ИНДИКАТОРНЫЙ ГИРОСТАБИЛИЗАТОР

Полезная модель относится к точному приборостроению, а именно к гироскопической технике, и может быть использована в индикаторных гиростабилизаторах и следящих системах.
Известны индикаторные гиростабилизаторы (ИГС) (одноосные, двухосные и трехосные), построенные на трехстепенных гироскопах (гироскоп может быть в кардановом подвесе, с шаровой опорой, динамически настраиваемым или поплавковым), контуры стабилизации, которых включают последовательно соединенные датчики угла гироскопа, предварительный усилитель, фазочувствительный выпрямитель, корректирующий фильтр (корректирующее звено), усилитель напряжения, усилитель мощности и стабилизирующий мотор (двигатель разгрузки или датчик моментов) (кн. Индикаторные гироскопические платформы, п/р А.Д.Александрова, Машиностроение, 1978 г.). При этом стабилизирующий мотор, с целью устранения люфта может быть выполнен по двигательной схеме. Однако имея положительные качества такие схемы имеет значительные габариты, причем редукторные приводы являются также источниками дополнительных возмущающих моментов, обусловленных обкаткой редукторов.
Наиболее близким к предлагаемому является индикаторный гиростабилизатор, состоящий из платформы в одноосном подвесе, с осью которой кинематически связан стабилизирующий мотор, установленный на платформе трехстепеного гироскопа с датчиками угла и датчиками момента по каждой оси его подвеса, усилителя стабилизации, содержащего последовательно включенные предварительный усилитель, фазочувствительный выпрямитель, усилитель напряжения и усилитель мощности (Гиростабилизатор СГИ 54. Техническое описание 6Ш2.564.009 ТО, 1984 г.).
Недостатком прототипа является малая статическая и динамическая точность относительно оси стабилизации, а стремление повысить ее за счет увеличения крутизны контура стабилизации приводит к значительному снижению запасов устойчивости по фазе и амплитуде и даже к неустойчивой работе ИГС.
Задачей полезной модели является повышение точности стабилизации и устойчивости работы ИГС.
Эта задача решается тем, что в индикаторный гиростабилизатор, состоящий из платформы в подвесе, с осью которой кинематически связан стабилизирующий мотор, установленного на платформе трехстепенного гироскопа с датчиками угла и датчиками момента по каждой оси его подвеса, выходного датчика угла, усилителя стабилизации, содержащего последовательно включенные предварительный усилитель, фазочувствительный выпрямитель, усилитель напряжения и усилитель мощности, дополнительно последовательно введены фазочувствительный выпрямитель и усилитель напряжения, соединенные с соответствующими датчиками момента, а в усилитель стабилизации между фазочувствительным выпрямителем и усилителем напряжения введены корректирующие звенья, при этом платформа выполнена в двухосном подвесе, дополнительная ось которой кинематически связана со стабилизирующим мотором, а в качестве выходных датчиков угла использованы синусно-косинусные вращающиеся трансформаторы. Кроме того корректирующие звенья представляют собой активные корректирующие RC-звенья второго порядка (интегрально-дифференцирующие звенья второго порядка).
Отличительными признаками предложенной полезной модели являются дополнительное введение последовательно подключенных фазочувствительного выпрямителя и усилителя напряжения, соединенных с соответствующими датчиками момента, введение в усилитель стабилизации между фазочувствительным выпрямителем и усилителем напряжения корректирующих звеньев, выполнение платформы в двухосном подвесе, дополнительная ось которой кинематичеки связана со стабилизирующим мотором, использование в качестве выходных датчиков угла синусно-косинусных вращающихся трансформаторов, а корректирующих звений - активные корректирующие RC-звенья второго порядка (интегрально-дифференцирующие звенья второго порядка).
Благодаря наличию этих отличительных признаков при работе гиростабилизатора повышается точность стабилизации и его устойчивость.
На чертеже показана кинематическая схема одного подвеса ИГС с блок-схемой контура усилителя стабилизации (другая ось подвеса аналогична).
Индикаторный гиростабилизатор состоящий из платформы 1 в подвесе, с осью платформы 1 кинематически связан стабилизирующий мотор 2, установленного на платформе 1 трехстепенного гироскопа 3 с датчиком угла 4 и датчиком момента 5 по каждой оси его подвеса, выходного датчика угла 6, усилителя стабилизации 7, содержащего последовательно включенные предварительный усилитель 8, фазочувствительный выпрямитель 9, усилитель напряжения 10 и усилитель мощности 11. В гиростабилизатор последовательно введены фазочувствиетльный выпрямитель 12 и усилитель напряжения 13, соединенные с соответствующими датчиками момента 5 гироскопа 3, а в усилитель стабилизации 7 между фазочувствительным выпрямителем 9, и усилителем напряжения 10 введены корректирующие звенья 14, которые представляют собой активные корректирующие RC-звенья второго порядка (интегрально-дифференцирующие звенья второго порядка).
Платформа 1 выполнена в двухосном подвесе (на чертеже не показано, дополнительный подвес аналогичен представленному на чертеже) дополнительная ось которой кинематически связана со стабилизирующим мотором 2, в качестве выходных датчиков 6 использованы синусно-косинусный вращающиеся трансформаторы.
Индикаторный гиростабилизатор работает следующим образом.
Сигнал управления (СУ), через фазочувствительный выпрямитель 12, который служит для преобразования фазы и амплитуды гармонических сигналов в постоянный сигнал: значение которого равно амплитуде входного сигнала, а знак сигнала зависит от фазы, и усилитель напряжения 13 подается на моментный датчик 5, который перемещает ось гироскопа 3. При перемещении оси гироскопа появляется сигнал с датчика угла 4, который через предварительный усилитель 8 подается на фазочувствительный выпрямитель 9. Далее сигнал поступает на корректирующие звенья 14, представляющие собой активные корректирующие RC-звенья второго порядка, которые обеспечивают устойчивость работы гиростабилизатора по фазе и амплитуде. Сигнал с корректирующих звеньев 14 поступает на усилитель напряжения 10 и усилитель мощности 11, где сигнал усиливается для управления стабилизирующим мотором 2, который перемещает платформу 1 пропорционально СУ и, одновременно, выходной датчик 6 с которого выдается сигнал пропорционально угловому положению платформы во внешнюю цепь.
Возникновение возмущающих моментов платформы 1, также воздействуют на ось гироскопа 3, что приводит к появлению сигнала с датчика угла 4, который срабатывает аналогично описанному выше.
При подаче сигнала с выходного датчика 6 вместо сигнала СУ платформа гиростабилизатора устанавливается в нулевое положение.
Вторая ось подвеса ИГС работает аналогично.
Сигналы управления (СУ) по каждой из осей гиростабилизатора устанавливаются независимо друг от друга.
Таким образом, предлагаемый индикаторный гиростабилизатор позволяет повысить точность стабилизации и устойчивость работы ИГС за счет исключения обратной связи по току.
Был изготовлен промышленный образец и проведены испытания предлагаемого индикаторного гиростабилизатора, результаты которых позволили получить точность стабилизации до 1 угловой минуты, а устойчивость ИГС к возникновению автоколебаний увеличилась до 60°.
Намечено внедрение предлагаемого индикаторного гиростабилизатора в 2011 г.