Способ повышения точности гироскопической системы стабилизации линии визирования
Владельцы патента RU 2693561:
Акционерное общество "Вологодский оптико-механический завод" (АО "ВОМЗ") (RU)
Изобретение относится к гиростабилизированным устройствам, размещаемым на подвижных объектах, для получения неподвижного изображения и управления линией визирования оптических приборов. Технический результат - повышение точности стабилизации за счет компенсации момента инерции зеркала. Для достижения данного результата в систему, содержащую индикаторную гироскопическую платформу, вводится дополнительный датчик угловой скорости, сигнал с которого проходит через дифференцирующее устройство, затем масштабируется и подключается к входу сумматора. На другой вход сумматора подается сигнал с датчика угла гироскопа, который предварительно проходит через корректирующее устройство, а выход сумматора подключен к датчику момента, сигнал с которого подается на усилитель мощности для управления приводом стабилизации и наведения. 3 ил.
Изобретение относится к системам автоматического управления и регулирования, в частности к гиростабилизированным устройствам, и используется для обеспечения стабилизации линии визирования оптических приборов, размещаемых на подвижных объектах.
Известно устройство [1] стабилизации линии визирования, содержащее рамку, зеркало, исполнительные двигатели каналов азимута и высоты, установленные на осях вращения рамки и зеркала, усилительно-корректирующие устройства каналов азимута и высоты, выход каждого из которых связан с входом исполнительного двигателя соответствующего канала, датчик угла, установленный на оси вращения зеркала, гироскопические датчики угловой скорости, дифференцирующее устройство, вычислительное устройство, перемножитель, сумматор, вычитающее устройство.
Недостатком данной системы является низкая точность стабилизации и наличие высокого дрейфа.
Известно устройство [2] стабилизации оптического изображения, содержащее два двухстепенных гироскопа и два зеркала, первое из которых неподвижно, а второе установлено с возможностью вращения одновременно вокруг двух осей, первая из которых лежит в плоскости этого зеркала перпендикулярно оптической оси прибора, а вторая расположена перпендикулярно первой и перпендикулярно оптической оси, причем гироскопы установлены с возможностью измерения угловых скоростей поворота устройства соответственно вокруг собственно оптической оси и вокруг оси, перпендикулярной его оптической оси, и через системы управления соединены со второй и первой осями.
Недостатком данной системы является низкая точность стабилизации и наличие высокого дрейфа.
Наиболее близкой к заявленному изобретению является система [3] стабилизации изображения на подвижном основании, содержащая индикаторную гироскопическую платформу с установленным на ней зеркалом, карданов подвес в виде наружной и внутренней рам, гироскоп с датчиками угла, датчики момента, усилительно-корректирующее устройство, зеркало и оптический элемент, причем датчик угла гироскопа подключен к датчику момента, усилитель мощности, ленточную передачу с коэффициентом передачи 1:2.
Недостатком данной системы является низкая точность стабилизации линии визирования по вертикальному каналу.
Технический результат заявленного изобретения заключается в повышении точности стабилизации по вертикальному каналу.
Задачей, на решение которой направлено данное изобретение, является устранение размытия линии визирования.
Поставленная задача решается за счет того, что система стабилизации изображения на подвижном основании, содержащая индикаторную гироскопическую платформу с установленным на ней зеркалом, карданов подвес, выполненный в виде наружной и внутренней рам, гироскоп с датчиками угла, оптический элемент, усилительно-корректирующее устройство, представляющее контур стабилизации, содержащий корректирующее устройство, вход которого соединен с датчиком угла, устройство суммирования, вход которого соединен с корректирующим устройством, а выход с усилителем мощности, ленточную передачу с коэффициентом передачи 1:2, согласно изобретению, содержит датчик угловой скорости, усилительно-корректирующее устройство содержит устройство дифференцирования, вход которого соединен с датчиком угловой скорости, устройство масштабирования, вход которого соединен с выходом устройства дифференцирования, а выход с входом устройства суммирования, при этом выход усилителя мощности соединен с входами датчика угла и датчика угловой скорости.
Одним существенным отличием заявленного изобретения является введение датчика угловой скорости.
Еще одним существенным отличием заявленного изобретения является введение устройства дифференцирования, устройства суммирования и устройства масштабирования в усилительно-корректирующее устройство, представляющее собой контур стабилизации.
На фиг. 1 представлена кинематическая схема системы-прототипа.
На фиг. 2 представлена кинематическая схема предложенной системы.
На фиг. 3 представлена структурная схема предложенной системы.
Система работает следующим образом.
Датчик (2) угла гироскопа измеряет абсолютные перемещения стабилизированного элемента по вертикальному каналу, формируя сигнал ошибки, который поступает на вход усилительно-корректирующего устройства (13). Датчик (7) угловой скорости измеряет скорость вращения прибора, его сигнал подается на другой вход усилительно-корректирующего устройства (13). Усилительно-корректирующее устройство (13) формирует сигнал управления силовым приводом, который разворачивает зеркало (3) и удерживает ось датчика (2) угла гироскопа неподвижной.
Сигнал с датчика (7) угловой скорости обрабатывается в устройстве (9) дифференцирования, устройстве (10) масштабирования и устройстве (11) суммирования с целью суммирования с откорректированным сигналом датчика (2) угла гироскопа и поступает на усилитель (12) мощности, соединенный с датчиком (4) момента.
При движении по вертикальному каналу для того, чтобы стабилизированный элемент оставался неподвижным, зеркало (3) должно поворачиваться на угол вдвое меньший, чем угол корпуса прибора. Таким образом, датчик (7) угловой скорости, установленный на корпусе прибора, измеряет скорость зеркала (3), а производная этого сигнала пропорциональна моменту, который нужно приложить к оси зеркала (3), чтобы развить эту скорость.
Такая конфигурация системы позволяет повысить точность стабилизации линии визирования.
Результаты испытаний опытных образцов систем стабилизации подтвердили эффективность предлагаемого технического решения. Согласно проведенным сравнительным испытаниям размах ошибки (при качке основания 1 Гц 10 градусов) уменьшился с 0,2 до 0,1 мрад.
Источники информации
1. Патент РФ №2260773, МПК G01C 21/18, приоритет от 10.06.2004 г.
2. Патент РФ №2091843, МПК G02B 27/64, приоритет от 09.11.1994 г.
3. Патент РФ №2225024, МПК G02B 27/64, приоритет от 01.07.2002 г.
Система стабилизации изображения на подвижном основании, содержащая индикаторную гироскопическую платформу с установленным на ней зеркалом, карданов подвес, выполненный в виде наружной и внутренней рам, гироскоп с датчиками угла, оптический элемент, усилительно-корректирующее устройство, представляющее контур стабилизации, содержащий корректирующее устройство, вход которого соединен с датчиком угла, устройство суммирования, вход которого соединен с корректирующим устройством, а выход - с усилителем мощности, ленточную передачу с коэффициентом передачи 1:2, отличающаяся тем, что содержит датчик угловой скорости, усилительно-корректирующее устройство содержит устройство дифференцирования, вход которого соединен с датчиком угловой скорости, устройство масштабирования, вход которого соединен с выходом устройства дифференцирования, а выход - с входом устройства суммирования, при этом выход усилителя мощности соединен с входами датчика угла и датчика угловой скорости.
