×
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 21-30 of 87 items.
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.f118

Способ изготовления ротора электростатического гироскопа и устройство для осуществления этого способа

Изобретение относится к способу и устройству для изготовления ротора электростатического гироскопа. Процесс изготовления ротора включает формообразование сферической заготовки ротора, его балансировку и нанесение тонкопленочного износостойкого покрытия переменной толщины. Образуют...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002638870
Дата охранного документа: 18.12.2017
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
29.12.2017
№217.015.f2c1

Датчик индукционного лага повышенной прочности

Изобретение относится к области навигационного приборостроения и предназначено для использования в индукционных лагах надводных кораблей и глубоководных аппаратов. Датчик индукционного лага, содержащий электромагнитную систему возбуждения и измерительные электроды, при этом электромагнитная...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002637377
Дата охранного документа: 04.12.2017
29.12.2017
№217.015.f464

Способ определения погрешности двухстепенного гироблока

Изобретение относится к области прецизионного приборостроения и может быть использовано при разработке и производстве двухстепенных гироблоков. Предложенный способ определения погрешности двухстепенного гироблока заключается: в установке гироблока на неподвижном основании; выставке оси...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002637186
Дата охранного документа: 30.11.2017
19.01.2018
№218.016.0990

Волномерный буй с инерциальным измерительным модулем на основе микромеханических датчиков

Изобретение относится к области измерительной техники и может быть использовано для измерения спектральных и статистических характеристик трехмерного морского волнения. Волномерный буй содержит корпус, обеспечивающий необходимую плавучесть, герметичный отсек, в нижней части которого размещен...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002631965
Дата охранного документа: 29.09.2017
20.01.2018
№218.016.1065

Интегрированная инерциально-спутниковая система ориентации и навигации

Изобретение относится к области навигационного приборостроения летательных аппаратов и морских судов. Технический результат состоит в повышении точности выработки параметров ориентации объекта при сокращении длины антенной базы до уровня длины волны несущей частоты спутникового сигнала,...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002633703
Дата охранного документа: 17.10.2017
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
17.02.2018
№218.016.2aa5

Устройство для измерений мгновенных угловых перемещений качающейся платформы

Устройство для измерений мгновенных угловых перемещений качающейся платформы состоит из датчика измеряемого мгновенного плоского угла и неподвижного отсчетного устройства. Датчик угла выполнен в виде многозначных голографических мер угла, формирующих каждая под воздействием внешнего оптического...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002642975
Дата охранного документа: 29.01.2018
Showing 21-30 of 32 items.
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
16.01.2019
№219.016.b045

Способ калибровки погрешностей бескарданной инерциальной системы на электростатических гироскопах в условиях орбитального полета

Изобретение относится к гироскопической технике, а именно к способам калибровки погрешностей бескарданной инерциальной системы на электростатических гироскопах в условия полета космического аппарата. Способ калибровки погрешностей бескарданной инерциальной системы на электростатических...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002677099
Дата охранного документа: 15.01.2019
16.01.2019
№219.016.b072

Способ определения момента дифферента гирокамеры двухстепенного поплавкового гироскопа

Изобретение относится к области прецизионного приборостроения и может быть использовано при изготовлении и эксплуатации двухстепенных поплавковых гироскопов с бесконтактными опорами гирокамеры. Способ определения момента дифферента гирокамеры двухстепенного поплавкового гироскопа дополнительно...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002677091
Дата охранного документа: 15.01.2019
07.02.2019
№219.016.b7e1

Способ калибровки погрешностей электростатических гироскопов бескарданной инерциальной системы ориентации в условиях орбитального космического аппарата

Изобретение относится к области космической техники и может быть использовано в бесплатформенных инерциальных системах ориентации (БИСО) для орбитальных космических аппаратов (КА), измерительный модуль (блок чувствительных элементов -БЧЭ) которых содержит электростатические гироскопы (ЭСГ)....
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002678959
Дата охранного документа: 04.02.2019
11.03.2019
№219.016.dafc

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 вдоль каждой из осей подвеса...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002327954
Дата охранного документа: 27.06.2008
17.03.2019
№219.016.e245

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 корпус двухстепенного поплавкового гироскопа выполнен в виде двух цилиндров, установленных...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002682131
Дата охранного документа: 14.03.2019
05.04.2019
№219.016.fd39

Способ обработки информации в гидроакустической антенне

Изобретение относится к области гидроакустики и может быть применено при разработке и эксплуатации гидроакустических антенн различного назначения для коррекции выходных сигналов гидроакустических приемников. Решаемая техническая проблема - совершенствование способа обработки информации в...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002684003
Дата охранного документа: 03.04.2019
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
24.05.2019
№219.017.5d7c

Способ определения погрешности двухстепенного гироблока

Изобретение относится к области прецизионного приборостроения и может быть использовано при разработке и производстве двухстепенных гироблоков. Достигаемый технический результат - повышение точности (достоверности) определения составляющей погрешности гироблока, обусловленной резонансом его...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002688915
Дата охранного документа: 22.05.2019
04.06.2019
№219.017.733f

Способ диагностики состояния газодинамической опоры ротора поплавкового гироскопа

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано при изготовлении прецизионных приборов на газодинамической опоре. Способ диагностики состояния газодинамической опоры ротора поплавкового гироскопа включает определение времени выбега ротора на последовательных этапах...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002690231
Дата охранного документа: 31.05.2019
+ добавить свой РИД