RU2260773C1 - Sight line stabilizer - Google Patents
Sight line stabilizer Download PDFInfo
- Publication number
- RU2260773C1 RU2260773C1 RU2004117709/28A RU2004117709A RU2260773C1 RU 2260773 C1 RU2260773 C1 RU 2260773C1 RU 2004117709/28 A RU2004117709/28 A RU 2004117709/28A RU 2004117709 A RU2004117709 A RU 2004117709A RU 2260773 C1 RU2260773 C1 RU 2260773C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- mirror
- frame
- channel
- azimuth
- output
- Prior art date
Links
Landscapes
- Control Of Position, Course, Altitude, Or Attitude Of Moving Bodies (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к гироскопической технике, а более конкретно к двухосным гироскопическим стабилизаторам оптической линии визирования, работающим на подвижных объектах и предназначенным для стабилизации и управления линией визирования.The invention relates to a gyroscopic technique, and more particularly to biaxial gyroscopic stabilizers of an optical line of sight operating on moving objects and intended to stabilize and control the line of sight.
Известны двухосные гироскопические стабилизаторы оптического изображения, содержащие установленную на одном основании с фотоприемником рамку, установленные в рамке платформу с гироскопическими датчиками угловой скорости каналов азимута и высоты, и зеркало, связанное с платформой кинематической передачей с передаточным отношением 1:2, исполнительные двигатели каналов азимута и высоты, установленные на осях вращения рамки и зеркала, корректирующие устройства и усилители стабилизации каналов азимута и высоты, через которые сигналы с гироскопических датчиков угловой скорости поступают на исполнительные двигатели (Бабаев А.А. Стабилизация оптических приборов - Л.: "Машиностроение", 1975, стр.40-41).Known biaxial gyroscopic optical image stabilizers, containing a frame mounted on the same base as the photodetector, a frame mounted in the frame with gyroscopic sensors for the angular velocity of the azimuth and height channels, and a mirror connected to the platform with a kinematic transmission with a gear ratio of 1: 2, Executive engines of the azimuth channels and the heights established on the axes of rotation of the frame and the mirror, correction devices and amplifiers for stabilizing the azimuth channels and heights through which the signals from of microscopic angular velocity sensors provided to control motors (Baba AA Stabilization optical devices - L .: "Mechanical Engineering", 1975, 40-41).
Недостатком данных устройств является необходимость устанавливать гироскопические датчики угловой скорости на платформу для обеспечения необходимого соотношения между углом поворота зеркала и гироскопов, что увеличивает габариты и массу. Кроме того, кинематическая передача между платформой и зеркалом увеличивает моменты трения в системе, а погрешности кинематической передачи приводят к снижению точности стабилизации линии визирования.The disadvantage of these devices is the need to install gyroscopic angular velocity sensors on the platform to provide the necessary ratio between the angle of rotation of the mirror and gyroscopes, which increases the size and weight. In addition, the kinematic transmission between the platform and the mirror increases the friction moments in the system, and the kinematic transmission errors lead to a decrease in the accuracy of stabilization of the line of sight.
Наиболее близким является стабилизатор линии визирования (Пат. РФ №2091843, МПК6 G 02 В 27/64), содержащий установленную на одном основании с фотоприемником рамку, установленное в рамке зеркало, исполнительные двигатели и датчики угла каналов азимута и высоты, установленные на осях вращения рамки и зеркала, гироскопические датчики угловой скорости каналов азимута и высоты, установленные на основании, усилительно-корректирующие устройства, через которые сигналы с гироскопических датчиков угловой скорости и датчиков угла поступают на исполнительные двигатели.The closest is the stabilizer of the line of sight (Pat. RF No. 2091843, IPC 6 G 02 B 27/64), containing a frame mounted on the same base as the photodetector, a mirror mounted in the frame, actuating motors and azimuth channel angle and height sensors mounted on the axes rotation of the frame and the mirror, gyroscopic sensors of the angular velocity of the azimuth and elevation channels installed on the base, amplification-correcting devices through which the signals from the gyroscopic angular velocity sensors and angle sensors are received nye engines.
Недостатком такого стабилизатора является то, что гироскопические датчики угловой скорости находятся вне замкнутого контура стабилизации, поскольку не регистрируют непосредственно скорость вращения зеркала, и подвержены воздействию значительной угловой скорости основания. Указанные факторы снижают точность стабилизации линии визирования.The disadvantage of this stabilizer is that the gyroscopic angular velocity sensors are outside the closed stabilization loop, since they do not directly record the speed of rotation of the mirror, and are subject to significant angular velocity of the base. These factors reduce the accuracy of stabilization of the line of sight.
Задачей изобретения является уменьшение массы и габаритов системы стабилизации и наведения, а также повышение точности двухосного управляемого гиростабилизатора за счет устранения погрешностей и моментов трения в кинематической передаче и за счет непосредственного измерения угловой скорости движения зеркала.The objective of the invention is to reduce the weight and dimensions of the stabilization and guidance system, as well as improving the accuracy of a biaxial controlled gyrostabilizer by eliminating errors and friction moments in the kinematic transmission and by directly measuring the angular velocity of the mirror.
Задача решается тем, что в известном устройстве стабилизации линии визирования, содержащем рамку, зеркало, исполнительные двигатели каналов азимута и высоты, установленные на осях вращения рамки и зеркала, усилительно-корректирующие устройства каналов азимута и высоты, выход каждого из которых связан с входом исполнительного двигателя соответствующего канала, датчик угла, установленный на оси вращения зеркала, гироскопический датчик угловой скорости канала азимута и гироскопический датчик угловой скорости канала высоты, гироскопический датчик угловой скорости канала высоты установлен на обратной стороне зеркала так, что его ось чувствительности параллельна оси вращения зеркала, а гироскопический датчик угловой скорости канала азимута установлен на рамке так, что его ось чувствительности параллельна оси вращения рамки, и дополнительно введены дифференцирующее устройство, вычислительное устройство, определяющее тангенс удвоенной входной величины, перемножитель, сумматор, вычитающее устройство и дополнительный гироскопический датчик угловой скорости, установленный на рамке так, что его ось чувствительности перпендикулярна осям вращения рамки и зеркала, причем вход дифференцирующего устройства соединен с выходом датчика угла, а выход соединен с входом сумматора, другой вход сумматора соединен с выходом гироскопического датчика угловой скорости канала высоты, а выход соединен с входом усилительно-корректирующего устройства канала высоты, вход вычислительного устройства соединен с выходом датчика угла, а выход с входом перемножителя, второй вход перемножителя соединен с выходом дополнительного гироскопического датчика угловой скорости, а выход соединен с инвертирующим входом вычитающего устройства, неинвертирующий вход вычитающего устройства соединен с выходом гироскопического датчика угловой скорости канала азимута, а выход соединен с входом усилительно-корректирующего устройства канала азимута.The problem is solved in that in the known device for stabilizing the line of sight containing a frame, a mirror, actuators of azimuth channels and heights mounted on the axes of rotation of the frame and mirrors, amplifying and correcting devices of the azimuth and altitude channels, the output of each of which is connected to the input of the actuator the corresponding channel, an angle sensor mounted on the axis of rotation of the mirror, a gyroscopic sensor of the angular velocity of the azimuth channel and a gyroscopic sensor of the angular velocity of the height channel, gyroscopic an angular velocity sensor for the height channel is mounted on the back of the mirror so that its sensitivity axis is parallel to the axis of rotation of the mirror, and a gyroscopic sensor for the angular velocity of the azimuth channel is mounted on the frame so that its sensitivity axis is parallel to the axis of rotation of the frame, and a differentiating device, a computing a device that determines the tangent of twice the input quantity, a multiplier, an adder, a subtracting device and an additional gyroscopic angular velocity sensor, so that its sensitivity axis is perpendicular to the axes of rotation of the frame and the mirror, and the input of the differentiating device is connected to the output of the angle sensor, and the output is connected to the input of the adder, the other input of the adder is connected to the output of the gyroscopic sensor of the angular velocity of the height channel, and the output is connected to the input of the amplifier-correcting device of the height channel, the input of the computing device is connected to the output of the angle sensor, and the output to the input of the multiplier, the second input of the multiplier is connected to the output gyroscopic sensor of angular velocity, and the output is connected to the inverting input of the subtractor, the non-inverting input of the subtractor is connected to the output of the gyroscopic sensor of the angular velocity of the azimuth channel, and the output is connected to the input of the amplifier-correcting device of the azimuth channel.
На фиг.1 изображена принципиальная схема устройства стабилизации линии визирования.Figure 1 shows a schematic diagram of a device for stabilizing the line of sight.
Устройство содержит рамку 1, установленную на основании с вращением относительно оси перпендикулярной основанию, и расположенное в ней зеркало 2, вращающееся относительно оси перпендикулярной оси вращения рамки 1, установленные на осях вращения зеркала 2 и рамки 1 исполнительные двигатели каналов высоты 3 и азимута 4, гироскопический датчик угловой скорости канала высоты 5, установленный на обратной стороне зеркала 2 с осью чувствительности, параллельной оси вращения зеркала, гироскопический датчик угловой скорости канала азимута 6, установленный на рамке 1 с осью чувствительности, параллельной оси вращения рамки 1, дополнительный гироскопический датчик угловой скорости 7, установленный на рамке 1 с осью чувствительности, перпендикулярной осям вращения рамки 1 и зеркала 2, датчик угла 8, дифференцирующее устройство 9, вход которого связан с выходом датчика угла 8, сумматор 10, входы которого соединены с выходом датчика угла 8 и выходом гироскопического датчика угловой скорости канала высоты 5, усилительно-корректирующее устройство канала высоты 11, вход которого соединен с выходом сумматора 10, а выход соединен с входом исполнительного двигателя канала высоты 3, вычислительное устройство 12, определяющее тангенс удвоенной входной величины, вход которого соединен с выходом датчика угла 8, перемножитель 13, входы которого связаны с выходом вычислительного устройства 12 и выходом дополнительного гироскопического датчика угловой скорости 7, вычитающее устройство 14, инвертирующий вход которого соединен с выходом перемножителя 13, а неинвертирующий вход соединен с выходом гироскопического датчика угловой скорости канала азимута 6, усилительно-корректирующее устройство канала азимута 15, вход которого связан выходом вычитающего устройства 14, а выход связан с исполнительным двигателем канала азимута 4.The device comprises a frame 1 mounted on the base with rotation about an axis perpendicular to the base, and a mirror 2 located therein, rotating about an axis perpendicular to the axis of rotation of the frame 1, gyroscopic actuators of channels of height 3 and azimuth 4 mounted on the axis of rotation of the mirror 2 and frame 1 a sensor for the angular velocity of the channel of height 5 mounted on the back of the mirror 2 with a sensitivity axis parallel to the axis of rotation of the mirror, a gyroscopic sensor of the angular velocity of the channel of azimuth 6, is set added on the frame 1 with the sensitivity axis parallel to the rotation axis of the frame 1, an additional gyroscopic angular velocity sensor 7 mounted on the frame 1 with the sensitivity axis perpendicular to the rotation axes of the frame 1 and mirror 2, the angle sensor 8, a differentiating device 9, the input of which is connected to the output of the angle sensor 8, the adder 10, the inputs of which are connected to the output of the angle sensor 8 and the output of the gyroscopic sensor of the angular velocity of the height channel 5, an amplifier-correction device of the height channel 11, the input of which is connected to the output m of the adder 10, and the output is connected to the input of the actuator channel height 3, the computing device 12, which determines the tangent of twice the input value, the input of which is connected to the output of the angle sensor 8, a multiplier 13, the inputs of which are connected to the output of the computing device 12 and the output of the additional gyro sensor angular velocity 7, a subtracting device 14, the inverting input of which is connected to the output of the multiplier 13, and the non-inverting input is connected to the output of the gyroscopic sensor of the angular velocity of the channel azimuth 6, an amplifier-correcting device of the azimuth channel 15, the input of which is connected by the output of the subtracting device 14, and the output is connected with the actuator of the azimuth channel 4.
Устройство работает следующим образом. Отклонение рамки 1 и зеркала 2 от требуемого положения под действием возмущающих моментов фиксируется гироскопическими датчиками угловой скорости 5, 6 и 7. Сигнал с гироскопического датчика угловой скорости канала высоты 5 можно выразить через угловую скорость ошибки стабилизации оптического луча по этой оси и угловые скорости движения основания ωx0 и ωz0 относительно осей, связанных с ним:The device operates as follows. The deviation of the frame 1 and mirror 2 from the desired position under the action of disturbing moments is recorded by gyroscopic sensors of angular velocity 5, 6 and 7. The signal from the gyroscopic sensor of the angular velocity of a channel of height 5 can be expressed in terms of the angular velocity of the optical beam stabilization error along this axis and the angular velocity of movement of the base ω x0 and ω z0 relative to the axes associated with it:
где φу - угол поворота рамки относительно основания. Этот сигнал поступает на сумматор 10, где складывается с сигналом по относительной угловой скорости зеркалаwhere φ y is the angle of rotation of the frame relative to the base. This signal is fed to the adder 10, where it is added to the signal by the relative angular velocity of the mirror
полученной в дифференцирующем устройстве 9 путем дифференцирования сигнала с датчика угла 8. На выходе сумматора 10 получается сигнал ошибки по скорости оптического луча , который через усилительно-корректирующее устройство канала высоты 11 поступает на исполнительный двигатель канала высоты 3, создающий момент, направленный на уменьшение величины рассогласования в канале высоты β.obtained in the differentiating device 9 by differentiating the signal from the angle sensor 8. At the output of the adder 10, an error signal is obtained for the speed of the optical beam , which through the amplifier-correcting device of the channel of height 11 enters the actuator of the channel of height 3, creating a moment aimed at reducing the amount of mismatch in the channel of height β.
Сигнал с гироскопического датчика угловой скорости канала азимута 6, установленного на рамке 1 можно выразить через угловую скорость ошибки стабилизации оптического луча по этой оси и угловые скорости движения основания ωx0 и ωz0 относительно осей, связанных с ним:The signal from the gyroscopic sensor of the angular velocity of the azimuth channel 6 mounted on the frame 1 can be expressed in terms of the angular velocity of the stabilization error of the optical beam along this axis and the angular velocity of movement of the base ω x0 and ω z0 relative to the axes associated with it:
Этот сигнал поступает на неинвертирующий вход вычитающего устройства 14. Сигнал с дополнительного гироскопического датчика угловой скорости 7, установленного на рамке 1 и измеряющего угловую скорость ωx1=(ωx0cosφy-ωz0sinφy), поступает на вход перемножителя 13, на второй вход которого через устройство вычисления тангенса 12, поступает сигнал с датчика угла 8, равный tg2φЗ. В результате на выходе перемножителя 13 получается сигнал (ωx0cosφy-ωz0sinφу)·tg2φЗ.This signal is fed to the non-inverting input of the subtractor 14. The signal from the additional gyroscopic angular velocity sensor 7, mounted on frame 1 and measuring the angular velocity ω x1 = (ω x0 cosφ y -ω z0 sinφ y ), is fed to the input of multiplier 13, to the second through which entrance tangent computing device 12 receives a signal from the angle sensor 8 is equal tg2φ W. As a result, the output signal of the multiplier 13 is obtained (ω x0 cosφ y -ω z0 sinφ y) · tg2φ W.
Сигнал с выхода перемножителя 13 поступает на инвертирующий вход вычитающего устройства 14. На выходе устройства 14 получается сигнал ошибки по скорости оптического луча , который через усилительно-корректирующее устройство канала азимута 15 поступает на исполнительный двигатель канала азимута 4, создающий момент, направленный на уменьшение величины рассогласования в канале горизонтального наведения α.The signal from the output of the multiplier 13 is fed to the inverting input of the subtracting device 14. At the output of the device 14, an error signal is obtained for the speed of the optical beam , which through the amplifier-correcting device of the azimuth channel 15 enters the actuator of the azimuth channel 4, creating a moment aimed at reducing the amount of mismatch in the horizontal guidance channel α.
Множитель 1/2 обусловлен тем, что по оси вертикального наведения угловая скорость оптического луча в два раза больше, чем угловая скорость зеркала.The factor 1/2 is due to the fact that along the axis of vertical guidance, the angular velocity of the optical beam is two times greater than the angular velocity of the mirror.
То, что сигнал ошибки канала вертикального наведения имеет делитель cos2φЗ, позволяет сохранить неизменным коэффициент передачи контура стабилизации при изменении угла вертикального наведения, улучшая динамику системы (Пельпор Д.С., Колосов Ю.А., Рахтеенко Е.Р. Расчет и проектирование гироскопических стабилизаторов. - М.: Машиностроение, 1972).The fact that the error signal of the vertical guidance channel has a cos2φ З divider allows you to keep the transmission coefficient of the stabilization loop unchanged when the vertical guidance angle changes, improving the dynamics of the system (Pelpor D.S., Kolosov Yu.A., Rakhteenko E.R. Calculation and design gyroscopic stabilizers. - M.: Mechanical Engineering, 1972).
Установка гироскопических датчиков на зеркале и на рамке позволяет уменьшить массу и габариты системы за счет отсутствия платформы, а введение гироскопических датчиков внутрь замкнутого контура стабилизации и отсутствие кинематической передачи между зеркалом и гироскопическими датчиками позволяет повысить точность системы. Предлагаемая схема особенно целесообразна при использовании микромеханических датчиков угловой скорости.The installation of gyroscopic sensors on the mirror and on the frame allows to reduce the weight and dimensions of the system due to the lack of a platform, and the introduction of gyroscopic sensors into the closed stabilization loop and the absence of kinematic transmission between the mirror and gyroscopic sensors allows to increase the accuracy of the system. The proposed scheme is especially suitable when using micromechanical sensors of angular velocity.
Claims (1)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2004117709/28A RU2260773C1 (en) | 2004-06-10 | 2004-06-10 | Sight line stabilizer |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2004117709/28A RU2260773C1 (en) | 2004-06-10 | 2004-06-10 | Sight line stabilizer |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2260773C1 true RU2260773C1 (en) | 2005-09-20 |
Family
ID=35849072
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2004117709/28A RU2260773C1 (en) | 2004-06-10 | 2004-06-10 | Sight line stabilizer |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2260773C1 (en) |
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2461799C1 (en) * | 2011-04-08 | 2012-09-20 | Открытое акционерное общество "Специальное конструкторское бюро приборостроения и автоматики" | System for stabilising line of sight |
RU2625643C1 (en) * | 2016-09-01 | 2017-07-17 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Казанский национальный исследовательский технический университет им. А.Н. Туполева-КАИ" (КНИТУ-КАИ) | Gyrostabilizer of optical elements |
RU2753162C2 (en) * | 2019-12-26 | 2021-08-12 | Публичное акционерное общество Арзамасское научно-производственное предприятие "ТЕМП-АВИА" | Image stabilization system on a movable base |
RU212794U1 (en) * | 2021-04-08 | 2022-08-09 | Открытое Акционерное Общество "Пеленг" | LINE OF SIGHT STABILIZATION SYSTEM |
-
2004
- 2004-06-10 RU RU2004117709/28A patent/RU2260773C1/en not_active IP Right Cessation
Cited By (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2461799C1 (en) * | 2011-04-08 | 2012-09-20 | Открытое акционерное общество "Специальное конструкторское бюро приборостроения и автоматики" | System for stabilising line of sight |
RU2625643C1 (en) * | 2016-09-01 | 2017-07-17 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Казанский национальный исследовательский технический университет им. А.Н. Туполева-КАИ" (КНИТУ-КАИ) | Gyrostabilizer of optical elements |
RU2753162C2 (en) * | 2019-12-26 | 2021-08-12 | Публичное акционерное общество Арзамасское научно-производственное предприятие "ТЕМП-АВИА" | Image stabilization system on a movable base |
RU212794U1 (en) * | 2021-04-08 | 2022-08-09 | Открытое Акционерное Общество "Пеленг" | LINE OF SIGHT STABILIZATION SYSTEM |
RU2789307C1 (en) * | 2022-04-18 | 2023-02-01 | федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Казанский национальный исследовательский технический унивреситет им. А.Н. Туполева - КАИ" | Gyroscopic stabilizer with a force control loop in the gyroblock supports |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US4393597A (en) | Stabilized sighting devices for vehicles | |
CN107367934B (en) | Fast reflecting mirror stability control method based on double disturbance observers | |
CN107505845B (en) | Control method for improving disturbance suppression capability of tilting mirror control system | |
CN106896820A (en) | Inertially stabilized platform and its control method | |
US3746281A (en) | Hybrid strapdown guidance system | |
SG186362A1 (en) | Improved north finder | |
WO2012112908A2 (en) | Inertial navigation sculling algorithm | |
CN107607128B (en) | Method for compensating aiming line precision of two-axis two-frame stable platform | |
US3731544A (en) | Star tracker system | |
RU2260773C1 (en) | Sight line stabilizer | |
US2996268A (en) | Inertial guidance system | |
US3432856A (en) | Doppler inertial navigation system | |
RU2608337C1 (en) | Method of three-axis gyrostabilizer stabilized platform independent initial alignment in horizontal plane and at specified azimuth | |
RU2414732C1 (en) | Device for stabilising line of vision | |
US4265111A (en) | Device for determining vertical direction | |
CN111665872A (en) | Two-axis two-frame stability control method based on equivalent transformation | |
US6326759B1 (en) | Ball joint gimbal system | |
RU2693561C1 (en) | Method of increasing accuracy of a gyroscopic system for stabilizing a line of sight | |
RU2256882C2 (en) | Method of in-roll stabilization of inertial platform for quickly rotating objects and in-roll stabilized inertial platform | |
RU2339002C1 (en) | Method of evaluation of navigation parameters of operated mobile objects and related device for implementation thereof | |
RU2193160C1 (en) | Method increasing precision of biaxial controllable gyrostabilizer and biaxial controllable gyrostabilizer | |
US3167763A (en) | Vertical sensor | |
RU2477834C1 (en) | Method for platform gyroscopic stabilisation | |
EP0329344A1 (en) | Gyroscope system | |
JP2010509689A (en) | Gimbal servo system bearing assembly with flex pivot to limit gimbal bearing friction |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20060611 |