферической шарикоподшипниковой опоре и двухфазным бесколлекторным двигателем является наличие дрейфа от вращающего момента ротора, величина которого зависит от распределения электрического тока I формулы (1) в фазных обмотках статора.

Способ коррекции дрейфа гироскопа осуществляют следующим образом.

В схему фиг. 2 введены сумматоры 11, 12 и регулировочные резисторы 15, 16. Путем подачи постоянных напряжений на вход усилителей 13, 14 мощности проводится перераспределение электрического тока в фазах 1, 2. На датчике 6 угла измерителем 17 измеряют дрейф гироскопов, вращением резисторов 15, 16 проводят его коррекцию.

Работа устройства для осуществления коррекции дрейфа осуществляется следующим образом.

При подаче питания сигналы прямоугольной формы с датчиков 3 положения поступают на устройство 10 стабилизации частоты вращения ротора, которое сравнивает частоту прямоугольных импульсов с датчиков положения с образцовой и формирует выходные прямоугольные напряжения с изменяемой амплитудой. Далее прямоугольные напряжения поступают на вход сумматоров 11, 12, на другой вход которых поступают постоянные напряжения с регулировочных резисторов 15, 16, выход сумматоров подключен к усилителям 13, 14 мощности, формирующим необходимые напряжения и токи для управления обмотками 2 двухфазного бесколлекторного двигателя с ротором 4. Для обеспечения стабильности вышеуказанных напряжений резисторы 15, 16 подключают к стабилизированным источникам питания +U и -U. При этом на датчике 6 угла измерителем 17 измеряют дрейф гироскопа. Коррекция дрейфа гироскопа проводится вращением регулировочных резисторов 15, 16.

Данная схема позволяет компенсировать не только дрейф, вызванный вращающим моментом ротора, но и дрейф, обусловленный другими факторами (трение, аэродинамика и т.д.).

Предложенные изобретения использованы в макетных образцах гироскопа на шаровом подвесе с двухфазным бесколлекторным двигателем и показали значительное упрощение и сокращение регулировки дрейфа гироскопа.

Источники информации

1. Патент РФ №2334205, МПК G01M 1/34, 2007 г.

2. Патент РФ №2410658, МПК G01M 1/34, G01C 25/00, 2009 г.

3. Информационный материал «AVR440: Управление двухфазным бесколлекторным электродвигателем постоянного тока без датчиков», (стр. 1-10).

1. Способ коррекции дрейфа гироскопа с двухфазным бесколлекторным двигателем постоянного тока, содержащего статор, ротор на сферической шарикоподшипниковой опоре, датчики угла и датчики момента, включающий вращение ротора, измерение дрейфа и его коррекцию, отличающийся тем, что коррекцию дрейфа проводят непосредственно в процессе его измерения путем компенсации постоянной составляющей электрического тока в разных обмотках статора.

2. Устройство для коррекции дрейфа гироскопа с двухфазным бесколлекторным двигателем постоянного тока, содержащего статор, ротор на сферической шарикоподшипниковой опоре, датчики угла и датчики момента, включающее два датчика положения, стабилизатор частоты вращения, два усилителя мощности, выход каждого из которых подключен к фазным обмоткам статора двигателя гироскопа, измеритель, подключенный к датчику угла гироскопа, отличающееся тем, что в разрыв цепей «стабилизатор частоты вращения - усилитель мощности» включены сумматоры, на дополнительный вход которых поступают сигналы с регулировочных резисторов, подключенные к стабилизированным источникам питания.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к области измерения и может быть использовано при метрологических исследованиях навигационных приборов, использующих сигналы с вращающегося трансформатора.

Изобретение относится к области прецизионного приборостроения и может быть использовано при разработке и производстве двухстепенных поплавковых гироскопов с газодинамическим подвесом оси вращения ротора гиромотора.

Изобретение относится к области приборостроения и может быть использовано для определения температурных зависимостей характеристик трехосного лазерного гироскопа (ЛГ) и маятниковых акселерометров (МА) в составе инерциальных измерительных блоков (ИИБ).

Изобретение относится к измерительной технике, а именно к средствам измерения вибрационных реактивных моментов гиромоторов. Стенд содержит подвес, камеру с возможностью закрепления гиромотора экваториальной либо полярной осями вдоль вертикальной оси подвеса, первый и второй магнитоэлектрические датчики, установленные соосно в корпусе стенда, измерительный усилитель, усилитель мощности, нагрузкой которого является обмотка второго датчика, и токоподводы, противоположные концы которых через контактные платы соединены с камерой и корпусом.

Изобретение относится к области приборостроения и может найти применение в системах юстировки бесплатформенных инерциальных систем ориентации. Технический результат - повышение точности.

Изобретение относится к области прецизионного приборостроения и может быть использовано при разработке и производстве гиромоторов с газодинамическим подвесом оси вращения ротора, состоящего из двух полусферических опорных узлов, каждый из которых содержит опору и фланец.

Изобретение относится к магнитному курсоуказанию и навигации и может быть использовано на летательных аппаратах для определения коэффициентов девиации, описывающих изменения напряженности магнитного поля земли (МПЗ), вносимые летательным аппаратом (ЛА) непосредственно в полете, и компенсации этих изменений при вычислении магнитного курса ψм.

Изобретение относится к области приборостроения и может найти применение в системах ориентации подвижных объектов. Технических результат - повышение надежности и точности.

Изобретение относится к навигационной технике и может быть использовано для контроля гиростабилизированных платформ инерциальной системы космического назначения при заводских и предпусковых испытаниях систем управления ракетоносителей, разгонных блоков, космических и летательных аппаратов.

Изобретение относится к области исследования и испытания инклинометров в полевых условиях. Техническим результатом является повышение точности и оперативности проверки магнитных и гироскопических скважинных инклинометров в полевых условиях.

Изобретение относится к метрологическому обеспечению - калибровке инклинометров, выполненных на основе трехосевого акселерометра. Способ предполагает при калибровке измерение проекций вектора гравитационного ускорения G ¯ на оси акселерометра при его вращении вокруг двух осей, каждый раз в четырех ортогональных положениях. По результатам измерений определяют статическую ошибку каждой оси и отношение коэффициентов чувствительностей по двум парам осей. При использовании инклинометра устанавливают акселерометр на объект исследования, проводят измерения проекций вектора гравитационного ускорения G ¯ на оси акселерометра, компенсируют их статические ошибки, нормируют различия в чувствительности осей акселерометра и вычисляют по простым соотношениям углы наклона объекта по отношению к вектору гравитационного ускорения G ¯ . Технический результат - упрощение способа калибровки акселерометрического трехосевого инклинометра. 3 ил.

Изобретение относится к области приборостроения и может быть использовано при производстве твердотельных волновых гироскопов и систем ориентации и навигации на их основе. При определении масштабного коэффициента твердотельный волновой гироскоп устанавливают на платформу поворотного стола и при работе гироскопа в разомкнутом режиме вращают равномерно платформу поворотного стола в одном направлении, контролируя угол поворота волны резонатора относительно корпуса гироскопа системой его датчиков угла на выбранном угловом промежутке. Затем изменяют направление вращения платформы на противоположное и измеряют изменения углового положения волны на выбранном промежутке, после чего, используя значения скоростей дрейфа волны при прямом и обратном вращении, определяют масштабный коэффициент с помощью аналитического выражения. Изобретение обеспечивает повышение точности определения масштабного коэффициента.

Изобретения относятся к области навигации летательных аппаратов (ЛА) и могут быть использованы для определения контрольных значений параметров пространственно-угловой ориентации ЛА при летных испытаниях пилотажно-навигационного оборудования (ПНО). Технический результат - расширение функциональных возможностей. Для этого при испытаниях ПНО осуществляют прием и обработку измерений инерциальной навигационной системы (ИНС), корректирование данных ИНС автономным средством и радионавигационное корректирование данных ИНС спутниковой навигационной системой (СНС) на основе базовой корректирующей станции (БКС) или контрольной корректирующей станции (ККС), измерения высоты полета воздушным датчиком или системой (ВДС), осуществляют аэрофотосъемку земной поверхности цифровым аэрофотоаппаратом, а также для формирования ортопланов при отсутствии топографических карт - лазерную съемку земной поверхности бортовым лазерным локатором. При этом для комплексной обработки информации (КОИ) в процессе и после полета, а именно, для предварительной обработки измерительной информации в блоке (ПОИИ), обеспечивают формирование векторов измерений (ФВИ) с контролем для защиты фильтра Калмана, оценки погрешностей ИНС (ОП ИНС) при использовании модифицированного фильтра Калмана, вычисления навигационных параметров (ВНП) с одновременным подключением к нему второго выхода блока ПОИИ. 2 н. и 2 з.п.ф-лы, 4 ил.

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 области приборостроения и может быть использовано при изготовлении роторов электростатических гироскопов. Способ предназначен для использования при изготовлении роторов чувствительных элементов электростатических гироскопов. Процесс изготовления ротора включает формообразование сферической заготовки ротора, его балансировку, нанесение тонкопленочного износостойкого покрытия и выполнение на этом покрытии растрового рисунка. Вначале частично устраняют исходный дисбаланс ротора методом направленной доводки трубчатым притиром, причем балансировку производят до получения требуемого конечного диаметра ротора, а зону съема материала определяют исходя из величины и направления вектора исходного дисбаланса, задавая преимущественное уменьшение радиальной составляющей этого вектора. На втором этапе окончательную балансировку осуществляют посредством выполнения на поверхности ротора двух соосных диаметрально разнесенных выемок с заданной величиной массы удаляемого из каждой выемки материала. При этом в большей мере устраняется осевая составляющая полученного на первом этапе промежуточного дисбаланса, что определяется углом наклона оси выполняемых выемок к оси симметрии ротора, а выемки выполняют на сферической поверхности шаровых сегментов за пределами зоны растрового рисунка ротора. Технический результат заключается в расширении технологических возможностей и повышении стабильности процесса изготовления ротора электростатического гироскопа, в том числе в части повышения равномерности толщины покрытия. 3 ил.
Наверх