pimiПриборы и методы измеренийDevices and Methods of Measurements2220-95062414-0473BNTU10.21122/2220-9506-2016-7-1-32-40pimi-238Research ArticleСредства измеренийMeasuring instrumentsСИСТЕМА СТАБИЛИЗАЦИИ ПОЛЕЗНОЙ НАГРУЗКИ НА ДИНАМИЧЕСКИ НАСТРАИВАЕМОМ ГИРОСКОПЕTHE STABILIZATION SYSTEM ON PAYLOAD BUILT ON A DYNAMICALLY TUNED GYROSCOPEМалютинД. М.MalyutinD. M.

Адрес для переписки: Малютин Д.М.. Тульский государственный университет, пр. Ленина, 92, 300000, г. Тула, Россия e-mail:MalyutinDM@yandex.ru

Address for correspondence: Malyutin D.M. Tula state University, Lenin Ave., 92, 300000, Tula, Russia e-mail: MalyutinDM@yandex.ru

MalyutinDM@yandex.ruТульский государственный университетРоссияTula state UniversityRussian Federation201606062016713240Copyright © Малютин Д.М., 20162016Малютин Д.М.Malyutin D.M.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://pimi.bntu.by/jour/article/view/238

В настоящее время широко распространены системы стабилизации полезной нагрузки на основе трехстепенных астатических гироскопов и гироскопов на сферической шарикоподшипниковой опоре. Точность и ресурс работы таких систем требуют увеличения. Эта задача может быть решена путем использования в качестве чувствительного элемента динамически настраиваемого гироскопа (ДНГ). На сегодняшний день вопрос достижения потенциально возможных метрологических характеристик систем стабилизации на ДНГ не является полностью решенным. Его решение требует в том числе разработки математической модели, отличающейся от известных подробным описанием возмущений, действующих на прибор при трехкомпонентной качке основания. Кроме того, необходима разработка структур усилительно-преобразующих трактов контуров стабилизации систем стабилизации на ДНГ, обеспечивающих повышение точности и помехозащищенности системы с учетом вариативности вида передаточной функции ДНГ на низких частотах при изменении условий функционирования, что являлось целью работы. В работе с использованием уравнений Эйлера получена полная математическая модель функционирования системы при трехкомпонентной качке основания, подробно учитывающая возмущения, действующие на прибор. Рассмотрены особенности математического описания ДНГ, выявлены частоты преобладающих составляющих шума в выходном сигнале гироскопа и с учетом этого разработана схема усилительно преобразующего тракта контуров стабилизации, обеспечивающая увеличение точности стабилизации на низких частотах и отсутствие систематического дрейфа системы стабилизации от действия постоянных возмущающих моментов по оси стабилизации. Проведенные динамические расчеты доказывают возможность обеспечения амплитуды погрешности стабилизации не более 0,0042° при трехкомпонентной качке основания. 

It is now widely distributed systems stabilization based on gyroscopes with three-degree-freedom and based on gyroscopes with ball suspension. The accuracy and resource of operation of such systems requires an increase. The problem of improving the accuracy and increasing the service life of information – measuring systems of stabilization can be solved by using as a sensitive element of a dynamically tuned gyroscope. Today the issue of achieving the potential of the metrological characteristics of information-measuring systems stabilization on dynamically tuned gyroscope is not fully resolved. It requires the development of mathematical models, different from the known, detailed description of the perturbations acting on a device. In addition, it is necessary to develop structures amplifying-transforming paths of the contours stabilization of information-measuring systems of stabilization on dynamically tuned gyroscopes, assuring higher accuracy and noise immunity of the system, what is the purpose of the work. In using the Euler equations obtained a complete mathematical model of functioning system with three motion bases, in detail taking into account the disturbances acting on the device. Considered are the peculiarities of mathematical description of dynamically tuned gyroscope. Dominant frequencies of components noise is identified in the output signal of the gyroscope. The original scheme of the contours stabilization is presented, that help increase the accuracy of stabilization at low frequencies and of providing the absence of systematic drift of the gyrostabilizer from the action of the permanent disturbing moment along the axis of stabilization. The dynamic calculations show the possibility of providing error of stabilization on payload not more than 0,0042 degree. 

система стабилизациигироскоппогрешность стабилизацииsystems stabilizationgyroscopeerror of stabilizationReferencesМалютин, Д.М. Комбинированная двухосная гировертикаль / Д.М. Малютин // Авиакосмическое приборостроение. – 2005. – № 3. – С. 6–10.Malyutin D.M. [Combined biaxial gyrovertical]. Aviakosmicheskoye priborostroyeniye, 2005, no. 3, pp. 6–10 (in Russian).Распопов, В.Я. Гироскопы в системах гироскопической стабилизации / В.Я. Распопов, Д.М. Малютин, Ю.В. Иванов // Инженерный журнал с приложением. – 2009. – № 7. – С. 52–58.Raspopov V.Ja., Malyutin D.M., Ivanov U.V. [The gyros in the gyroscopic stabilization systems]. Inzhenernyj zhurnal s prilozheniyem, 2009, no. 7, pp. 52–58 (in Russian).Распопов, В.Я. Силовые гиростабилизаторы. Основы теории, конструкция и применение / В.Я. Распопов // Инженерный журнал с приложением. – 2015. – № 53. – С. 1–28.Raspopov V.Ja. [Force gyrostabilizer. Fundamentals of theory, design and application]. Inzhenernyj zhurnal s prilozheniyem, 2015, no. 53, pp. 1–28 (in Russian).Распопов, В.Я. Непосредственные гиростабилизаторы. Развитие идей и применений / В.Я. Распопов // Инженерный журнал с приложением. – 2015. – № 51 (214). – С. 1–32.Raspopov V.Ja. [Direct gyrostabilization. The development of ideas and applications]. Inzhenernyj zhurnal s prilozheniyem, 2015, no. 51(214), pp. 1–32 (in Russian).Заимко, А.В. Двухканальная схема динамически настраиваемого гироскопа / А.В. Заимко, В.В. Мелешко // Вісник Національного технічного університету України «Київський політехнічний інститут». Сер.: Приладобудування. – 2013. – Вип. 45. – С. 17–23.Zaimko A.V., Meleshko V.V. [Two-channel scheme of dynamically tuned gyroscope]. Vestnik Naсional’nogo tekhnicheskogo universiteta Ukrainy «Kiyevski politekhnicheski universitet», Ser. Priladobuduvaniya, 2013, no.  45, pp. 17–23 (in Ukraine).Cruber Josef P. Dynamically turned gyro. Patent US 5105669, 1992.Cruber Josef P. Dynamically turned gyro. Patent US 5105669, 1992.Матвеев, В.А. Гироскопические стабилизаторы на динамически настраиваемых гироскопах / В.А. Матвеев, В.П. Подчезерцев, В.В. Фатеев. – М. : МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2005. – 103 с.Matveev V.A. Podcetrtev V.P., Fateev V.V. Giroskopicheskiye stabilizatory na dinamicheski nastraivayemykh giroskopakh [Gyroscopic stabilizers on dynamically tuned gyroscopes], Moscow, MGTU Publ., 2005, 103  p. (in Russian).Пельпор, Д.С. Гироскопические системы. Теория гироскопов и гиростабилизаторов / Д.С. Пельпор. – М. : Высшая школа, 1986. – 423 с.Pelpor D.S. Giroskopicheskiye sistemy. Teoriya giroskopov i girostabilizatorov [Gyroscopic system. Theory of gyroscopes and gyrostabilizers], Moscow, Higher school Publ., 1986, 423 p. (in Russian).Пельпор, Д.С. Динамические настраиваемые гироскопы / Д.С. Пельпор, В.А. Матвеев. – М. : Машиностроение, 1988. – 264 с.Pelpor D.S., Matveev V.A. Dinamicheski nastraivayemye giroskopy [Dynamically tuned gyroscopes], Moscow, Machinebuilding Publ., 1988, 264 p. (in Russian).Двухосный индикаторный гиростабилизатор на динамически настраиваемом гироскопе / Д.М. Малютин, М.И. Дегтярев. Патент РФ на полезную модель №1 22477, 2012.Malyutin D.M., Degtjarev M.I. Dvukhostnyj indikatornyj stabilizator na dinamicheski nastraivayemom gyroskope [Biaxial indicator gyrostabilizer on dynamically tuned gyroscopes]. Patent RF, no. 122477, 2012 (in Russian).

The authors declare that there are no conflicts of interest present.