Система непосредственной гиростабилизации и наведения линии визирования перспективного универсального перископа




Скачать 82.11 Kb.
Дата02.04.2016
Размер82.11 Kb.
УДК 681.51
А.А. СКВОРЦОВ, В.П. СИДОРОВ

(ОАО «Концерн «ЦНИИ «Электроприбор», С.-Петербург)
СИСТЕМА НЕПОСРЕДСТВЕННОЙ ГИРОСТАБИЛИЗАЦИИ И НАВЕДЕНИЯ ЛИНИИ ВИЗИРОВАНИЯ ПЕРСПЕКТИВНОГО УНИВЕРСАЛЬНОГО ПЕРИСКОПА
Рассматриваются результаты проработки высокоточной цифровой комбинированной системы непосредственной гиростабилизации и наведения линии визирования (ГСНЛВ) перспективного универсального перископа (УП) с четырьмя безредукторными приводами и двумя волоконно-оптическими гироскопами (ВОГ), сигналы которых используются в комбинации с сигналами от навиационного комплекса (НК).

Введение

В связи с развитием оптической техники и, в частности, миниатюризации телекамер (ТК), лазерных дальномеров (ЛД), и тепловизионных приемников (ТВП) возникла необходимость модернизации как самого УП подводной лодки, так и его цифровой комбинированной с тремя ВОГ косвенной системы ГСНЛВ [2], с целью увеличения ее динамической точности во время воздействия качек и вибраций УП.

Предлагаемая работа посвящена рассмотрению высокоточной цифровой комбинированной непосредственной системы ГСНЛВ УП подводной лодки, в которой в отличие от системы [2] два ВОГ установлены непосредственно на стабилизируемой площадке с ТК и ЛД, а их сигналы в комбинации с информацией от НК обеспечивают высокую динамическую точность ГСНЛВ.
Описание структурной схемы алгоритма формирования сигналов в цифровой системе ГСНЛВ перископа

Устройство головной части УП показано на рис. 1, где: ГСП – гиростабилизированная площадка; ДУ – датчик угла; ЗТ – зеркало тепловизионное; КК – карданово кольцо; КП – корпус УП (головная часть).

На осях УП q, Δq, h, hз установлены моментные двигатели МД-q, МД-Δq, МД-h, МД-hз и датчики угла ДУ-q, ДУ-Δq, ДУ-h, ДУ-hз соответственно.

Разработанная структурная схема алгоритма формирования сигналов в цифровой системе управления приводами системы ГСНЛВ перископа


представлена на рис. 2. На этой схеме приведены 4 привода: q, Δq, h, hз.

Привода Δq, h, hз являются точными приводами, а привод q грубый, так как он преодолевает наибольшую нагрузку.


Рис. 1. Схема расположения составных частей в головной части унифицированного перископа



Рис. 2. Структурная схема алгоритма формирования сигналов в цифровой системе ГСНЛВ УП
Система работает следующим образом.

Оператором задаются угловые скорости наведения по пеленгу и углу места стабилизированному , которые затем интегрируются для выработки углов hc. Используя текущий курс корабля К, подаваемый из навигационного комплекса (НК), получаем курсовой угол стабилизированный .

Затем углы hc, qс вместе с углами качек ψ, θк, получаемыми от НК корабля, подаются на преобразователи координат ПК – hк, ПК – qк, ПК – æ, на выходе которых вырабатываются углы hк, qк, æ в соответствии с формулами [2].

Далее угол hк сравнивается с углом hду (ДУ привода h) и их разность подается на сумматор через фильтр (Tp+1)-1, где T – постоянная времени фильтра. На этот же сумматор подается после фильтра с передаточной функцией Т(Тр+1)-1 разность задаваемой угловой скорости ωув и угловой скорости ωуввг, вырабатываемой ВОГ- ωув, у которого ось чувствительности параллельна оси yв.

Суммарный сигнал dh, представляющий собой погрешность привода по оси h с комбинированным управлением, поступает на вход усилителя У-h, подключенного к МД-h, который обеспечивает точную ГСНЛВ по оси h.

Точный привод зеркала hз следит за точным приводом гиростабилизированной платформы h по итерационной схеме, в которой задающий сигнал 0,5(hду+dh) сравнивается с сигналом hдуз и их разностный сигнал dhз поступает для отработки через У-hз на МД-hз.

Угол qк сравнивается с углом qду (ДУ привода q) и их разность dq поступает через фильтр (Тр+1)-1 на сумматор. На этот же сумматор подается после фильтрации с передаточной функцией Т(Тр+1)-1 разность задаваемой угловой скорости ωz и угловой скорости ωzвг, вырабатываемой ВОГ-ωzв с осью чувствительности, параллельной оси zв, после прохождения ПК-ωzвг.

Суммарный сигнал d(Δq), представляющий собой полную погрешность привода Δq, полученную с помощью комбинированного управления, поступает на вход У-Δq точного привода Δq, содержащего МД-Δq, который обеспечивает точную ГСНЛВ по оси Δq.

На усилитель У-q грубого привода по оси q поступает (в соответствии с итерационным принципом управления) суммарный сигнал Δq=ΔqДУ+d(Δq), который отрабатывается с помощью МД-q.

Часть задач алгоритма формирования сигналов в цифровой системе ГСНЛВ перископа решается с помощью микроконтроллеров, расположенных внутри корпуса перископа, остальная часть задач решается с помощью специализированной ЦВМ, расположенной в посту корабля.


Уравнения движения и передаточные функции системы по оси h

(1)

где и - вращающий и возмущающий моменты МД-h;



- передаточная функция электрической обратной связи привода по оси h (ДУ-h, У-h, МД-h);

- погрешность гировертикали НК в плоскости визирования;

и - погрешность коэффициента передачи ВОГ и его дрейф;

- угол упругой деформации основания УВНЦУ.

Рис. 3 – Структурная схема комбинированной системы непосредственной ГСНЛВ по оси h (MОСТh вошел в состав MBh)


Отсюда получаем полное выражение для текущего абсолютного угла h:

, (2)

где - передаточная функция разомкнутой системы привода стабилизации и наведения по оси h.

При и выражение для максимальной динамической погрешности гиростабилизации оси визирования относительно оси h имеет вид:

, (3)

где - частота угловых вибраций УП.


Уравнения движения и формула погрешности по оси h3

Уравнения движения привода h3, работающего по итерационной схеме от привода h по сумме сигналов управления и , при нулевых начальных условиях можно представить в виде:



(4)

где - текущий угол места линии визирования зеркала;



, - вращающий и возмущающий моменты МД-h3;

- передаточная функция электрической обратной связи привода по оси h3 (ДУ-h3, У-h3, МД-h3);

, - погрешность привода h3 и стабилизации линии визирования зеркала.

Отсюда максимальную динамическую погрешность стабилизации линии визирования зеркала можно определить из выражения:



, (5)
Уравнения движения и передаточные функции по осям q и Δq

Рис. 4 – Блок-схема комбинированной системы непосредственной ГСНЛВ по осям Δq и q при hC=hK=0, qC=qK



(6)

где - текущий угол пеленга УП, равный абсолютному углу поворота ГСП;



- вращающий момент МД-Δq по оси Δq;

- передаточная функция ДУ-Δq, У-Δq, МД-Δq;

- управляющий сигнал комплексирования;

- погрешность комплексирования;

- относительные углы, снимаемые с ДУ-Δq и ДУ-q;

- погрешность НК по курсу;

- деформация корпуса и надстроек между НК и УП.

Рис. 5 – Структурная схема двухступенчатой комбинированной системы непосредственной ГСНЛВ по осям Δq и q


Из системы уравнений (6) или рис. 5 получаем полное выражение для текущего пеленга УП:

(7)

где - передаточная функция разомкнутой системы привода Δq.

При и выражение для максимальной динамической погрешности гиростабилизации оси визирования относительно оси Δq имеет вид:

, (8)

где - частота рыскания.


Выражение для максимальной динамической погрешности грубого привода q можно представить в виде:



, (9)

Заключение

В результате проведенных теоретических исследований и расчетов показано, что создание высокоточной безредукторной цифровой с комбинированным управлением (с использованием информации от НК и двух ВОГ) системы непосредственной (2 ВОГ установлены непосредственно на ГСП) ГСНЛВ перспективного УП, обладающего четырьмя осями (q, Δq, h, h3), принципиально возможно.

Разработана (см. рисунок 2) структурная схема алгоритма формирования сигналов в цифровой системе управления приводами УП.

Для разработанной системы гиростабилизации УП достаточно использовать два ВОГ (а не 3шт., как в изделии [2])

Составлены уравнения движения и получены основные передаточные функции комбинированной системы непосредственной ГСНЛВ УП, в том числе – полные выражения для приборных угла места h и пеленга ПГСП, а также для максимальных значений динамических погрешностей.

Проведенные расчеты и макетирование показали возможность получения максимальных динамических погрешностей при воздействии качек и угловых вибраций около 10”.

ЛИТЕРАТУРА

1. Бесекерский В.А., Динамический синтез систем гироскопической стабилизации //


В.А. Бесекерский, Е.А. Фабрикант - Л., «Судостроение», 1968 г.

2. Гутнер И.Е. [и др.] Способ гиростабилизации и наведения линии визирования перископа подводной лодки и устройство для его осуществления. Патент на изобретение


RU №2184938 С1, 2002.

3. Зворыкин Е.Н. Системы гиростабилизации и наведения на базе ВОГ // Зворыкин Е.Н., Орлов М.В., Свечинская Г.В. – СПб, Сб, Навигация и управление движением, 2000. –


С. 38-43.

4. Ривкин С.С. «Стабилизация измерительных устройств на качающемся основании» -


М., «Наука», 1978 г.

Научный руководитель к.т.н., Е.Н. Зворыкин.



База данных защищена авторским правом ©uverenniy.ru 2016
обратиться к администрации

    Главная страница