Разоренов Г.Н., Бахрамов Э.А., Титов Ю.Ф. Системы управления летательными аппаратами (2003) (1246774), страница 40
Текст из файла (страница 40)
Для измерения элементов градиентной матрицы могут применяться как специальные нзмернтельнью приборы — грвдиентометры, так и обычные датчики ИНС. Одна из возможных схем измерений на основе блока из 12 ньютономстров рассмотрена ниже в п. 2.2.4. Практическая реализация градиентно-гравитационного метода навигацчи сдерживается в настоящее время недостаточной точностью существующих измерителей, которая должна быть повышена пе менее, чем па два порядка. Глава 2.2 СХЕМЫ ПОСТРОЕНИЯ ИНЕРЦИЛЛЬНЫХ НАВИГАЦИОННЫХСИСТЕМ 2,2Л. Общая характер>естика и классификация 1П1С Инерциальные навигационные системы различаются как составом датчиков первичной навигационной информации, так н схемами построения ннерциальиого измерительного блока.
Рассмотрим типичные варианты ИНС, применяемых в СУ баллистических ракет и головных частей. Всю совокупность датчиков первичной информации ИНС разделим на две группы — датчики первичной информации поступательного движения объекта навигации (ДПИ-П) и датчики первичной информации вращательного движения (ДПИ-В). Свяжем с осями чувствительности измерительных приборов, входящих в состав датчиков первичной информации ДПИ-П н ДПИ-В, измерительные базисы, которые будем называть измерительными базисами поступательного н вращательного двизсения. Начала обоих измерительных базисов перемещаются вместе с объектом навигации в инсрциальном пространстве.
Оси измерительного базиса поступательного движения свяжем с осями чувствительности акселсромстров, которые в общем случае взаимнонеортогоиальны и поэтому измерительный базис косоугольный (рис.2.6). В зависимости от конструк- тивно-кинематической схемы ~а Ю™ инсрцнального измсрительно- ~Р ° го блока ориентация осей измен,". рительяого базиса поступа- У тельного движения может со- и храняться неизменной в инере, цнальном пространстве в течение всего времени функционирования ИНС (т.е. в течение Р Х(Г всего времени полета БР или ГЧ) илн изменяться вследствие вращательного движения объекта навигации.
г, В первом случае измери- тельный базис псевдоинерциаГнс. Хб, > >знернееньныя яазнс дПИ-П лен, так как ориентация сго 186 осей неизменна в ннерциальном пространстве, а начало движется произвольным образом вместе с объектом навигации. ИНС, в которых измерительный базис поступательного движения псевдоинерциален, получили паименование ИНС с физичесасигяодслироеаииеи инерцигьзьного базиса. Во втором случае измерительный базис совершает произвольное вращательное движение и неинсрцнален. Его текущая ориентация относжгельно основной ииерциальной системы координат определяется в процессе решения навигационной задачи. По этой причине подобные ИНС получили наименование ИНС с лтнеиатическачл<обеяирананиеи инерчиазьного базиса. В зависимости от вида датчиков ДПИ-П (акселерометры-ньютонометры, однократно или дважды интегрирующие акселерометры) первичной информацией о поступательном движении объекта навигации являются компоненты вектора кажущегося ускорения, а также векторов кажущейся скорости и кажущегося пути: Варианты конструктивного исполнения датчиков ДПИ-П (маятниковые и струнные акселеромстры, гироинтеграторы линейных ускорений и др.) позлэобно рассмотрены в учебной и монографической литературе (см.
[7, 1Ц) н мы на них не останавливаемся. Для стабилизации осей чувствительности датчиков ДПИ-П применяются одноосные, двуосные и трехосные гиростабилизаторы, чувствительными элементами в которых служат трехосные нли двуосные гироскопы, На баллистических ракетах наибольшее распространение получили трехосные гиростабилизаторы (ТГС), называемые гиростабилпзированными платформами (ГСП). Инерцнальные навигационные системы, у которых основным элементом инерциального измерительного блока служит ГСП, получили наименование пяатформенных.
ИНС, в составе которых отсутствует трехосный гнростабилизатор, получили наименование бсснгагнфор,исннмх (БИНС). Платформенные ИНС относятся к классу ИНС с физическим моделированием инерциального базиса. Бесплатформенные ИНС в зависимости от схемы их построения могут относиться как к классу ИНС с физическим моделированием инерциального базиса, так и классу ИНС с математическим моделированиел1 ннерциального базиса, Рассмотрим возможные виды информации о вращательном движении объекта навигации. В зависимости от вида датчиков ДПИ-В первичной !87 информацией о вращательном движении являются кольпоненты векторов углового ускорения н угловой скорости в проекциях на оси измеритель.
ного базиса вращательного движения (см, рис. 2.7), а также интегралы от угловой скорости, имеющие смысл угловых величин: йэ,(ь), ьэ,(г), а,(~) -- ~ы,(т)ат, ! = 1, 2, 3 . (2.56) 188 Для измерения угловых ускорений льогут применяться либо специальные датчики угловых ускорений негнр оскол н ческого типа (см. (7]), либо компоненты вектора углового ускорения могут определяться по показаниям нескольких акселерометров-ньютонометров. Компоненты вектора угловой скорости определяются с помощью измерительных приборов, получивших общее наименование датчиков угловых скоростей (ДУС). В качестве ДУС применяются двухстепенные гироскопы различного конструктивного исполнения, а также изл1срительные приборы, основанные на других принципах построения чувствительного элемента (вибрационный н твердотельный гироскопы, лазерные гироскопы, оптические датчики угловой скорости и др.).
Для измерения угловых величин используются гироскопические интеграторы угловой скорости, трехстепенные гироскопы, а также гироскопические стабилизаторы. Поскольку. трехстепенные гироскопы позволяют измерить две независимые угловые величины, для получения полной информации об угловом движении объекта навигации требуются два трехстепенных гироскопа с некомпланарными осями Ю В У б вращения их роторов. Та же 8 е„ ннформациялюжстбыть полу- чена с помощью трех одно- Ж. осных гиростабилизаторов, Ю двух лвухосных гиростабилне б заторов (прн этом олин измерительный канал является избыточным) либо с помощью б ~2 одного трехосного гиростабилнзатора, Рассмотрим классифика- цию ИНС по способу начальА7 ной (предстартовой) выставки осей чувствительности измери- Рна 2.7.
Иэьирнгельныа Г>ьэнс ДПИ-В телей, Задачу начальной вы- ставки осей чувствительности измерителей ИНС принято называть задачей начальной выставки ИНС. Решениедаиной задачи представляет собой важный этап подготовки ИНС к работе, а информация об ориентации осей чувствительности измерителей является составной частью начальной информации, необходимой лля решения навигационной задачи. По способу начальной выплавки ИНС можно разделить на три вида: ууОС с гризичсскойвыспизвкой, ОНС г аналиошческой высспавкой и 1ХНС с комбинированнльи способом выоиавки. Способ физической выставки предусматривает непосредственную выставку осей чувствительности измерителей ИНС перед началом движения объекта навигации в требуемое положение.
На баллистических ракетах с ИНС платформенного типа эта задача решается путем горизонтирования ГСП перпендикулярно направлению отвеса в точке старта и разворота ее в заданное азимутальное направление пуска БР по информации от системы прицеливания. При этом акселерометры с переменной ориентацией осей чувствительности выставляются в требуемое положение относительно платформы. Способ аналитической выставки не требует физической выставки измерителей (исключая акскслеромстры с переменной ориентацией осей чувствительности) и заключается в определении начальной ориентации всего инерциального измерительного блока относительно походны~ базовых направлений, ориентация которых известна с высокой точностью.
Способ аналитической выставки особенно актуален для бесплатформенных ИНС, у которых физическая выставка инсрциального измерительного блока затруднена и нерациональна по конструктивно- технологическим соображениям. Комбинированный способ выставки содержит элементы обоих рассмотренных выше способов выставки-физической и аналитической. Например, в платформенных ИНС может быль осуществлено предстартовое горизонтирование ГСП без последующего азимутального разворота в плоскость пуска БР.
При этом фактическая азимутальная ориентация ГСП измеряется с помощью средств системы прицеливания и эти данные используются затем в алгоритмах решения навигационной задачи. Такой комбинированный способ выставки эквивалентен по точности способу физической выставки, однако обладает тем преимуществом, что в случае поступления целеуказаннй непосредственно перед пуском ракеты сокращает время подготовки системы управления к пуску за счет исключения операции азимутального разворота ГСП.
2.2.2, Платформенные ИНС В настоящее время преимущественное применение в системах управления баллистических ракет получилн И НС илатфор пенного типа. Основным элементом ннерциального измерительного блока платформен- !39 ной ИНС служит гнростабилиэнрован нвя платформа, чем и определяются главные достоинства ИНС платформенного типа. К числу этих достоинств относятся: ° простота алгоритмов решения навигационной задачи при физическом моделировании инерциального базиса; «возможность реализации методов наведения и стабилизации ракет как в действительных параметрах движения, определяемых в результате решения навигационной задачи, так и в кажущихся параиетрах без решения навигационной задачи; ° высокая точность получения первичной навигационной информации от акселерометров, размещенных на стабилизированной платформе; ° относительная простота и высокая точность начальной выставки измерителей ИНС; ° возможность реализации способов автономной начальной выставки ИНС без применения сложных систем прицеливания; ° относительная простота предстартовых калибровок измерителей ИНС по информации о величине ускорения силы тяжести в точке старта.
Наибольшее распространение имеют в настоящее время платформенные ИНС с ГСП кардаиного (рамочного) типа. Как известно, в зависимости от взаимного расположения элементов карданова подвеса и платформы ГСП подразделяются на два вида — с наружным и внутренним подвссом. В существующих ГСП преимущественное применение нашла схема с наружным подвесом. На рис. 2.8 показана схема трехосной гиростабилизированной платформы (изображена в виде сферы). Через Х„, Х„, Ея обозначены оси платформенной системы координат.
Соединение ГСП с объектом навигации осуществляется через ось наружной рамы карданова подвеса (ось Н). Оси внутренней и промежуточной рам подвеса обозначены на рнс. 2.8 как ось В и ось П. На каждой оси подвеса установлены датчики углов поворота элементов подвеся (датчики командДК» з э) и двигатели стабилизации (ДС» дз). Система стабилизации ГСП содержит три однотипных канала, чувствительными элементами которых являются двухстепенные гироскопы Г» „Гз, Гэ. Сигналы с датчиков углов прецессии гироскопов через усилители обратной связи (на рисунке не показаны) подаются на двигатели стабилнзацин, чем обеспечивается поддержание заданной пространственной ориентации ГСП. На стабилизированной платформе устанавливаются три измерителя кажущегося ускорения, в даннои случае- маятниковые акселерометры.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
