RU2014563C1

RU2014563C1 - Method of measuring the angular parameters of the object motion and device for its realization

Info

Publication number: RU2014563C1
Authority: RU
Inventors: В.Н. Умников; С.Е. Чернышев; В.Н. Ветров; С.Б. Беркович
Original assignee: Серпуховское высшее командно-инженерное училище ракетных войск им.Ленинского комсомола
Priority date: 1991-04-29
Filing date: 1991-04-29
Publication date: 1994-06-15

Abstract

FIELD: precise machine building. SUBSTANCE: reactions for the gyroscopic momentum are measured additionally in the supports of the gyroscope. The angular velocity and the angular acceleration are determined together with the measured angles of the gyroscope turn relative to its output axis. EFFECT: enhanced accuracy of measurements of the angular parameters of the object motion. 2 cl, 2 dwg

Description

Изобретение относится к точному приборостроению, в частности к измерению угловых параметров движения летательного объекта с помощью гироскопических устройств. The invention relates to precision instrumentation, in particular to measuring the angular motion parameters of an aircraft using gyroscopic devices.

Известен способ измерения угловых параметров движения объекта, в котором гироскопический момент двухстепенного гироскопа уравновешивается моментом сил вязкого трения и измеряется угол поворота гироскопа вокруг выходной оси по отношению к основанию, который затем дифференцируется. A known method of measuring the angular parameters of the movement of an object in which the gyroscopic moment of a two-stage gyroscope is balanced by the moment of viscous friction forces and the angle of rotation of the gyroscope around the output axis with respect to the base, which is then differentiated, is measured.

Недостаток указанного способа и устройства заключается в том, что при вращении основания одновременно вокруг входной и выходной оси с датчика угла снимается сигнал, который пропорционален интегралу проекции абсолютной угловой скорости на входную ось и интегралу проекции углового ускорения на входную ось. Следовательно, вращение основания вокруг выходной оси вносит погрешность в выходной сигнал датчика угла. Это объясняется тем, что датчик угла измеряет не абсолютный угол поворота гироскопа вокруг выходной оси, а относительный угол между гироскопом и основанием, что приводит к снижению точности определения проекции абсолютной угловой скорости относительно одной оси. The disadvantage of this method and device is that when the base rotates simultaneously around the input and output axis, a signal is taken from the angle sensor, which is proportional to the projection integral of the absolute angular velocity on the input axis and the projection integral of the angular acceleration on the input axis. Therefore, the rotation of the base around the output axis introduces an error into the output signal of the angle sensor. This is because the angle sensor does not measure the absolute angle of rotation of the gyroscope around the output axis, but the relative angle between the gyroscope and the base, which reduces the accuracy of determining the projection of the absolute angular velocity relative to one axis.

Цель изобретения состоит в повышении точности измерения угловых параметров движения объекта. The purpose of the invention is to improve the accuracy of measuring the angular parameters of the movement of the object.

Цель достигается тем, что в способе измерения угловых параметров движения объекта гироскопический момент двухстепенного гироскопа уравновешивают моментом сил вязкого трения и наряду с измерением угла поворота гироскопа вокруг выходной оси по отношению к основанию и дифференцированием сигнала об угле поворота гироскопического измерителя измеряют гироскопическую реакцию в опорах измерителя, суммируют сигналы, пропорциональные гироскопическим реакциям, нормируют и преобразуют просуммированный сигнал в цифровой эквивалент, вычисляют проекцию абсолютной угловой скорости на входную ось и проекцию углового ускорения на выходную ось измерителя по формуле. The goal is achieved in that in the method of measuring the angular parameters of the object’s motion, the gyroscopic moment of a two-stage gyroscope is balanced by the moment of viscous friction forces and, along with measuring the angle of rotation of the gyroscope around the output axis with respect to the base and differentiating the signal about the angle of rotation of the gyroscopic meter, the gyroscopic reaction is measured in the meter supports, summarize the signals proportional to gyroscopic reactions, normalize and convert the summed signal into a digital equivalent, calculate t is the projection of the absolute angular velocity on the input axis and the projection of the angular acceleration on the output axis of the meter according to the formula.

Этот способ реализуется устройством, содержащим двухстепенный гироскоп, на входной оси которого установлен ротор датчика угла, статор которого жестко связан с корпусом. В гироскоп введены два датчика гироскопической реакции, каждый из которых установлен в пространстве между подшипником опоры гироузла и корпусом измерителя, дифференциальный и дифференцирующий усилители, два нормирующих усилителя, два аналого-цифровых преобразователя и блок управления и вычисления угловой скорости и ускорения. Выходы первого и второго датчиков гироскопической реакции подключены соответственно к первому и второму входам дифференциального усилителя, выход которого подключен к аналоговому входу первого аналого-цифрового преобразователя, цифровой параллельный выход которого подключен к входному порту блока управления и вычисления угловой скорости и углового ускорения. Выход датчика угла подключен к входу дифференцирующего усилителя, выход которого соединен с входом второго нормирующего усилителя, выход которого соединен с аналоговым входом второго аналого-цифрового преобразователя. Первый, второй и третий выводы выходного порта блока управления и вычисления угловой скорости и углового ускорения подключены соответственно к запускающему, сбросовому и синхронизирующему управляющим входам первого и второго аналого-цифровых преобразователей, выход второго аналого-цифрового преобразователя подключен к входному порту блока управления и вычисления угловой скорости и углового ускорения. Датчик гироскопической реакции является тензорезисторным датчиком силы, который представляет собой упругий элемент в виде кольца, на внутренней поверхности которого с диаметрально противоположных сторон наклеены тензорезисторы, включенные по дифференциальной схеме. Выход блока управления и вычисления угловой скорости и углового ускорения является выходом устройства. This method is implemented by a device containing a two-stage gyroscope, on the input axis of which an angle sensor rotor is installed, the stator of which is rigidly connected to the housing. Two gyroscopic reaction sensors are introduced into the gyroscope, each of which is installed in the space between the bearing of the gyro support and the meter body, differential and differentiating amplifiers, two normalizing amplifiers, two analog-to-digital converters and a control unit for calculating angular velocity and acceleration. The outputs of the first and second gyroscopic reaction sensors are connected respectively to the first and second inputs of a differential amplifier, the output of which is connected to the analog input of the first analog-to-digital converter, the digital parallel output of which is connected to the input port of the control unit and calculates the angular velocity and angular acceleration. The output of the angle sensor is connected to the input of the differentiating amplifier, the output of which is connected to the input of the second normalizing amplifier, the output of which is connected to the analog input of the second analog-to-digital converter. The first, second and third conclusions of the output port of the control unit and the calculation of the angular velocity and angular acceleration are connected respectively to the start, reset and synchronizing control inputs of the first and second analog-to-digital converters, the output of the second analog-to-digital converter is connected to the input port of the control unit and calculate the angular speed and angular acceleration. The gyroscopic reaction sensor is a strain gauge force sensor, which is an elastic element in the form of a ring, on the inner surface of which strain gauges connected by a differential circuit are glued from diametrically opposite sides. The output of the control unit and the calculation of the angular velocity and angular acceleration is the output of the device.

На фиг.1 и 2 изображено предлагаемое устройство. Figure 1 and 2 shows the proposed device.

Устройство содержит двухстепенный поплавковый гироскоп 1, на выходной оси которого установлен ротор 3 датчика угла 4, статор которого жестко связан с корпусом 5 гироскопа 1, первый 6 и второй 7 датчики гироскопической реакции, каждый из которых установлен в пространстве между подшипником 8 опоры 9 гироузла 2 и корпусом 5 измерителя, дифференцирующий 10 и дифференциальный 11 усилители, нормирующие усилители 12 и 13, аналого-цифровые преобразователи 14 и 15, блок 16 управления и вычисления угловой скорости и углового ускорения. Выход первого 6 и второго 7 датчиков гироскопической реакции подключены соответственно к первому и второму входам дифференциального 11 усилителя, выход которого соединен с входом нормирующего усилителя 12, выход которого подключен к аналоговому входу аналого-цифрового преобразователя 14, цифровой параллельный выход которого подключен к входному порту блока 16. Выход датчика угла 4 подключен к входу дифференцирующего усилителя 10, выход которого соединен с входом ноpмирующего усилителя 13, выход которого соединен с аналоговым входом аналого-цифрового преобразователя 15, цифровой параллельный выход которого соединен с входным портом блока 16, причем выходные выводы выходного порта блока 16 подключен к аналогово-цифровым преобразователям. The device contains a two-stage float gyroscope 1, on the output axis of which there is a rotor 3 of the angle sensor 4, the stator of which is rigidly connected to the housing 5 of the gyroscope 1, the first 6 and second 7 gyroscopic reaction sensors, each of which is installed in the space between the bearing 8 of the support 9 of the gyro 2 and meter body 5, differential 10 and differential 11 amplifiers, normalizing amplifiers 12 and 13, analog-to-digital converters 14 and 15, control unit 16 for calculating angular velocity and angular acceleration. The output of the first 6 and second 7 gyroscopic reaction sensors are connected respectively to the first and second inputs of the differential amplifier 11, the output of which is connected to the input of the normalizing amplifier 12, the output of which is connected to the analog input of the analog-to-digital converter 14, the digital parallel output of which is connected to the input port of the unit 16. The output of the angle sensor 4 is connected to the input of the differentiating amplifier 10, the output of which is connected to the input of the normalizing amplifier 13, the output of which is connected to the analog input of analog a digital converter 15, the digital parallel output of which is connected to the input port of block 16, and the output terminals of the output port of block 16 are connected to analog-to-digital converters.

Claims

1. A method of measuring the angular parameters of the object’s movement, based on measuring the rotation angles of the gyroscope relative to its output axis and differentiating this signal, characterized in that they additionally measure the gyroscopic reaction in the supports, summarize these signals and judge the angular velocity and angular acceleration based on the values obtained.

2. A device for measuring the angular parameters of the object’s movement, containing a two-stage gyroscope, on the output axis of which there is an angle sensor connected through differentiating and normalizing amplifiers, an analog-to-digital converter with a control unit and calculating angular velocity and angular acceleration, characterized in that it additionally equipped with gyroscopic reaction sensors installed in the rotor bearings, a differential amplifier, a normalizing amplifier and an analog-to-digital converter, and gy sensors Roscopic reactions are connected to the inputs of a differential amplifier, which through an additional normalizing amplifier and an analog-to-digital converter is connected to a control unit and calculates the angular velocity and angular acceleration, one of the outputs of which is connected to the control inputs of the analog-to-digital converters.