Датчик угловых скоростей с усовершенствованной системой диагностики

Тема моего дипломного проекта "Датчик угловых скоростей с усовершенствованной системой диагностики. ДУС разрабатываемый в этом дипломном проекте входит в состав автомата стабилизации.
Во время полета под воздействием внешних сил, действующих на корпус ракеты возникают его колебания. Амплитуда колебаний может быть настолько высока, что может вызвать перелом корпуса летательного аппарата.
Одной из задач автомата стабилизации(АС) является уменьшение этих колебаний. Для решения этой задачи в АС должна поступать информация об угловых скоростях колебаний по двум осям изделия. Измерение этих скоростей и обеспечивает датчик угловой скорости (ДУС).
От правильного функционирования ДУСа зависит выполнение задачи стабилизации. В связи с этим, для определения работоспособности датчика используется система диагностики.
На данный момент известны три системы диагностики:
Система диагностики с использованием кулачкового механизма, система диагностики с использованием тестовых сигналов в датчике момента гироблока и генераторного эффекта при выбеге гиромотора после его отключения, система диагностики с использованием реактивного момента на статоре гиромотора в процессе разгона ротора.

1. В состав диагностического механизма входят двигатель, редуктор, кулачек, контактная группа (Лист 1 Кинематическая схема ДУС).

Механизм диагностики позволяет задавать по измерительной оси прибора угловую скорость 6 град/с принудительным поворотом чувствительного элемента на угол 6о и возвратом его в исходное положение. Движение создается электродвигателем через редуктор.
При диагностическом повороте на выходе прибора, если он исправен, появляется приращение выходного сигнала. Отклонение величины приращения от указанной свидетельствует о неисправности прибора.

Система диагностики с использованием тест сигнала.
В датчике момента гироблока имеется 2 обмотки. Одна из них является рабочей, другая используется в качестве диагностической(ЛИСТ Структурная схема ДУС).
С помощью тест сигналов производится диагностика обратной связи. Тест–сигнал, подаваемый на диагностическую обмотку представляет собой ток, создающий момент, равный, возникающему моменту при повороте корпуса прибора вокруг его измерительной оси с угловой скоростью 1о/с. С датчика угла, через усилитель обратной связи, на рабочую обмотку поступает ток, для компенсации момента создаваемого током на диагностической обмотке ДМ. Значение напряжения, соответствующего току компенсации, сравнивается с эталонным. Результат этого сравнения и покажет работает система обратной связи ДУС или нет.
Тест-сигналы, поступающие на диагностическую обмотку, имеют разные полярности, для полноценной проверки системы обратной связи.
К сожалению, описанный способ диагностики обратной связи ДУС не позволяет диагностировать работоспособность ДУС в целом: результат этой диагностики никак не связан с работоспособностью гиромотора.
Работоспособность гиромотора проводится путем измерения ЭДС выбега ГМ.
После отключения подачи питания на обмотки ротора гиромотора через 10с и через 50с проверяется напряжение ЭДС на общем выходе датчика угловых скоростей. И в зависимости от его значения определяется исправность ГМ.
Таким образом, второй способ диагностики ДУС из двух этапов: проверка ОС и проверка ГМ.

Принцип, основанный на использовании реактивного момента на статоре гиромотора в процессе разгона ротора.

Для осуществления этого принципа в конструкцию гироблока вносятся незначительные изменения – обеспечивается гарантированная неперпендикулярность оси кинетического момента ротора гиромотора и оси прецессии гироблока.(ЛИСТ Принципы модернизации ДУС). Величина этой неперпендикулярности невелика (55'). Поэтому ее влияние на масштабный к-т ДУС отсутствует. В результате этого при разгоне гиромотора на ось прецессии действует составляющая реактивного момента вдоль оси прецессии гироблока, а система обратной связи компенсирует это воздействие.


В начале разгона (при нулевой угловой скорости ротора) момент, развиваемый двигателем, максимален. С увеличением скорости вращения ротора возрастают вентиляторные потери в газодинамической опоре ротора, и поэтому уменьшается доля момента, направленная на создание углового ускорения ротора. Ко времени достижения синхронной скорости эта доля обращается в нуль, и оставшаяся часть момента гиромотора приходится на поддержание этой синхронной скорости.
Каков бы ни был характер изменения во времени углового ускорения ротора ГМ, интеграл от него по времени всегда равен угловой скорости синхронизма.
Это обстоятельство дает возможность применить для диагностики работоспособности ДУС очень простой в реализации критерий работоспособности.
Нужно только найти возможность измерить либо величину угловой скорости синхронизма, либо величину какого нибудь параметра, который строго пропорционален величине угловой скорости синхронизма. Таким параметром является ток на датчике момента.
(Плакат 4)За время форсированного разгона ротора производится считывание значений тока, поступающего на ДМ. Интеграл этого тока по времени равен площади(на плакате). После окончания форсированного разгона на ДМ остается только ток, компенсирующий паразитный момент. В течении 15 секунд, после окончания форсированного разгона, определяется среднее значение тока компенсации паразитного момента(лист). Зная это значение можно определить площадь тока компенсации во время форсированного разгона. Вычитая полученное значение из общей площади, полученной в результате измерений во время разгона мы определяем значение интеграла от той части тока, которая пропорциональна угловой скорости разогнанного ротора.
(Плакат 5)Введение третьего принципа диагностики ведет за собой изменение методики проверки параметров ДУС. Проверка работоспособности ДУС, проводимая в самом конце по старой методике, теперь переносится на момент включения питания гироблока. Проверка времени готовности прибора проводится при выключенном гиромоторе.
(Плакат 6) Проверка различных параметров требует различной ориентации измерительной оси гиромотора. Для этого используются технологические переходники. При установке прибора на стол посредством переходника "КУБ" измерительная ось ориентируется горизонтально, посредством переходника "Угольник" ось ориентируется вертикально.
(Плакат 7) На плакате показана конструкция переходника "КУБ". Показаны отверстия для крепления устройства на переходник и для крепления переходника на скоростной стол.

Дипломный проект защищался отлично!
Имеется чертежи и записка!
Удачи на защите!