×
11.03.2019
219.016.dafc

СПОСОБ УПРАВЛЕНИЯ ПОДВЕСОМ РОТОРА ЭЛЕКТРОСТАТИЧЕСКОГО ГИРОСКОПА

Вид РИД

Изобретение

Юридическая информация Свернуть Развернуть
Краткое описание РИД Свернуть Развернуть
Аннотация: Изобретение относится к гироскопической технике, а именно, к способам управления подвесами роторов электростатических гироскопов (ЭСГ), которые используются для высокоточного измерения навигационных параметров движущихся объектов. Способ заключается в том, что вдоль каждой из осей подвеса преобразуют смещение ротора из центра подвеса в постоянное напряжение, которое подвергают частотной коррекции, результат которой складывают или вычитают из постоянного опорного напряжения, затем усиливают два напряжения и подают их на соответствующие силовые электроды подвеса. При этом результат сложения инвертируют и периодически производят операцию усиления то с результатом сложения, то с его инвертированным значением, аналогично результат вычитания инвертируют и периодически, синхронно с результатом сложения производят операцию усиления то с результатом вычитания, то с его инвертированным значением. Изобретение позволяет исключить влияние заряда ротора гироскопа на точность работы гироскопа.
Реферат Свернуть Развернуть

Изобретение относится к гироскопической технике, а именно к способам управления подвесами роторов электростатических гироскопов (ЭСГ), которые используются для высокоточного измерения навигационных параметров двигающихся объектов.

Известен резонансный способ управления подвесом ротора ЭСГ (см. П.И.Малеев. Новые типы гироскопов, Л.: Судостроение, 1971 г., стр.17). Элементами подвеса при этом является емкость силового электрода и индуктивность катушки, которые образуют последовательный резонансный контур. При этом запитывается контур переменным синусоидальным напряжением с частотой, лежащей выше резонансной частоты резонансного контура. В случае увеличения расстояния от ротора до силового электрода уменьшается емкость силового электрода, возрастает резонансная частота контура, растет амплитуда переменного напряжения на силовом электроде, растет сила, действующая со стороны электрода на ротор, и ротор возвращается в первоначальное положение.

Известен способ управления подвесом ротора ЭСГ (см. там же, стр.15), взятый за прототип, согласно которому преобразуют смещение ротора из центра подвеса в постоянное напряжение, производят частотную коррекцию полученного напряжения для создания опережения по фазе, усиливают результат коррекции, затем складывают результат усиления с опорным напряжением, результат сложения подают на один силовой электрод подвеса, также результат усиления вычитают из опорного напряжения и результат вычитания подают на другой силовой электрод подвеса.

Недостатком перечисленных способов является отсутствие возможности уменьшения влияния на точность гироскопа заряда ротора.

Известно, что один из параметров, влияющих на величину скорости ухода ротора ЭСГ - потенциал ротора (см. журнал «Гироскопия и навигация», 1994 г., №2, стр.7-10; 2003 г., №3, стр.37-40). Составляющим потенциала ротора является напряжение от заряда, возникающего при взвешивании ротора, а также в результате натекания (или утечки) электронов из-за несовершенства вакуумного зазора, посторонних частиц и т.д. Нестабильность заряда ротора служит источником случайной составляющей скорости ухода ротора ЭСГ.

Предлагаемое изобретение позволяет уменьшить влияние заряда ротора на точность гироскопа.

Для решения поставленной задачи в способ управления подвесом ЭСГ, согласно которому вдоль каждой из осей подвеса преобразуют смещение ротора из центра подвеса в постоянное напряжение, которое подвергают частотной коррекции, результат которой складывают или вычитают из постоянного опорного напряжения, затем усиливают два напряжения и подают их на соответствующие силовые электроды подвеса, введена последовательность действий, согласно которой результат сложения инвертируют и периодически производят операцию усиления то с результатом сложения, то с его инвертированным значением, аналогично результат вычитания инвертируют и периодически, синхронно с результатом сложения производят операцию усиления то с результатом вычитания, то с его инвертированным значением.

Техническим результатом заявляемого изобретения является снижение влияния заряда ротора на точность гироскопа.

Работа по предложенному способу происходит следующим образом.

Вначале по каждой оси подвеса определяют в виде постоянного напряжения величину смещения ротора из среднего положения между силовыми электродами подвеса, причем знак полученного напряжения определяет смещение ротора в направлении оси или против нее. Затем полученное напряжение подвергают частотной коррекции, при этом проводят операцию дифференцирования для создания опережения по фазе, что обеспечивает устойчивость системе управления подвесом. Кроме того, производят операцию интегрирования для создания режима астатизма, когда постоянные внешние ускорения, действующие на гироскоп, не смещают ротор из центра зазора. Интегрирование производят на частотах на порядок меньших, чем при операции дифференцирования, для исключения их взаимовлияния.

После чего результат коррекции складывают с опорным напряжением, величина которого больше максимально возможного значения напряжения коррекции. Затем результат сложения подвергают операции инвертирования, т.е. меняют знак напряжения. После чего усиливают результат сложения или его инвертированное значение, периодически меняя во времени эти операции. Полученное высоковольтное напряжение подают на силовой электрод подвеса.

Кроме того, результат коррекции вычитают из опорного напряжения. Затем результат вычитания аналогично подвергается операции инвертирования, после чего усиливают результат вычитания или его инвертированное значение, периодически меняя во времени эти операции синхронно с операциями по переключению результатов сложения.

Полученное усиленное напряжение подают на другой силовой электрод подвеса.

При этом замыкается отрицательная обратная связь в подвесе, когда при смещении ротора в положительном направлении оси создают силовые напряжения на электродах подвеса, которые возвращают ротор в центр подвеса. При нахождении ротора в центре подвеса напряжения на силовых электродах равны между собой при условии отсутствия внешнего ускорения, действующего вдоль этой оси подвеса.

Обычно подвес ротора имеет три ортогональные оси, причем по первой оси подвеса силовые электроды имеют площадь в два раза большую, чем по двум другим осям. При этом в один и тот же момент времени на первой оси подвеса знак опорного напряжения устанавливают противоположным знаку опорных напряжений на двух других осях подвеса. При взвешивании ротора, в момент отрыва ротора от упоров подвеса, ротор приобретает заряд, близкий к нулевому. Однако в процессе взвешивания ротор может коснуться других упоров подвеса, приобретая значительный заряд, создающий напряжение на роторе. Напряжение на роторе ухудшает свойства подвеса и гироскопа.

Так при отсутствии напряжения на роторе обычный подвес создает ускорение согласно выражению:

Ап=B[(U0+ΔU)2-(U0-ΔU)2]=4BU0ΔU,

где В - постоянная;

U0 - опорное напряжение;

ΔU - напряжение коррекции.

При наличии напряжения на роторе имеем:

Ап=В{[(U0+ΔU)+Up]2-[(U0-ΔU)+Up]2}=4BΔU(U0+Up),

где Up - напряжение на роторе.

Данное выражение показывает, что произошло изменение опорного подвеса на величину напряжения на роторе. Напряжение на роторе является нестабильной величиной, в результате чего опорное напряжение подвеса становится нестабильным, изменяются во времени напряжения на силовых электродах при постоянном внешнем ускорении, создаются дополнительные уводящие моменты, действующие на ротор. При этом ухудшается точность гироскопа.

При организации подвеса ротора согласно предлагаемого способа имеем:

Ап=B{[±(U0+ΔU)+Up]2-[±(U0-ΔU)+Up]2}=4BΔU(U0±Up)

Среднее значение ускорения, создаваемое подвесом по отношению к ротору, составит:

Ап=4BΔUU0

Из выражения видно, что заряд ротора не меняет среднего значения опорного напряжения и параметры гироскопа остаются стабильными во времени, что способствует повышению точности гироскопа.

Способуправленияподвесомротораэлектростатическогогироскопа,согласнокоторомувдолькаждойизосейподвесапреобразуютвеличинусмещенияротораизцентраподвесавэквивалентнуювеличинуэлектрическогонапряжения,котороеподвергаютчастотнойкоррекции,приэтомвеличинурезультатачастотнойкоррекциискладываютсвеличинойпостоянногоопорногонапряженияивычитаютизвеличиныпостоянногоопорногонапряжения,затемусиливаютвеличиныполученныхрезультатовсложенияивычитания,отличающийсятем,чтополученныйрезультатсложенияинвертируютиусиливают,периодическименяявовремениоперацииусилениярезультатасложенияиегоинвертированногозначения,иполученноевысоковольтноенапряжениеподаютнасиловойэлектродподвеса,аналогичноинвертируютиусиливаютполученныйрезультатвычитания,периодическименяявовремениоперацииусилениярезультатавычитанияиегоинвертированногозначения,иполученноенапряжениеподаютнадругойсиловойэлектродподвеса.
Источник поступления информации: Роспатент

Showing 1-10 of 18 items.
01.03.2019
№219.016.cb9d

Способ определения положения ротора микромеханического гироскопа по оси возбуждения первичных колебаний

Изобретение относится к области микромеханики, в частности к микромеханическим гироскопам (ММГ) вибрационного типа. Способ заключается в измерении выходного сигнала емкостного датчика, образованного подвижной массой и электродами, расположенными по оси измерения выходного сигнала гироскопа,...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002319928
Дата охранного документа: 20.03.2008
01.03.2019
№219.016.cd21

Микромеханический гироскоп вибрационного типа

Изобретение относится к приборам, измеряющим угловую скорость, в частности, к микромеханическим гироскопам (ММГ). ММГ вибрационного типа содержит две пары электродов по оси вторичных колебаний, одна из которых является измерительной, другая - силовой, устройство возбуждения первичных колебаний,...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002301970
Дата охранного документа: 27.06.2007
15.03.2019
№219.016.e02a

Микромеханический вибрационный гироскоп

Изобретение относится к области точного приборостроения и может быть использовано при создании таких средств измерения угловой скорости движения основания, как вибрационные гироскопы. Гироскоп содержит основание, инерционный диск, имеющий одинаковую толщину и закрепленный на основании с помощью...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002289788
Дата охранного документа: 20.12.2006
29.04.2019
№219.017.3ee5

Бесконтактный моментный электродвигатель

Изобретение относится к электротехнике, а именно к бесконтактным моментным электродвигателям с постоянными магнитами (БМЭД). Технический результат заключается в повышении моментных характеристик и энергетических показателей, упрощении конструкции и технологии ее изготовления, повышении...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002285322
Дата охранного документа: 10.10.2006
29.04.2019
№219.017.4100

Интерфейсное устройство для микромеханического гироскопа

Изобретение относится к микромеханическим датчикам скорости вращения, в которых используется эффект Кориолиса, в частности к микромеханическим гироскопам вибрационного типа. Интерфейсное устройство содержит трансрезистивные усилители, входы которых соединены с противоположными электродами, два...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002314495
Дата охранного документа: 10.01.2008
29.04.2019
№219.017.412f

Способ подстройки резонансной частоты подвеса подвижной массы микромеханического гироскопа с глубокой обратной связью по скорости перемещения подвижной массы по оси вторичных колебаний и микромеханический гироскоп

Изобретение относится к области микромеханики, в частности к микромеханическим гироскопам (ММГ) вибрационного типа. В способе подстройки резонансной частоты подвеса подвижной массы (ПМ) микромеханического гироскопа (ММГ) по оси вторичных колебаний с глубокой отрицательной связью по скорости...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002316731
Дата охранного документа: 10.02.2008
29.04.2019
№219.017.4130

Способ испытаний электростатического гироскопа на ударное воздействие

Изобретение относится к области гироскопических приборов и может быть использовано в навигационных комплексах (НК). Техническим результатом является осуществление испытаний, при которых одновременно определяются механическая прочность конструкции гироскопа и перегрузочная способность следящей...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002316745
Дата охранного документа: 10.02.2008
29.04.2019
№219.017.424a

Способ управления подвесом ротора электростатического гироскопа

Изобретение относится к гироскопической технике, а именно к способам управления подвесами роторов электростатических гироскопов (ЭСГ), которые используются для высокоточного измерения навигационных параметров движущихся объектов. Способ заключается в том, что вначале при взвешивании ротора...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002338999
Дата охранного документа: 20.11.2008
29.04.2019
№219.017.42a3

Способ ориентации полярного электростатического гироскопа корабельной навигационной системы

Изобретение относится к области точного приборостроения и может быть использовано в составе навигационных комплексов. Ориентируют ротор полярного электростатического гироскопа корабельной навигационной системы в положение, когда его видимое движение минимально, т.е. движение ротора в абсолютной...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002308004
Дата охранного документа: 10.10.2007
09.05.2019
№219.017.510a

Инерциальная навигационная система

Система предназначена для использования на транспортных средствах (морских судах, самолетах, автомобилях и т.п.), интегрированных с другими измерителями навигационной информации. Технический результат - повышение точности работы системы и выставка системы за минимальное время. Система содержит...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 02193754
Дата охранного документа: 27.11.2002
Showing 1-10 of 22 items.
27.06.2015
№216.013.5a2b

Способ измерения физической неэлектрической величины

Изобретение относится к области приборостроения и может быть использовано при разработке и производстве измерительных преобразователей неэлектрических величин типа датчиков угловых скоростей, датчиков линейных, угловых ускорений и т.д. Согласно заявленному изобретению преобразуют измеряемую...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002554624
Дата охранного документа: 27.06.2015
20.03.2016
№216.014.ca96

Способ бесплатформенной инерциальной навигации на микромеханических чувствительных элементах

Изобретение относится к навигационной технике, а именно к способам бесплатформенной инерционной навигации малогабаритных движущихся объектов. Способ бесплатформенной инерциальной навигации заключается в том, что на борту подвижного объекта устанавливают микромеханические гироскопы и...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002577567
Дата охранного документа: 20.03.2016
13.01.2017
№217.015.77db

Способ измерения параметра транспортного средства

Изобретение относится к области транспортного машиностроения, а именно к способам определения технических параметров транспортного средства, в частности его центра масс. Для этого при реализации способа регистрируют процесс колебаний транспортного средства, затем производят спектральный анализ...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002598973
Дата охранного документа: 10.10.2016
26.08.2017
№217.015.e478

Способ управления подвесом ротора электростатического гироскопа

Изобретение относится к гироскопической технике, а именно к способам управления подвесами роторов электростатических гироскопов (ЭСГ). Способ управления подвесом ротора электростатического гироскопа, согласно которому в начале процесса взвешивания создают временную паузу, преобразуют величину...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002626572
Дата охранного документа: 28.07.2017
29.12.2017
№217.015.f28c

Способ взвешивания ротора гироскопа в электростатическом подвесе

Изобретение относится к области прецизионного приборостроения и может быть использовано при разработке и производстве гироскопов с электростатическим подвесом ротора. На ротор подают переменное напряжение, а к силовым электродам подвеса прикладывают постоянное напряжение. Измеряют переменные...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002637185
Дата охранного документа: 30.11.2017
20.01.2018
№218.016.1e54

Способ управления подвесом ротора электростатического гироскопа

Изобретение относится к гироскопической технике, а именно к способам управления подвесами роторов электростатических гироскопов (ЭСГ). Сущность изобретения заключается в том, что способ управления подвесом ротора электростатического гироскопа дополнительно содержит этапы, на которых после...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002640967
Дата охранного документа: 12.01.2018
13.02.2018
№218.016.1e91

Двухстепенной поплавковый гироскоп

Изобретение относится к области прецизионного приборостроения и может быть использовано при разработке и производстве двухстепенных поплавковых гироскопов. Сущность изобретения заключается в том, что электроды на внутренней поверхности цилиндра двухстепенного поплавкового гироскопа...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002641018
Дата охранного документа: 15.01.2018
10.05.2018
№218.016.4f32

Способ управления магнитным потоком электрической машины

Изобретение относится к электротехнике. Технический результат состоит в улучшении качества выходного напряжения. На статоре располагают две статорные катушки и постоянный магнит. В двух статорных катушках создают переменные магнитные поля, синхронные с вращением вала электрической машины, в...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002652604
Дата охранного документа: 27.04.2018
05.07.2018
№218.016.6bd9

Способ термостабилизации чувствительного элемента инерциальной системы

Изобретение относится к области прецизионного приборостроения и может быть использовано при разработке и производстве прецизионных чувствительных элементов для инерциальных систем (прецизионных акселерометров, интегрирующих, дифференцирующих гироскопов и т.д.). Технический результат - повышение...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002659326
Дата охранного документа: 29.06.2018
26.10.2018
№218.016.962c

Устройство для измерения выходного сигнала пьезоэлектрического датчика

Изобретение относится к области измерительной техники, а именно к устройствам с пьезоэлектрическим датчиком, которые преобразуют величину переменных сил давления в электрический сигнал. Устройство для измерения выходного сигнала пьезоэлектрического датчика содержит первый пьезоэлектрический...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002670712
Дата охранного документа: 24.10.2018
+ добавить свой РИД