Патент на изобретение №2225024
|
||||||||||||||||||||||||||
(54) СИСТЕМА СТАБИЛИЗАЦИИ ИЗОБРАЖЕНИЯ НА ПОДВИЖНОМ ОСНОВАНИИ
(57) Реферат: Изобретение относится к оптическому приборостроению, в частности к гиростабилизированным устройствам, размещаемым на подвижных объектах. Система содержит индикаторную гироскопическую платформу с установленным на ней зеркалом, карданов подвес в виде наружной и внутренней рам, трехстепенной гироскопический датчик угла (ГДУ) с датчиками момента (ДМ), датчиками угла поворота ротора (ДУПР) ГДУ, выходы которых через усилительно-корректирующие устройства (УКУ) соответствующих каналов стабилизации соединены с входами датчиков стабилизации (ДС) рам подвеса, два канала управления скоростью разворота платформы (КУСРП) с усилительным звеном (УЗ) в каждом канале, подключенным к входу соответствующего ДМ ГДУ, два пороговых устройства для защиты ротора (ПУЗР) ГДУ от удара об механические упоры, своими входами подключенные к ДУПР ГДУ, а выходами через сумматоры подключенные к первым входам УЗ КУСРП, и два устройства защиты от перегрева (УЗП) ДС, соединенные с УКУ каждого канала стабилизации. ГДУ установлен на вспомогательной оси, которая через ленточную передачу с коэффициентом передачи 1:2 связана с зеркалом. Система содержит устройство компенсации ошибки ленточной передачи (УКОЛП), два устройства защиты от перегрева ДМ ГДУ, два устройства компенсации дрейфа линии визирования и датчики угла вертикального и горизонтального наведения. Обеспечено повышение точности стабилизации и скоростей управления ГДУ. 4 ил. Изобретение относится к области оптического приборостроения, в частности к гиростабилизированным устройствам, размещаемым на подвижных объектах для обеспечения поля зрения, получения неподвижного изображения и управления линией визирования оптических приборов в вертикальной и горизонтальной плоскостях. Известна система стабилизации изображения на подвижном основании [1], которая содержит платформу, установленную в подшипниках корпуса и обладающую свободой вращения вокруг вертикальной оси. В подшипниках платформы установлены зеркало и рамка с двумя одноосными гиростабилизаторами, при этом горизонтальная ось вращения зеркала связана с горизонтальной осью вращения рамки ленточной передачей 1:2. На горизонтальной оси вращения рамки и вертикальной оси платформы установлены моментные двигатели. Одноосные гиростабилизаторы установлены в рамке таким образом, что их выходные оси параллельны оси платформы и горизонтальной оси зеркала. Для обеспечения стабилизации датчики угла одноосных гиростабилизаторов электрически связаны с моментными двигателями через усилители. Недостатком этой системы стабилизации является наличие незатухающих колебаний зеркала в горизонтальной плоскости в условиях вибрации объекта, обусловленных применением в качестве стабилизирующего устройства одноосного гиростабилизатора, имеющего низкую резонансную частоту нутационных колебаний, находящуюся в диапазоне частот вибраций, возникающих при движении объекта. Наиболее близкой по технической сущности и достигаемому результату является система стабилизации изображения на подвижном основании [2], содержащая индикаторную гироскопическую платформу с установленным на ней датчиком изображения, карданов подвес в виде наружной и внутренней рам, астатический трехстепенной гироскоп с моментными датчиками, датчиками угла поворота рамок гироскопа, усилители стабилизации по каждому каналу, приводы рам подвеса, систему управления платформой, содержащую в каждом канале усилительное звено, два ключа, ограничители сигнала арретирования, инверторы, масштабные усилители, сумматор, пороговое устройство и ограничитель тока двигателя привода карданова подвеса, определенным образом соединенные между собой. Недостатками данной системы являются недостаточно высокая точность стабилизации, обусловленная дрейфом гироскопического датчика угла (ГДУ), а также невозможность получения высоких скоростей управления вследствие перегрева датчиков момента (ДМ) управляющим током. Задачами, на решение которых направленно настоящее изобретение, являются повышение точности стабилизации и скоростей управления ГДУ при одновременном обеспечении теплового режима ДМ. Поставленная задача решается за счет того, что в системе стабилизации изображения на подвижном основании, содержащей индикаторную гироскопическую платформу с установленным на ней зеркалом, карданов подвес в виде наружной и внутренней рам, трехстепенной гироскопический датчик угла (ГДУ) с датчиками момента (ДМ) и датчиками угла поворота ротора (ДУПР) ГДУ, выходы которых через усилительно-корректирующие устройства (УКУ) соответствующих каналов стабилизации соединены с входами датчиков стабилизации (ДС) рам подвеса, два канала управления скоростью разворота платформы (КУСРП) с усилительным звеном (УЗ) в каждом канале, подключенным к входу соответствующего ДМ ГДУ, два пороговых устройства для защиты ротора (ПУЗР) ГДУ от удара об механические упоры, своими входами подключенные к ДУПР ГДУ, а выходами через первый и второй сумматоры подключенные к первым входам УЗ КУСРП, и два устройства защиты от перегрева (УЗП) ДС, соединенные с УКУ каждого канала стабилизации, согласно изобретению, ГДУ установлен на вспомогательной оси, которая через ленточную передачу 1:2 связана с зеркалом, а в систему дополнительно введены устройство компенсации ошибки ленточной передачи (УКОЛП), два устройства защиты от перегрева (УЗП) ДМ ГДУ, два устройства компенсации дрейфа линии визирования (УКДЛВ) и датчики угла вертикального и горизонтального наведения, соединенные со входами УКДЛВ, причем датчик угла вертикального наведения соединен также со входом УКОЛП, выход которого соединен через третий сумматор со входом УКУ по каналу вертикального наведения, выходы УКДЛВ соединены через первый и второй сумматоры с первыми входами УЗ КУСРП, входы УЗП ДМ ГДУ соединены с выходами УЗ КУСРП, а их выходы – со вторыми входами УЗ КУСРП. Признаками, отличающими предложенную систему стабилизации изображения от известной (прототипа), являются дополнительное введение УКДЛВ и датчиков угла вертикального наведения (ДУ ВН) и горизонтального наведения (ДУ ГН), что позволяет значительно снизить дрейф линии визирования и, таким образом, изображения и в конечном счете повысить точность стабилизации. Изобретение поясняется фиг.1-4. На фиг.1 изображена структурно-кинематическая схема предложенной системы стабилизации изображения на подвижном основании (ССИПО); на фиг.2 – структурная схема реализации УЗП ДМ; на фиг.3 – график зависимости между входным и выходным напряжениями ПУЗР; на фиг.4 – структурная схема УЗП ДС. Предложенная система (фиг. 1) содержит индикаторную гироскопическую платформу, в которую входит ГДУ, состоящий из гиромотора 1, ДМ 2, 3 и ДУ ПР 4, 5. Кроме того, платформа содержит вспомогательную ось 6, на которой установлен ГДУ, ленточную передачу 7, которая механически связывает ось 6 ГДУ со стабилизируемым зеркалом 8. Изображение от зеркала 8 попадает на датчик изображения (условно не показан). Зеркало 8 также механически связано с ДС 9, который вместе с УКУ 10 и ДУ 4 образует систему стабилизации зеркала 8 по оси вертикального наведения. Ось 6 ГДУ и зеркало 8 установлены в подшипниках наружной рамы 11 карданова подвеса, а внутренней рамой служит само зеркало 8. Рама 11 установлена в подшипниках 12 подвижного основания ССИПО. Рама 11 механически связана с ДС 13, который вместе с УКУ 14 и ДУ 5 образуют систему стабилизации зеркала 8 по оси горизонтального наведения. Помимо этого платформа содержит два УЗ 15, 16, которые соединены соответственно с ДМ 3 и 2. К УЗ 15 и 16 подключены УЗП ДМ 17 и 18. На входе УЗ 15, 16 включены первый и второй сумматоры 19, 20 соответственно, на которые поступают сигналы с ПУЗР 21, 22, включенные между выходами ДУ 4 и 5 соответственно и сумматорами 19, 20. На сумматоры 19, 20 также поступают напряжения от УКДЛВ, состоящих из дифференциаторов 23, 24, ключей 25, 26 и интеграторов 27, 28, включенных последовательно. Кроме того, на сумматоры 19, 20 поступают напряжения Uупр ![]() ![]() В подшипниках наружной рамы 11 карданова подвеса установлена ось 6 гироскопического датчика угла (ГДУ); гиромотор 1 установлен на оси 6 ГДУ через сферический подшипник, обеспечивающий гиромотору 1 три степени свободы. ГДУ содержит датчики 2, 3 моментов (ДМу, ДМz) для управления скоростью разворота гиромотора 1 в пространстве управляющими сигналами Uупр ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() Uдм=Iвых ум ![]() Iвых ум= Uвx ум ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() |Uдм|<|Uвх ум|, разница этих двух напряжений усиливается усилителем 36 разностного сигнала (УРС) и управляет одним из электронных ключей 37, 38 (ЭК) в зависимости от полярности выходного напряжения УРС 36. Схема сфазирована таким образом, чтобы при этом открывался тот электронный ключ 37, 38, который через соответствующий диод 39, 40 (Д) шунтировал ту полярность выходного напряжения буферного усилителя 41 (БУ), которая противоположна действующей на выходе этого усилителя. При tдм > tmax доп знак разности Uдм – Uвx ум меняется на противоположный и в результате открывается другой электронный ключ 37, 38 (ЭК) и шунтирует действующую на выходе БУ 41 полярность выходного напряжения. В схеме возникает ООС по температуре, которая стремится препятствовать увеличению температуры датчиков 2, 3 момента дм > tmax доп. При этом одновременно с защитой ДМ 2, 3 от перегрева удается получить максимально возможную скорость наведения линии визирования. Для защиты гиромотора 1 ГДУ от удара об механические упоры, возможность которого обусловлена небольшими рабочими углами ГДУ ( ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() U ![]() ![]() U ![]() ![]() 1. Патент Франции 1549505, МПК F 41 G. 2. Патент РФ 2059206, МПК G 01 C 21/18, 1996 г. Формула изобретения Система стабилизации изображения на подвижном основании, содержащая индикаторную гироскопическую платформу с установленным на ней зеркалом, карданов подвес в виде наружной и внутренней рам, трехстепенной гироскопический датчик угла (ГДУ) с датчиками момента (ДМ), датчиками угла поворота ротора (ДУПР) ГДУ, выходы которых через усилительно-корректирующие устройства (УКУ) соответствующих каналов стабилизации соединены с входами датчиков стабилизации (ДС) рам подвеса, два канала управления скоростью разворота платформы (КУСРП) с усилительным звеном (УЗ) в каждом канале, подключенным к входу соответствующего ДМ ГДУ, два пороговых устройства для защиты ротора (ПУЗР) ГДУ от удара о механические упоры, своими входами подключенные к ДУПР ГДУ, а выходами через первый и второй сумматоры подключенные к первым входам УЗ КУСРП, и два устройства защиты от перегрева (УЗП) ДС, соединенные с УКУ каждого канала стабилизации, отличающаяся тем, что ГДУ установлен на вспомогательной оси, которая через ленточную передачу с коэффициентом передачи 1:2 связана с зеркалом, а в систему дополнительно введены устройство компенсации ошибки ленточной передачи (УКОЛП), два устройства защиты от перегрева (УЗП) ДМ ГДУ, два устройства компенсации дрейфа линии визирования (УКДЛВ) и датчики угла вертикального и горизонтального наведений, соединенные со входами УКДЛВ, причем датчик угла вертикального наведения соединен также со входом УКОЛП, выход которого соединен через третий сумматор со входом УКУ по каналу вертикального наведения, выходы УКДЛВ соединены через первый и второй сумматоры с первыми входами УЗ КУСРП, входы УЗП ДМ ГДУ соединены с выходами УЗ КУСРП, а их выходы со вторыми входами УЗ КУСРП. РИСУНКИ
|
||||||||||||||||||||||||||