Научная статья на тему 'Анализ работы гиростабилизатора с ротором, имеющим перемещающиеся массы'

Анализ работы гиростабилизатора с ротором, имеющим перемещающиеся массы Текст научной статьи по специальности «Механика и машиностроение»

CC BY
78
13
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.
Ключевые слова
ГИРОСТАБИЛИЗАТОР / ГИРОМОТОР / ДИНАМИКА ПЕРЕМЕЩЕНИЯ / ДИНАМИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИПОПЛАВОК / GYROSTABILIZER / GYROMOTOR / DYNAMICS OF MOVING / DYNAMIC FEATURES / FLOAT

Аннотация научной статьи по механике и машиностроению, автор научной работы — Баженов Николай Георгиевич, Филина Ольга Алексеевна

В данной статье рассматриваются уравнения движения чувствительных элементов, помещённых в роторе гиростабилизатора, и съём сигналов, характеризующих это движение чувствительных элементов под действием сил Кариолиса и по второй методе Лагранжа, а также способы применения сигналов.

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

Похожие темы научных работ по механике и машиностроению , автор научной работы — Баженов Николай Георгиевич, Филина Ольга Алексеевна

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

Analysis of having gyrostabilizers with rotor mass transport

As a result of consideration of equalization of motion of pickoffs, placed in the rotor of girostabilizatora, and methods of output of signals, characterizing motion of pickoffs under the action of forces of Carioles, the variant of improvement of giropribora is offered.

Текст научной работы на тему «Анализ работы гиростабилизатора с ротором, имеющим перемещающиеся массы»

УДК 629.7.05.052

АНАЛИЗ РАБОТЫ ГИРОСТАБИЛИЗАТОРА С РОТОРОМ ИМЕЮЩИЙ ПЕРЕМЕЩАЮЩИЕСЯ МАССЫ

Н.Г. БАЖЕНОВ, О. А. ФИЛИНА Казанский государственный энергетический университет

В данной статье рассматриваются уравнения движения чувствительных элементов, помещённых в роторе гиростабилизатора, и съём сигналов, характеризующих это движение чувствительных элементов под действием сил Кариолиса и по второй методе Лагранжа, а также способы применения сигналов.

Ключевые слова: гиростабилизатор, гиромотор, динамика перемещения, динамические характеристикипоплавок.

Исследование проведённые ранее [1 и 2], были справедливы в предположении, что управление по цепи стабилизации является близким к оптимальному и собственные высокочастотные колебания гиростабилизатора существенно отличаются от значения 2га, а также следует отметить, что введение дополнительной цепи управления (см. рис. 1.) уменьшается амплитудное значение колебаний главной оси, но в полной мере решить проблему устранения систематического дрейфа гиростабилизатора и односторонних циклических биений на подшипники вращения ротора гиромотора - не позволяет, т.е. задача обнаружения и уменьшения значений 10 - сохраняется. Поэтому было проведено исследование силового одноосного гиростабилизатора, имеющего ротор гиромотора с перемещающимися массами, (см. рис.), составлены уравнения его движения, по второй методе Лагранжа:

Д 4 -Л ■ а + <™ 4 Дл - 2о(/а 4/? пп2й*1 + - с + /^¿у т. 4 *>а ~Л а -аюЭДЙ+вс [/ + 2^* +/)■ *1п2М]-10а -}> ■

— (Г

Рис. 1. Гиростабилизатор с перемещающимися массами

По форме полученные уравнения соответствуют исходным данным. В рассматриваемом случае проблема устранений колебаний главной оси ротора решается значительно проще.

Во-первых, если в основе ротора использовать не два диаметрально расположенных по ротору сообщающихся канала заполненных жидкостью, а четыре - размещённых во взаимно перпендикулярных плоскостях (см. рис), то задача по максимальному уменьшению 10 - упрощается.

Во-вторых, используя в качестве перемещающейся массы разностную массу между жидкостью и поплавком, и учитывая, что в колебаниях участвует поплавок, то жидкость будет оказывать демпфирующее свойства на колебания ротора в целом.

В-третьих, т.к. поплавок реагирует на все силы инерции, то это означает, что его перемещения внутри полости с жидкостью будут пропорционально абсолютным кинематическим параметрам движения гироскопа. Следовательно, в этом случае, можно сформировать цели управления по возмущению. Динамика перемещения каждого поплавка описывается уравнением:

; " [ . I | (2)

где От!=2(рм - рп) - перемещающаяся масса;

Q - объём поплавка;

рм, рп - удельные массовые плотности жидкости и поплавка;

ц - коэффициент вязкого трения жидкости;

с - коэффициент упругости пьезокристалла;

Л . Л - ускорение, скорость, величина перемещения поплавка;

- расстояние от главной оси ротора до центральных осей каналов в основе ротора.

Из уравнения (2) следует, что в установившемся режиме (Дуст), сигналы с пьезокристаллов будут пропорциональны силам инерции, которые возникают из-за угловых ускорений по соответствующим осям. Если разделить эти сигналы с помощью преобразователя координат (ПК) изображённого на рис. 2. можно получить

= к^ (2с*3 - а) н = £ )

после

усиления

и

,

где кь к2 - коэффициенты усиления.

Рис. 2. Преобразователь координат

Указанной системе уравнений соответствует структурно - динамическая схема (СДС), представленная на рис. 3.

Рис. 3. Структурно - динамическая схема гиростабилизатора

Из анализа уравнений и СДС следует:

- во-первых, кинематическая схема ГС выполнена по схеме рис. 2. позволяет реализовать двухкоординатный принцип управления по возмущению;

- во - вторых, схема позволяет добиться требуемых динамических характеристик управления путём выбора соответствующих коэффициентов передачи К], К2, К3, К4, а также позволяет добиться оптимального регулирования без введения дополнительных законов управления;

- в - третьих, точность стабилизации по обеим осям карданова подвеса определятся статическими коэффициентами передачи К3 и К4;

- в-четвёртых, при малых габаритно - весовых характеристиках требуемую величину кинетического момента М сложно достичь за счёт увеличения статических коэффициентов усилия К1 и К2, т.е. Н >Н.

Вывод

В результате рассмотрения уравнения движения чувствительных элементов, помещённых в роторе гиростабилизатора, и способов съёма сигналов, характеризующих движение чувствительных элементов под действием сил Кориолиса, предложен вариант усовершенствования гироприбора.

Summary

As a result of consideration of equalization of motion of pickoffs, placed in the rotor of girostabilizatora, and methods of output of signals, characterizing motion ofpickoffs under the action offorces of Carioles, the variant of improvement of giropribora is offered.

Keywords: gyrostabilizer, gyromotor, dynamics of moving, dynamic Features, float.

Литература

1. Ермаков И.И., Баженов Н.Г., Бакиров А.Р.: Решение задачи построения оптимальных характеристик и повышения точности работы гиростабилизатора// Издательство Политехнического университета. 2006

2. Баженов Н.Г., Бакиров А.Р.: Оптимальное управление по возмущению гиростабилизаторов// Издательство Политехнического университета. 2006.

Поступило в редакцию

Баженов Н.Г. - канд. техн. наук, доцент кафедры «Электрический транспорт» (ЭТ) Казанского Государственного энергетического университета (КГЭУ). Тел.: 8 (843) 276-2751

Филина О.А. - соискатель, ст. преподаватель кафедры «Электрический транспорт» (ЭТ) Казанского Государственного энергетического университета (КГЭУ). Тел.: 8(843)517-61-13

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.