Жироскопично измерване на движението

Собственици на патент RU 2253090:

Изобретението се отнася до областта на жироскопичната техника и може да се използва при разработването на жироскопичен измервателен уред за ъглови отклонения от вертикалните и страничните ускорения. Измервателят съдържа два поплавъчни сферични жироскопа с двукоординатни ъглови сензори и изместен център на масата на ротора на един от жироскопите по посока на вектора на ъгловия импулс и блок за преобразуване на информация, включващ четири суматора, два интегратора и два апериодични усилвателя с коефициент на предаване и времеконстанта T, равна на времеконстантата на поплавъчните жироскопи, където l е аксиалното преместване от центъра на масата на сферичния поплавък на един от жироскопите, m е масата на поплавъците, g е ускорена ne гравитация, b - коефициент на затихване на течността, Ω - ъглова скорост на собственото въртене на поплавъците. Техническият резултат е опростяване на измервателния уред. 2 болен.

Известна жиросистема, съдържаща двойка идентични поплавъчни хидродинамични жироскопи с двукоординатни ъглови сензори и изместен център на масата на чувствителния елемент, четири суматора, а изходите на ъгловия сензор на първия жироскоп са свързани към сумиращите входове на първия и третия суматор и обратните входове на втория и четвъртия суматор, изходите на ъгловия сензор на втория жироскоп са свързани към сумиращите входове на втория и четвъртия суматор и сумиращите входове на първия и третия суматор, докато gyr обхватите имат едно задвижване, вертикално разположените оси на собственото им въртене са коаксиални и кинематично свързани, а техните сферични поплавъци са направени с изместванепо протежение на оста на въртене на центровете на масата в противоположни посоки, посоката на кинетичните моменти съвпада, докато в него допълнително се въвеждат два интегратора и усилващо-апериодични връзки, четири суматора, а сумиращите входове на петия и седмия суматори са свързани чрез усилващо-апериодични връзки и интегратори към изходите на първия и третия суматор, а сумиращите входове на шестте ти и осми суматори са свързани съответно към изходите на втория и четвъртия суматори, а изходът S на втория втори и четвърти суматори са свързани съответно с сумиращия вход на седмия и обратния вход на петия суматори, а изходите на петия и седмия суматори са свързани съответно с сумиращия вход на осмия и обратния вход на шестия суматори, в допълнение, усилвателно-апериодичният връзките се правят с усилване, равно на времевата константа T, равна на времевата константа на хидродинамичния жироскоп на поплавъка, където l е изместването на центъра на масата на поплавъците, m - масата на поплавъците, g - ускорението на гравитацията b - коефициентът на вискозно затихване на течността, Ω - ъгловата скорост на собственото въртене на поплавъците.

Недостатъкът на това техническо решение, избрано за прототип, е относителната сложност на конструкцията. В този случай, под действието на напречни ускорения, превишаващи дори леко диапазона на измерване на ускоренията, поради взаимодействието на поплавъка и механичното устройство за центрирането му, информацията за ъгловите движения на основата ще бъде изкривена. Освен това, поради кинематичната връзка между елементите /т.е. между жироскопи поради едно задвижване / при настройка на системата е трудно да се осигури идентичността на жироблоковете с коефициентите на перначи каналите на ъгловото и транслационното движениеметър.

Целта на техническото решение е да опрости брояча.

Същността на изобретението е да се реализира измервателен уред, базиран на набор от хидродинамични жироскопи, само в един от които центърът на масата е изместен по оста на собственото си въртене и всеки от тях има собствено задвижване. Последицата от този набор от функции е опростяването на дизайна на "механиката" и блока за преобразуване на информация.

Тази цел се постига с това, че жироскопичният измервател на параметрите на движението, съдържащ два плаващи сферични жироскопа с двукоординатни ъглови сензори и изместен център на масата на ротора на един от жироскопите по посока на вектора на импулса, и блок за преобразуване на информация с четири входа и четири изхода, включително четири суматора, два апериодични усилвателя и два интегратора, докато осите на въртене на жироскопите работи коаксиално или успоредно на дадена посока, а изходите на сензорите за ъгъл на жироскопа са свързани с четири входа на блока за преобразуване на информация, допълнително включва следните нови функции - първият вход на блока за преобразуване на информация през първия апериодичен усилвател, свързан последователно, първият интегратор и третият суматор са свързани към първия изход на блока за преобразуване на информация, вторият вход на този блок е свързан чрез първия и четвъртия суматор, свързани последователно с втория изход на единицата за преобразуване на информация, третият вход на тази единица е свързан чрез втория апериодичен усилвател, вторият интегратор и четвъртият суматор, свързани последователно с втория изход на единицата за преобразуване на информация, четвъртият вход на тази единица е свързан чрез втория суматор и обратният вход на третия суматор с първия изход на блока за преобразуване на информация, докатопървият вход на трансформирания информационен блок е допълнително свързан с обратния вход на първия суматор и третия изход на блока за преобразуване на информация, а третият вход на този блок е допълнително свързан с обратния вход на втория суматор и четвъртия изход на блока за трансформация на информация.

Параметрите на веригата на апериодичния усилвател се избират, като се вземе предвид равенството на коефициента на предаване и времевата константа T, равна на времевата константа на поплавковите хидродинамични жироскопи, където l е аксиалното изместване на центъра на масата на сферичния поплавък на един от хидродинамичните жироскопи, m е масата на поплавъците, g е гравитационното ускорение, b е коефициентът на демпфиране на течността cient, Ω е ъгловата скорост на собственото въртене на поплавъците.

На фиг. 1 е показана схема на механичната част на предложения измервателен уред.

На фиг. 2 показва диаграма на блока за преобразуване на информацията на измервателния уред.

Жироскопичен измервател на параметрите на движение, съдържащ два поплавъчни сферични жироскопа 1, 2 с двукоординатни ъглови сензори и изместен център на масата на ротора на един от жироскопите по посока на вектора на ъгловия момент и блок за преобразуване на информация 3 с четири входа и четири изхода, включително четири суматора 6, 7, 8, 11, два апериодични усилвателя 4, 9 и два интегратора 5 и 10, докато осите на въртене на жироскопите 1, 2 са коаксиални или успоредни на дадена посока, а изходите на ъгловите сензори на жироскопите са свързани към четири входа на блока за преобразуване на информация 3, а първият вход на блока за преобразуване на информация 3 през първия апериодичен усилвател 4, свързан последователно, първия интегратор 5 и третите суматори са свързан към първия изход на блока за преобразуване на информация 3, вторият вход на този блок е свързан през първите 7, свързани последователнои четвъртите 8 суматора с втория изход на блока за преобразуване на информация, третият вход на този блок е свързан през втория апериодичен усилвател 9, втория интегратор 10 и четвъртия суматор 8, свързани последователно с втория изход на блока за преобразуване на информация, четвъртият вход на този блок е свързан чрез втория суматор 11, свързан последователно, и обратния вход на третия суматор 6 с първия изход на блока за преобразуване на информация, докато първият вход на блокът за преобразуване на информация 3 е допълнително свързан към обратния вход на първия суматор 7 и третия изход на блока за преобразуване на информация, а третият вход на този блок е допълнително свързан към обратния вход на втория суматор 11 и четвъртия изход на блока за преобразуване на информация.

Нека разгледаме работата на жироскопичен измервател на параметрите на движение като жироскопичен измервател на ъглови отклонения от вертикалните и страничните ускорения. Нека жироблокът 1 няма махало /преместване на центъра на масата по оста на собственото си въртене/, а в жироблока 2 има аксиално изместване на центъра на масата,

Записваме уравненията на линейната прецесия на жироблок 2 във формата

Прилагайки директното преобразуване на Лаплас при нулеви начални условия към тези уравнения, получаваме

Където

за определяне на α2 и β2 намираме