Министерство образования РФ
Саратовский государственный технический университет
Кафедра "Приборостроение"
Курсовая работа
по курсу
"Системы автоматизированного проектирования и конструирования"
на тему "Моделирование свойств интегрирующего гироскопа"
Выполнил: Поляков А.А.
студент гр. ПБС-41
Проверил: Здражевский Р.А.
Саратов 2003
Содержание
Постановка задачи
Назначение и принцип действия ИГ
Уравнения движения ИГ
Математическое моделирование переходных процессов
Список литературы
Постановка задачи Цель данной работы - математическое моделирование (с применением ЭВМ) свойств интегрирующего гироскопа (ИГ), а также краткое теоретическое описание его устройства, назначения, принципа действия и особенностей конструкции с приведением уравнений движения.
Под моделированием здесь понимается построение графиков переходных процессов и логарифмических частотных характеристик.
Кроме того, была поставлена задача моделирования не просто отдельного прибора, а системы из трех связанных ИГ, перекрестные связи между которыми были учтены при формировании входных сигналов соответствующих гироскопов.
Назначение и принцип действия ИГ
Интегрирующий гироскоп предназначен для измерения малых углов поворота основания и применяется в качестве чувствительного элемента индикаторно-силового гиростабилизатора, а также в системах стабилизации и управления летательными аппаратами.
Интегрирующий гироскоп представляет собой двухстепенный гироскоп с демпфирующим устройством, которое создает момент сил вязкого трения вокруг оси гироузла.
Демпфирующие устройства бывают пневматическими, жидкостными и электрическими.
Последние реализуются в виде системы с обратной связью, состоящей из датчика угла, усилителя, дифференцирующего звена, датчика момента (рис.1).
Рис.1. Принципиальная кинематическая схема интегрирующего гироскопа.
1 - гиромотор;
2 - рама;
3 - пневматический демпфер;
4 - потенциометрический датчик угла;
5 - датчик момента;
6 - токоподводящее устройство;
7 - арретирующий электромагнит.
Наибольшее распространение получили ИГ с гидростатической разгрузкой опор гироузла, который выполняется в виде поплавковой камеры с гиромотором.
Демпфирующий момент возникает в основном за счет момента сил вязкого трения при движении поплавка в жидкости; зазор между корпусом и поплавком выполняют малым: δ=0.1…0.2 мм. Такие ИГ называют поплавковыми (ПИГ).
Принцип действия ИГ основан на использовании свойств двухстепенного гироскопа, у которого при вращении основания прибора с угловой скоростью Ωосн возникает гироскопический момент
,
под действием которого гироузел поворачивается относительно корпуса с угловой скоростью .
Демпфирующее устройство создает вокруг оси гироузла момент , где D - удельный демпфирующий момент.
В установившемся режиме измерений гироскопический момент уравновешивается демпфирующим моментом .
При малых β справедливо равенство:
где Uвых - снимаемое с датчика угла напряжение;
Кду - крутизна характеристики датчика угла;
i=H/D - передаточное число ИГ;
∆Ψ - угол поворота основания;
h=Кду Н/D - крутизна выходной характеристики, или чувствительность ИГ.
При анализе погрешностей ИГ необходимо учитывать нестабильность ∆h чувствительности, величина которой зависит от нестабильности кинетического момента ∆Н, удельного демпфирующего момента ∆D, крутизны характеристики датчика угла ∆Кду и определяется выражением:
Для достижения стабильности чувствительности в ИГ используют синхронные гистерезисные гиромоторы с системой управления по частоте вращения ротора, обеспечивающей стабильность частоты его собственного вращения на уровне сотых долей процента, прецизионные датчики угла с разрешающей способностью, равной долям угловой секунды, а также применяют специальные меры по повышению стабильности величины удельного демпфирующего момента.
Уравнения движения ИГ При анализе дифференциальных уравнений движения двухстепенного гироскопа выберем систему координат Оξηζ, связанную с его основанием; Оxyz - систему осей Резаля, связанную с гироузлом и являющуюся системой главных центральных осей инерции ротора и рамки (поплавка). ............
