Автономный электропривод гироскопа

 

Союз Советскик

Социалистических

Ркеублик

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИ ЕТЕЛЬСТВУ

<))808846 (61) Дополнительное к авт. сеид-ву (51)M. Кл.з

G 01 С 19/08 (22) Заявлено 30.11.78 (21) 2692414/18-23 с присоединением заявки Но (23)приоритет

Госуяарственный комнтет

СССР но венам нзобретеннй н открытнй

Опубликовано 28D281. Бюллетень NQ 8

Дата опубликования описания 28. 02. 81 (53) УДК 621. .83(088.8) Ю.В. Арбузов, Б.А. Делекторский, В.Б. Нинаноров)

И.Н. Орлов и В.Н. Тарасов !

I

t

;1,;г: ;) ll д (! гу ) ! ) А

Московский ордена Ленина энергетический ий :титуч-:=.Ф (72) Авторы изобретения (71) Заявитель (54) АВТОНОМНЫЙ ЭЛЕКТРОПРИВОД ГИРОСКОПА

Изобретение относится к приборо» строению и предназначено для прецизионных гироскопов.

Известен электропривод гироскопа, содержащий многофазный гиродвигатель, подключенный к выходу стабилизированного источника питания. Для обеспечения необходимой точности гироскопа в известном электроприводе гиродвигатель выполняется синхронным (например, гистереэисным), а к источнику питания предъявляются жесткие требования по стабильности час— тоты (т0,005%) и напряжения питания (0,01%) 1.1). !5

Реализация таких требований приводит к значительному усложнению источника питания и не гарантирует стабильность режима работы гиродви- 20 гателя в части стабилизации взаимосвязанных электромеханических, тепловых и магнитных процессов.

Любое изменение параметров нагрузки (момента трения в опорах или аэро- 25 динамического момента сопротивления, например при изменении температуры окружак)щей среды) приводит к изменению тока гиродвигателя и, соответственно тепловых и магнитных про- 30 цессов при стабильном напряжении питания.

Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности и достигаемому результату является автономный электропривод гироскопа, содержащий гиродвигатель, подключенный к управляемому источнику питания. Гиродвигатель выполнен двухфазным со взаимно перпендикулярными осями обмотки фаз. Источник питания -имеет два независимых канала регулирования напряжения в фазах гиродвигателя,каждый из которых включает датчик управления в функции тока в фазе ).2).

Эта структура электропривода также имеет существенные недостатки.

Стабилизация тока в фазах лишь в ограниченных пределах решает задачу теплового режима гиродвигателя. При изменении, например, температуры окружающей среды происходит не только изменение параметров нагрузки, но и активного сопротивления обмоток, что даже при стабильном токе в фазах приводит к изменению потерь в фазах и следовательно, температуры обмоток. Кроме того, стабилизация тока в фазах в известном электроприводе осуществляется за счет регу 80884б лированйя напряжения источника питания, что в свою очередь приводит к нестабильности магнитных процессов в гиродвигателе, которые по своему влиянию на точность гироприбора имеют в ряде случаев даже большее значение, чем тепловые.

Особенно существенный недостаток всех известных электроприводов гироскопа н режимах управления гиродвигателем. В ряде случаев в процессе!

О работы гироскопа для решения тех или иных функциональных задач возникает необходимость управления гиродвигателем. Используется например, режим управления гироднигателем в виде модуляции или реверсирования его скоро- сти за счет программного изменения частоты заданного генератора источника питания. В этом случае происходит одновременное и взаимоснязанное изменение скорости вращения, тепловых и магнитных процессов гиродвигателя, что ухудшает точность работы гироскопа.

Цель изобретения — повышение точности гироскопа н режимах управления гиродвигателем.

Поставленная цель достигается за счет того, что в гиродвигателе взаимно перпендикулярные фазы обмоток статора ориентированы по входной и ныходной осям гироскопа, при этом датчик управления в канале регулиро20 вания напряжения, нагруженного на фазу гиродвигателя, ориентированную по входной оси гироскопа, выполнен н виде измерителя магнитного потока рассеяния, ориентированного по этой же оси гироскопа, а датчик управления в канале регулирования напряжения, нагруженного на фазу гироднигателя, ориентированную по входной оси

Температура обмоток стабилизируется на заданном уровне за счет регулиронания напряжения на фазе, ориентированной по выходной оси гироскопа. Возможное при этом изменение маг- Я гироскопа, выполнен в виде измерителя температуры обмотки статора гиродвигателя.

При этом в процессе управления .гиродвигателем изменение потока в фазе гиродвигателя, ориентированной по выходной оси гироскопа, не приводит к поянлению магнитной ошибки гироскопа относительно его выходной

Оси н силу совпадения Вектора магнит- 0 ной индукции с этой осью. Изменение магнитного потока н другой фазе принципиально приводит к появлению магнитной ошибки гироскопа, однако эта фаза связана с каналом источника питания, в котором напряжение регулируется в функции изменения магнитного потока рассеяния по входной оси гироскопа, таким образом, что стабилизирует магнитный поток рассеяния по этой оси. 60 нитного потока по этой оси, как указывалось выше, не приводит к магнитной ошибке гироскопа. В силу хорошей тепловой связи обмоток обоих фаз гироднигателя (обмотки лежат в одних и тех же пазах) для поддержания стабильности их температуры достаточно регулирование по одной из фаз.

На чертеже показана функциональная схема автономного электропривода гироскопа.

Автономный электропривод гироскопа содержит двухфазный гиродвигатель

1 со взаимно перпендикулярными фазами обмоток статора 2 и 3, а также управляемый источник 4 питания с программно задающим генератором 5 часто,ты и двумя каналами б и 7 регулирования напряжения. При сборке гироскопа магнитные оси симметрии фаз обмоток статора гиродвигателя ориентируются относительно осей гироскопа. Например, фаза 2 ориентирована по входной оси гироскопа Х и, соответственно, фаза

3 — по выходной оси гироскопа У.

Это можно осуществить например, путем подачи рабочего:напряжения н фазу

3 и разворота статора относительно оси вращения гироротора до получения минимума сигнала в датчике 8 магнитного потока (например, катушечного типа), ориентированного по входной оси гироскопа Х. Датчик 8 магнитного потока через усилительно-преобразовательный блок 9 связан с каналом 7 регулирования напряжения источника 4 питания. Другой канал б регулирования напряжения источника

4 питания связан через усилительнопреобразовательный блок 10 с измерителем 11 температуры фазы 3, ориентированной по выходной оси гироскопа у. Конденсатор 12 выполняет роль гальванической развязки между каналом б источника 4 питания и фазой 3, что необходимо для замера температуры обмотки по ее сопрОтивлению одним из известных мостовых способов. В усилительнопреобраэовательные блоки 9 и 10 вводятся заданные уровни измеряемых величин.

Работа автономного привода гироскопа осуществляется следующим образом.

При включении источника 4 питания в соответствии с программным изменением частоты задающего генератора 5 будет изменяться скорость вращения ротора гиродвигателя 1, температура и магнитные поля рассея— ния гиродвигателя. Изменение магнитного потока рассеяния н фазе 2, которое может привести к магнитной погрешности гироскопа, измеряется датчиком 8 магнитного потока, встроенным в корпус гироскопа (например, по ти(пу катушечных датчиков температуры) 808846

Замеренное изменение магнитного потока рассеяния после соответствующего преобразования в блоке 9 поступает в виде управляющего сигнала в канал 7 источника 4. В результате регулирование напряжения в канале 7 происходит таким образом, что обеспечивает стабильность магнитного потока рассеяния по входной оси. Изменение температуры обмотки фиксируется измерителем температуры 11 и после соответствующего преобразования в блоке 10 поступает в виде управляющего сигнала в канал 6 источника

4 питания. В результате на выходе канала 6 поддерживается напряжение, обеспечивающее стабильность температуры обмотки гиродвигателя на заданном уровне.

Предлагаемое выполнение электропривода гироскопа позволяет в процессе управления гиродвигателем уме- 20 ньшить взаимосвязанные магнитные и тепловые ошибки гироскопа. Например, при частотном регулировании скорости вращения гироротора одновременно происходит взаимосвязанное измене- g5 ние температуры и магнитных потоков рассеяния статора гиродвигателя.

Стабилизация магнитных потоков ðàññåяния по входной оси гироскопа, а также температуры обмоток статора за счет указанного выше выполнения каналов регулирования источников питания и ориентации фаэ обмоток статора относительно осей гироскопа позволяет повысить точность гироско- З5 па в режимах управления гиродвигатеФормула изобретения

Автономный электропривод гироскопа, содержащий двухфазный гиродвигатель со взаимно перпендикулярными фазами обмоток статора, подключенный к управляемому источнику питания с двумя независимыми каналами регулирования напряжения в фазах гиродвига» теля, каждый из которых включает датчик управления, о т л и ч а юшийся тем, что, с целью повышения точности гироскопа в режимах управления гиродвигателем, в нем взаимно перпендикулярные фазы обмоток статора ориентированы по входной и выхбдной осям гироскопа, при этом датчик управления в канале регулирования напряжения, нагруженного на фазу гиродвигателя, ориентированную . по входной оси гироскопа, выполнен в виде измерителя магнитного потока рассеяния, ориентированного по этой же оси гироскопа, а датчик управления в канале регулирования напряжения, нагруженного на фазу гиродвигателя, ориентированную по выходной оси гироскопа, выполнен в виде измерителя температуры обмотки статора гиродвигателя.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР

Р 175256, кл. G 01 С 19/08, 1965.

2. Патент США Р 3.264.881г кл. 74-5.7, 1966 (прототип).

ВНИИПИ Заказ 392/42

Тираж 653 Подписное Филиал ППП "Патент", r.Óæãoðoä,óë.Ïðîåêòíàÿ,4