Навигационные системы. Часть 1. Гироскопические приборы и устройства навигационных систем: Учебное пособие, страница 24

Как и в гирогоризонте с шулеровской коррекцией, для обеспечения невозмущаемости КВ в ней реализуется шулеровская настройка: звенья 4 и 9 - интегрирующие с соответствующими коэффициентами усиления.

5. ГИРОСТАБИЛИЗАТОРЫ

5.1. Одно- и двухосные гиростабилизаторы

                  Одноосный гиростабилизатор (ОГС) предназначен для удержания объекта

(нагрузки) от разворотов вокруг одного из  направлений. Схема ОГС изображена на рис.28. Она  включает астатический гироскоп в  трехстепенном подвесе,  на промежуточной оси которого установлен датчик угла ДУ_b  , а на внешней - двигатель Дв,  и электронное звено. ДУ   установлен  так,  что значению  b=0  соответствует направление вектора , перпендикулярное плоскости рамки, т.е. внешней оси подвеса. ДУ_b, электронное звено и Дв образуют так называемый контур разгрузки.

ОГС стабилизирует  в инерциальном пространстве нагрузку Н относительно оси x, называемой осью стабилизации.

Рассмотрим работу  ОГС  сначала  при  отсутствии  контура разгрузки.

При приложении момента Мн гироскоп в соответствии со вторым основным свойством начнет прецессировать и, в соответствии   с третьим свойством, возникнет гироскопический момент, который будет уравновешивать Мн (с точностью до инерционного  момента, т.е. нутационных  колебаний).  Это  будет  продолжаться до тех пор, пока вектор при прецессии не совместится с осью x, после чего нагрузку уже ничто не будет удерживать.

Для того,  чтобы исключить разворот гироскопа на  большой угол b, на ось стабилизации устанавливается Дв, сигнал на который подается через электронное звено от ДУ_b. При приложении момента нагрузки  появляется  b,  а  с  ним - момент двигателя, уравновешивающий момент Мн. Вследствие этого нагрузка сохраняет свое положение во вращении вокруг x.

Этот факт можно проследить и по уравнению моментов в проекции на промежуточную ось, которое имеет вид (считаем  b»0)

                                                              (49)

где a - угол поворота рамки относительно основания ОГС, u_x - скорость разворота основания в инерциальном пространстве вокруг  x, М - момент, действующий по промежуточной оси.  При М = 0 имеем

                                                                    (50)

что означает равенство нулю абсолютной угловой скорости рамки, т.е. нагрузки, в проекции на x.

Из (49) вытекает также,  что основная ошибка стабилизации вызывается вредным  моментом по промежуточной оси,  вследствие которого гироскоп, а с ним и нагрузка, "уходят" со скоростью .

Дополнительные ошибки   возникают  из-за  ошибок  контура разгрузки, вследствие которых  b¹0.

В завершение рассмотрения ОГС отметим, что это устройство может использоваться и как измеритель:  как следует  из  (50), измерение с помощью ДУ угла  a поворота рамки относительно  основания дает интеграл от проекции угловой скорости объекта  на направление x

.

Информации трех ОГС с некомпланарными осями  стабилизации достаточно для определения пространственной ориентации объекта (на таком принципе строятся бескарданные инерциальные  системы навигации).

Двухосный гиростабилизатор представляет  собой  конструктивное объединение двух ОГС. Одна из типовых схем двухосного ГС изображена на рис.29. Данная схема стабилизирует нагрузку Н относительно направлений  x и h и содержит два идентичных контура.  Каждый из них содержит гироскоп 2 (6), датчик угла прецессии 3 (7), электронное звено 4 (8) и двигатель Дв_x (Дв_h). Рамки двух ГС как бы объединены в одну и реализуются платформой 1.

Для того, чтобы имелась возможность управлять ориентацией платформы 1, в схеме предусмотрены датчики моментов 5 и 9. При подаче  из  системы управления сигналов S_x  и S_h на эти датчики платформа разворачивается вокруг осей x и h, ориентируя требуемым образом нагрузку Н.

Двухосные гиростабилизаторы  широко используются в системах, где надо стабилизировать какое-либо устройство:  оптическое, тепловое, радиолокационное и т.п.