一種陀螺儀水平自動修正裝置和方法

2023-07-12 03:42:26 2

專利名稱：一種陀螺儀水平自動修正裝置和方法
技術領域：
本發明涉及慣性導航儀表姿態控制領域，具體涉及一種陀螺儀水平自動修正裝置 和方法。
背景技術：
目前，公知的採用液體擺-力矩器作為修正機構的陀螺儀水平自動修正裝置是由 液體擺、力矩器和限流電阻組成。當液體擺偏離水平狀態時，其內阻的變化將改變通過力矩 器的電流和相位，從而控制力矩器的輸出力矩和輸出方向。但是由於液體擺存在非靈敏區 (死區)的固有特性，決定了以這種方式控制機械式陀螺自動修正裝置時不可避免地存在 零位附近有士0.4°左右的非靈敏區(死區)，造成陀螺俯仰、橫滾輸出零位偏大，姿態零位 輸出誤差在士0.4°以上。

發明內容
本發明要解決的技術問題是克服液體擺固有的非靈敏區過大問題，提高陀螺儀姿 態輸出精度。為解決上述技術問題，本發明提供了一種基於液體擺-力矩器的陀螺儀水平自動 修正裝置，使陀螺儀水平自動修正精度提高到士0.04°。本發明採用的方法是通過改變 信號取樣和驅動控制方式，使液體擺固有的三個特性區域正向控制區、非靈敏區和反向控 制區簡化為正向控制區和反向控制區二個區域，將非靈敏區減小到可以忽略的程度。禾IJ用 液體擺和電感器件組成一個交流電橋，當陀螺運行時，由於地球自轉或者外力矩幹擾，液體 擺的傾斜將會造成電橋失衡，該不平衡信號經解調放大後去控制力矩器的移相電路，從而 控制力矩器，達到修正目的。液體擺僅作為敏感元件來檢測陀螺內、外環相對地垂線的傾斜 度，而不作為控制元件來控制力矩器。這樣做通過液體開關的電流可以很小，遠小於液體擺 最大電流的限定值，有效避免了因電解生成物沉積於液體擺電極而造成液體擺短期內性能
T^ O本發明提高了陀螺儀水平修正精度，使載體姿態控制精度提高一個數量級，並且 避免了因電流過大，電解生成物沉積於液體擺電極而造成液體擺短期內性能惡化，大幅度 提高了液體擺使用壽命。


下面結合附圖對本發明的具體實施方式
作進一步說明圖1原液體擺修正特性示意圖。圖2新型陀螺儀水平自動修正裝置的控制結構圖。
具體實施例方式參照圖2，本發明陀螺儀水平自動修正裝置由液體擺、交流電橋、解調放大器、光隔離器、移相電路和力矩器組成。其方法是液體擺安裝在被控對象上，並隨著被控對象的 轉動而擺動。所述的液體擺用於檢測被控對象的傾斜程度，從而得到被控對象的初始水平 信號；所述交流電橋是由液體擺的兩臂等效電阻、一個帶中心抽頭的變壓器初級繞組和限 流電阻組成，當電橋平衡時，液體擺的兩臂等效電阻相等、這時流過作為交流電橋另外兩臂 的變壓器初級繞組中流過的交流電流相等，但方向相反，次級輸出為零。當液體擺失去平 衡時，由於液體擺等效電阻的改變，使流過變壓器初級繞組兩臂的電流不等，從而使次級有 信號輸出，該信號的方向反映了液體擺的傾斜方向。解調放大器用於將液體擺檢測到的信 號檢出放大，並將液體擺的非靈敏區和反向控制區合併成為一個反向控制區；所述光隔離 器用於交、直流電路隔離；所述移相電路用於驅動力矩器，使非靈敏區減小到可以忽略的程 度。
權利要求
1.一種陀螺儀水平自動修正裝置和方法，其特徵在於該裝置包括液體擺、交流電橋、 解調放大器、光隔離器、移相電路和力矩器。
2.按照權利要求1所述的一種陀螺儀水平自動修正裝置，其特徵在於所述光隔離器 用於交、直流電路隔離。
3.按照權利要求1所述的一種陀螺儀水平自動修正裝置，其特徵在於所述移相電路 用於驅動力矩器。
4.按照權利要求1所述的一種陀螺儀水平自動修正裝置，其特徵在於交流電橋、解調 放大器將液體擺檢測到的信號檢出放大，並將液體擺的非靈敏區和反向控制區合併成一個 反向控制區，使非靈敏區減小到可以忽略的程度。
全文摘要
本發明涉及慣性導航儀表姿態控制領域，具體涉及一種基於液體擺-力矩器的陀螺儀水平自動修正裝置和方法。該陀螺儀水平自動修正裝置由液體擺、交流電橋、解調放大器、光隔離器、移相電路和力矩器組成。通過改變信號取樣和驅動控制方式，使液體擺固有的三個特性區域-正向控制區、非靈敏區和反向控制區簡化為正向控制區和反向控制區二個區域，將非靈敏區減小到可以忽略的程度。使陀螺儀水平自動修正精度提高到±0.04°，大幅度提高了陀螺儀俯仰及橫滾姿態精度，具有較強的工程實用價值。
文檔編號G01C19/00GK102072726SQ200910199129
公開日2011年5月25日 申請日期2009年11月20日 優先權日2009年11月20日
發明者毛六女, 王恩慈 申請人:上海航海儀器有限責任公司