×
05.02.2020
220.017.fe0f

Способ управления электростатическим подвесом инерционной массы

Вид РИД

Изобретение

Юридическая информация Свернуть Развернуть
№ охранного документа
0002712993
Дата охранного документа
03.02.2020
Краткое описание РИД Свернуть Развернуть
Аннотация: Изобретение относится к области прецизионного приборостроения и может быть использовано при разработке электростатического подвеса инерционной массы чувствительных элементов инерциальных систем. Способ управления электростатическим подвесом инерционной массы дополнительно содержит этапы, на которых в формируемом импульсном напряжении создают длительность импульсов пропорционально величине откорректированного напряжения, затем, если откорректированное напряжение больше нуля и инерционная масса удаляется от первого электрода подвеса, сформированное импульсное напряжение подают на первый электрод, а на второй электрод, расположенный с противоположной стороны инерционной массы, подают напряжение равное нулю, если откорректированное напряжение меньше нуля и инерционная масса удаляется от второго электрода подвеса, сформированное импульсное напряжение подают на второй электрод, а на первый электрод подают напряжение равное нулю, при нахождении инерционной массы в центре зазора между электродами на них подают нулевые напряжения. Технический результат – повышение надежности функционирования электростатического подвеса инерционной массы.
Реферат Свернуть Развернуть

Изобретение относится к области прецизионного приборостроения и может быть использовано при разработке электростатического подвеса инерционной массы чувствительных элементов инерциальных систем, в частности, инерционной массы электростатических акселерометров, предназначенных для измерения линейных ускорений.

Известен способ управления электростатическим подвесом (далее - подвесом) инерционной массы [Васюков С.А., Дробышев Г.Ф. Теория и применение электростатических подвесов // Издательство МГТУ им. Баумана, 2009, стр. 103]. Согласно этому способу инерционную массу располагают между электродами, затем преобразуют смещение инерционной массы из центра зазора к одному из электродов в напряжение, которое подвергают частотной коррекции (далее - в откорректированное напряжение). Формируют импульсное напряжение с постоянной амплитудой импульсов Uo и периодом To их следования, с длительностью импульсов равной половине периода. Далее длительность импульсов, равную То/2, уменьшают на величину, пропорциональную откорректированному напряжению, и в течение времени от 0 до То/2 сформированное импульсное напряжение подают на электрод подвеса, к которому произошло смещение инерционной массы. Затем длительность импульсов, равную То/2, увеличивают на величину, пропорциональную откорректированному напряжению, и в промежуток времени от То/2 до To подают на другой электрод подвеса, расположенный с противоположной стороны инерционной массы. Из-за длительности действия силы со стороны противоположного электрода инерционная масса возвращается в центр зазора между электродами.

Недостатком указанного способа является низкая точность удержания инерционной массы в центре подвеса. Указанный недостаток обусловлен колебаниями инерционной массы, вызванными тем, что в промежуток времени от 0 до То/2 сформированное импульсное напряжение подают на один электрод, а в промежуток времени от То/2 до To на другой электрод, установленный с противоположной стороны инерционной массы. При этом сначала на инерционную массу со стороны подвеса действует сила в одном направлении, затем в другом, противоположном направлении, приводя инерционную массу к колебаниям с периодом To.

Известен способ управления электростатическим подвесом инерционной массы, который принимаем за прототип [Васюков С.А., Дробышев Г.Ф. Теория и применение электростатических подвесов // Издательство МГТУ им. Баумана, 2009, стр. 102, 211]. Согласно этому способу инерционную массу располагают между электродами, затем преобразуют смещение массы из центра зазора к одному из электродов в напряжение, которое подвергают частотной коррекции. Формируют импульсное напряжение с постоянной амплитудой импульсов Uo и с постоянным периодом их следования To и с длительностью импульса равной половине периода. Далее, в зависимости от знака откорректированного напряжения, который определяет направление смещения инерционной массы, уменьшают или увеличивают длительность импульса, равную То/2, на величину AT, пропорциональную откорректированному напряжению. Сформированное импульсное напряжение подают на электрод, к которому произошло смещение инерционной массы. Одновременно на другой электрод, расположенный с противоположной стороны инерционной массы, подают сформированное импульсное напряжение с длительностью импульсов То/2, увеличенной или уменьшенный на величину ΔT, пропорциональную откорректированному напряжению. Сформированные напряжения, поданные одновременно на электроды подвеса, создают силы, действующие с двух сторон на инерционную массу. При этом из-за большей длительности действия силы со стороны противоположного электрода инерционная масса возвращается в центр зазора между электродами. На электроды подаются импульсные напряжения с одинаковой длительностью импульсов.

Недостатком указанного способа является низкая надежность подвеса. Указанный недостаток обусловлен наличием вероятности возбуждения подвеса, потери его работоспособности из-за наличия в подвесе положительной обратной связи. Так, в соответствии с реализованным в прототипе алгоритмом управления, при действии на инерционную массу внешнего ускорения, со стороны подвеса возникает сила, создающая ускорение A инерционной массы, компенсирующее действие внешнего ускорения:

где: Co - емкость между электродом подвеса и инерциальной массой при ее центральном расположении в зазоре;

do - расстояние между электродом и инерционной массой при центральном расположении инерционной массы в зазоре;

mo - инерционная масса;

- относительное смещение инерционной массы в зазоре;

Δх - величина смещения инерционной массы из центра зазора.

Приα<<1 имеем:

Член выражения (2), содержащий отношение определяет отрицательную обратную связь, возвращающую инерционную массу в центр зазора. Второй член «+α» определяет положительную обратную связь. При подвес неустойчив. При этом инерционная масса переместится к одному из электродов и останется там. Подвес прекращает функционирование.

Решаемой технической проблемой заявляемого изобретение является совершенствование способа управления электростатическим подвесом инерционной массы.

Достигаемый технический результат - повышение надежности функционирования электростатического подвеса инерционной массы.

Поставленная цель достигается тем, что в известном способе управления электростатическим подвесом инерционной массы, включающем размещение инерционной массы в зазоре между электродами подвеса, преобразование смещения инерционной массы из центрального положения в зазоре в напряжение, которое подвергают частотной коррекции, определение по знаку откорректированного напряжения направления смещения инерционной массы, формирование импульсного напряжения с постоянной амплитудой импульсов и постоянным периодом их следования, в формируемом импульсном напряжении дополнительно:

- создают длительность импульсов пропорционально величине откорректированного напряжения,

- затем, если откорректированное напряжение больше нуля и инерционная масса удаляется от первого электрода подвеса, сформированное импульсное напряжение подают на первый электрод, а на второй электрод, расположенный с противоположной стороны инерционной массы, подают напряжение равное нулю; если откорректированное напряжение меньше нуля и инерционная масса удаляется от второго электрода подвеса, сформированное импульсное напряжение подают на второй электрод, а на первый электрод подают напряжение равное нулю,

- при нахождении инерционной массы в центре зазора между электродами на них подают нулевые напряжения.

Реализация предлагаемого способа происходит следующим образом. Инерционную массу размещают в зазоре между электродами подвеса. Преобразуют смещение инерционной массы из середины зазора в напряжение, которое затем подвергают частотной коррекции. По знаку откорректированного напряжения определяют направление смещения массы. Формируют импульсное напряжение с постоянной амплитудой Uo импульсов и постоянным периодом To их следования. В формируемом импульсном напряжении создают длительность ΔT импульсов пропорционально величине откорректированного напряжения. Затем, если откорректированное напряжение больше нуля (инерционная масса удаляется от первого электрода подвеса) сформированное импульсное напряжение подают на первый электрод, а на второй электрод, расположенный с противоположной стороны инерционной массы, подают напряжение равное нулю; если откорректированное напряжение меньше нуля (инерционная масса удаляется от второго электрода подвеса) сформированное импульсное напряжение подают на второй электрод, а на первый электрод подают напряжение равное нулю.

При действии на инерционную массу внешнего ускорения оно парируется ускорением А', создаваемым подвесом только со стороны одного электрода:

Данное выражение получено из формулы (1) с учетом измененного алгоритма управления.

При α<<1 имеем:

Член выражения (4), содержащий отношение определяет отрицательную обратную связь, возвращающую инерционную массу в центр зазора. Член, характеризующий положительную обратную связь, отсутствует. Отсутствие положительной обратной связи исключает возможность возбуждения подвеса и потери его работоспособности.

Таким образом, поставленная цель достигнута.

На предприятии предлагаемая реализация способа проверена при испытаниях экспериментального образца электростатического акселерометра.

Способ управления электростатическим подвесом инерционной массы, включающий размещение инерционной массы в зазоре между электродами подвеса, преобразование смещения инерционной массы из центрального положения в зазоре в напряжение, которое подвергают частотной коррекции, определение по знаку откорректированного напряжения направления смещения инерционной массы, формирование импульсного напряжения с постоянной амплитудой импульсов и постоянным периодом их следования, отличающийся тем, что в формируемом импульсном напряжении создают длительность импульсов пропорционально величине откорректированного напряжения, затем, если откорректированное напряжение больше нуля и инерционная масса удаляется от первого электрода подвеса, сформированное импульсное напряжение подают на первый электрод, а на второй электрод, расположенный с противоположной стороны инерционной массы, подают напряжение равное нулю, если откорректированное напряжение меньше нуля и инерционная масса удаляется от второго электрода подвеса, сформированное импульсное напряжение подают на второй электрод, а на первый электрод подают напряжение равное нулю, при нахождении инерционной массы в центре зазора между электродами на них подают нулевые напряжения.
Источник поступления информации: Роспатент

Showing 1-10 of 87 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
27.06.2015
№216.013.5a2f

Способ выставки осевого зазора в газодинамическом подвесе оси вращения ротора гиромотора

Изобретение относится к области прецизионного приборостроения и может быть использовано при разработке и производстве гиромоторов с газодинамическим подвесом оси вращения ротора, состоящего из двух полусферических опорных узлов, каждый из которых содержит опору и фланец. Технический результат -...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002554628
Дата охранного документа: 27.06.2015
27.06.2015
№216.013.5a32

Стенд для выработки угловых колебаний в двух плоскостях

Предложенное изобретение используется для оценки динамических погрешностей микромеханических и других малогабаритных инерциальных систем. Заявленный стенд предназначен для выработки угловых колебаний в двух плоскостях, изменяющихся по гармоническому закону в расширенном частотном диапазоне,...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002554631
Дата охранного документа: 27.06.2015
10.07.2015
№216.013.5e5e

Устройство для напыления тонкопленочных покрытий на сферические роторы электростатического гироскопа

Изобретение относится к устройствам для напыления покрытий на сферические роторы электростатических гироскопов и может быть использовано в точном приборостроении. Устройство содержит вакуумную камеру, внутри которой размещены источник распыления и механизм вращения ротора в виде двух рамок,...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002555699
Дата охранного документа: 10.07.2015
27.07.2015
№216.013.6863

Способ обнаружения и сопровождения целей циклически работающей системой наблюдения, состоящей из нескольких разнородных приемных каналов

Изобретение относится к области создания систем наблюдения, состоящих из нескольких разнородных приемных каналов. Существо предлагаемого изобретения состоит в том, что если условию идентичности наблюдаемой и комплексной цели удовлетворяет несколько комплексных целей, то из них выбирается та,...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002558276
Дата охранного документа: 27.07.2015
20.08.2015
№216.013.72fc

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. Микромеханический вибрационный гироскоп содержит основание, инерционный диск, имеющий одинаковую толщину и...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002561006
Дата охранного документа: 20.08.2015
10.12.2015
№216.013.96cb

Способ определения погрешностей двухстепенного поплавкового гироскопа с газодинамическим подвесом ротора гиромотора

Изобретение относится к области прецизионного приборостроения и может быть использовано при разработке и производстве двухстепенных поплавковых гироскопов с газодинамическим подвесом оси вращения ротора гиромотора. Технический результат - повышение точности. Для этого в известном способе...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002570223
Дата охранного документа: 10.12.2015
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
10.06.2016
№216.015.4665

Способ изготовления ротора электростатического гироскопа

Изобретение относится к области прецизионного приборостроения и может быть использовано при производстве электростатических гироскопов. Способ изготовления ротора электростатического гироскопа содержит этапы, на которых: формируют из сплошной заготовки сферическую поверхность ротора, выполняют...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002586396
Дата охранного документа: 10.06.2016
20.08.2016
№216.015.4bcf

Двухстепенной поплавковый гироскоп

Изобретение относится к области прецизионного приборостроения и может быть использовано при разработке и производстве двухстепенных поплавковых гироскопов. Двухстепенной поплавковый гироскоп содержит корпус с двумя торцевыми крышками, цилиндрическую поплавковую гирокамеру, установленную в...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002594628
Дата охранного документа: 20.08.2016
Showing 1-10 of 32 items.
20.08.2014
№216.012.ed21

Способ определения погрешности двухстепенного поплавкового гироскопа

Изобретение относится к области прецизионного приборостроения и может быть использовано при разработке и производстве двухстепенных поплавковых гироскопов. Заявлен способ определения погрешности двухстепенного поплавкового гироскопа, включающий установку гироскопа на неподвижном основании,...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002526513
Дата охранного документа: 20.08.2014
20.10.2014
№216.012.feb4

Электростатический гироскоп с оптическим считыванием положения оси ротора и способ определения углового положения оси ротора

Изобретение относится к области прецизионного приборостроения и может быть использовано при производстве и эксплуатации электростатических гироскопов со сферическим ротором и оптической системой съема информации об угловом положении оси ротора относительно корпуса. Достигаемым техническим...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002531060
Дата охранного документа: 20.10.2014
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
27.06.2015
№216.013.5a2f

Способ выставки осевого зазора в газодинамическом подвесе оси вращения ротора гиромотора

Изобретение относится к области прецизионного приборостроения и может быть использовано при разработке и производстве гиромоторов с газодинамическим подвесом оси вращения ротора, состоящего из двух полусферических опорных узлов, каждый из которых содержит опору и фланец. Технический результат -...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002554628
Дата охранного документа: 27.06.2015
10.12.2015
№216.013.96cb

Способ определения погрешностей двухстепенного поплавкового гироскопа с газодинамическим подвесом ротора гиромотора

Изобретение относится к области прецизионного приборостроения и может быть использовано при разработке и производстве двухстепенных поплавковых гироскопов с газодинамическим подвесом оси вращения ротора гиромотора. Технический результат - повышение точности. Для этого в известном способе...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002570223
Дата охранного документа: 10.12.2015
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
10.06.2016
№216.015.4665

Способ изготовления ротора электростатического гироскопа

Изобретение относится к области прецизионного приборостроения и может быть использовано при производстве электростатических гироскопов. Способ изготовления ротора электростатического гироскопа содержит этапы, на которых: формируют из сплошной заготовки сферическую поверхность ротора, выполняют...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002586396
Дата охранного документа: 10.06.2016
20.08.2016
№216.015.4bcf

Двухстепенной поплавковый гироскоп

Изобретение относится к области прецизионного приборостроения и может быть использовано при разработке и производстве двухстепенных поплавковых гироскопов. Двухстепенной поплавковый гироскоп содержит корпус с двумя торцевыми крышками, цилиндрическую поплавковую гирокамеру, установленную в...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002594628
Дата охранного документа: 20.08.2016
13.01.2017
№217.015.68eb

Способ определения момента дифферента поплавковой гирокамеры двухстепенного поплавкового гироскопа

Изобретение относится к области прецизионного приборостроения и может быть использовано при изготовлении и эксплуатации двухстепенных поплавковых гироскопов с бесконтактными опорами подвеса гирокамеры. Способ заключается в том, что работающий гироскоп с бесконтактными опорами подвеса...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002591287
Дата охранного документа: 20.07.2016
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
+ добавить свой РИД