система стабилизации и наведения

Формула изобретения

Система стабилизации и наведения, содержащая последовательно соединенные чувствительный элемент, сумматор, усилитель мощности и исполнительный привод, выход которого соединен со входом чувствительного элемента, а также источник управляющего воздействия, выход которого соединен со вторым входом сумматора, отличающаяся тем, что в нее введены датчик тока, датчик напряжения и формирователь компенсирующего сигнала, выход которого соединен с третьим входом сумматора, причем вход датчика тока соединен с первым выходом усилителя мощности, выход - с первым входом формирователя компенсирующего сигнала, вход датчика напряжения соединен со вторым выходом усилителя мощности, а выход - со вторым входом формирователя компенсирующего сигнала.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к системам автоматического регулирования, а конкретно к системам стабилизации и наведения артиллерийского вооружения подвижных объектов, например, блока оружия боевой машины пехоты (БМП).

Известны системы управления инерционными объектами, например, антенными системами [1] , в которых возникают затруднения при формировании компенсационного сигнала, пропорционального первой производной от управляющего воздействия. Это приводит к усложнению схемных решений, например, к использованию буферных следящих систем.

Известна также (принятая за прототип) система стабилизации и наведения танка Т-80 (стабилизатор 2Э 42) [2], имеющая в своей структуре компенсатор скоростной ошибки. Блочная схема данной системы представлена на фиг.1. Система содержит последовательно соединенные чувствительный элемент 1, сумматор 2, усилитель мощности 3 и исполнительный привод 4, выход которого соединен с входом чувствительного элемента 1. Кроме того, система содержит источник управляющего воздействия 5 (пульт управления), выход которого соединен со вторым входом сумматора 2, а также через формирователь первой производной от управляющего воздействия 6 с третьим входом сумматора 2.

Система работает следующим образом. При работе системы в режиме наведения от источника управляющего воздействия 5 для снижения скоростной составляющей динамической ошибки используют сигнал первой производной от управляющего воздействия, который получают на выходе формирователя 6, вход которого соединен с выходом источника управляющего воздействия 5. Сигнал с выхода формирователя 6 подают на вход сумматора 2 с обратным знаком с сигналом скоростной ошибки, поступающим от чувствительного элемента 1. Подбором величины сигнала формирователя 6 добиваются минимума скоростной ошибки системы при наведении от источника управляющего воздействия 5.

Недостатком описанной системы является пониженная точность при работе в режиме стабилизации из-за отсутствия возможности компенсации скоростной ошибки, вызванной возмущениями от разворотов носителя при его движении по пересеченной местности. В этом режиме отсутствует наведение, а значит, и не работает компенсатор по сигналу первой производной от управляющего воздействия.

Предлагаемое техническое решение направлено на повышение точности работы путем снижения скоростной ошибки системы за счет обеспечения возможности компенсации скоростной ошибки, как в режиме наведения, так и в режиме стабилизации при разворотах носителя (корпуса БМП).

Сущность предлагаемого технического решения заключается в том, что в систему стабилизации и наведения, содержащую последовательно соединенные чувствительный элемент, сумматор, усилитель мощности и исполнительный привод, выход которого соединен со входом чувствительного элемента, а также источник управляющего воздействия, выход которого соединен со вторым входом сумматора, введены датчик тока, датчик напряжения и формирователь компенсирующего сигнала, выход которого соединен с третьим входом сумматора, причем, вход датчика тока соединен с первым выходом усилителя мощности, выход - с первым входом формирователя компенсирующего сигнала, вход датчика напряжения соединен со вторым выходом усилителя мощности, а выход - со вторым входом формирователя компенсирующего сигнала.

Материалы заявки поясняются чертежами, где:

- на фиг.1 представлена блочная схема системы стабилизации и наведения (стабилизатор 2Э 42 ), принятой за прототип;

- на фиг.2 представлена блочная схема предлагаемой системы стабилизации и наведения.

Сведения, подтверждающие возможность осуществления предлагаемого технического решения с получением вышеуказанного технического результата, заключаются в следующем.

Предлагаемая система стабилизации и наведения (фиг.2) состоит из последовательно соединенных чувствительного элемента 1, сумматора 2, усилителя мощности 3 и исполнительного привода 4, выход которого соединен со входом чувствительного элемента 1.

В систему также входят: источник управляющего воздействия 5, выход которого соединен со вторым входом сумматора 2; датчик тока 6, вход которого соединен с первым выходом усилителя мощности 3, а выход - с первым входом формирователя компенсирующего сигнала 7; датчик напряжения 8, вход которого соединен со вторым выходом усилителя мощности 3, а выход - со вторым входом формирователя компенсирующего сигнала 7.

Кроме того, выход формирователя компенсирующего сигнала 7 соединен с третьим входом сумматора 2.

Предлагаемая система работает следующим образом.

Для электродвигателя постоянного тока, используемого в исполнительном приводе 4, известно выражение:

U_ДВ=U_{ум вых}=I_ДВR+Е, - (1)

где Е - ЭДС двигателя;

I_ДВ - ток в якорной цепи двигателя;

R - суммарное сопротивление якорной цепи, включая внешнее сопротивление источника питания и проводов.

Е=К_ВФn=К_ДВn. - (2)

K_ДВ=K_EФ,

где K_Е - постоянный коэффициент двигателя;

Ф - постоянный магнитный поток двигателя;

n - скорость вращения двигателя.

Следовательно:

К_ДВ=U_УМ-I_ДВR. - (3)

Из формулы (3) видно, что для получения компенсационного сигнала, пропорционального скорости вращения электродвигателя, необходимо из напряжения на выходе усилителя мощности вычесть составляющую, пропорциональную току, протекающему через двигатель (I_ДВR).

Для обеспечения выработки данного компенсационного сигнала в систему введен датчик тока 6, измеряющий ток в двигателе. Вход датчика тока 6 подключен к первому выходу усилителя мощности 3. Кроме того, в систему введен датчик напряжения 8, измеряющей напряжение на втором выходе усилителя мощности 3. Сигнал датчика тока 6 поступает на первый вход формирователя 7, а сигнал датчика напряжения 8 поступает на второй вход формирователя 7. Формирователь 7 реализует формулу (3) и формирует на своем выходе компенсационный сигнал, пропорциональный скорости вращения электродвигателя, а значит и скорости вращения объекта регулирования. Причем в этом случае, в отличие от прототипа, компенсационный сигнал формируется как в режиме наведения от источника управляющего воздействия 5 (пульта управления), так и в режиме стабилизации при разворотах корпуса носителя. Тем самым обеспечивается компенсация скоростной ошибки системы во всех режимах работы системы стабилизации и наведения, что в конечном счете улучшает ее точностные параметры.

Предлагаемое техническое решение проверено электронным моделированием, а также экспериментальной проверкой макета системы стабилизации и наведения блока оружия перспективной БМП. Результаты проверки показали, что предлагаемое решение позволяет снизить скоростную ошибку примерно на 20%.

По результатам экспериментальной проверки предлагаемое техническое решение введено в документацию модернизированного стабилизатора блока оружия перспективной БМП.

Литература

1. Основы проектирования следящих систем. Под ред. Н.А. Лакоты, М., "Машиностроение", 1978 г., стр. 15-21.

2. Стабилизатор 2Э 42. Техническое описание. Архив ГУЛ "ВНИИ "Сигнал", 1998 г.