專利名稱：捷聯(lián)垂直參考基準(zhǔn)系統(tǒng)上撓性陀螺儀動態(tài)啟?？刂葡到y(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及到導(dǎo)航控制領(lǐng)域，尤其是一種捷聯(lián)垂直參考基準(zhǔn)系統(tǒng)上撓性陀螺儀動態(tài)啟?？刂葡到y(tǒng)。
背景技術(shù)：
撓性陀螺儀廣泛應(yīng)用在航空航天、船舶艦艇等領(lǐng)域的慣性導(dǎo)航。目前的撓性陀螺儀控制系統(tǒng)中，撓性陀螺儀與再平衡回路構(gòu)成一個精密的閉環(huán)陀螺控制系統(tǒng)，再平衡回路的作用是準(zhǔn)確的將陀螺儀的自轉(zhuǎn)軸穩(wěn)定在陀螺殼體(與陀螺定子基座固連)的中央，使陀螺信號器的輸出實(shí)時保持最小。當(dāng)撓性陀螺儀用于捷聯(lián)慣性導(dǎo)航系統(tǒng)時，由于陀螺儀殼體與運(yùn)載體直接固連，所以陀螺儀將隨著載體處于相同的運(yùn)動狀態(tài)中，當(dāng)導(dǎo)航設(shè)備在動態(tài)狀態(tài)下啟動時，陀螺儀的初始最大信號對陀螺主控力矩繞組的大電流沖擊，可能會導(dǎo)致陀螺轉(zhuǎn)子的撓性接頭沖過中心軸線太多而碰撞止擋，導(dǎo)致陀螺儀的精度快速下降以及使用壽命迅速縮短。嚴(yán)重時甚至可能造成撓性接頭斷裂，導(dǎo)致陀螺毀壞。為避免產(chǎn)生上述不良后果，現(xiàn)有的撓性陀螺儀用于捷聯(lián)慣性導(dǎo)航系統(tǒng)時，一般采用開機(jī)固定延時改變再平衡電路(即力反饋回路)的放大倍數(shù) (簡稱延時變K)，但這種方法的通用性差，且不易調(diào)整變K所需的動態(tài)精確時間。所以用這種方式進(jìn)行延時處理，不能良好的控制再平衡放大倍數(shù)與陀螺馬達(dá)額定轉(zhuǎn)速的同步性，因此，存在在動態(tài)搖擺狀態(tài)下，不能正常啟動的問題。

發(fā)明內(nèi)容
針對捷聯(lián)垂直參考基準(zhǔn)系統(tǒng)在動態(tài)搖擺狀態(tài)下，不能正常啟動的問題，本發(fā)明的目的是提供一種實(shí)現(xiàn)精確控制陀螺儀動態(tài)啟停，提高陀螺儀使用壽命的捷聯(lián)垂直參考基準(zhǔn)系統(tǒng)上撓性陀螺儀動態(tài)啟?？刂葡到y(tǒng)。為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案如下捷聯(lián)垂直參考基準(zhǔn)系統(tǒng)上撓性陀螺儀動態(tài)啟?？刂葡到y(tǒng)，其特征在于，包括采樣濾波延時電路、比較放大狀態(tài)翻轉(zhuǎn)電路、 模擬開關(guān)控制電路和控制力反饋延時變K電路；采樣濾波延時電路輸入端接撓性陀螺儀副控力矩器的輸出，采樣得到撓性陀螺儀副控力矩器的繞組在轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速發(fā)生變化時產(chǎn)生感應(yīng)電壓信號，該電壓信號經(jīng)濾波、放大后控制力反饋延時，改變電路的放大倍數(shù)，再通過力反饋回路控制撓性陀螺儀的靜、動態(tài)啟停。所述采樣濾波延時電路設(shè)置有放大器，該放大器用于將接收到的陀螺副控繞組感生的交流電壓信號進(jìn)行放大，放大的交流電壓信號經(jīng)二極管進(jìn)行整流為直流脈動電壓，直流脈動電壓經(jīng)過RC π型濾波器濾波和RC延時，得到直流電壓。所述比較放大狀態(tài)翻轉(zhuǎn)電路設(shè)置有比較器，該比較器用于比對門限基準(zhǔn)電壓和采樣濾波延時電路輸出的直流電壓的大小，并輸出高/低電平信號。
所述模擬開關(guān)控制電路設(shè)置有開關(guān)控制器，該開關(guān)控制器接收所述比較器輸出的高/低電平信號，所述開關(guān)控制器設(shè)置有兩個信號輸出端，其中一個信號輸出端(管腳14) 與所述力反饋回路的輸入端連接，該力反饋回路的輸入端還依次串聯(lián)兩個分壓電阻后接地，另一個信號輸出端(管腳13)連接在兩個分壓電阻之間的接線上，串聯(lián)在一起的兩個分壓電阻構(gòu)成所述控制力反饋延時變K電路的輸出。相比現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明具有如下有益效果
1.本發(fā)明件是將撓性陀螺儀的副控力矩器作為一個發(fā)電機(jī)使用，當(dāng)陀螺的轉(zhuǎn)速變化時，在撓性陀螺儀的副控力矩器上產(chǎn)生一個正比例變化的交流電壓值，利用這個交流電壓值經(jīng)過放大器放大、半波整流、RC型濾波、RC延時，實(shí)現(xiàn)再平衡回路的自動延時變K控制，調(diào)整力反饋放大倍數(shù)和時間的關(guān)系，達(dá)到在靜態(tài)和動態(tài)搖擺過程中陀螺儀的啟動和停止都不碰止擋，使陀螺儀可以隨啟隨用，延長了陀螺儀的使用壽命，改變捷聯(lián)系統(tǒng)在動態(tài)搖擺狀態(tài)下不能正常啟動的歷史。2.針對單個撓性陀螺儀，可以單獨(dú)自動調(diào)整變K時間參數(shù)，達(dá)到最佳效果。實(shí)現(xiàn)精確控制陀螺儀的動態(tài)啟停，提高了捷聯(lián)系統(tǒng)的保精度；同時也提高了陀螺儀的使用壽命。3.電子線路簡單，實(shí)現(xiàn)比較容易，互換性強(qiáng)，調(diào)整參數(shù)方便。4.成本低，通用性極強(qiáng)，穩(wěn)定性高，可靠性高，維修方便。


圖1本發(fā)明的原理方框圖；
圖2采樣濾波延時電路原理圖；
圖3比較放大狀態(tài)翻轉(zhuǎn)電路原理圖；
圖4模擬開關(guān)控制電路原理圖。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合具體實(shí)施例對本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)說明。如圖1所示，一種捷聯(lián)垂直參考基準(zhǔn)系統(tǒng)上撓性陀螺儀動態(tài)啟?？刂葡到y(tǒng)，包括采樣濾波延時電路、比較放大狀態(tài)翻轉(zhuǎn)電路、模擬開關(guān)控制電路和控制力反饋延時變K電路；采樣濾波延時電路輸入端接撓性陀螺儀副控力矩器的輸出，采樣得到撓性陀螺儀副控力矩器的副控繞組在轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速發(fā)生變化時產(chǎn)生感應(yīng)電壓信號，該電壓信號經(jīng)濾波、放大后控制力反饋延時變K電路的放大倍數(shù)，再通過力反饋回路控制撓性陀螺儀的靜、動態(tài)啟停。如圖2所示，采樣濾波延時電路設(shè)置有放大器Al，該放大器Al反相輸入端串聯(lián)第一電阻Rl后接撓性陀螺儀的副控繞組L的電壓信號輸出端，放大器Al的正相輸入端串聯(lián)第二電阻R2后接地，放大器Al的輸出端與反相輸入端之間跨接有第三電阻R3，放大器Al 的輸出端還與二極管D的正極連接，二極管D的負(fù)極依次串聯(lián)分壓的第四電阻R4 第六電阻R6，在第四電阻R4和第五電阻R5之間的連線上設(shè)置有接點(diǎn)，該接點(diǎn)串聯(lián)第一電容器Cl 后接地；在第五電阻R5和第六電阻R6之間的連線上設(shè)置有接點(diǎn)，該接點(diǎn)串聯(lián)第二電容器 C2后接地，第一電容器Cl、第五電阻R5和第二電容器C2共同組成RC π型濾波器，在二極管D的正極還分別串聯(lián)第七電阻R7、第三電容器C3后接地，第七電阻R7、第三電容器C3構(gòu)成RC延時電路。陀螺儀的副控力矩器作為一個發(fā)電機(jī)，撓性陀螺儀轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速發(fā)生變化時，撓性陀螺儀的副控繞組L產(chǎn)生正比例變化的交流電壓，放大器Al對副控繞組L產(chǎn)生的交流電壓進(jìn)行信號放大，輸出放大了的電壓信號，放大的電壓信號經(jīng)二極管D整流成直流脈動電壓，脈動直流電壓經(jīng)過延時、濾波和分壓后，輸出穩(wěn)定的直流電壓。如圖3所示，比較放大狀態(tài)翻轉(zhuǎn)電路設(shè)置有比較器A2，該比較器A2正輸入接收放大器Al輸出的直流電壓，該比較器A2正輸入還串聯(lián)第一滑動變阻器RWl后接地，比較器A2 的負(fù)輸入端接第二滑動變阻器RW2的滑動觸頭，該第二滑動變阻器RW2—端接高電壓，另一端接地，經(jīng)比較運(yùn)算后比較器A2的輸出端輸出高、低電平。比較器A2對正輸入的直流電壓和負(fù)輸入端接收門限值的基準(zhǔn)電壓信號進(jìn)行比對，當(dāng)正輸入的直流電壓低于門限值時，比較器A2輸出低電平，當(dāng)正輸入的直流電壓高于于門限值時，比較器A2輸出高電平。通過調(diào)節(jié)第二滑動變阻器RW2的阻值，可以調(diào)節(jié)門限電壓值的大小。如圖4所示，模擬開關(guān)控制電路設(shè)置有開關(guān)控制器U,該開關(guān)控制器U接收比較器 A2輸出的高/低電平信號，開關(guān)控制器U的第一信號輸出端(管腳14)和第二信號輸出管腳(管腳13)輸出控制信號，其中第二信號輸出管腳(管腳13)串聯(lián)第九電阻R9后接地，在第一信號輸出端(管腳14)和第二信號輸出管腳(管腳13)之間跨接有第八電阻R8，第一信號輸出端(管腳14)連接力反饋回路的輸入端，由力反饋回路根據(jù)接收到的信號，輸出控制信號，控制撓性陀螺儀的轉(zhuǎn)速。串聯(lián)在一起的兩個分壓電阻第八電阻R8和第九電阻R9構(gòu)成控制力延時變K電路的輸出。開關(guān)控制器U的3腳和4腳接收比較器A2輸出的邏輯高/低電平信號，當(dāng)比較器A2輸出低電平時，開關(guān)控制器U的第一信號輸出端(管腳14)和第二信號輸出管腳(管腳 13)處于斷開狀態(tài)，來自陀螺前放的信號(放大器Al輸出的直流電壓信號)通過第八電阻R8 和第九電阻R9分壓后在送入力反饋回路進(jìn)行處理，當(dāng)比較器A2輸出高電平時，開關(guān)控制器 U的第一信號輸出端(管腳14)和第二信號輸出管腳(管腳13)都導(dǎo)通，使力反饋回路輸出高放大倍數(shù)信號，控制陀螺儀在穩(wěn)定狀態(tài)，實(shí)現(xiàn)了再平衡回路的自動延時變K控制，調(diào)整力反饋放大倍數(shù)和時間的關(guān)系，達(dá)到在靜態(tài)和動態(tài)搖擺過程中陀螺儀的啟動和停止都不碰止擋，使陀螺儀可以隨啟隨用，延長了陀螺儀的使用壽命，改變捷聯(lián)系統(tǒng)在動態(tài)搖擺狀態(tài)下不能正常啟動的歷史。本發(fā)明的系統(tǒng)電子線路簡單，實(shí)現(xiàn)容易，互換性強(qiáng)，調(diào)整參數(shù)方便。針對單個撓性陀螺儀，可以單獨(dú)自動調(diào)整變K時間參數(shù)，達(dá)到最佳效果。且成本低，通用性極強(qiáng)，穩(wěn)定性高，可靠性高，維修等都很方便。本發(fā)明的上述實(shí)施例僅僅是為說明本發(fā)明所作的舉例，而并非是對本發(fā)明的實(shí)施方式的限定。對于所屬領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在上述說明的基礎(chǔ)上還可以做出其他不同形式的變化和變動。這里無法對所有的實(shí)施方式予以窮舉。凡是屬于本發(fā)明的技術(shù)方案所引申出的顯而易見的變化或變動仍處于本發(fā)明的保護(hù)范圍之列。
權(quán)利要求
1.捷聯(lián)垂直參考基準(zhǔn)系統(tǒng)上撓性陀螺儀動態(tài)啟?？刂葡到y(tǒng)，其特征在于，包括采樣濾波延時電路、比較放大狀態(tài)翻轉(zhuǎn)電路、模擬開關(guān)控制電路和控制力反饋延時變K電路；采樣濾波延時電路輸入端接撓性陀螺儀副控力矩器的輸出，采樣得到撓性陀螺儀副控力矩器的繞組在轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速發(fā)生變化時產(chǎn)生感應(yīng)電壓信號，該電壓信號經(jīng)濾波、放大后控制力反饋延時，改變電路的放大倍數(shù)，再通過力反饋回路控制撓性陀螺儀的靜、動態(tài)啟停。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的捷聯(lián)垂直參考基準(zhǔn)系統(tǒng)上撓性陀螺儀動態(tài)啟?？刂葡到y(tǒng)，其特征在于，所述采樣濾波延時電路設(shè)置有放大器(Al )，該放大器(Al)用于將接收到的交流電壓信號進(jìn)行放大，放大的交流電壓信號經(jīng)二極管(D)進(jìn)行整流為直流脈動電壓，直流脈動電壓經(jīng)過RC π型濾波器濾波和RC延時，得到直流電壓。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的捷聯(lián)垂直參考基準(zhǔn)系統(tǒng)上撓性陀螺儀動態(tài)啟?？刂葡到y(tǒng)，其特征在于，所述比較放大狀態(tài)翻轉(zhuǎn)電路設(shè)置有比較器(Α2)，該比較器(Α2)用于比對門限基準(zhǔn)電壓和采樣濾波延時電路輸出的直流電壓的大小，并輸出高/低電平信號。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的捷聯(lián)垂直參考基準(zhǔn)系統(tǒng)上撓性陀螺儀動態(tài)啟?？刂葡到y(tǒng)，其特征在于，所述模擬開關(guān)控制電路設(shè)置有開關(guān)控制器(U)，該開關(guān)控制器(U)接收所述比較器(Α2)輸出的高/低電平信號，所述開關(guān)控制器(U)設(shè)置有兩個信號輸出端，其中一個信號輸出端(管腳14)與所述力反饋回路的輸入端連接，該力反饋回路的輸入端還依次串聯(lián)兩個分壓電阻后接地，另一個信號輸出端(管腳13)連接在兩個分壓電阻之間的接線上，串聯(lián)在一起的兩個分壓電阻構(gòu)成所述控制力反饋延時變K電路的輸出。
全文摘要
一種捷聯(lián)垂直參考基準(zhǔn)系統(tǒng)上撓性陀螺儀動態(tài)啟?？刂葡到y(tǒng),包括采樣濾波延時電路、比較放大狀態(tài)翻轉(zhuǎn)電路、模擬開關(guān)控制電路和控制力反饋延時變K電路；采樣濾波延時電路輸入端接撓性陀螺儀副控力矩器的輸出，采樣得到撓性陀螺儀副控力矩器的繞組在轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速發(fā)生變化時產(chǎn)生感應(yīng)電壓信號，該電壓信號經(jīng)濾波、放大后控制力反饋電路的放大倍數(shù)，再通過力反饋回路控制撓性陀螺儀的靜、動態(tài)啟停。采用本發(fā)明可提高捷聯(lián)垂直參考基準(zhǔn)系統(tǒng)上撓性陀螺儀精度和使用壽命，其電子線路簡單，具有容易實(shí)現(xiàn)，互換性強(qiáng)，調(diào)整參數(shù)方便等特點(diǎn)。
文檔編號G05B19/04GK102155941SQ20111007071
公開日2011年8月17日 申請日期2011年3月23日 優(yōu)先權(quán)日2011年3月23日
發(fā)明者何國華, 何應(yīng)云, 李成嘉 申請人:重慶華渝電氣儀表總廠