[go: up one dir, main page]

RU2829634C1 - Method of controlling change in angular position of rotor of dynamically tuned gyroscope operating in mode of angular velocity sensor, caused by change in zero signals of its angle sensors - Google Patents

Method of controlling change in angular position of rotor of dynamically tuned gyroscope operating in mode of angular velocity sensor, caused by change in zero signals of its angle sensors Download PDF

Info

Publication number
RU2829634C1
RU2829634C1 RU2024107567A RU2024107567A RU2829634C1 RU 2829634 C1 RU2829634 C1 RU 2829634C1 RU 2024107567 A RU2024107567 A RU 2024107567A RU 2024107567 A RU2024107567 A RU 2024107567A RU 2829634 C1 RU2829634 C1 RU 2829634C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
rotor
gyroscope
channel
zero
signal
Prior art date
Application number
RU2024107567A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Сергей Петрович Редькин
Original Assignee
Акционерное общество "Инерциальные технологии "Технокомплекса" (АО "ИТТ")
Filing date
Publication date
Application filed by Акционерное общество "Инерциальные технологии "Технокомплекса" (АО "ИТТ") filed Critical Акционерное общество "Инерциальные технологии "Технокомплекса" (АО "ИТТ")
Application granted granted Critical
Publication of RU2829634C1 publication Critical patent/RU2829634C1/en

Links

Abstract

FIELD: instrumentation.
SUBSTANCE: invention relates to instrument making, mainly gyroscopic, and can be used when adjusting the change in the angular position of the rotor of a dynamically tuned gyroscope (DTG) operating in the mode of an angular velocity sensor (AVG), caused by a change in the zero signals of its angle sensors. In order to eliminate static angles of inclination of the rotor of the DTG, which operates with isodromic feedbacks, by currents of torque sensors of its two channels, inputs of the regulator of inclination setpoints of the rotor of the gyroscope are preliminary connected to outputs of pre-amplifiers of sensors of angles. Further, the gyroscope is adjusted at resonance frequency of the rotor rotation speed with closed feedbacks and the rotor inclination angles caused by errors in setting the zero signals of the angle sensors are eliminated. Then, rotor turn angle is determined from its zero angular position to angular position when rotor touches rotating stop. For this purpose, the gyroscope rotor is deflected in the positive direction along the input axis of its first channel from the initial zero angle of the rotor inclination to the rotating stop, then this procedure is repeated for the second channel. In the operating mode, at each start of the gyroscope, operating at the resonant frequency of the rotor rotation speed with closed feedbacks along the channels, before the time of achieving the accuracy readiness of the gyroscope, the rotor is first deflected along the input axis of the first channel from the initial angle of inclination of the rotor along the first channel in the start-up to the rotating stop, then a similar operation is performed for the second channel. After that, the zero angular position of the rotor of the DTG is provided in the start-up in the presence of zero signals of its angle sensors.
EFFECT: high accuracy of gyroscopic systems based on DTG-AVG.
1 cl, 8 dwg

Description

Изобретение относится к области приборостроения, преимущественно гироскопического, и может быть использовано при создании гироскопических приборов и устройств.The invention relates to the field of instrument making, primarily gyroscopic, and can be used in the creation of gyroscopic instruments and devices.

Известен датчик угловой скорости на основе динамически настраиваемого гироскопа (ДНГ-ДУС), образуемого путем замыкания его двух каналов обратными связями (см., например, книгу В.А. Матвеева "Гироскоп - это просто". - МГТУ им. Н.Э. Баумана. - М., 2012. - С. 249-252), каждая из которых содержит датчик угла, усилитель и датчик момента.An angular velocity sensor based on a dynamically tuned gyroscope (DNG-DUS) is known, formed by closing its two channels with feedback (see, for example, the book by V.A. Matveev "A Gyroscope is Simple". - Bauman Moscow State Technical University. - Moscow, 2012. - Pp. 249-252), each of which contains an angle sensor, an amplifier and a torque sensor.

На практике в состав обратной связи ДНГ-ДУС входят (см. книгу В.П. Бурмистрова, Н.А. Темлякова "Методы регулировки и испытаний динамически настраиваемых гироскопов. Проектирование ДНГ для платформенных и бесплатформенных инерциальных навигационных систем" М., Технополис Москва. - 2018. - 98-99) датчик угла (ДУ) гироскопа, предварительный усилитель (ПУ), фазовый демодулятор (ФД), усилитель постоянного тока (УПТ), усилитель мощности (УМ) и датчик момента гироскопа. Обратная связь обеспечивает компенсацию моментов, действующих по осям гироскопа. Для уменьшения различного характера погрешностей нулевой сигнал ДУ согласовывают с положением вращающегося ротора гироскопа, когда его ось собственного вращения совпадает с осью вала привода. Это достигается регулировочной операцией по выставке нулевых сигналов ДУ. Метод выставки нулевых сигналов ДУ основан на том, что при достаточно большом значении остаточной жесткости упругого подвеса ротор стремится занять угловое положение, при котором его ось собственного вращения совпадает с осью вала и в этом положении происходит выставка нулевых сигналов ДУ. Для получения большого значения остаточной жесткости выставка нулевых сигналов ДУ проводится при вращении ротора гироскопа на скоростях ниже резонансной скорости вращения на 20-50%. Нулевые сигналы ДУ измеряют при разомкнутой обратной связи. Уменьшение нулевых сигналов в ДУ производят регулировкой мостовых схем, на основе которых они выполнены. Для устранения влияния на точность выставки скорости вращения Земли вектор кинетического момента гироскопа устанавливают по вертикали, а измерительные оси выставляемого ДУ, при этом находится в плоскости горизонта и ориентируется по линии Запад-Восток. В отмеченной выше литературе представленная обратная связь ДНГ имеет пропорциональный закон регулирования. Применение этого закона обуславливает при регулирования статические ошибки по углу наклона ротора, что приводит к погрешностям ДНГ-ДУС при действии на него возмущений.In practice, the DNG-DUS feedback system includes (see the book by V.P. Burmistrov, N.A. Temlyakov "Methods of Adjustment and Testing of Dynamically Tuned Gyroscopes. Design of DNG for Platform and Strapdown Inertial Navigation Systems" Moscow, Technopolis Moscow. - 2018. - 98-99) a gyroscope angle sensor (AS), a preamplifier (PA), a phase demodulator (PD), a direct current amplifier (DCA), a power amplifier (PA) and a gyroscope torque sensor. The feedback provides compensation for the moments acting along the gyroscope axes. To reduce various types of errors, the zero signal of the AS is matched to the position of the rotating rotor of the gyroscope when its axis of rotation coincides with the axis of the drive shaft. This is achieved by an adjustment operation to set the zero signals of the AS. The method of setting the zero signals of the DU is based on the fact that at a sufficiently large value of the residual rigidity of the elastic suspension, the rotor tends to take an angular position at which its axis of rotation coincides with the shaft axis, and in this position, the zero signals of the DU are set. To obtain a large value of residual rigidity, the zero signals of the DU are set when the gyroscope rotor rotates at speeds below the resonant rotation speed by 20-50%. The zero signals of the DU are measured with an open feedback. The decrease in zero signals in the DU is carried out by adjusting the bridge circuits on the basis of which they are made. To eliminate the effect on the accuracy of the setting of the Earth's rotation speed, the vector of the kinetic moment of the gyroscope is set vertically, and the measuring axes of the set DU are in the plane of the horizon and oriented along the West-East line. In the literature noted above, the feedback of the DNG presented has a proportional control law. The application of this law causes static errors in the rotor tilt angle during regulation, which leads to errors in the DNG-DUS when disturbances act on it.

За прототип взят датчик угловой скорости на базе динамически настраиваемого гироскопа (см. патент RU 2734277 С1, 14.10.2020) с изодромной обратной связью. Применение изодромного закона регулирования уменьшает погрешности, обусловленные статическими углами отклонения ротора ДНГ при действии возмущений. Так, при появлении по входным осям гироскопа ступенчатого вида угловых скоростей, моментов, дрейфа нулевых сигналов оконечных усилителей в установившемся режиме при изодромном регулировании не имеют статических погрешностей в угловом положении ротора. В ДНГ с изодромной обратной связью также проводят предварительную регулировку по согласованию нулевого углового положения ротора с нулевыми сигналами ДУ.The prototype is an angular velocity sensor based on a dynamically tuned gyroscope (see patent RU 2734277 C1, 14.10.2020) with isodromic feedback. The use of an isodromic control law reduces errors caused by static deflection angles of the DNG rotor under disturbances. Thus, when a stepped type of angular velocities, moments, and drift of zero signals of the final amplifiers appear along the input axes of the gyroscope in the steady-state mode with isodromic control, there are no static errors in the angular position of the rotor. In a DNG with isodromic feedback, preliminary adjustment is also carried out to match the zero angular position of the rotor with the zero signals of the control unit.

В известном датчике угловой скорости на базе динамически настраиваемого гироскопа регулировочная операция по согласованию нулевого углового положения ротора с нулевыми сигналами датчиков углов каналов выполняют один раз при изготовлении. При эксплуатации ДНГ-ДУС в условиях воздействия перепадов температур, вибрации, ударов может возникать изменение нулевых сигналов датчиков угла, обусловленных деформацией элементов конструкции, изменением положения вала привода в корпусе, старением конструкционных материалов с изменением их физических свойств, изменением электрических характеристик элементов мостовых схем ДУ. Изменение нулевых сигналов ДУ в процессе эксплуатации ДНГ-ДУС в известном способе не контролируют и не регулируют. Применение изодромного регулирования не устраняет наклоны ротора гироскопа при появлении изменений нулевых сигналов в датчиках углов. Это свойство ДНГ-ДУС с изодромной обратной связью можно показать, получив его переходную характеристику, обусловленную появлением ступенчатого нулевого сигнала ДУ. Рассмотрим работу ДНГ-ДУС с функциональной схемой, показанной на фиг. 1. Функциональная схема ДНГ-ДУС с регулятором уставки наклона его ротора содержит: динамически настраиваемый гироскоп 1, электронику 2 первого канала обратной связи по току датчика момента гироскопа, электронику 3 второго канала обратной связи по току датчика момента гироскопа, регулятор уставок 4 наклона ротора. Динамически настраиваемый гироскоп 1 имеет: ротор 5, датчики углов 7, 8 соответственно по первому и второму каналам, датчики моментов 6, 9 соответственно по первому и второму каналам. В датчиках углов имеются источники нулевых сигналов 10, 11. Электронные устройства, входящие в состав обратных связей 2, 3 являются одинаковыми и представляют из себя: предварительные усилители 12, 18, демодуляторы 13, 19, интеграторы 14 и 20, усилители постоянного тока 15 и 21, усилители мощности 16 и 22, эталонные сопротивления 17 и 23. В состав регулятора 4 уставок наклона ротора входят: программируемый управляющий микроконтроллер 24, входные демодуляторы регулятора уставок 25 и 28 первого и второго каналов, выходные интеграторы регулятора уставок 26 и 27 первого и второго каналов. Прецессионные уравнения движения ДНГ-ДУС с изодромными обратными связями в преобразованиях Лапласа в системе координат, связанной с его корпусом, можно представить следующим образомIn the known angular velocity sensor based on a dynamically tuned gyroscope, the adjustment operation to match the zero angular position of the rotor with the zero signals of the channel angle sensors is performed once during manufacture. When operating the DNG-DUS under conditions of temperature changes, vibration, and impacts, a change in the zero signals of the angle sensors may occur due to the deformation of the structural elements, a change in the position of the drive shaft in the housing, aging of the structural materials with a change in their physical properties, and a change in the electrical characteristics of the elements of the bridge circuits of the DU. The change in the zero signals of the DU during operation of the DNG-DUS is not monitored or regulated in the known method. The use of isodromic regulation does not eliminate the tilts of the gyroscope rotor when changes in the zero signals in the angle sensors appear. This property of the DNG-DUS with isodromic feedback can be shown by obtaining its transient response caused by the appearance of a step zero signal of the DU. Let us consider the operation of the DNG-DUS with the functional diagram shown in Fig. 1. The functional diagram of the DNG-DUS with a regulator of the tilt setting of its rotor contains: a dynamically adjustable gyroscope 1, electronics 2 of the first channel of feedback on the current of the gyroscope torque sensor, electronics 3 of the second channel of feedback on the current of the gyroscope torque sensor, a regulator of the settings 4 of the tilt of the rotor. The dynamically adjustable gyroscope 1 has: a rotor 5, angle sensors 7, 8 respectively on the first and second channels, torque sensors 6, 9 respectively on the first and second channels. The angle sensors contain zero signal sources 10, 11. The electronic devices included in the feedbacks 2, 3 are identical and are: preamplifiers 12, 18, demodulators 13, 19, integrators 14 and 20, DC amplifiers 15 and 21, power amplifiers 16 and 22, reference resistances 17 and 23. The rotor tilt setting controller 4 includes: programmable control microcontroller 24, input demodulators of the setting controller 25 and 28 of the first and second channels, output integrators of the setting controller 26 and 27 of the first and second channels. The precession equations of motion of the DNG-DUS with isodromic feedbacks in the Laplace transforms in the coordinate system associated with its body can be represented as follows

где в преобразованиях Лапласа:where in Laplace transforms:

Qx(s), Qy(s) - углы поворота ротора гироскопа относительно корпуса в системе координат, связанной с корпусом;Q x (s), Q y (s) - rotation angles of the gyroscope rotor relative to the housing in the coordinate system associated with the housing;

- вредные моменты, действующие на ротор в проекциях на оси системы координат, связанной с корпусом; - harmful moments acting on the rotor in projections onto the axes of the coordinate system associated with the housing;

- проекции абсолютной угловой скорости корпуса гироскопа на оси систем координат, связанных с корпусом; - projections of the absolute angular velocity of the gyroscope body onto the axes of the coordinate systems associated with the body;

U01(s), U02(s) - нулевые сигналы датчиков углов по первому и второму каналам;U 01 (s), U 02 (s) - zero signals from angle sensors on the first and second channels;

I01(s), I02(s) - токи в цепях обратных связей от нулевых сигналов усилителей;I 01 (s), I 02 (s) - currents in feedback circuits from zero signals of amplifiers;

Uyст11(s), Uycт12(s) - сигналы уставок на выходах демодуляторов каналов;U yст11 (s), U ycт12 (s) - signals of settings at the outputs of channel demodulators;

Р1(0), P1(0) - нулевые начальные условия по каналам гироскопа;P 1 (0), P 1 (0) - zero initial conditions for the gyroscope channels;

K11W11(s), K12W12(s) - передаточные функции обратных связей первого и второго каналов по пропорциональному закону регулирования;K 11 W 11 (s), K 12 W 12 (s) - transfer functions of the feedback of the first and second channels according to the proportional control law;

полиномы по степеням комплексной переменной S, имеющие свободные члены, равные единице; polynomials in powers of a complex variable S, having constant terms equal to one;

Kду11, Kду12 - масштабные коэффициенты датчиков углов первого и второго каналов гироскопов;K dU11 , K dU12 - scale factors of the angle sensors of the first and second channels of gyroscopes;

Ку11, Ку12 - общие коэффициенты усиления электронных устройств первого и второго каналов;K y11 , K y12 - general gain factors of electronic devices of the first and second channels;

Kпу11, Kпу12 - коэффициенты усиления предварительных усилителей первого и второго каналов;K pu11 , K pu12 - gain factors of the pre-amplifiers of the first and second channels;

Кд11, Кд12 - коэффициенты усиления демодуляторов первого и второго каналов;K d11 , K d12 - gain factors of the first and second channel demodulators;

Kду11, Kду12 - коэффициенты усиления усилителей постоянного тока первого и второго каналов;K dn11 , K dn12 - gain factors of the first and second channel DC amplifiers;

Kум11, Kум12 - коэффициенты усиления усилителей мощности первого и второго каналов;K um11 , K um12 - gain factors of the power amplifiers of the first and second channels;

W11 *(s)=Wупт11(s)Wyм11(s);W 11 * (s)=W upt11 (s)W yм11 (s);

W12 *(s)=Wупт12 (s)Wум12(s);W 12 * (s)=W upt12 (s)W mind12 (s);

A1(s)=δ1s+Kж1; B1(s)=-(Hs+λ1); C1(s)=Js; D1(s)=-N(J+С+Js)=Н1;A 1 (s)=δ 1 s+K l1 ; B 1 (s)=-(Hs+λ 1 ); C 1 (s)=Js; D 1 (s)=-N(J+C+J s )=H 1 ;

J - составляющая момента инерции ротора кардановых рамок относительно оси, лежащей в экваториальной плоскости ротора;J is the component of the moment of inertia of the rotor of the gimbal frames relative to the axis lying in the equatorial plane of the rotor;

λ1=nD, гдеλ 1 =nD, where

D - коэффициент демпфирования кардановых рамок,D - damping coefficient of cardan frames,

n - количество кардановых рамок;n - number of gimbal frames;

Kж1 - остаточная жесткость упругого подвеса ДНГ;K ж1 - residual rigidity of the elastic suspension of the DNG;

С - главный момент инерции ротора ДНГ вокруг оси собственного вращения;C is the main moment of inertia of the DNG rotor around the axis of its own rotation;

Аn - главный момент инерции n-ой кардановой рамы повеса вокруг ее экваториальной оси;A n is the principal moment of inertia of the n-th gimbal frame around its equatorial axis;

λ1 - коэффициент характеризующий демпфирование подвеса и момент газодинамического сопротивления вращению ротора и подвеса ДНГ;λ 1 - coefficient characterizing the damping of the suspension and the moment of gas-dynamic resistance to rotation of the rotor and suspension of the DNG;

N - угловая скорость вала ДНГ;N - angular velocity of the DNG shaft;

где Where

А, В - главные моменты инерции ротора ДНГ вокруг его экваториальных осей,A, B - the main moments of inertia of the DNG rotor around its equatorial axes,

Спп - главные моменты инерции n-ой кардановой рамки вокруг оси собственного вращения и экваториальной оси;C n , B n - the principal moments of inertia of the n-th gimbal frame around the axis of its own rotation and the equatorial axis;

τи1, τи2 - постоянные времени интеграторов каналов обратной связи ДНГ.τ и1 , τ и2 are the time constants of the integrators of the DNG feedback channels.

Разрешая уравнения (1) относительно углов поворота ротора ДНГ, вызванных возмущающими воздействиями, получимResolving equations (1) with respect to the rotation angles of the DNG rotor caused by disturbing effects, we obtain

В дальнейшем полагаем, что электроника обратной связи ДНГ является безинерционной, для которой W11(s)=W12(s)=W11 *(s)=W12 *(s)=1.In the following we assume that the feedback electronics of the DNG is inertialess, for which W 11 (s) = W 12 (s) = W 11 * (s) = W 12 * (s) = 1.

При ступенчатых возмущающих воздействиях их изображения имеют вид Uycт12(s)=Uycт12S-1. Подставим эти изображения ступенчатых воздействий в (2). Тогда согласно теореме о конечном значении установившиеся значения углов поворота ротора ДНГ можно представить следующим образомWith stepwise disturbing effects, their images have the form U ycт12 (s)=U ycт12 S -1 . We substitute these images of step effects into (2). Then, according to the finite value theorem, the steady-state values of the rotation angles of the DNG rotor can be represented as follows:

Полученные в выражениях (3) установившиеся значения углов поворота ротора показывают, что применение в ДНГ-ДУС изодромной обратной связи исключает статические ошибки по углу поворота ротора, обусловленные постоянной угловой скоростью, вредными моментами, нулевыми сигналами оконечных усилителей, сигналами уставок на входах интеграторов изодромных каналов обратных связей. Однако при этом имеются статические ошибки по углам поворота ротора, обусловленные нулевыми сигналами датчиков угла. Из выражений (2) выделим ошибки, обусловленные нулевыми сигналами датчиков углов U01(s), U02(s)The steady-state values of the rotor rotation angles obtained in expressions (3) show that the use of isodromic feedback in the DNG-DUS eliminates static errors in the rotor rotation angle caused by constant angular velocity, harmful moments, zero signals from the final amplifiers, and setpoint signals at the inputs of the integrators of isodromic feedback channels. However, there are static errors in the rotor rotation angles caused by zero signals from the angle sensors. From expressions (2), we will isolate the errors caused by zero signals from the angle sensors U 01 (s), U 02 (s)

Выражения (3), (4) показывают, что ошибки по каналам имеют одинаковый характер и одинаковую величину при одинаковых возмущениях. Поэтому в дальнейшем будем рассматривать ошибку одного канала. Для первого уравнения системы (4) найдем оригинал с помощью вычетов. При скачкообразном изменении нулевого сигнала датчика угла U02=Const получимExpressions (3), (4) show that the errors in the channels have the same nature and the same magnitude with the same disturbances. Therefore, in the future we will consider the error of one channel. For the first equation of the system (4), we will find the original using residues. With a stepwise change in the zero signal of the angle sensor U 02 =Const we obtain

а1 а2 - действительные части корней Si характеристического уравнения n1s4+n2s3+n3s2+n4s+n5=0, определяющие затухание;a 1 a 2 are the real parts of the roots S i of the characteristic equation n 1 s 4 +n 2 s 3 +n 3 s 2 +n 4 s+n 5 =0, which determine the attenuation;

β1, β2 мнимые части корней Si характеристического уравнения, являющиеся круговой частотой.β 1 , β 2 are the imaginary parts of the roots S i of the characteristic equation, which are the circular frequency.

Используя численные значения параметров ДНГ-ДУС с помощью системы Matlab, получен компьютерный расчет по соотношению (5) изменения угла наклона Qx(t)U02 ротора ДНГ, работающего в режиме обратной связи при воздействии ступенчатого нулевого сигнала датчика угла U02=0,001 В, который представлен на фиг. 2. Из зависимости на фиг. 2 видно, что при появлении ступенчатого нулевого сигнала датчика угла величиной 0,001 В установившийся угол наклона ротора гироскопа, работающего с изодромной обратной связью, отклоняется на величину 6,5 радиан (13,41''), что превышает типичные требования, предъявляемые к углам наклона ротора при регулировке нулевых сигналов датчиков углов. В известном способе регулировка нулевых сигналов ДНГ выполняется один раз на стадии его изготовления. При эксплуатации ДНГ-ДУС в условиях воздействия температурных перепадов, вибрации, ударов, старения конструкционных материалов датчиков углов, изменения электрических параметров мостовых схем в которые включены статора датчиков углов происходит изменение значений нулевых сигналов датчиков углов. Эти изменения нулевых сигналов отрабатывает система обратной связи путем наклона ротора от нулевых значений углов, достигнутых при регулировке, что приводит к появлению дополнительных вредных моментов, пропорциональных углам наклона ротора и связанных с остаточной жесткостью упругого подвеса, торможением ротора в газовой среде, газодинамическими воздействиями за счет изменения зазоров между вращающимися и неподвижными частями гироскопа. Применение изодромной обратной связи в ДНГ-ДУС не устраняет наклон ротора, обусловленный изменением нулевых сигналов его датчиков углов в процессе эксплуатации, что приводит к ухудшению точностных характеристик гироскопа.Using the numerical values of the DNG-DUS parameters with the help of the Matlab system, a computer calculation was obtained based on the relationship (5) of the change in the tilt angle Q x (t) U02 of the DNG rotor operating in the feedback mode under the influence of a step zero signal of the angle sensor U 02 = 0.001 V, which is shown in Fig. 2. From the dependence in Fig. 2 it is evident that when a step zero signal of the angle sensor of 0.001 V appears, the established tilt angle of the gyroscope rotor operating with isodromic feedback deviates by 6.5 radians (13.41''), which exceeds the typical requirements for the tilt angles of the rotor when adjusting the zero signals of the angle sensors. In the known method, the adjustment of the DNG zero signals is performed once at the stage of its manufacture. When operating the DNG-DUS under conditions of temperature changes, vibration, impacts, aging of the angle sensor construction materials, changes in the electrical parameters of the bridge circuits in which the angle sensor stators are included, the zero signal values of the angle sensors change. These changes in the zero signals are processed by the feedback system by tilting the rotor from the zero angle values achieved during adjustment, which leads to the appearance of additional harmful moments proportional to the rotor tilt angles and associated with the residual rigidity of the elastic suspension, rotor braking in a gas environment, gas-dynamic effects due to changes in the gaps between the rotating and stationary parts of the gyroscope. The use of isodromic feedback in the DNG-DUS does not eliminate the rotor tilt caused by a change in the zero signals of its angle sensors during operation, which leads to deterioration in the accuracy characteristics of the gyroscope.

Техническим результатом, который может быть получен при осуществлении настоящего изобретения, является система обратной связи динамически настраиваемого гироскопа с изодромным регулированием, которая не имеет статических ошибок по углу наклона ротора, вызванных в том числе и нулевыми сигналами датчиков углов, за счет применения в обратной связи дополнительного регулятора сигнала уставок, которые формируют в нем, а затем подают на входы интеграторов изодромной обратной связи, что позволяет обеспечивать регулирование с исключением изменений от запуска к запуску нулевого углового положения ротора ДНГ.The technical result that can be obtained by implementing the present invention is a feedback system for a dynamically tuned gyroscope with isodromic regulation, which does not have static errors in the angle of inclination of the rotor, including those caused by zero signals from angle sensors, due to the use in the feedback of an additional regulator of the setpoint signal, which is formed in it and then fed to the inputs of the isodromic feedback integrators, which makes it possible to ensure regulation with the exclusion of changes from start to start of the zero angular position of the DNG rotor.

Технический результат достигается тем, что в известном способе регулирования изменения углового положения ротора динамически настраиваемого гироскопа, работающего в режиме датчика угловой скорости, вызванного изменением нулевых сигналов его датчиков углов, включающий изодромное регулирование по двум аналоговым каналам обратных связей, каждый из которых имеет датчик углового положения ротора, предварительный усилитель датчика угла, демодулятор, интегратор изодромного канала обратной связи, усилитель постоянного тока, усилитель мощности токового сигнала датчика момента, датчик момента, предварительную регулировку нулевых сигналов датчиков углов при нулевых углах отклонения оси вращения ротора гироскопа от оси вращения приводного вала, выполняемой в режиме разомкнутых обратных связей на нерезонансной частоте вращения ротора, дополнительно предварительно подключают к выходам предварительных усилителей датчиков углов входы регулятора уставок наклона ротора гироскопа, включающего программируемый регулирующий микроконтроллер, входные демодуляторы и выходные интеграторы, выхода которых подсоединяют к интеграторам изодромной обратной связи гироскопа, и после настройки нулевых сигналов датчиков углов в режиме разомкнутых обратных связей на нерезонансной частоте вращения ротора измеряют в регуляторе уставок достигнутые величины настроек нулевых сигналов датчиков углов с демодуляторов регулятора уставок и запоминают их значения в памяти регулирующего микроконтроллера, выполняют регулировочный запуск гироскопа на резонансной скорости вращения ротора при замкнутых обратных связях и устраняют углы наклона ротора, вызванные погрешностями настройки нулевых сигналов датчиков углов , для чего вычисляют в регулирующем микроконтроллере величины формирующих уставки сигналов The technical result is achieved in that in the known method for regulating the change in the angular position of the rotor of a dynamically tuned gyroscope operating in the angular velocity sensor mode caused by a change in the zero signals of its angle sensors, including isodromic regulation via two analog feedback channels, each of which has a rotor angular position sensor, an angle sensor preamplifier, a demodulator, an isodromic feedback channel integrator, a DC amplifier, a torque sensor current signal power amplifier, a torque sensor, preliminary adjustment of the zero signals of the angle sensors at zero angles of deviation of the rotation axis of the gyroscope rotor from the rotation axis of the drive shaft, performed in the open feedback mode at a non-resonant rotation frequency of the rotor, additionally pre-connecting to the outputs of the angle sensor preamplifiers the inputs of the gyroscope rotor tilt setpoint controller, including a programmable regulating microcontroller, input demodulators and output integrators, the outputs of which are connected to the integrators isodromic feedback of the gyroscope, and after adjusting the zero signals of the angle sensors in the open feedback mode at the non-resonant frequency of rotation of the rotor, the achieved values of the settings of the zero signals of the angle sensors from the demodulators of the setpoint controller are measured in the setpoint controller and store their values in the memory of the control microcontroller, perform the control launch of the gyroscope at the resonant speed of rotation of the rotor with closed feedback loops and eliminate the angles of inclination of the rotor caused by errors in adjusting the zero signals of the angle sensors , for which the values of the signals that form the setpoints are calculated in the control microcontroller

которые подают на входы интеграторов соответственно первого и второго каналов регулятора уставок и получают на его выходах сигналы уставокwhich are fed to the inputs of the integrators of the first and second channels of the setpoint regulator, respectively, and receive setpoint signals at its outputs

направляемых на входы интеграторов изодромных каналов обратных связей гироскопа, затем определяют угол наклона ротора от полученного его нулевого положения до вращающегося упора для чего вычисляют в управляющем микроконтроллере величины формирующих уставки сигналов, с помощью которых отклоняют ротор до вращающегося упора,directed to the inputs of the integrators of the isodromic channels of the gyroscope feedback, then the angle of inclination of the rotor from its obtained zero position to the rotating stop is determined, for which purpose the values of the signals forming the setpoints are calculated in the control microcontroller, with the help of which the rotor is deflected to the rotating stop,

и запоминают их в памяти регулирующего микроконтроллера, отклоняют ротор гироскопа в положительном направлении по входной оси его первого канала от исходного нулевого угла наклона ротора путем подачи сигнала с регулирующего микроконтроллера на вход интегратора первого канала регулятора уставок и после касания ротором вращающегося упора в регуляторе уставок измеряют величину максимального сигнала с демодулятора первого канала регулятора уставок и запоминают этот сигнал в памяти микроконтроллера, отключают сигнал от входа интегратора первого канала регулятора уставок, отклоняют ротор гироскопа в положительном направлении по входной оси второго канала от исходного нулевого угла наклона ротора, для чего подают сигнал с регулирующего микроконтроллера на вход интегратора второго канала регулятора уставок и после момента касания ротором вращающегося упора в регуляторе уставок измеряют сигнал с демодулятора второго канала регулятора уставок, запоминают этот сигнал в памяти микроконтроллера, отключают сигнал от входа интегратора регулятора уставок второго канала, а в рабочем режиме при каждом i-том запуске гироскопа, работающего на резонансной частоте скорости вращения ротора с замкнутыми обратными связями по каналам, определяют изменение между угловым положением ротора при рабочем нулевом сигнале с датчиков углов и угловым положением ротора при его касании вращающегося упора для этого до времени достижения точностной готовности гироскопа отклоняют ротор сперва по входной оси первого канала от исходного угла наклона ротора для этого подают сигнал с регулирующего микроконтроллера на вход интегратора первого канала регулятора уставок и после момента касания ротором вращающегося упора в регуляторе уставок измеряют величину максимального сигнала с демодулятора первого канала регулятора уставок, запоминают этот сигнал в памяти микроконтроллера, отключают сигнал от входа интегратора первого канала регулятора уставок, отклоняют ротор гироскопа в положительном направлении по входной оси второго канала от исходного угла для чего подают сигнал с регулирующего микроконтроллера на вход интегратора второго канала регулятора уставок и после момента касания ротором вращающегося упора измеряют в регуляторе уставок сигнал с демодулятора второго канала регулятора уставок, запоминают этот сигнал в памяти микроконтроллера, отключают сигнал от входа интегратора регулятора уставок второго канала, после этого обеспечивают нулевое угловое положение ротора динамически настраиваемого гироскопа в i-том запуске при наличии нулевых сигналов его датчиков углов, для чего вычисляют в микроконтроллере формирующие уставки сигналыand store them in the memory of the control microcontroller, deflect the gyroscope rotor in the positive direction along the input axis of its first channel from the initial zero angle of inclination of the rotor by sending a signal from the control microcontroller to the input of the integrator of the first channel of the setpoint controller and after the rotor touches the rotating stop in the setpoint controller, the value of the maximum signal is measured from the demodulator of the first channel of the settings controller and store this signal in the memory of the microcontroller, turn off the signal from the input of the integrator of the first channel of the settings controller, the gyroscope rotor is deflected in the positive direction along the input axis of the second channel from the initial zero angle of inclination of the rotor, for which a signal is sent from the control microcontroller to the input of the integrator of the second channel of the settings controller and after the moment the rotor touches the rotating stop in the settings controller, the signal is measured from the demodulator of the second channel of the settings controller, they memorize this signal in the microcontroller memory, and turn off the signal from the input of the integrator of the second channel settings controller, and in the operating mode, at each i-th start of the gyroscope operating at the resonant frequency of the rotor rotation speed with closed feedback loops along the channels, the change between the angular position of the rotor at the operating zero signal from the angle sensors and the angular position of the rotor when it touches the rotating stop is determined for this, until the time of reaching the accuracy readiness of the gyroscope, the rotor is first deflected along the input axis of the first channel from the initial angle of inclination of the rotor for this they give a signal from the control microcontroller to the input of the integrator of the first channel of the settings controller and after the moment the rotor touches the rotating stop in the settings controller, the value of the maximum signal is measured from the demodulator of the first channel of the settings controller, store this signal in the microcontroller memory, turn off the signal from the input of the integrator of the first channel of the setpoint controller, the rotor of the gyroscope is deflected in the positive direction along the input axis of the second channel from the initial angle what is the signal for from the control microcontroller to the input of the integrator of the second channel of the settings controller and after the moment the rotor touches the rotating stop, the signal is measured in the settings controller from the demodulator of the second channel of the settings controller, they memorize this signal in the microcontroller memory, and turn off the signal from the input of the integrator of the second channel settings controller, after which the zero angular position of the rotor of the dynamically tuned gyroscope is ensured in the i-th start in the presence of zero signals from its angle sensors, for which the signals that form the settings are calculated in the microcontroller

которые подают на входы интеграторов первого и второго каналов регулятора уставок до окончания i-гo запуска и получают на входах интеграторов изодромных каналов обратных связей гироскопа сигналы уставок, устанавливающие ротор в нулевое угловое положение, в следующем видеwhich are fed to the inputs of the integrators of the first and second channels of the setpoint controller before the end of the i-th start and receive setpoint signals at the inputs of the integrators of the isodromic channels of the gyroscope feedback, setting the rotor to the zero angular position, in the following form

гдеWhere

Кд11, Кд12 - коэффициенты усиления демодуляторов по первому и второму каналам обратных связей гироскопа;K d11 , K d12 - gain factors of demodulators for the first and second channels of gyroscope feedback;

Кдр11, Кдр12 - коэффициенты усиления демодуляторов регулятора уставок по первому и второму каналам:K dr11 , K dr12 - gain factors of the demodulators of the setpoint regulator for the first and second channels:

Кду11, Кду12 - масштабные коэффициенты датчиков углов гироскопа по первому и второму каналам;K dU11 , K dU12 - scale factors of the gyroscope angle sensors for the first and second channels;

Кпу11, Кпу12 - коэффициенты усиления предварительных усилителей датчиков углов по первому и второму каналам гироскопа;K pu11 , K pu12 - gain factors of the preliminary amplifiers of the angle sensors for the first and second channels of the gyroscope;

- максимальные величины по конструкторской документации углов наклона ротора до вращающегося упора по его осям; - maximum values according to design documentation of the angles of inclination of the rotor to the rotating stop along its axes;

τи1, τи2 - постоянные времени интеграторов первого и второго изодромных каналов обратных связей гироскопа;τ и1 , τ и2 are the time constants of the integrators of the first and second isodromic feedback channels of the gyroscope;

τир1, τир2 - постоянные времени интеграторов регулятора уставок по первому и второму каналам.τ ir1 , τ ir2 - time constants of the integrators of the setpoint regulator for the first and second channels.

Рассмотрим работу динамически настраиваемого гироскопа с изодромной обратной связью, к которой подключен регулятор уставок наклона ротора, как показано на фиг. 1. Проанализируем работу одного канала гироскопа, так как оба канала имеют одинаковую структуру, и полученные результаты для одного канала будут распространяться и на другой канал. Согласно выражению (2) для второго канала ДНГ-ДУС будем иметь следующую зависимость в изображения Лапласа угла Qx(s)Uycт12 наклона ротора от подаваемого на вход интегратора изодромной обратной связи сигнала UycTl2(s) уставкиLet us consider the operation of a dynamically tuned gyroscope with isodromic feedback, to which a rotor tilt setpoint controller is connected, as shown in Fig. 1. Let us analyze the operation of one channel of the gyroscope, since both channels have the same structure, and the results obtained for one channel will also apply to the other channel. According to expression (2), for the second channel of the DNG-DUS we will have the following dependence in the Laplace image of the rotor tilt angle Q x (s)U ycт12 on the setpoint signal U ycTl2 (s) supplied to the input of the isodromic feedback integrator

При линейном изменении сигнала уставки Uуст12(t)=Kуст12t, Uycт12(s)= Kуст12s-2 выражение (11) представим в видеWith a linear change in the setpoint signal U set12 (t) = K set12 t, U ycт12 (s) = K set12 s -2 expression (11) is represented as

Для выражения (12) найдем оригинал с помощью вычетов, который будет иметь видFor expression (12), we find the original using subtractions, which will have the form

Из полученного выражения (13) видно, что при подаче на вход интегратора изодромной обратной связи ДНГ сигнала уставки в виде линейной зависимости Uyст12(t)=Kyст12t появляется постоянный угол наклона ротора гироскопаFrom the obtained expression (13) it is evident that when a setpoint signal is fed to the input of the isodromic feedback integrator DNG in the form of a linear dependence U yст12 (t)=K yст12 t a constant angle of inclination of the gyroscope rotor appears

величину и знак которого можно изменять, изменяя знак и величину коэффициента пропорциональности Куст12. Аналогичное изменения угла наклона ротора происходит и по другому каналу при подаче на вход его интегратора сигнала уставки Uyст11(t)=Kycт11t, которое можно представить в видеthe value and sign of which can be changed by changing the sign and value of the proportionality coefficient K set12 . A similar change in the rotor tilt angle occurs via another channel when the setpoint signal U yst11 (t)=K yst11 t is fed to the input of its integrator, which can be represented as

Получим, представленные ранее, соотношения (6), (7), (8), (9), (10), используя выражения (14), (15). Пусть с помощью предлагаемой схемы обратной связи ДНГ-ДУС, показанной на фиг. 1, имеющей регулятор уставок наклона ротора, в режиме разомкнутых обратных связей на нерезонансной частоте вращения ротора измерили в регуляторе уставок достигнутые величины настроек нулевых сигналов датчиков углов в виде сигналов с демодуляторов регулятора уставок. Определим сигналы уставок, которые необходимо подать на входы интеграторов обратных связей первого и второго каналов ДНГ-ДУС, чтобы устранить наклон ротора, связанный с сигналами при работе гироскопа уже на резонансной частоте скорости вращения ротора и замкнутых обратных связях. Сигналам соответствуют следующие нулевые сигналы с мостовых схем датчиков угловLet us obtain the previously presented relations (6), (7), (8), (9), (10), using expressions (14), (15). Let us use the proposed DNG-DUS feedback circuit shown in Fig. 1, which has a rotor tilt setting controller, in the open feedback mode at the non-resonant rotor rotation frequency to measure the achieved values of the zero signal settings of the angle sensors in the setting controller in the form of signals from the setpoint controller demodulators. We will determine the setpoint signals that must be fed to the inputs of the feedback integrators of the first and second channels of the DNG-DUS in order to eliminate the rotor tilt associated with the signals when the gyroscope is already operating at the resonant frequency of the rotor speed and closed feedback. Signals The following zero signals from the bridge circuits of the angle sensors correspond

При работе ДНГ в режиме замкнутой обратной связи эти нулевые сигналы датчиков углов обусловят следующие углы наклона ротораWhen the DNG operates in closed-loop mode, these zero signals from the angle sensors will determine the following rotor tilt angles:

С учетом (16) представим (17) в видеTaking into account (16), we represent (17) in the form

Эти углы наклона ротора гироскопа согласно (14), (15) можно устранить с помощью уставокThese gyroscope rotor tilt angles according to (14), (15) can be eliminated using the settings

которые также согласно (14), (15) обеспечат наклон ротораwhich also according to (14), (15) will ensure the tilt of the rotor

Для устранения углов необходимо выполнить условиеTo eliminate corners the condition must be met

Для определения подставим в (21) выражения (18), (20)To determine let's substitute expressions (18), (20) into (21)

Подставим в (22) значения для т1113, т2цз, п5 из (2) и после преобразований получимWe substitute into (22) the values for t 1113 , t 2 ц, п 5 from (2) and after transformations we obtain

Из (23) определимFrom (23) we define

Тогда искомые значения уставок согласно (19) будут иметь видThen the required values of the settings according to (19) will have the form

которые определяют выражение (7).which define expression (7).

Так как являются выходными сигналами интеграторов регулятора уставок, то входными сигналами этих интеграторов будутBecause are the output signals of the setpoint controller integrators, then the input signals of these integrators will be

которые определяют выражение (6) и обеспечивают устранение углов Для выработки сигналов на входах интеграторов регулятора уставок, которые обеспечивают наклон ротора до вращающегося упора берут из конструкторской документации на ДНГ максимальные величины этих углов. Определим сигналы уставок, с помощью которых можно повернуть ротор на углы Согласно (20)which define expression (6) and ensure the elimination of angles To generate signals at the inputs of the setpoint regulator integrators, which ensure the tilt of the rotor to the rotating stop, the maximum values of these angles are taken from the design documentation for the DNG. Let us determine the setpoint signals with which it is possible to turn the rotor by angles According to (20)

Из (27) получимFrom (27) we obtain

Уставки в этом случае будут иметь видThe settings in this case will look like this:

Так как являются выходными сигналами интеграторов регулятора уставок, то входными сигналами этих интеграторов соответственно будутBecause are the output signals of the setpoint controller integrators, then the input signals of these integrators will be respectively

которые определяют выражение (8) и обеспечивают наклон ротора до вращающегося упора.which determine expression (8) and ensure the tilt of the rotor to the rotating stop.

В рабочем режиме при каждом i-том запуске гироскопа отклоняют ротор от его исходного углового положения до вращающегося упора последовательно по каждому каналу и измеряют сигналы с демодуляторов регулятора уставок после касания ротором вращающегося упора.In the operating mode, at each i-th start of the gyroscope, the rotor is deflected from its initial angular position to the rotating stop sequentially for each channel and measure the signals from the demodulators of the setpoint controller after the rotor touches the rotating stop.

Предварительно в регулировочном запуске были определены с демодуляторов уставок сигналы характеризующих углы наклона ротора от нулевого положения до вращающегося упора. Углы от положения ротора в i-том запуске до вращающегося упора определяются какIn the preliminary control start-up, signals were determined from the setpoint demodulators characterizing the angles of inclination of the rotor from the zero position to the rotating stop. The angles from the rotor position in the i-th run to the rotating stop are determined as

Разность между углами ротора до вращающегося упора в i-том запуске и регулировочном запускеThe difference between the rotor angles to the rotating stop in the i-th start and the adjustment start

Используя (20) определимUsing (20) we define

С учетом (18), (31), (32)Taking into account (18), (31), (32)

Подставляя в (34) значения для т1113, т2ц3, п5 из (2) и преобразуя, получимSubstituting into (34) the values for t 1113 , t 2 c 3 , n 5 from (2) and transforming, we obtain

Так как являются выходными сигналами интеграторов регулятора уставок, то входными сигналами этих интеграторов будут соответственноBecause are the output signals of the setpoint controller integrators, then the input signals of these integrators will be respectively

Выражения (35), (36), (37) характеризуют выражения (10), (9) и вырабатываются в микроконтроллере.Expressions (35), (36), (37) characterize expressions (10), (9) and are generated in the microcontroller.

Проведены компьютерные исследования предлагаемого способа регулирования изменения углового положения ротора ДНГ-ДУС, вызванного изменением нулевых сигналов его датчиков углов. Для этого использовалось выражениеComputer studies of the proposed method for regulating the change in the angular position of the DNG-DUS rotor caused by a change in the zero signals of its angle sensors were carried out. For this, the expression was used

или с учетом (5) и (13)or taking into account (5) and (13)

На основе выражения (39) в системе Matlab была разработана программа для численного вычисления Qx(t)U02,Uуст12. Задавали ступенчатый нулевой сигнал датчика угла второго канала гироскопа U02=0,001 В. Этот сигнал при работе гироскопа в режиме замкнутой обратной связи вызывал отклонение ротора гироскопа на угол Qx=0,6448⋅10-4 рад. Используя значение Qx коэффициент Куст12 и сигнал уставки Uyст12 определяли с помощью выражений (28), (29). На фиг. (5) показано, рассчитанное на компьютере изменение угла наклона ротора ДНГ-ДУС при воздействии ступенчатого нулевого сигнала датчика угла U02=0, 001 В и подаче на вход интегратора изодромной обратной связи сигнала уставки, изменяющейся по линейному закону Uyст12=0,059t. Сравнение представленных на фиг. 2 и 5 зависимостей показывает, что предлагаемый способ позволяет устранить наклон ротора в ДНГ-ДУС с изодромной обратной связью, обусловленного появлением нулевого сигнала датчика угла гироскопа. Аналогичным образом устраняют наклон ротора, вызванный нулевым сигналом датчика угла и по другому каналу гироскопа.Based on expression (39), a program for numerical calculation of Q x (t) U02,Uуст12 was developed in the Matlab system. A step zero signal of the angle sensor of the second channel of the gyroscope was set U 02 = 0.001 V. When the gyroscope was operating in the closed-loop feedback mode, this signal caused a deviation of the gyroscope rotor by an angle of Q x = 0.6448⋅10 -4 rad. Using the value of Q x, the coefficient K уст12 and the setpoint signal U yст12 were determined using expressions (28), (29). Fig. (5) shows the change in the inclination angle of the DNG-DUS rotor calculated on a computer under the influence of the step zero signal of the angle sensor U 02 = 0.001 V and the supply to the input of the isodromic feedback integrator of the setpoint signal changing according to the linear law U yст12 = 0.059t. Comparison of the results presented in Fig. 2 and 5 dependencies show that the proposed method allows eliminating the rotor tilt in the DNG-DUS with isodromic feedback, caused by the appearance of a zero signal from the gyroscope angle sensor. Similarly, the rotor tilt caused by a zero signal from the angle sensor and on another gyroscope channel is eliminated.

Таким образом, предлагаемый способ регулирования изменения углового положения ротора динамически настраиваемого гироскопа, работающего в режиме датчика угловой скорости, вызванного изменением нулевых сигналов его датчиков углов, имеет следующие отличия от известного способа:Thus, the proposed method for regulating the change in the angular position of the rotor of a dynamically tuned gyroscope operating in the angular velocity sensor mode, caused by a change in the zero signals of its angular sensors, has the following differences from the known method:

1.В подготовительных операциях введены следующие новые действия:1. The following new actions have been introduced in preparatory operations:

- подключают к выходам предварительных усилителей обратных связей гироскопа дополнительно регулятор уставок наклона ротора, вырабатывающий сигналы уставок, подаваемые на входы интеграторов изодромных каналов обратных связей;- an additional rotor tilt setting regulator is connected to the outputs of the gyroscope feedback preamplifiers, generating setting signals fed to the inputs of the isodromic feedback channel integrators;

- обеспечивают автоматическое регулирование сигналов уставок в зависимости от нулевых сигналов датчиков углов;- provide automatic regulation of setpoint signals depending on the zero signals of angle sensors;

- используют в регуляторе уставок микроконтроллер, демодуляторы регулятора и интеграторы регулятора;- use a microcontroller, regulator demodulators and regulator integrators in the setting regulator;

- измеряют величины ошибок настроек нулевых сигналов датчиков углов, используя сигналы демодуляторов регулятора уставок в режиме разомкнутых обратных связей гироскопа на нерезонансной частоте вращения его ротора;- measure the values of the errors in the settings of the zero signals of the angle sensors, using the signals of the demodulators of the setpoint controller in the open feedback mode of the gyroscope at the non-resonant frequency of rotation of its rotor;

- вычисляют в микроконтроллере сигналы, формирующие уставки, соответствующие величинам погрешностей настроек нулевых сигналов датчиков углов, для чего используют сигналы с демодуляторов регулятора уставок;- calculate signals in the microcontroller that generate settings corresponding to the values of the errors in the settings of the zero signals of the angle sensors, for which they use signals from the demodulators of the setting controller;

- подают с микроконтроллера формирующие сигналы на входы интеграторов регулятора уставок для получения на их выходах линейно изменяющихся сигналов уставок;- send forming signals from the microcontroller to the inputs of the setpoint regulator integrators to obtain linearly changing setpoint signals at their outputs;

- направляют линейно изменяющиеся сигналы уставок на входы интеграторов изодромных обратных связей гироскопа для установки его ротора в нулевое положение при наличии ошибок настройки нулевых сигналов датчиков углов;- send linearly changing setpoint signals to the inputs of the integrators of the isodromic feedback of the gyroscope to set its rotor to the zero position in the presence of errors in setting the zero signals of the angle sensors;

- вычисляют в управляющем микроконтроллере сигналы, подаваемые на входы интеграторов регулятора уставок, обеспечивающие наклон ротора гироскопа от нулевого положения до вращающегося упора, используя максимальные значения углов до вращающегося упора из технической документации на гироскоп;- calculate in the control microcontroller the signals fed to the inputs of the setpoint controller integrators, ensuring the tilt of the gyroscope rotor from the zero position to the rotating stop, using the maximum values of the angles to the rotating stop from the technical documentation for the gyroscope;

- запоминают значения сигналов, обеспечивающих наклон ротора из нулевого положения до вращающегося упора в памяти микроконтроллера;- store the values of signals that ensure the tilt of the rotor from the zero position to the rotating stop in the microcontroller memory;

- подают сигнал, обеспечивающий наклон ротора из нулевого положения до вращающегося упора, с регулирующего микроконтроллера на вход интегратора первого канала регулятора уставок;- send a signal, ensuring the tilt of the rotor from the zero position to the rotating stop, from the control microcontroller to the input of the integrator of the first channel of the setting controller;

- измеряют максимальный сигнал с демодулятора первого канала регулятора уставок после касания ротором вращающегося упора;- measure the maximum signal from the demodulator of the first channel of the settings controller after the rotor touches the rotating stop;

- запоминают в памяти микроконтроллера максимальный сигнал с демодулятора первого канала регулятора уставок после касания ротором вращающегося упора;- store in the microcontroller memory the maximum signal from the demodulator of the first channel of the settings controller after the rotor touches the rotating stop;

- отключают сигнал, обеспечивающий наклон ротора от нулевого положения до вращающегося упора от входа интегратора первого канала регулятора уставок;- turn off the signal that ensures the tilt of the rotor from the zero position to the rotating stop from the input of the integrator of the first channel of the settings controller;

- подают сигнал с регулирующего микроконтроллера на вход интегратора второго канала регулятора уставок, обеспечивающего наклон из нулевого положения до вращающегося упора;- send a signal from the control microcontroller to the input of the integrator of the second channel of the setting controller, which ensures tilt from the zero position to the rotating stop;

- измеряют максимальный сигнал с демодулятора второго канала регулятора уставок после касания ротором вращающегося упора;- measure the maximum signal from the demodulator of the second channel of the settings controller after the rotor touches the rotating stop;

-запоминают максимальный сигнал в памяти микроконтроллера с демодулятора второго канала регулятора уставок после касания ротором вращающегося упора;- remember the maximum signal in the microcontroller memory from the demodulator of the second channel of the settings controller after the rotor touches the rotating stop;

- отключают сигнал, обеспечивающий наклон ротора из нулевого положения до вращающегося упора от входа интегратора второго канала регулятора уставок;- turn off the signal that ensures the tilt of the rotor from the zero position to the rotating stop from the input of the integrator of the second channel of the settings controller;

2. В рабочем режиме ДНГ-ДУС при каждом запуске гироскопа введены следующие новые действия:2. In the DNG-DUS operating mode, the following new actions have been introduced for each gyroscope start:

- отклоняют ротор гироскопа в положительном направлении сперва по первому каналу от исходного угла наклона, обусловленного нулевыми сигналами датчиков углов, для чего подают с регулирующего микроконтроллера на вход интегратора первого канала регулятора уставок сигнал, обеспечивающий наклон ротора до вращающегося упора;- the gyroscope rotor is deflected in the positive direction first along the first channel from the initial tilt angle determined by the zero signals of the angle sensors, for which a signal is supplied from the control microcontroller to the input of the integrator of the first channel of the setpoint controller, ensuring the tilt of the rotor to the rotating stop;

- измеряют максимальный сигнал с демодулятора первого канала регулятора уставок после касания ротором вращающегося упора и запоминают его в памяти микроконтроллера;- measure the maximum signal from the demodulator of the first channel of the settings controller after the rotor touches the rotating stop and store it in the microcontroller memory;

- отключают сигнал, обеспечивающий наклон ротора до вращающегося упора от исходного положения, обусловленного нулевыми сигналами датчиков углов, от входа интегратора первого канала регулятора уставок;- disconnect the signal that ensures the tilt of the rotor to the rotating stop from the initial position, determined by the zero signals of the angle sensors, from the input of the integrator of the first channel of the setting controller;

- отклоняют ротор гироскопа в положительном направлении по второму каналу от исходного угла наклона, обусловленного нулевыми сигналами датчиков углов, для чего подают с регулирующего микроконтроллера на вход интегратора второго канала регулятора уставок сигнал, обеспечивающий наклон ротора до вращающегося упора;- the gyroscope rotor is deflected in the positive direction along the second channel from the initial tilt angle, determined by the zero signals of the angle sensors, for which a signal is sent from the control microcontroller to the input of the integrator of the second channel of the setpoint controller, ensuring the tilt of the rotor to the rotating stop;

- измеряют максимальный сигнал с демодулятора второго канала регулятора уставок после касания ротором вращающегося упора и запоминают его в памяти микроконтроллера;- measure the maximum signal from the demodulator of the second channel of the settings controller after the rotor touches the rotating stop and store it in the microcontroller memory;

- отключают сигнал, обеспечивающий наклон ротора до вращающегося упора от исходного положения, обусловленного нулевыми сигналами датчиков углов, от входа интегратора второго канала регулятора уставок;- disconnect the signal that ensures the tilt of the rotor to the rotating stop from the initial position, determined by the zero signals of the angle sensors, from the input of the integrator of the second channel of the setting controller;

- вычисляют в микроконтроллере сигналы формирования уставок, используя запомненные в памяти микроконтроллеры сигналы с демодуляторов регулятора уставок по каналам после касания ротором вращающегося упора;- calculate the signals for generating the settings in the microcontroller, using the signals from the settings controller demodulators stored in the microcontroller memory via channels after the rotor touches the rotating stop;

- подают на входы интеграторов первого и второго каналов регулятора уставок сигналы формирования уставок и получают на их выходах сигналы уставок, которые подают на входы интеграторов изодромных каналов обратных связей гироскопа для обеспечения нулевого углового положения ротора при наличии нулевых сигналов датчиков углов.- signals for generating the settings are fed to the inputs of the integrators of the first and second channels of the setting controller and setpoint signals are received at their outputs, which are fed to the inputs of the integrators of the isodromic feedback channels of the gyroscope to ensure the zero angular position of the rotor in the presence of zero signals from the angle sensors.

На фиг. 1 показана функциональная схема датчика угловой скорости на основе динамически настраиваемого гироскопа с регулятором уставки наклона его ротора.Fig. 1 shows a functional diagram of an angular velocity sensor based on a dynamically tuned gyroscope with a regulator for setting the tilt of its rotor.

На фиг. 2 представлено изменение угла наклона ротора динамически настраиваемого гироскопа, работающего в режиме изодромных обратных связей по токам датчиков моментов, при воздействии ступенчатого нулевого сигнала датчика угла U02 - 0,001 В.Fig. 2 shows the change in the tilt angle of the rotor of a dynamically tuned gyroscope operating in the isodromic feedback mode based on the torque sensor currents, under the influence of a stepped zero signal from the angle sensor U 02 - 0.001 V.

На фиг. 3 показано изменение угла наклона ДНГ-ДУС при подаче на вход интегратора изодромной обратной связи второго канала линейно изменяющегося сигнала уставки Uycт12 = -0,0597t.Fig. 3 shows the change in the angle of inclination of the DNG-DUS when a linearly changing setpoint signal U yct12 = -0.0597t is fed to the input of the isodromic feedback integrator of the second channel.

На фиг. 4 представлена конструктивная схема расположения основных узлов динамически настраиваемого гироскопа.Fig. 4 shows the design diagram of the arrangement of the main units of a dynamically tuned gyroscope.

На фиг. 5 показано изменение угла наклона ротора ДНГ-ДУС при воздействии ступенчатого нулевого сигнала датчика угла U02=0,001 В во втором канале и подачи на вход интегратора второго канала изодромной обратной связи сигнала уставки, изменяющегося по линейному закону Uyст12= -0,0597t.Fig. 5 shows the change in the tilt angle of the DNG-DUS rotor under the influence of a stepped zero signal from the angle sensor U 02 = 0.001 V in the second channel and the supply to the input of the integrator of the second channel of isodromic feedback of a setpoint signal changing according to the linear law U yст12 = -0.0597t.

На фиг. 6 представлена блок-схема выполняемых действий при проведении предварительных регулировочных операций в предлагаемом способе регулирования изменения углового положения ротора ДНГ-ДУС, вызванного изменением нулевых сигналов его датчиков углов.Fig. 6 shows a block diagram of the actions performed during preliminary adjustment operations in the proposed method for regulating the change in the angular position of the DNG-DUS rotor caused by a change in the zero signals of its angle sensors.

На фиг. 7 показана блок-схема работы регулятора уставки наклона ротора ДНГ-ДУС в рабочих запусках при регулировании изменения углового положения его ротора, вызванного изменением нулевых сигналов датчиков углов.Fig. 7 shows a block diagram of the operation of the DNG-DUS rotor tilt setpoint regulator during operating starts when regulating the change in the angular position of its rotor caused by a change in the zero signals of the angle sensors.

На фиг. 8 приведена схема состава программируемого регулирующего микроконтроллера.Fig. 8 shows a diagram of the composition of a programmable control microcontroller.

На фиг. 1 представлена функциональная схема датчика угловой скорости на основе динамически настраиваемого гироскопа с регулятором уставки наклона его ротора, в которой показаны основные электронные блоки и их взаимосвязь, позволяющие реализовать предлагаемый способ. Состав электронных блоков, образующих обратные связи по токам датчиков моментов в ДНГ является типичным и имеет практическое использование. В представленной на фиг. 1 функциональной схеме введен новый электронный блок, которым является регулятор 4 уставки наклона ротора гироскопа. Регулятор уставки углового положения ротора ДНГ-ДУС должен реализовывать алгоритмы работы, показанные на фиг. 6 и 7. На фиг. 6 представлена блок-схема выполняемых действий при проведении предварительных регулировочных операций в предлагаемом способе регулирования изменения углового положения ротора ДНГ-ДУС, вызванного изменением нулевых сигналов его датчиков углов. На фиг. 7 показана блок-схема работы регулятора уставки наклона ротора ДНГ-ДУС в рабочих запусках при регулировании изменения углового положения его ротора, вызванного изменением нулевых сигналов датчиков углов. Данный регулятор уставки наклона ротора может быть реализован на основе программируемого управляющего микроконтроллера (ремиконта) и стандартных электронных устройств - демодулятора и интегратора в каждом канале регулирования, таких же, как в каналах обратных связях гироскопа. Схема состава программируемого регулирующего микроконтроллера приведена на фиг. 8. В состав регулирующего микроконтроллера входят: микропроцессор 1, память 2, устройство ввода-вывода 3, фильтры 4, 5, аналого-цифровой преобразователь с мультиплексором 6, цифроаналоговый преобразователь с мультиплексором 7, монитор 8. В микропроцессоре 1 можно выделить совокупность функционально связанных регистров, арифметико-логическое устройство и схемы управления. Арифметико-логические операции могут выполняться над содержимым регистров и ячеек памяти 2. Микропроцессор имеет следующие типы памяти: оперативную, постоянную, внешнюю. Устройство ввода-вывода 3 может иметь параллельный порт ввода-вывода, последовательный порт ввода-вывода. Программируемый порт параллельного ввода-вывода обеспечивает обмен информацией между микропроцессором 1 и внешними устройствами. Последовательный порт ввода-вывода представляет собой универсальный синхронный/асинхронный приемник/передатчик, который принимает от центрального процессора информацию в параллельном виде по шине данных и преобразует ее в поток данных для передачи в последовательном формате. Одновременно это устройство может принимать потоки данных в последовательном и преобразовывать их в параллельный формат. При этом устройство последовательного ввода-вывода извещает процессор о готовности принять новый байт данных для передачи или о приеме байта для процессора. Аналого-цифровой преобразователь 6 преобразовывает аналоговые напряжения в цифровую форму, а цифро-аналоговый преобразователь 7 преобразовывает цифровую форму сигнала в аналоговое напряжение. Входы фильтра 6 являются входами непрерывных сигналов. А входы фильтра 5-входами дискретных сигналов. Для работы с компьютером, программатором используются входы фильтра 5. Микроконтроллер имеет монитор источника питания 8, обеспечивающий надежность работы ремиконта. Таким образом, представленные возможности управляющего микроконтроллера позволяют выполнить действия в предлагаемом способе, которые представлены на фиг. 6 и фиг. 7, и реализовать на его основе регулятор уставки наклона ротора ДНГ, устраняющий наклоны, вызванные изменением нулевых сигналов датчиков углов. Для практической реализации регулятора уставки наклона ротора в ДНГ можно использовать микроконтроллер ADμC812 фирмы Analog Device. Микроконтроллер ADηC812 состоит из четырех основных блоков: блока аналогового ввода-вывода, блока ядра микроконтроллера, блока памяти и блока периферийных устройств. Блок аналогового ввода вывода основан на быстром 12-разрядном АЦП, работающем от одного источника питания и содержит помимо многоканального мультиплексора устройство выборки-хранения, источник опорного напряжения и функцию самокалибровки. Встроенный прецизионный источник опорного напряжения величиной 2,5 В позволяет обходиться без внешних источников при работе с аналоговыми сигналами в диапазоне от 0 до 2,5 В. При большем размахе входных сигналов (от 0 до напряжения питания) возможно подключение внешнего источника опорного напряжения. Максимальная производительность ФЦП составляет 200 тысяч измерений в секунду, что вполне достаточно для применения в предлагаемом способе. Интегральная нелинейность АЦП составляет величину ±0,5 МЗР (младшего значащего разряда). Режим работы АЦП задается микроконтроллером и может быть как "однократным", так и "автоматическим" с прямой записью результатов измерений в память микроконтроллера. На кристалле имеется встроенный датчик температуры, который можно использовать как для независимых измерений температуры окружающей среды, так и в режиме калибровки АЦП. Функции аналогового вывода обеспечиваются двумя 12 разрядными ЦАП, снабженными выходными буферами-усилителями. Каждый ЦАП может работать как в 8-, так и 12-разрядном режиме, и имеет программируемый размах входного напряжения в пределах от 0 до 2,5 В или от 0 до напряжения питания. Блок ядра микроконтроллера основан на полноценной архитектуре контроллеров семейства 8051 и полностью совместим с ними по системе команд. Микроконтроллер работает на тактовой частоте 12 МГц, имеет в своем составе три программируемых 16-разрядных таймера/счетчика, 24 программируемых порта ввода/вывода, 8 программируемых портов ввода и поддерживает систему прерываний от 9 источников с двумя уровнями приоритета. Блок памяти состоит из 8 Кбайт внутренней Flash-памяти для хранения программ, 640 байт внутренней Flash-памяти для хранения данных, 256 байт ОЗУ для хранения данных. При этом адресное пространство данных составляет 16 Мбайт. А адресное пространство программ-64 Кбайт. Для повышения надежности работы ADμC812 на кристалл интегрированы монитор источника питания, уровень срабатывания которого может быть выбран из пяти задаваемых пользователем напряжений в диапазоне от 2,6 В до 4,6 В, и сторожевой таймер с программируемой задержкой сигнала сброса от 16 до 2048 мс. ADμC812 выпускается в 52-вьгводном корпусе, специализирован на температурный диапазон от -40°С до 85°С, и имеет несколько режимов энергопотребления при питании как от 3 В, так и от 5 В источника. Представленные технические характеристики микроконтроллера ADμC812 вполне достаточны для реализации регулятора уставок наклона ротора ДНГ в предлагаемом способе.Fig. 1 shows a functional diagram of an angular velocity sensor based on a dynamically adjustable gyroscope with a regulator of the tilt setpoint of its rotor, which shows the main electronic units and their interrelationships that make it possible to implement the proposed method. The composition of the electronic units that form feedback on the currents of the torque sensors in the DNG is typical and has practical use. In the functional diagram shown in Fig. 1, a new electronic unit is introduced, which is a regulator 4 of the tilt setpoint of the gyroscope rotor. The regulator of the angular position setpoint of the DNG-DUS rotor must implement the operating algorithms shown in Figs. 6 and 7. Fig. 6 shows a block diagram of the actions performed during the preliminary adjustment operations in the proposed method for regulating the change in the angular position of the DNG-DUS rotor caused by a change in the zero signals of its angle sensors. In Fig. 7 shows a block diagram of the operation of the DNG-DUS rotor tilt setpoint regulator in working starts when regulating the change in the angular position of its rotor caused by a change in the zero signals of the angle sensors. This rotor tilt setpoint regulator can be implemented on the basis of a programmable control microcontroller (recontact) and standard electronic devices - a demodulator and an integrator in each control channel, the same as in the gyroscope feedback channels. The diagram of the composition of the programmable regulating microcontroller is shown in Fig. 8. The regulating microcontroller includes: microprocessor 1, memory 2, input-output device 3, filters 4, 5, analog-to-digital converter with multiplexer 6, digital-to-analog converter with multiplexer 7, monitor 8. In microprocessor 1, it is possible to distinguish a set of functionally related registers, an arithmetic logic unit and control circuits. Arithmetic and logical operations can be performed on the contents of registers and memory cells 2. The microprocessor has the following types of memory: operational, constant, external. The input-output device 3 can have a parallel input-output port, a serial input-output port. The programmable parallel input-output port ensures the exchange of information between the microprocessor 1 and external devices. The serial input-output port is a universal synchronous/asynchronous receiver/transmitter that receives information from the central processor in parallel form via the data bus and converts it into a data stream for transmission in serial format. At the same time, this device can receive data streams in serial and convert them into parallel format. In this case, the serial input-output device notifies the processor of its readiness to receive a new byte of data for transmission or of the reception of a byte for the processor. The analog-to-digital converter 6 converts analog voltages into digital form, and the digital-to-analog converter 7 converts the digital form of the signal into analog voltage. The inputs of filter 6 are continuous signal inputs. And the inputs of filter 5 are discrete signal inputs. The inputs of filter 5 are used to work with the computer, the programmer. The microcontroller has a power source monitor 8, which ensures the reliability of the remicont. Thus, the presented capabilities of the control microcontroller allow you to perform the actions in the proposed method, which are shown in Fig. 6 and Fig. 7, and to implement on its basis a regulator of the rotor tilt setting of the DNG, eliminating tilts caused by a change in the zero signals of the angle sensors. For the practical implementation of the regulator of the rotor tilt setting in the DNG, you can use the ADμC812 microcontroller from Analog Device. The ADηC812 microcontroller consists of four main units: an analog input/output unit, a microcontroller core unit, a memory unit, and a peripheral unit. The analog input/output unit is based on a fast 12-bit ADC operating from a single power source and, in addition to a multichannel multiplexer, contains a sample-and-hold device, a reference voltage source, and a self-calibration function. The built-in precision 2.5 V reference voltage source eliminates the need for external sources when working with analog signals in the range from 0 to 2.5 V. With a larger input signal swing (from 0 to supply voltage), an external reference voltage source can be connected. The maximum throughput of the FDC is 200 thousand measurements per second, which is quite sufficient for use in the proposed method. The integral nonlinearity of the ADC is ±0.5 LSB (least significant digit). The ADC operating mode is set by the microcontroller and can be either "single" or "automatic" with direct recording of measurement results into the microcontroller memory. The crystal has a built-in temperature sensor, which can be used both for independent measurements of the ambient temperature and in the ADC calibration mode. The analog output functions are provided by two 12-bit DACs equipped with output buffer amplifiers. Each DAC can operate in both 8- and 12-bit modes and has a programmable input voltage swing within the range from 0 to 2.5 V or from 0 to the supply voltage. The microcontroller core block is based on the full-fledged architecture of the 8051 family of controllers and is fully compatible with them in terms of the command system. The microcontroller operates at a clock frequency of 12 MHz, has three programmable 16-bit timers/counters, 24 programmable input/output ports, 8 programmable input ports and supports an interrupt system from 9 sources with two priority levels. The memory block consists of 8 KB of internal Flash memory for storing programs, 640 bytes of internal Flash memory for storing data, 256 bytes of RAM for storing data. The data address space is 16 MB. And the program address space is 64 KB. To improve the reliability of the ADμC812, a power supply monitor is integrated on the chip, the response level of which can be selected from five user-defined voltages in the range from 2.6 V to 4.6 V, and a watchdog timer with a programmable reset signal delay from 16 to 2048 ms. The ADμC812 is available in a 52-pin package, specialized in the temperature range from -40 ° C to 85 ° C, and has several power consumption modes when powered from both 3 V and 5 V sources. The presented technical characteristics of the ADμC812 microcontroller are quite sufficient for the implementation of the DNG rotor tilt setting controller in the proposed method.

Использование предлагаемого способа позволяет повысить точностные характеристики датчиков угловой скорости на основе динамически настраиваемых гироскопов за счет уменьшения погрешностей, связанных с угловой ориентацией ротора относительно вала привода и элементов его корпуса. Углы поворота ротора относительно внутренних элементов конструкции обуславливают погрешности, вызванные моментами демпфирования ротора, моментами торможения ротора при его вращении во внутренней газовой среде герметичного корпуса, вращающими моментами, действующими со стороны вала привода, моментами от остаточной жесткости упругого подвеса, газодинамическими моментами вследствие несимметричных зазоров между поверхностью ротора и внутренними элементами конструкции. Предлагаемый способ позволяет в процессе эксплуатации ДНГ-ДУС сохранять стабильность углового положения ротора относительно его внутренних элементов, тем самым уменьшать погрешности ДНГ от отмеченных вредных моментов. Применение предлагаемого способа повышает точность гироскопических систем на основе ДНГ-ДУС, что обеспечивает расширение области их использования.The use of the proposed method allows to increase the accuracy characteristics of angular velocity sensors based on dynamically adjustable gyroscopes by reducing errors associated with the angular orientation of the rotor relative to the drive shaft and the elements of its housing. The angles of rotation of the rotor relative to the internal elements of the structure cause errors caused by the moments of rotor damping, moments of braking of the rotor during its rotation in the internal gas environment of the sealed housing, torques acting from the side of the drive shaft, moments from the residual rigidity of the elastic suspension, gas-dynamic moments due to asymmetric gaps between the rotor surface and the internal elements of the structure. The proposed method allows to maintain the stability of the angular position of the rotor relative to its internal elements during the operation of the DNG-DUS, thereby reducing the errors of the DNG from the noted harmful moments. The use of the proposed method increases the accuracy of gyroscopic systems based on the DNG-DUS, which ensures the expansion of the area of their use.

Claims (19)

Способ регулирования изменения углового положения ротора динамически настраиваемого гироскопа, работающего в режиме датчика угловой скорости, вызванного изменением нулевых сигналов его датчиков углов, включающий изодромное регулирование по двум аналоговым каналам обратных связей, каждый из которых имеет датчик углового положения ротора, предварительный усилитель датчика угла, демодулятор, интегратор изодромного канала обратной связи, усилитель постоянного тока, усилитель мощности токового сигнала датчика момента, датчик момента, предварительную регулировку нулевых сигналов датчиков углов при нулевых углах отклонения ротора гироскопа от оси вращения приводного вала, выполняемую в режиме разомкнутых обратных связей на нерезонансной частоте вращения ротора, отличающийся тем, что предварительно подключают к выходам предварительных усилителей датчиков углов входы регулятора уставок наклона ротора гироскопа, включающего программируемый регулирующий микроконтроллер, входные демодуляторы и выходные интеграторы, выходы которых подсоединяют к интеграторам изодромной обратной связи гироскопа, и после настройки нулевых сигналов датчиков углов в режиме разомкнутых обратных связей на нерезонансной частоте вращения ротора измеряют в регуляторе уставок достигнутые величины ошибок настроек нулевых сигналов датчиков углов с демодуляторов регулятора уставок и запоминают их значения в памяти регулирующего микроконтроллера, выполняют регулировочный запуск гироскопа на резонансной частоте скорости вращения ротора при замкнутых обратных связях и устраняют углы наклона ротора, вызванные ошибками настройки нулевых сигналов датчиков углов для чего вычисляют в управляющем микроконтроллере величины формирующих уставки сигналовA method for regulating a change in the angular position of a rotor of a dynamically tuned gyroscope operating in the angular velocity sensor mode caused by a change in the zero signals of its angle sensors, including isodromic regulation via two analog feedback channels, each of which has a rotor angular position sensor, an angle sensor preamplifier, a demodulator, an isodromic feedback channel integrator, a DC amplifier, a torque sensor current signal power amplifier, a torque sensor, preliminary adjustment of the zero signals of the angle sensors at zero angles of deviation of the gyroscope rotor from the axis of rotation of the drive shaft, performed in the open feedback mode at a non-resonant frequency of rotation of the rotor, characterized in that the inputs of the gyroscope rotor tilt setpoint controller, including a programmable control microcontroller, input demodulators and output integrators, the outputs of which are connected to the isodromic feedback integrators of the gyroscope, are pre-connected to the outputs of the angle sensor preamplifiers, and after setting the zero signals of the angle sensors in the open feedback mode at the non-resonant frequency of rotation of the rotor, the achieved values of the errors in the settings of the zero signals of the angle sensors from the demodulators of the setpoint controller are measured in the setpoint controller and store their values in the memory of the control microcontroller, perform the control launch of the gyroscope at the resonant frequency of the rotor speed with closed feedback loops and eliminate the rotor tilt angles caused by errors in setting the zero signals of the angle sensors why are the values of the signals that form the setpoints calculated in the control microcontroller которые подают на входы интеграторов соответственно первого и второго каналов регулятора уставок, и получают на его выходах сигналы уставокwhich are fed to the inputs of the integrators of the first and second channels of the setpoint regulator, respectively, and receive setpoint signals at its outputs направляемых на входы интеграторов изодромных каналов обратных связей гироскопа, затем определяют угол поворота ротора от полученного его нулевого углового положения до углового положения при касании ротора вращающегося упора, для чего вычисляют в управляющем микроконтроллере величины формирующих уставки сигналов, с помощью которых отклоняют ротор до вращающегося упора,directed to the inputs of the integrators of the isodromic channels of the gyroscope feedback, then the angle of rotation of the rotor is determined from its obtained zero angular position to the angular position when the rotor touches the rotating stop, for which purpose the values of the signals forming the setpoints are calculated in the control microcontroller, with the help of which the rotor is deflected to the rotating stop, и запоминают их в памяти регулирующего микроконтроллера, отклоняют ротор гироскопа в положительном направлении по входной оси его первого канала от исходного нулевого угла наклона ротора путем подачи сигнала с регулирующего микроконтроллера на вход интегратора первого канала регулятора уставок, и после касания ротором вращающегося упора в регуляторе уставок измеряют величину максимального сигнала с демодулятора первого канала регулятора уставок, и запоминают этот сигнал в памяти микроконтроллера, отключают сигнал от входа интегратора первого канала регулятора уставок, отклоняют ротор гироскопа в положительном направлении по входной оси второго канала от исходного нулевого угла наклона ротора, для чего подают сигнал с регулирующего микроконтроллера на вход интегратора второго канала регулятора уставок и после момента касания ротором вращающегося упора в регуляторе уставок измеряют сигнал с демодулятора второго канала регулятора уставок, запоминают этот сигнал в памяти микроконтроллера, отключают сигнал от входа интегратора регулятора уставок второго канала, а в рабочем режиме при каждом i-том запуске гироскопа, работающего на резонансной частоте скорости вращения ротора с замкнутыми обратными связями по каналам, определяют изменение между угловым положением ротора при рабочем нулевом сигнале с датчиков углов и угловым положением ротора при его касании вращающегося упора, для этого до времени достижения точностной готовности гироскопа отклоняют ротор сперва по входной оси первого канала от исходного угла наклона ротора , для этого подают сигнал с регулирующего микроконтроллера на вход интегратора первого канала регулятора уставок и после момента касания ротором вращающегося упора в регуляторе уставок измеряют величину максимального сигнала с демодулятора первого канала регулятора уставок, запоминают этот сигнал в памяти микроконтроллера, отключают сигнал от входа интегратора первого канала регулятора уставок, отклоняют ротор гироскопа в положительном направлении по входной оси второго канала от исходного угла для чего подают сигнал с регулирующего микроконтроллера на вход интегратора второго канала регулятора уставок и после момента касания ротором вращающегося упора измеряют в регуляторе уставок сигнал с демодулятора второго канала регулятора уставок, запоминают этот сигнал в памяти микроконтроллера, отключают сигнал от входа интегратора регулятора уставок второго канала, после этого обеспечивают нулевое угловое положение ротора динамически настраиваемого гироскопа в i-том запуске при наличии нулевых сигналов его датчиков углов, для чего вычисляют в микроконтроллере формирующие уставки сигналыand store them in the memory of the control microcontroller, deflect the gyroscope rotor in the positive direction along the input axis of its first channel from the initial zero angle of inclination of the rotor by sending a signal from the control microcontroller to the input of the integrator of the first channel of the setpoint controller, and after the rotor touches the rotating stop in the setpoint controller, the value of the maximum signal is measured from the demodulator of the first channel of the settings controller, and store this signal in the memory of the microcontroller, turn off the signal from the input of the integrator of the first channel of the settings controller, the gyroscope rotor is deflected in the positive direction along the input axis of the second channel from the initial zero angle of inclination of the rotor, for which a signal is sent from the control microcontroller to the input of the integrator of the second channel of the settings controller and after the moment the rotor touches the rotating stop in the settings controller, the signal is measured from the demodulator of the second channel of the settings controller, they memorize this signal in the microcontroller memory, and turn off the signal from the input of the integrator of the second channel settings controller, and in the operating mode, at each i-th start of the gyroscope operating at the resonant frequency of the rotor rotation speed with closed feedback loops along the channels, the change between the angular position of the rotor at the operating zero signal from the angle sensors and the angular position of the rotor when it touches the rotating stop is determined, for this, until the time of reaching the accuracy readiness of the gyroscope, the rotor is first deflected along the input axis of the first channel from the initial angle of inclination of the rotor , for this they give a signal from the control microcontroller to the input of the integrator of the first channel of the settings controller and after the moment the rotor touches the rotating stop in the settings controller, the value of the maximum signal is measured from the demodulator of the first channel of the settings controller, store this signal in the microcontroller memory, turn off the signal from the input of the integrator of the first channel of the setpoint controller, the rotor of the gyroscope is deflected in the positive direction along the input axis of the second channel from the initial angle what is the signal for from the control microcontroller to the input of the integrator of the second channel of the settings controller and after the moment the rotor touches the rotating stop, the signal is measured in the settings controller from the demodulator of the second channel of the settings controller, they memorize this signal in the microcontroller memory, and turn off the signal from the input of the integrator of the second channel settings controller, after which the zero angular position of the rotor of the dynamically tuned gyroscope is ensured in the i-th start in the presence of zero signals from its angle sensors, for which the signals that form the settings are calculated in the microcontroller которые подают на входы интеграторов первого и второго каналов регулятора уставок до окончания i-гo запуска, и получают на входах интеграторов изодромных каналов обратных связей гироскопа сигналы уставок, устанавливающие ротор в нулевое угловое положение, в следующем видеwhich are fed to the inputs of the integrators of the first and second channels of the setpoint controller before the end of the i-th start, and receive setpoint signals at the inputs of the integrators of the isodromic channels of the gyroscope feedback, setting the rotor to the zero angular position, in the following form гдеWhere Кд11, Кд12 - коэффициенты усиления демодуляторов по первому и второму каналам обратных связей гироскопа;K d11 , K d12 - gain factors of demodulators for the first and second channels of gyroscope feedback; Кдр11, Кдр12 _ коэффициенты усиления демодуляторов регулятора уставок по первому и второму каналам:K dr11 , K dr12 are the gain factors of the demodulators of the setpoint regulator for the first and second channels: Кду11, Кду12 - масштабные коэффициенты датчиков углов гироскопа по первому и второму каналам;K dU11 , K dU12 - scale factors of the gyroscope angle sensors for the first and second channels; Kпу11, Кпу12 - коэффициенты усиления предварительных усилителей датчиков углов по первому и второму каналам гироскопа;K pu11 , K pu12 - gain factors of the preliminary amplifiers of the angle sensors for the first and second channels of the gyroscope; - максимальные величины по конструкторской документации углов наклона ротора до вращающегося упора по его осям; - maximum values according to design documentation of the angles of inclination of the rotor to the rotating stop along its axes; τи1, τи2 - постоянные времени интеграторов первого и второго изодромных каналов обратных связей гироскопа;τ и1 , τ и2 are the time constants of the integrators of the first and second isodromic feedback channels of the gyroscope; τир1, τир2 - постоянные времени интеграторов регулятора уставок по первому и второму каналам.τ ir1 , τ ir2 - time constants of the integrators of the setpoint regulator for the first and second channels.
RU2024107567A 2024-03-22 Method of controlling change in angular position of rotor of dynamically tuned gyroscope operating in mode of angular velocity sensor, caused by change in zero signals of its angle sensors RU2829634C1 (en)

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2829634C1 true RU2829634C1 (en) 2024-11-02

Family

ID=

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2194948C1 (en) * 2001-10-12 2002-12-20 Открытое акционерное общество "Раменское приборостроительное конструкторское бюро" Method of algorithm compensation of error of gyrocompassing by means of angular-rate sensor
RU2346239C1 (en) * 2007-07-17 2009-02-10 Федеральное государственное унитарное предприятие "Центральный научно-исследовательский институт "Электроприбор" Method of specifyng coefficients of micromechanical gyroscope gimbal rigidity and damping crosses and micromechanical gyroscope with method implemented
US8005635B2 (en) * 2007-08-14 2011-08-23 Ching-Fang Lin Self-calibrated azimuth and attitude accuracy enhancing method and system (SAAAEMS)
RU2734277C1 (en) * 2019-09-13 2020-10-14 Публичное акционерное общество Арзамасское научно-производственное предприятие " ТЕМП-АВИА" Angular speed sensor based on dynamically tuned gyroscope
RU2741501C1 (en) * 2020-10-22 2021-01-26 Акционерное общество "Инерциальные технологии "Технокомплекса" (АО "ИТТ") Method for calibrating dinamically adjustable gyroscope as part of inertial navigation system

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2194948C1 (en) * 2001-10-12 2002-12-20 Открытое акционерное общество "Раменское приборостроительное конструкторское бюро" Method of algorithm compensation of error of gyrocompassing by means of angular-rate sensor
RU2346239C1 (en) * 2007-07-17 2009-02-10 Федеральное государственное унитарное предприятие "Центральный научно-исследовательский институт "Электроприбор" Method of specifyng coefficients of micromechanical gyroscope gimbal rigidity and damping crosses and micromechanical gyroscope with method implemented
US8005635B2 (en) * 2007-08-14 2011-08-23 Ching-Fang Lin Self-calibrated azimuth and attitude accuracy enhancing method and system (SAAAEMS)
RU2734277C1 (en) * 2019-09-13 2020-10-14 Публичное акционерное общество Арзамасское научно-производственное предприятие " ТЕМП-АВИА" Angular speed sensor based on dynamically tuned gyroscope
RU2741501C1 (en) * 2020-10-22 2021-01-26 Акционерное общество "Инерциальные технологии "Технокомплекса" (АО "ИТТ") Method for calibrating dinamically adjustable gyroscope as part of inertial navigation system

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US8136382B2 (en) Self-calibration of scale factor for dual resonator class II Coriolis vibratory gyros
US8762091B1 (en) Inertial measurement system
US8424363B2 (en) Calibration of vibratory gyroscope
US4823626A (en) Inertial sensor arrangement
JP2018136255A (en) Physical quantity sensor, electronic device and moving object
RU2829634C1 (en) Method of controlling change in angular position of rotor of dynamically tuned gyroscope operating in mode of angular velocity sensor, caused by change in zero signals of its angle sensors
JP6586735B2 (en) Circuit device, physical quantity detection device, electronic device, and moving object
US11287443B2 (en) High performance accelerometer
EP1058390B1 (en) R/D converter
Greenheck Design and characterization of a low cost MEMS IMU cluster for precision navigation
RU2256882C2 (en) Method of in-roll stabilization of inertial platform for quickly rotating objects and in-roll stabilized inertial platform
CN117782163A (en) Hemispherical resonator gyro virtual precession calibration method and system based on decay time constant
RU2060463C1 (en) Method of measuring and compensating drift of three-axis gyrostabilizer
JP2023105141A (en) Physical quantity detection circuit, physical quantity sensor, electronic apparatus, and movable body physical quantity sensor
JP2016153745A (en) Circuit device, physical quantity detection device, electronic apparatus, and mobile entity
RU2829458C1 (en) Method of calibrating systematic component of angular drift velocity of float gyroscope
CN113710579A (en) Device and method for determining the attitude of a satellite equipped with a gyroscopic actuator and satellite carrying such a device
CN115704697B (en) Temperature calibration compensation method, device, equipment and medium for gyroscope
Karer et al. Modelling and identification of a laboratory helicopter
EP4071440A1 (en) Trim circuit and method of oscillator drive circuit phase calibration
RU2114396C1 (en) Calibration process of angle transmitter of electrostatic gyro
JP2003515117A (en) Inertial measurement system
Odabas-Geldiay et al. An integrated DSP-based architecture for FLIR optical scanning mirror calibration and control
JP3502385B2 (en) Laser gyro dither stripper
RU2063612C1 (en) Single-gyro air-position indicator control circuit