RU2102785C1

RU2102785C1 - Sighting line stabilizing system

Info

Publication number: RU2102785C1
Application number: RU95100906A
Authority: RU
Inventors: Валентин Вениаминович Батюшков; Сергей Борисович Литвяков; Дмитрий Иосифович Павлович; Владимир Иванович Покрышкин; Михаил Петрович Синаторов
Original assignee: Открытое Акционерное Общество "Пеленг"
Priority date: 1995-01-23
Filing date: 1995-01-23
Publication date: 1998-01-20
Also published as: RU95100906A

Abstract

FIELD: optical devices. SUBSTANCE: sighting line stabilizing system has case, vertical axis platform mounted in case bearings, horizontal-axis mirror reflector mounted in platform bearings, single-axis gyroscopic stabilizer with control circuit whose output axis is located in platform bearings and kinematically coupled with mirror reflector horizontal axis through 2:1 ratio gear transmission, angle sensor kinematically linked with mirror reflector horizontal axis, cross-coupling corrector whose input is connected to angle sensor output; actuating motor mounted along platform vertical axis, first amplifying and correcting device whose output is connected to actuating motor, adder whose first input is connected to cross-coupling corrector output and its output is connected to input of first amplifying and correcting device; second amplifying and correcting device whose output is connected to input of gyroscopic stabilizer control circuit, gyroscope with internal gimbal suspension rigidly coupled with output axis of gyroscopic stabilizer and mounted so that sensitivity axes are arranged coaxially with platform vertical axis and with mirror reflector horizontal axis; first and second outputs of gyroscope are connected, respectively, to second amplifying and correcting device and to second input of adder. EFFECT: provision for stabilizing field of vision of optical devices in vertical and horizontal planes. 4 dwg

Description

Изобретение относится к области оптического приборостроения, в частности к гиростабилизирующим устройствам, размещаемым на подвижных объектах для обеспечения поля зрения и управления линией визирования оптических приборов в вертикальной и горизонтальной плоскостях. The invention relates to the field of optical instrumentation, in particular to gyrostabilizing devices placed on moving objects to provide a field of view and control the line of sight of optical devices in vertical and horizontal planes.

Современные подвижные объекты для решения задач стабилизации поля зрения и управления линией визирования снабжаются различными стабилизирующими устройствами, обеспечивающими среднеквадратическую точность стабилизации линии визирования прицелов на уровне 0,05-0,1 мрад, что позволяет решать следующие задачи:
обеспечить высокое качество наблюдения и точность прицеливания,
выполнить операции измерения дальности,
повысить разрешающую способность прицела и дальность обнаружения цели.Modern moving objects for solving the problems of stabilizing the field of view and controlling the line of sight are equipped with various stabilizing devices that provide the rms accuracy of stabilization of the line of sight of the sights at the level of 0.05-0.1 mrad, which allows us to solve the following problems:
provide high quality surveillance and aiming accuracy,
perform range measurement operations,
increase the resolution of the sight and the detection range of the target.

Как правило, стабилизирующие устройства представляют собой различные варианты гироскопических устройств, соединенных с одним или несколькими зеркалами, входящими в оптическую систему визирования. As a rule, stabilizing devices are various versions of gyroscopic devices connected to one or more mirrors included in the optical system of sight.

Известна система стабилизации линии визирования (ССЛВ), описанная в патенте Франции N 1549505, кл. F 41 G "Усовершенствование в прицелах с гироскопической системой ориентации"
ССЛВ обеспечивает стабилизацию линии визирования в вертикальной и горизонтальной плоскостях.The known system of stabilization of the line of sight (CLOS), described in French patent N 1549505, CL. F 41 G "Improvement in sights with a gyroscopic orientation system"
SSLV provides stabilization of the line of sight in the vertical and horizontal planes.

В подшипниках корпуса устанавливается платформа, обладающая свободой вращения вокруг вертикальной оси. В подшипниках платформы установлены зеркало и рамка с двумя одноосными гироскопическими стабилизаторами, 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 гироскопические стабилизаторы установлены в рамке таким образом, что их выходные оси параллельны оси платформы и горизонтальной оси зеркала. Для обеспечения стабилизации датчики угла одноосных гироскопических стабилизаторов электрически связаны с моментными двигателями через усилители. A platform with freedom of rotation around a vertical axis is installed in the bearings of the housing. A mirror and a frame with two uniaxial gyroscopic stabilizers are installed in the platform bearings, while the horizontal axis of rotation of the mirror is connected with the horizontal axis of rotation of the frame by a 1: 2 belt drive. On the horizontal axis of rotation of the frame and the vertical axis of the platform, torque motors are installed. Uniaxial gyroscopic stabilizers are mounted in a frame so that their output axes are parallel to the axis of the platform and the horizontal axis of the mirror. To ensure stabilization, the angle sensors of uniaxial gyroscopic stabilizers are electrically connected to torque motors through amplifiers.

Описанная в патенте ССЛВ обладает следующими недостатками:
низкая точность стабилизации в горизонтальной плоскости при качке объекта по тангажу, обусловленная неточностью совмещения системы координат, связанной со стабилизирующим устройством, относительно системы координат, связанной с линией визирования;
наличие незатухающих колебаний зеркала в горизонтальной плоскости в условиях вибрации объекта, обусловленных применением в качестве стабилизирующего устройства одноосного гироскопического стабилизатора, имеющего низкую резонансную частоту нутационных колебаний, находящуюся в диапазоне вибраций, возникающих при движении объекта;
низкая точность наведения линии визирования на цель в режиме управления оператором, обусловленная наличием большой скорости собственного дрейфа стабилизирующего направления и малым диапазоном скоростей наведения, присущим одноосным гироскопическим стабилизаторам.The CERP described in the patent has the following disadvantages:
low stabilization accuracy in the horizontal plane when pitching the object due to inaccuracy of combining the coordinate system associated with the stabilizing device relative to the coordinate system associated with the line of sight;
the presence of undamped oscillations of the mirror in the horizontal plane under vibration of the object, due to the use of a uniaxial gyroscopic stabilizer as a stabilizing device, having a low resonant frequency of nutation oscillations in the range of vibrations arising from the movement of the object;
low accuracy of pointing the line of sight to the target in the operator control mode, due to the presence of a high speed of its own drift of the stabilizing direction and a small range of guidance speeds inherent in uniaxial gyroscopic stabilizers.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к настоящему изобретению является система стабилизации зеркала (ССЗ), разработанная ЦКБ "Пеленг", принцип работы которой изложен в техническом описании 1572.00.00.000 ТО, структурно-кинематическая схема ССЗ представлена на фиг. 1. The closest in technical essence and the achieved result to the present invention is the mirror stabilization system (CVD) developed by the Peleng Design Bureau, the principle of operation of which is described in the technical description 1572.00.00.000 TO, the structural-kinematic diagram of the CVD is shown in FIG. one.

ССЗ, в составе блока зеркала, блока управления и датчика угла гироскопического, обеспечивает стабилизацию поля зрения и управление линией визирования по каналу вертикального наведения (ВН) и каналу горизонтального наведения (ГН), при этом среднеквадратическая ошибка стабилизации при движении объекта по трассе составляет 0,15-0,2 мрад. CVD, consisting of a mirror unit, a control unit, and a gyroscopic angle sensor, provides stabilization of the field of view and control of the line of sight along the vertical guidance channel (HV) and the horizontal guidance channel (GN), while the standard error of stabilization when the object moves along the track is 0, 15-0.2 mrad.

В подшипниках корпуса блока зеркала установлена платформа с вертикальной осью, по оси платформы установлены датчик угла ГН и исполнительный двигатель. В подшипниках платформы установлены одноосный гироскопический стабилизатор (ОГС) и зеркало с горизонтальной осью, причем горизонтальная ось зеркала связана ленточной передачей 1:2 с выходной осью ОГС и осью датчика угла ВН, установленного на платформе. A platform with a vertical axis is installed in the bearings of the mirror block body, a GN angle sensor and an executive motor are installed along the platform axis. A single-axis gyroscopic stabilizer (OGS) and a mirror with a horizontal axis are installed in the bearings of the platform, and the horizontal axis of the mirror is connected by a 1: 2 belt drive with the OGS output axis and the axis of the HV angle sensor mounted on the platform.

Стабилизация линии визирования в вертикальной плоскости осуществляется ОГС, управляющим разворотом зеркала. ОГС представляет собой электромеханическую систему, состоящую из гиромотора, установленного в кардановом подвесе, датчика угла прецессии (ДУП) и магнита наведения, установленных по оси внутренней рамки подвеса, двигателя разгрузки (ДР), установленного по выходной оси ОГС. Ось вращения гиромотора удерживается на направлении, перпендикулярном к плоскости наружной рамы карданова подвеса с помощью контура межрамочной коррекции, включающего ДУП, усилительно-корректирующее устройство (УКУ) и др. The stabilization of the line of sight in the vertical plane is carried out by the OGS, which controls the rotation of the mirror. OGS is an electromechanical system consisting of a gyromotor installed in a gimbal, a precession angle sensor (DUP) and a guidance magnet installed along the axis of the inner frame of the suspension, an unloading engine (DR) installed along the output axis of the OGS. The axis of rotation of the gyromotor is held in a direction perpendicular to the plane of the outer frame of the cardan suspension using the contour of the frame correction, which includes a DUP, an amplifier-correction device (UKU), etc.

Стабилизация линии визирования в горизонтальной плоскости осуществляется электроприводом ГН по сигналам гироскопического чувствительного элемента. В качестве гироскопического чувствительного элемента используется датчик угла гироскопический (ДУГ), при этом ДУГ и блок зеркала жестко устанавливаются на объекте таким образом, чтобы линия визирования была параллельна вектору кинетического момента гиромотора. The stabilization of the line of sight in the horizontal plane is carried out by the electric drive GN based on the signals of the gyroscopic sensor. A gyroscopic angle sensor (ARC) is used as a gyroscopic sensing element, while the ARC and the mirror unit are rigidly mounted on the object so that the line of sight is parallel to the kinetic moment of the gyromotor.

ДУГ является электромеханической системой, измеряющей угол поворота объекта относительно стабилизируемого направления, и состоит из гиромотора, установленного в кардановом подвесе, датчика положения гиромотора по каналу ВН и датчика момента, установленных на оси внутренней рамы подвеса, двигателя стабилизации и датчика положения гиромотора по каналу ГН, установленных на оси вращения наружной рамы подвеса. ARC is an electromechanical system that measures the angle of rotation of an object relative to the stabilized direction, and consists of a gyromotor installed in a cardan suspension, a position sensor of the gyromotor along the HV channel and a torque sensor mounted on the axis of the inner suspension frame, a stabilization engine and a gyro position sensor along the GN channel, mounted on the axis of rotation of the outer suspension frame.

Для работы ДУГ в системе координат, связанной с зеркалом, обеспечивается слежение вектора кинетического момента гиромотора за линией визирования электроприводом слежения. Электропривод слежения включает сумматор, усилительно-корректирующее устройство, двигатель стабилизации, датчик положения ВН. На вход сумматора электропривода слежения поступают сигналы с датчика угла ВН блока зеркала. For the operation of the arc in the coordinate system associated with the mirror, the tracking of the kinetic moment of the gyromotor over the line of sight of the tracking electric drive is ensured. The tracking electric drive includes an adder, an amplifier-correction device, a stabilization engine, and a VN position sensor. The input of the adder of the tracking electric drive receives signals from the angle sensor VN of the mirror unit.

Компенсатор перекрестной связи, вход которого соединен датчиком угла положения линии визирования по каналу ВН, а выход электрически связан с электроприводом горизонтального наведения, устраняет погрешность стабилизации линии визирования в горизонтальной плоскости, возникающую при качке объекта по оси тангажа. The cross-coupling compensator, the input of which is connected by the angle sensor of the line of sight along the HV channel, and the output is electrically connected to the horizontal guidance electric drive, eliminates the error of stabilization of the line of sight in the horizontal plane that occurs when the object rolls along the pitch axis.

ССЗ обладает рядом существенных недостатков:
низкая точность стабилизации в горизонтальной плоскости, обусловленная неточностью совмещения системы координат, связанной с осями подвеса ДУГ относительно системы координат, связанной с осями подвеса зеркала (неточность выставки ДУГ относительно блока зеркала);
наличие погрешности стабилизации линии визирования в горизонтальной плоскости, возникающей при качке объекта по крену, обусловленной ошибками слежения вектора кинетического момента гиромотора за линией визирования.CVD has a number of significant disadvantages:
low stabilization accuracy in the horizontal plane due to inaccurate alignment of the coordinate system associated with the axes of the arc suspension relative to the coordinate system associated with the axes of the mirror suspension (inaccuracy of the arc exhibition relative to the mirror unit);
the presence of an error in stabilization of the line of sight in the horizontal plane that occurs when the object rolls over the roll, due to errors in tracking the kinetic moment of the gyromotor vector over the line of sight.

низкая точность наведения линии визирования в режиме управления оператором, обусловленная наличием большой скорости собственного дрейфа стабилизированного направления линии визирования и малым диапазоном скоростей наведения, присущим одноосным гироскопическим стабилизаторам. low accuracy of pointing the line of sight in the operator control mode, due to the presence of a high speed of its own drift of the stabilized direction of the line of sight and the small range of guidance speeds inherent in uniaxial gyroscopic stabilizers.

Задачей настоящего изобретения является повышение точности стабилизации линии визирования за счет устранения погрешностей, обусловленных неточностью совмещения системы координат, связанной с гироскопическим чувствительным элементом, относительно системы координат, связанной с подвесом зеркала, повышение точности наведения линии визирования на цель за счет устранения дрейфа стабилизированного направления и увеличения диапазона скоростей наведения. The objective of the present invention is to improve the accuracy of stabilization of the line of sight by eliminating errors due to inaccurate alignment of the coordinate system associated with the gyroscopic sensor relative to the coordinate system associated with the suspension of the mirror, to increase the accuracy of pointing the line of sight to the target by eliminating the drift of the stabilized direction and increasing range of guidance speeds.

Для повышения точности стабилизации и наведения линии визирования в ССЛВ, содержащую корпус, платформу с вертикальной осью, размещенную в подшипниках корпуса, зеркальный отражатель с горизонтальной осью, размещенный в подшипниках платформы, одноосный гироскопический стабилизатор (ОГС) с контуром управления, выходная ось которого размещена в подшипниках платформы и кинематически связана передачей 2:1 с горизонтальной осью зеркального отражателя, датчик угла, кинематически связанный с осью зеркального отражателя, компенсатор перекрестной связи (КПС), вход которого соединен с выходом датчика угла, исполнительный двигатель, установленный по вертикальной оси платформы, первое усилительно-корректирующее устройство (УКУ), выход которого подключен к исполнительному двигателю, сумматор, первый вход которого соединен с выходом компенсатора перекрестной связи, а выход соединен с входом первого усилительно-корректирующего устройства, гироскопический чувствительный элемент, в отличие от прототипа гироскопический чувствительный элемент выполнен в виде гироскопа с внутренним кардановым подвесом (ГВК) и жестко связан с выходной осью одноосного гироскопического стабилизатора, при этом оси чувствительности гироскопа с внутренним кардановым подвесом расположены соосно с вертикальной осью платформы и горизонтальной осью зеркального отражателя, и дополнительно введено второе усилительно-корректирующее устройство, выход которого, подключен к входу контура управления одноосного гироскопического стабилизатора, первый и второй выходы гироскопа с внутренним кардановым подвесом соответственно подключены к второму усилительно-корректирующему устройству и второму входу сумматора. To increase the accuracy of stabilization and guidance of the line of sight in the SIRS, comprising a housing, a platform with a vertical axis, located in the bearings of the housing, a mirror reflector with a horizontal axis, located in the bearings of the platform, a uniaxial gyro stabilizer (OGS) with a control circuit, the output axis of which is located in platform bearings and kinematically connected by a 2: 1 transmission with the horizontal axis of the mirror reflector, an angle sensor kinematically connected with the axis of the mirror reflector, cross compensation ohms connection (KPS), the input of which is connected to the output of the angle sensor, an actuator mounted on the vertical axis of the platform, the first amplifying and correcting device (UCF), the output of which is connected to the actuator, an adder, the first input of which is connected to the output of the cross-coupling compensator and the output is connected to the input of the first amplifying and correcting device, the gyroscopic sensor, in contrast to the prototype, the gyroscopic sensor is made in the form of a gyroscope with an internal cardan suspension (GVK) and is rigidly connected to the output axis of the uniaxial gyroscopic stabilizer, while the sensitivity axes of the gyroscope with the internal cardan suspension are coaxial with the vertical axis of the platform and the horizontal axis of the mirror reflector, and an additional amplifying and correcting device is introduced, the output of which is connected to the input of the control loop of a uniaxial gyro stabilizer, the first and second outputs of the gyro with an internal gimbal are respectively connected to the second mu amplifying and correcting device and the second input of the adder.

Использование в качестве гироскопического чувствительного элемента ГВК:
обеспечивает высокую точность сохранения в пространстве стабилизируемого направления, задаваемого ротором ГВК, поскольку ГВК работает в оптимальном режиме (отклонение вектора кинетического момента ротора ГВК относительно корпуса ГВК является минимальным), что уменьшает действие вредных моментов, влияющих на скорость систематического дрейфа;
позволяет повысить точность наведения линии визирования на цель в режиме управления оператором за счет расширения диапазона скоростей наведения.Use as a gyroscopic sensing element GVK:
provides high accuracy of preservation in the space of the stabilized direction specified by the GVC rotor, since the GVC operates in the optimal mode (the deviation of the kinetic moment vector of the GVC rotor relative to the GVC body is minimal), which reduces the effect of harmful moments affecting the speed of systematic drift;
allows to increase the accuracy of pointing the line of sight to the target in the operator control mode by expanding the range of guidance speeds.

Размещение ГВК на единой платформе с зеркальным отражателем и жесткая связь с выходной осью ОГС устраняет погрешности стабилизации в горизонтальной плоскости, обусловленные неточностью совмещения системы координат, связанной с осями чувствительности ГВК относительно системы координат, связанной с осями подвеса зеркального отражателя. Placing the GVK on a single platform with a mirror reflector and tight coupling with the output axis of the OGS eliminates stabilization errors in the horizontal plane due to inaccurate alignment of the coordinate system associated with the sensitivity axes of the GVC relative to the coordinate system associated with the suspension axes of the mirror reflector.

Вредные моменты, действующие по оси внутренней рамки карданова подвеса ОГС, вызывают прецессию гироскопа, разворот выходной оси ОГС и связанного с ней зеркального отражателя с постоянной скоростью, что приводит к смещению линии визирования относительно стабилизированного направления. Отмеченный выше дрейф линии визирования усложняет прицеливание и сопровождение цели оператором. Введение контура слежения, включающего последовательно соединенные первый выход ГВК (выходные обмотки датчика угла вертикального наведения), второе УКУ и контур управления ОГС, обеспечивает устранение углового рассогласования между выходной осью ОГС относительно задаваемого ротором ГВК стабилизированного направления, что позволяет исключить дрейф линии визирования. Harmful moments acting along the axis of the internal frame of the OGS cardan suspension cause a precession of the gyroscope, a turn of the output axis of the OGS and the associated mirror reflector at a constant speed, which leads to a shift in the line of sight relative to the stabilized direction. The drift of the line of sight noted above complicates the aiming and tracking of the target by the operator. The introduction of the tracking loop, which includes the first GVK output (output windings of the vertical pointing angle sensor), the second UCF and the OGS control loop, connected in series, eliminates the angular mismatch between the OGS output axis relative to the stabilized direction set by the GVC rotor, which eliminates the drift of the line of sight.

Реализация системы стабилизации линии визирования в соответствии с изобретением позволила решить следующие задачи. The implementation of the stabilization system of the line of sight in accordance with the invention allowed to solve the following problems.

1. Повысить точность стабилизации линии визирования в горизонтальной плоскости:
среднеквадратическая ошибка стабилизации уменьшена до уровня 0,1 мрад за счет применения ГВК, обладающего высокой точностью, до 0,05 мрад, сохранения стабилизированного положения в пространстве вектора кинетического момента ротора ГВК;
устранены ошибки стабилизации, вызванные неточностью выставки гироскопического чувствительного элемента относительно осей подвеса зеркального отражателя за счет размещения ГВК на единой платформе с зеркальным отражателем и жесткой связи с выходной осью ОГС.1. To increase the accuracy of stabilization of the line of sight in the horizontal plane:
the mean square error of stabilization is reduced to the level of 0.1 mrad due to the use of GVK with high accuracy, to 0.05 mrad, maintaining a stable position in the space of the vector of the kinetic moment of the rotor of the GVK;
stabilization errors caused by the inaccuracy of the exhibition of the gyroscopic sensor relative to the axes of suspension of the mirror reflector due to the placement of GVK on a single platform with a mirror reflector and rigid connection with the output axis of the OGS are eliminated.

2. Повысить точность прицеливания и сопровождения цели за счет расширения диапазона скоростей наведения линии визирования и устранения дрейфа стабилизируемого направления, вызванного вредными моментами ОГС. 2. To increase the accuracy of aiming and tracking the target by expanding the range of speeds of guidance of the line of sight and eliminating the drift of the stabilized direction caused by harmful moments of OGS.

3. Построение ССЛЗ по указанной схеме также позволяет:
уменьшить габаритные размеры ССЛВ;
значительно снизить энергопотребление;
обеспечить взаимозаменяемость ССЛВ.3. The construction of SSLZ according to this scheme also allows you to:
reduce the overall dimensions of the SSLV;
significantly reduce power consumption;
Ensure interchangeability of CERP.

На фиг.1 представлена структурно-кинематическая схема ССЗ (прототип). Figure 1 presents the structural-kinematic diagram of CVD (prototype).

На фиг.2 представлена структурно-кинематическая схема ССЛВ. Figure 2 presents the structural-kinematic diagram of the CLW.

На фиг.3 представлена принципиальная электрическая схема КПС. Figure 3 presents the circuit diagram of the KPS.

На фиг.4 представлена принципиальная электрическая схема второго УКУ. Figure 4 presents the circuit diagram of the second UCF.

Система стабилизации линии визирования содержит корпус 1, закрепленный на подвижном объекте, платформу 2 с вертикальной осью 3, размещенную в подшипниках корпуса 1, вертикальный отражатель 5 с горизонтальной осью 6, размещенный в подшипниках 7 платформы 2, ОГС 8 с контуром управления 9, выходная ось 10 которого размещена в подшипниках 11 платформы 2 и кинематически связана передачей 12 в соотношении 2:1 с горизонтальной осью 6 зеркального отражателя 5, датчик угла 13, кинематически связанный с горизонтальной осью 6 зеркального отражателя 5, КПС 14, вход которого соединен с выходом датчика угла 13, исполнительный двигатель 15, установленный по вертикальной оси 3 платформы 2, первое УКУ 16, выход которого подключен к исполнительному двигателю 15, сумматор 17, первый вход которого соединен с выходом КПС 14, а выход соединен с входом первого УКУ 16, второе УКУ 18, выход которого подключен к входу контура управления 9 ОГС 8, ГВК 19, жестко связанный с выходной осью 10 ОГС 8 и установленный так, что оси чувствительности расположены соосно с вертикальной осью 3 платформы 2 и с горизонтальной осью 6 зеркального отражателя 5, а первый и второй выходы ГВК 19 соответственно подключены к второму УКУ 18 и второму входу сумматора 17. The stabilization line of sight includes a housing 1, mounted on a movable object, a platform 2 with a vertical axis 3, located in the bearings of the housing 1, a vertical reflector 5 with a horizontal axis 6, located in the bearings 7 of the platform 2, OGS 8 with a control circuit 9, the output axis 10 which is located in the bearings 11 of the platform 2 and kinematically connected by a transmission 12 in a 2: 1 ratio with the horizontal axis 6 of the mirror reflector 5, an angle sensor 13 kinematically connected with the horizontal axis 6 of the mirror reflector 5, KPS 14, input which is connected to the output of the angle sensor 13, the actuator 15 mounted on the vertical axis 3 of the platform 2, the first UKU 16, the output of which is connected to the actuator 15, the adder 17, the first input of which is connected to the output of the KPS 14, and the output is connected to the input of the first UKU 16, the second UKU 18, the output of which is connected to the input of the control loop 9 of the OGS 8, GVK 19, rigidly connected to the output axis 10 of the OGS 8 and installed so that the sensitivity axes are aligned with the vertical axis 3 of the platform 2 and with the horizontal axis 6 of the mirror neg presser 5, and the first and second outputs of the GVK 19 are respectively connected to the second UKU 18 and the second input of the adder 17.

Основными элементами ГВК 19 являются ротор, задающий стабилизируемое направление, электродвигатель, упругий подвес, датчики угла, датчики момента. Конструктивные схемы реализация ГВК 19 и принцип работы описаны, например, в книге Д.С. Пельпор и др. "Динамически настраиваемые гироскопы", Машиностроение, 1988 г, конкретная ССЛВ выполнена с использованием малогабаритного гироскопа МГ-4. The main elements of the GVK 19 are the rotor, which sets the stabilized direction, an electric motor, an elastic suspension, angle sensors, torque sensors. Structural schemes, the implementation of GVK 19 and the principle of operation are described, for example, in the book of D.S. Pelpor et al. "Dynamically tuned gyroscopes", Engineering, 1988, a specific SSLV was performed using a small-sized MG-4 gyroscope.

В качестве датчика угла 13 применен вращающийся трансформатор 2,5 ВТ, 0,05/0,1 ЛШЗ.010.394. ЛШО.301.014ТУ. As an angle sensor 13, a rotating transformer 2.5 V, 0.05 / 0.1 LShZ.010.394 was used. LShO.301.014TU.

Электропривод горизонтального наведения, включающий датчик угла ГВК 19, выдающий сигнал рассогласования в горизонтальной плоскости, сумматор 17, первое УКУ 16, исполнительный двигатель 15, может быть выполнен в соответствии с авт.св. N 1640668. The horizontal guidance electric drive, including the angle sensor GVK 19, issuing an error signal in the horizontal plane, the adder 17, the first UKU 16, the actuator 15, can be performed in accordance with ed. N 1640668.

В качестве исполнительного двигателя 15 использован датчик момента ДЭМ-12, 6Д2.326.012ТУ. As an actuating engine 15, a torque sensor DEM-12, 6D2.326.012TU was used.

Конструктивная схема реализации и принцип работы ОГС 8 с контуром управления 9 и контуром межрамочной коррекции описаны: например, в книге Д.С. Пельпор "Гироскопические системы", часть I, Высшая школа, 1971 г. The structural implementation scheme and the principle of operation of the OGS 8 with the control loop 9 and the interframe correction loop are described: for example, in the book of D.S. Pelpor "Gyroscopic systems", part I, Higher school, 1971

Контур управления 9, предназначенный для управления поворотом выходной оси ОГС 8, содержит усилитель мощности, датчик момента и гироскоп. The control loop 9, designed to control the rotation of the output axis of the OGS 8, contains a power amplifier, a torque sensor and a gyroscope.

КПС 14, предназначенный для формирования сигнала, пропорционального погрешности стабилизации линии визирования, обусловленной погрешностью совмещения осей чувствительности ГВК 19 и горизонтальной осью 6 зеркального отражателя 5, возникающей при качке объекта по оси тангажа, может быть реализован в соответствии с фиг.3. KPS 14, designed to generate a signal proportional to the error of stabilization of the line of sight, due to the error of alignment of the sensitivity axes of the GVK 19 and the horizontal axis 6 of the mirror reflector 5, which occurs when the object is pitching along the pitch axis, can be implemented in accordance with figure 3.

Сигнал, соответствующий погрешности, формируется электронным устройством, реализованным на операционном усилителе ДА1 (УД14), включенный по модифицированной схеме дифференциального усилителя, позволяющего регулировкой резистора R3 получить выходной сигнал в пределах от минус U_вх до U_вх. При качке объекта по тангажу с датчика угла 13 снимается сигнал, пропорциональный углу поворота объекта относительно зеркального отражателя 5, и подается на вход КПС 14, одновременно в КПС 14 резистором R3 задается сигнал, пропорциональный погрешности совмещения осей чувствительности ГВК 19 и горизонтальной оси 6 зеркального отражателя 5. КПС 14 обеспечивает перемножение двух сигналов. С выхода КПС 14 сигнал, пропорциональный погрешности, подается на вход сумматора 17, и далее через первое УКУ 16 поступает на исполнительный двигатель 15, который поворачивает платформу 2 в горизонтальной плоскости с учетом погрешности.The signal corresponding to the error is generated by an electronic device implemented on the operational amplifier DA1 (UD14), turned on according to a modified differential amplifier circuit, which allows the resistor R3 to receive an output signal ranging from minus U _in to U _in . When pitching the object along the pitch from the angle sensor 13, a signal is proportional to the angle of rotation of the object relative to the mirror reflector 5, and fed to the input of the KPS 14, at the same time, a signal proportional to the error in aligning the sensitivity axes of the GVK 19 and the horizontal axis 6 of the mirror reflector is set by the resistor R3 in the KPS 14 5. KPS 14 provides the multiplication of two signals. From the output of the KPS 14, a signal proportional to the error is fed to the input of the adder 17, and then through the first UCF 16 it is fed to the actuator 15, which rotates the platform 2 in the horizontal plane, taking into account the error.

Второе УКУ 18, предназначенное для формирования корректирующего сигнала в контур управления 9 ОГС 8, может быть реализовано в соответствии с фиг.4. The second UKU 18, intended for the formation of a correction signal in the control circuit 9 of the OGS 8, can be implemented in accordance with figure 4.

Сигнал с первого выхода ГВК 19 поступает на входы двух параллельных каналов, один из которых содержит интегрирующее звено, реализованное на операционном усилителе ДА1, а другой содержит усилитель с единичным коэффициентом усиления, реализованный на операционном усилителе ДА2. Сигналы обоих каналов суммируются на операционном усилителе ДА3, и суммарный сигнал поступает на вход апериодического звена, реализованного на операционном усилителе ДА4. The signal from the first output of the GVK 19 is fed to the inputs of two parallel channels, one of which contains an integrating element implemented on the operational amplifier DA1, and the other contains an amplifier with a unity gain implemented on the operational amplifier DA2. The signals of both channels are summed up on the operational amplifier DA3, and the total signal is fed to the input of the aperiodic link implemented on the operational amplifier DA4.

Приведенное электронное устройство реализует закон управления, который описывается передаточной функцией вида:

где K коэффициент усиления;
T₁ постоянная времени дифференцирующего звена;
T₂ постоянная времени апериодического звена;
P оператор дифференцирования.The given electronic device implements the control law, which is described by the transfer function of the form:

where K is the gain;
T _{1 the} time constant of the differentiating link;
T ₂ is the time constant of the aperiodic link;
P differentiation operator.

Наличие большого коэффициента усиления второго УКУ 18 в области низких частот (f<f₁), обеспечивает устранение статической ошибки углового рассогласования между выходной осью 10 ОГС 8 и ротором ГВК 19 и исключают дрейф линии визирования. Значительное ослабление коэффициента усиления второго УКУ 18 в области высоких частот (f>f₂) позволяет устранить вредное влияние высокочастотного сигнала помехи, возникающего в условиях вибрации, на работу ОГС 8, в частности, уменьшить размытые поля зрения.The presence of a large gain of the second UKU 18 in the low-frequency region (f <f ₁ ), eliminates the static error of the angular mismatch between the output axis 10 OGS 8 and the rotor GVK 19 and exclude the drift of the line of sight. A significant weakening of the gain of the second UKU 18 in the high frequency region (f> f ₂ ) eliminates the harmful effect of the high-frequency interference signal arising under vibration on the operation of the OGS 8, in particular, to reduce blurred fields of view.

Стабилизация линии визирования в вертикальной плоскости осуществляется ОГС 8, управляющим поворотом зеркального отражателя 5 вокруг горизонтальной оси 6. The stabilization of the line of sight in the vertical plane is carried out by the OGS 8, which controls the rotation of the mirror reflector 5 around the horizontal axis 6.

ОГС 8 представляет собой электромеханическую систему, состоящую из гироскопа, внутренней и наружной рамок карданова подвеса. По оси вращения внутренней рамки установлены датчик угла прецессии (ДУП) и датчик момента контура управления, на платформе 2 установлен двигатель разгрузки, кинематически связанный с выходной осью 10 ОГС 8. OGS 8 is an electromechanical system consisting of a gyroscope, inner and outer frames of a gimbal. A precession angle sensor (DPC) and a control loop torque sensor are installed along the axis of rotation of the inner frame, a unloading motor is installed on platform 2, kinematically connected to the output axis 10 of the OGS 8.

Ось вращения гироскопа удерживается на направлении, перпендикулярном к плоскости наружной рамы карданова подвеса, с помощью контура межрамочной коррекции, включающего ДУП, усилительно-корректирующее устройство (УКУ) и двигатель разгрузки. The axis of rotation of the gyroscope is held in a direction perpendicular to the plane of the outer frame of the gimbal suspension, using the contour of the frame correction, including the DUP, amplifying and correcting device (UCF) and the unloading engine.

При движении объекта по выходной оси 10 ОГС 8 действуют внешние возмущающие моменты (момент трения в подшипниках, момент тяжения токоподводов, моменты дебаланса, инерционные моменты). When the object moves along the output axis 10 of the OGS 8, external disturbing moments act (the friction moment in the bearings, the tension moment of the current leads, the unbalance moments, and the inertial moments).

Под влиянием внешних возмущающих моментов, в соответствии с законом прецессии, гироскоп поворачивается вокруг оси внутренней рамки с угловой скоростью

где

угловая скорость поворота; М_вс моменты внешних сил, действующих по выходной оси 10 ОГС 8; H кинетический момент гироскопа.Under the influence of external disturbing moments, in accordance with the law of precession, the gyroscope rotates around the axis of the inner frame with an angular velocity

Where

angular velocity of rotation; M _all moments of external forces acting on the output axis 10 OGS 8; H kinetic moment of the gyroscope.

При движении гироскопа с угловой скоростью

, по выходной оси 10 ОГС 8 действует инерционный гироскопический момент, равный

и направленный в сторону, противоположную внешнему возмущающему моменту, одновременно при повороте гироскопа на угол b с ДУП снимается сигнал, пропорциональный углу поворота, и через УКУ поступает на двигатель разгрузки, который развивает момент, пропорциональный углу поворота b и также направленный в сторону, противоположную внешнему возмущающему моменту. В динамике инерционный гироскопический момент и момент, развиваемый двигателем разгрузки, уравновешивают момент внешних сил и движение гироскопа вокруг оси внутренней рамки прекращается.When the gyro moves with angular velocity

, the inertial gyroscopic moment equal to

and directed in the direction opposite to the external disturbing moment, at the same time, when the gyroscope is rotated through angle b, the signal is proportional to the angle of rotation from the DUP, and through the UKU it is fed to the unloading engine, which develops a moment proportional to the angle of rotation b and also directed to the side opposite to the external disturbing moment. In dynamics, the inertial gyroscopic moment and the moment developed by the unloading engine balance the moment of external forces and the movement of the gyroscope around the axis of the inner frame stops.

Таким образом, сумма всех моментов, действующих по выходной оси 10 ОГС 8, равна нулю, при этом выходная ось ОГС 8 и линии визирования сохраняют свое положение в пространстве, а зеркальный отражатель 5 поворачивается на угол, равный половине угла поворота объекта в вертикальной плоскости. Thus, the sum of all the moments acting along the output axis 10 of the OGS 8 is equal to zero, while the output axis of the OGS 8 and the line of sight maintain their position in space, and the mirror reflector 5 is rotated by an angle equal to half the angle of rotation of the object in the vertical plane.

Стабилизация линии визирования в горизонтальной плоскости осуществляется электроприводом горизонтального наведения, включающим последовательно соединенные второй выход ГВК 19 (выходные обмотки датчика угла горизонтального наведения), сумматор 17, первое УКУ 16, исполнительный двигатель 15. The stabilization of the line of sight in the horizontal plane is carried out by a horizontal guidance electric drive, including a second output of the GVK 19 (output windings of the horizontal guidance angle sensor) connected in series, adder 17, first UKU 16, and an actuator 15.

При движении объекта по трассе по вертикальной оси 3 платформы 2 действуют различные внешние возмущающие моменты (момент трения в подшипниках, момент тяжения токоподводов, моменты дебаланса, инерционные моменты), вызывающие отклонение платформы и линии визирования от стабилизируемого направления, задаваемого ротором ГВК 19, при этом со второго выхода ГВК 19 снимается сигнал, пропорциональный углу отклонения линии визирования относительно стабилизируемого направления в горизонтальной плоскости. Сигнал ГВК 19 через сумматор 17 подается в первое УКУ 16, формирующее закон управления исполнительным двигателем 15. С выхода первого УКУ 16 управляющее напряжение подается на обмотку исполнительного двигателя 15, который разворачивает платформу 2 с зеркальным отражателем 5 вокруг вертикальной оси 3, чтобы устранить рассогласование между линией визирования и ротором ГВК 19 (обнулить сигналы датчика угла ГВК 19) и, таким образом, сохранить в пространстве положение линии визирования. When an object moves along the track along the vertical axis 3 of platform 2, various external disturbing moments (the friction moment in the bearings, the moment of tension of the current leads, the unbalance moments, inertial moments) act, causing the platform and the line of sight to deviate from the stabilized direction defined by the GVK rotor 19, while a signal proportional to the angle of deviation of the line of sight relative to the stabilized direction in the horizontal plane is taken from the second output of the GVK 19. The signal GVK 19 through the adder 17 is fed to the first UKU 16, forming the control law of the executive motor 15. From the output of the first UKU 16, the control voltage is supplied to the winding of the actuator 15, which deploys the platform 2 with a mirror reflector 5 around the vertical axis 3, to eliminate the mismatch between line of sight and rotor GVK 19 (to zero the signals of the angle sensor GVK 19) and, thus, maintain the position of the line of sight in space.

При повороте объекта по оси тангажа с выхода датчика угла 13 снимается сигнал, пропорциональный углу поворота объекта относительно стабилизируемого направления в вертикальной плоскости, и подается на вход КПС 14. КПС 14 формирует сигнал, пропорциональный погрешности, обусловленной неточностью выставки осей чувствительности ГВК 19 относительно горизонтальной оси 6 зеркального отражателя 5. Сигнал с выхода КПС 14 подается на первый вход сумматора 17 электропривода горизонтального наведения, обеспечивающего поворот линии визирования в горизонтальной плоскости с учетом погрешности. When the object is rotated along the pitch axis, a signal proportional to the angle of rotation of the object relative to the stabilized direction in the vertical plane is taken from the output of the angle sensor 13 and fed to the input of the KPS 14. The KPS 14 generates a signal proportional to the error due to the inaccuracy of the sensitivity axes of the GVK 19 relative to the horizontal axis 6 of the mirror reflector 5. The signal from the output of the KPS 14 is fed to the first input of the adder 17 of the horizontal guidance electric drive, ensuring the rotation of the line of sight horizontally tal plane taking into account the errors.

Контур слежения, включающий последовательно соединенный первый выход ГВК 19 (выходные обмотки датчика угла вертикального наведения ГВК 19), второе УКУ 18 и датчик момента контура управления 9 ОГС 8, обеспечивает слежение линии визирования за ротором ГВК 19, задающим стабилизируемое направление. A tracking loop, including a series-connected first output of the GVK 19 (output windings of the GVK 19 vertical angle sensor), the second UKU 18 and the moment sensor of the control loop 9 of the OGS 8, provides tracking of the line of sight behind the GVK rotor 19, which sets the stabilized direction.

При наличии большой скорости дрейфа выходная ось 10 ОГС 8 разворачивается относительно стабилизируемого направления, при этом с первого выхода ГВК 19 снимается сигнал, пропорциональный углу отклонения линии визирования относительно задаваемого ротором ГВК 19 стабилизируемого направления в вертикальной плоскости. Сигнал ГВК 19 подается во второе УКУ 18, формирующее закон управления поворотом гироскопа ОГС 8. С выхода второго УКУ 18 управляющее напряжение подается в контур управления 9 ОГС 8, развивающий момент, под действием которого гироскоп прецессирует, и через ленточную передачу 12 разворачивает зеркальный отражатель 5, чтобы устранить рассогласование между линией визирования и ротором ГВК 19 (обнулить сигнал датчика угла ГВК 19) и, таким образом, сохранить в пространстве положение линии визирования. In the presence of a high drift velocity, the output axis 10 of the OGS 8 rotates relative to the stabilized direction, while a signal proportional to the angle of deviation of the line of sight relative to the stabilized direction specified by the rotor of the GVK 19 in the vertical plane is taken from the first output of the GVK 19. The GVK signal 19 is supplied to the second UKU 18, forming the control law for the rotation of the OGS 8 gyroscope. From the output of the second UCU 18, the control voltage is supplied to the OGS 8 control loop 9, which develops the moment under which the gyroscope precesses, and through the tape drive 12 unfolds the mirror reflector 5 in order to eliminate the mismatch between the line of sight and the rotor of the GVK 19 (to zero the signal of the angle sensor of the GVK 19) and, thus, to maintain the position of the line of sight in space.

Наведение линии визирования на цель осуществляется по сигналам управления, поступающим на обмотки момента ГВК 19. Под действием управляющих моментов ротор ГВК прецессирует со скоростью, пропорциональной величине управляющего напряжения, что приводит к изменению стабилизируемого направления в вертикальной и горизонтальной плоскостях. Guidance of the line of sight to the target is carried out according to the control signals supplied to the windings of the GVK 19 torque. Under the action of the control moments, the GVK rotor precesses at a speed proportional to the magnitude of the control voltage, which leads to a change in the stabilized direction in the vertical and horizontal planes.

Claims

Sighting line stabilization system, comprising a housing, a platform with a vertical axis, housed in the bearings of the housing, a mirror reflector with a horizontal axis, housed in the bearings of the platform, a uniaxial gyro stabilizer with a control circuit, the output axis of which is housed in the bearings of the platform and kinematically connected by a transmission 2 1 s the horizontal axis of the mirror reflector, an angle sensor kinematically connected with the axis of the mirror reflector, a cross-coupling compensator, the input of which is connected to the output angle sensor house, an actuator mounted on the vertical axis of the platform, a first amplifying and correcting device, the output of which is connected to the actuator, an adder, the first input of which is connected to the output of the cross-coupling compensator, and the output with the input of the first amplifying and correcting device, gyroscopic sensitive an element characterized in that a second amplifying and correcting device is additionally introduced, a gyros is used as a gyroscopic sensitive element a cop with an internal gimbal, rigidly connected to the output axis of a uniaxial gyroscopic stabilizer, while the sensitivity axes of the gyroscope with an internal gimbal are aligned with the vertical axis of the platform and the horizontal axis of the specular reflector, the first and second outputs of the gyroscope with an internal gimbal are respectively connected to the second amplifying and correcting device and the second input of the adder, the output of the second amplifying and correcting device is connected to the input of the circuit pack ION uniaxial gyro stabilizer.