способ гироскопической стабилизации платформы

Формула изобретения

1. Способ гироскопической стабилизации платформы, установленной на основании с возможностью вращения относительно оси, параллельной основанию, заключающийся в том, что определяют угол поворота платформы относительно стабилизируемого положения и скорость изменения угла поворота, определяют угловую скорость основания относительно оси, параллельной оси вращения платформы, формируют управляющий сигнал для управления положением платформы, подают управляющий сигнал на исполнительный двигатель, осуществляющий поворот платформы и компенсирующий моменты, возмущающие стабилизируемую платформу, отличающийся тем, что дополнительно определяют угол поворота платформы относительно основания, в момент изменения знака угловой скорости фиксируют значение угла поворота платформы относительно основания, а к управляющему сигналу добавляют дополнительный сигнал, который формируют в функции отклонения угла поворота основания относительно угла, зафиксированного в момент изменения знака угловой скорости.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что отклонение угла поворота основания относительно угла, зафиксированного в момент изменения знака угловой скорости, определяют путем интегрирования угловой скорости.

3. Способ по п.1, отличающийся тем, что дополнительный сигнал формируют пропорционально зависимости момента сухого трения от угла поворота основания.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к гироскопической технике, а именно к управляемым гиростабилизаторам с косвенной стабилизацией, работающим на подвижных объектах и предназначенным для стабилизации положения чувствительных элементов.

Известны способы гироскопической стабилизации, в которых повышение точности гиростабилизатора достигается за счет формирования компенсирующих моментов, разгружающих ось стабилизируемой платформы от возмущающих моментов (патент США № 3920199, патенты России № № 2011171, 2193160).

Ближайшим аналогом (прототипом) заявляемого изобретения является способ гироскопической стабилизации, описанный в книге Бесекерский В.А, Фабрикант Е.А. Динамический синтез систем гироскопической стабилизации. Л.: Судостроение, 1968, стр.105-124. В известном способе, принятом за прототип, повышение точности гиростабилизатора достигается за счет компенсации возмущающих моментов от вязкого трения в оси подвеса платформы.

Способ-прототип заключается в том, что для стабилизации положения платформы, установленной на основании с возможностью вращения относительно оси, параллельной основанию, определяют угол поворота платформы относительно стабилизируемого положения и скорость изменения угла поворота, затем определяют угловую скорость основания относительно оси, параллельной оси вращения платформы, формируют управляющий сигнал для управления положением платформы, подают управляющий сигнал на исполнительный двигатель и компенсируют моменты, возмущающие стабилизируемую платформу.

В известном способе гироскопической стабилизации управляющий сигнал формируется с использованием угла поворота платформы относительно стабилизируемого положения и скорости его изменения, измеряемых инерциальными датчиками, установленными на платформе. Для уменьшения ошибки от вязкого трения в опорах подвеса платформы к управляющему сигналу добавляют сигнал, сформированный как сумма производных движения основания относительно оси, параллельной оси вращения платформы. Однако при этом не компенсируется ошибка от сухого трения в опорах платформы. Сухое трение в опорах платформы изменяется при изменении направления движения основания, изменение момента сухого трения возмущает систему стабилизации и вызывает ошибку, доминирующую среди погрешностей гиростабилизатора.

Задачей изобретения является повышение точности гиростабилизатора за счет компенсации возмущающего момента от сухого трения в опорах платформы.

Задача решается тем, что в известном способе гироскопической стабилизации, заключающемся в том, что для стабилизации положения платформы, установленной на основании с возможностью вращения относительно оси, параллельной основанию, определяют угол поворота платформы относительно стабилизируемого положения и скорость изменения угла поворота, определяют угловую скорость основания относительно оси, параллельной оси вращения платформы, формируют управляющий сигнал для управления положением платформы, подают управляющий сигнал на исполнительный двигатель, поворачивающий платформу и компенсирующий моменты, возмущающие стабилизируемую платформу, дополнительно определяют угол поворота платформы относительно основания, в момент изменения знака угловой скорости фиксируют значение угла поворота платформы относительно основания, а к управляющему сигналу добавляют дополнительный сигнал, который формируют в функции отклонения угла поворота основания относительно угла, зафиксированного в момент изменения знака угловой скорости.

Отклонение угла поворота основания относительно угла, зафиксированного в момент изменения знака угловой скорости, определяют путем интегрирования угловой скорости.

Дополнительный сигнал формируют пропорционально зависимости момента сухого трения от угла поворота основания.

Блок-схема устройства, реализующего заявляемый способ гироскопической стабилизации, приведена на фиг.1.

Устройство содержит платформу 1, установленную на подшипниковых опорах 2 и 3 на основании 4 с вращением относительно оси, параллельной основанию 4, исполнительный двигатель 5, установленный на основании 4 и осуществляющий поворот платформы 1, установленный на платформе 1 гироскопический датчик угла 6 с осью чувствительности, параллельной оси вращения платформы 1, установленный на основании 4 датчик угловой скорости 7 с осью чувствительности, параллельной оси вращения платформы 1, и блок управления 8. Входы блока управления 8 соединены с выходами гироскопического датчика угла 6 и датчика угловой скорости 7, а выход подключен к исполнительному двигателю 5.

Устройство работает следующим образом.

Исполнительный двигатель 5, отрабатывая управляющий сигнал, поступающий с блока управления 8, удерживает платформу 1 в стабилизируемом положении, при котором сигнал с гироскопического датчика угла 6 равен нулю. При колебаниях основания 4 вокруг оси вращения платформы 1 система стабилизации испытывает возмущения, под действием которых платформа 1 отклоняется от заданного положения. При колебаниях основания 4 вокруг оси вращения платформы 1 датчик угловой скорости 7 вырабатывает сигнал, пропорциональный угловой скорости основания. Сигнал угловой скорости от датчика 7 поступает на вход блока управления 8, где добавляется к управляющему сигналу для компенсации возмущения от вязкого трения. Кроме того, в блоке 8 из сигнала датчика 7 в функции отклонения угла поворота основания 4 относительно угла, зафиксированного в момент изменения знака угловой скорости, формируется дополнительный сигнал, который добавляется к управляющему сигналу, подаваемому на исполнительный двигатель 5, и препятствует отклонению платформы 1 от заданного положения.

Таким образом, в описанном устройстве для стабилизации положения платформы 1, установленной на основании 4 с возможностью вращения относительно оси, параллельной основанию 4, определяют угол поворота платформы 1 относительно стабилизируемого положения и скорость изменения угла поворота, определяют угловую скорость основания 4 относительно оси, параллельной оси вращения платформы 1, формируют управляющий сигнал для управления положением платформы 1, подают управляющий сигнал на исполнительный двигатель 5, поворачивающий платформу 1 и компенсирующий моменты, возмущающие стабилизируемую платформу 1, дополнительно определяют угол поворота платформы 1 относительно основания 4, в момент изменения знака угловой скорости основания 4 фиксируют значение угла поворота платформы 1 относительно основания 4, а к управляющему сигналу добавляют дополнительный сигнал, который формируют в функции отклонения угла поворота основания 4 относительно угла, зафиксированного в момент изменения знака угловой скорости. Формирование и подача дополнительного сигнала на исполнительный двигатель 5 обеспечивает компенсацию возмущающего момента, обусловленного сухим трением в подшипниковых опорах 2 и 3, и повышение точности стабилизации положения платформы 1.

Отклонение угла поворота основания 4 относительно угла, зафиксированного в момент изменения знака угловой скорости, определяют, в частности, путем интегрирования угловой скорости.

Дополнительный сигнал формируют, в частности, пропорционально зависимости момента сухого трения от угла поворота основания 4.

Использование данного способа позволяет существенно повысить точность гиростабилизаторов, используемых на подвижных объектах, в результате подавления возмущений, возникающих при колебаниях основания в моменты изменения угловой скорости основания. Повышение точности гиростабилизаторов достигается за счет уменьшения на порядок и более составляющей ошибки, обусловленной сухим трением в подшипниковых опорах.