जाइरोस्कोपिक सेंसर का उद्देश्य और आधुनिक नेविगेशन सिस्टम में उनका उपयोग

आधुनिक विमान (एलए) की प्रभावशीलता और प्रतिस्पर्धा काफी हद तक प्राथमिक सूचना के जाइरोस्कोपिक सेंसर की पूर्णता से निर्धारित होती है, जिसके आधार पर नेविगेशन सिस्टम और विमान नियंत्रण प्रणाली का निर्माण किया जाता है।
वर्तमान में, विभिन्न प्रकार के जाइरोस्कोपिक सेंसर की एक विस्तृत विविधता है, जिसका सही उपयोग विमान के आवश्यक परिचालन गुणों को सुनिश्चित करता है।
प्रत्येक प्रकार के जाइरोस्कोपिक सेंसर के लिए, आप इष्टतम एप्लिकेशन आला पा सकते हैं। जाइरोस्कोपिक सेंसर चुनते समय, निम्नलिखित मुख्य विशेषताओं को ध्यान में रखा जाता है: सटीकता, विश्वसनीयता, बिजली की खपत, समग्र आयाम और लागत। नियंत्रण प्रणाली और नेविगेशन सिस्टम की आवश्यकताओं के आधार पर, उपयुक्त प्रकार का गायरो सेंसर चुना जाता है।
फिर भी, सेंसर की पूरी विविधता से, उपरोक्त विशेषताओं के संदर्भ में सबसे होनहार को प्रतिष्ठित किया जा सकता है। ये लेजर गायरोस्कोप (एलजी), फाइबर ऑप्टिक (FOG), वेव सॉलिड स्टेट (VTG) और माइक्रोमैकेनिकल गायरोस्कोप (MMG) हैं।
तेजी से घूमते रोटार और कार्डन निलंबन, सर्विस माइक्रोइलेक्ट्रॉनिक पर आधारित मुख्य कार्यात्मक इकाइयों के कार्यान्वयन और माइक्रोप्रोसेसरों में प्राथमिक सेंसर संकेतों के गणितीय प्रसंस्करण द्वारा सटीकता की विशेषताओं को बढ़ाने की क्षमता के कारण ऊर्जा की खपत में कमी के कारण उनका मुख्य लाभ विश्वसनीयता में वृद्धि हुई है।

जाइरोस्कोपिक सेंसर विमान के उड़ान और नेविगेशन सिस्टम के निर्माण में प्राथमिक जानकारी के स्रोत हैं।
एरोबैटिक प्रणालियों में, वे मुख्य रूप से स्वचालित नियंत्रण प्रणालियों के फीडबैक सर्किट में कोणीय वेग सेंसर के रूप में उपयोग किए जाते हैं। नेविगेशन सिस्टम में - विमान की कोणीय स्थिति के सेंसर या gyrostabilized मंच की शून्य स्थिति के एक संकेतक के रूप में। एक्सेलेरोमीटर का उपयोग रैखिक त्वरण सेंसर के रूप में किया जाता है।
आइए जाइरोस्कोपिक सेंसर के आधार पर जड़त्वीय नेविगेशन प्रणाली के निर्माण के लिए कुछ योजनाओं पर विचार करें। किसी भी नेविगेशन प्रणाली का मुख्य कार्य भौगोलिक निर्देशांक में विमान के स्थान का निर्धारण करना है - देशांतर (λ) और अक्षांश (lat) स्थान, गति (and) और उड़ान की ऊँचाई (एच), जड़त्वीय अंतरिक्ष के अपने केंद्र के सापेक्ष कोणीय स्थिति - शीर्ष (ψ) , पिच (pitch), रोल (γ)। Fig.1.1 और Fig.1.2 विमानन में अपनाए गए इन मापदंडों को दिखाते हैं।

अंजीर। 1.1 विमान अभिविन्यास कोण

अंजीर। 1.2 समन्वय प्रणाली जिसमें विमान की स्थिति निर्धारित की जाती है

1.1, 1.2 के आंकड़ों में: - भौगोलिक समन्वय प्रणाली, जहां अक्ष ographical - पृथ्वी के रोटेशन के अक्ष के साथ मेल खाता है और उत्तर की ओर निर्देशित है; अक्ष axis - विषुवत तल में स्थित है और ग्रीनविच मेरिडियन से होकर गुजरता है; अक्ष axis - भी भूमध्य रेखा के विमान में स्थित है और पूर्व की ओर निर्देशित है। - बुनियादी साथ त्रिहेड्रॉन, जिसके सापेक्ष विमान की कोणीय स्थिति निर्धारित की जाती है, जहां एक्स अक्ष पूर्व की ओर निर्देशित है; वाई अक्ष - मेरिडियन के साथ उत्तर की ओर निर्देशित; जेड अक्ष - ऊर्ध्वाधर इलाके। - जड़त्वीय नेविगेशन प्रणाली के मापने वाले ट्राइहेड्रॉन की धुरी।
जड़त्वीय नेविगेशन प्रणाली को दो बड़े समूहों में विभाजित किया जाता है - प्लेटफ़ॉर्म और स्ट्रैपडाउन।
नेविगेशन प्रणाली के प्रकार के बावजूद, विमान की उड़ान गति और यात्रा की दूरी के बारे में जानकारी उनके आउटपुट संकेतों को एकीकृत करके एक्सीलरोमीटर के रीडिंग से मिली है - रैखिक त्वरण । हालांकि, इस जानकारी की विश्वसनीयता, जड़ता अंतरिक्ष में निर्दिष्ट बुनियादी मापने वाले कुल्हाड़ियों के सापेक्ष एक्सीलरोमीटर की संवेदनशीलता अक्षों की स्थिति का निर्धारण करने की सटीकता पर निर्भर करती है - जड़त्वीय त्रिज्या के साथ जड़ता के अक्ष।
प्लेटफ़ॉर्म नेविगेशन सिस्टम में, आधार के अक्षों की निर्दिष्ट स्थिति जो ट्राइहेड्रॉन के साथ होती है, प्लेटफ़ॉर्म के उस निष्क्रिय स्थान पर स्थिति को स्थिर करके प्राप्त की जाती है जिस पर एक्सीलेरोमीटर लगे होते हैं। आवश्यक स्थिरता तीन गिंबल फ्रेम के स्वचालित नियंत्रण प्रणालियों द्वारा सुनिश्चित की जाती है, जिसमें, एक नियम के रूप में, तेजी से घूमने वाले रोटर के साथ यांत्रिक दो या तीन-चरण गायरोस्कोप का उपयोग नियंत्रण प्रणाली सेंसर के रूप में किया जाता है, और संबंधित गिम्बल फ्रेम के टॉर्क सेंसर (डीएम) को एक्ट्यूएटर के रूप में उपयोग किया जाता है।

अंजीर। 1.3 एक मंच नेविगेशन प्रणाली के निर्माण की योजना

गायरोस्कोप एक्सेलेरोमीटर (चित्र। 1.3) के रूप में एक ही मंच पर स्थापित किए जाते हैं। गायरोस्कोप की सटीकता जितनी अधिक होगी, प्लेटफॉर्म के स्थिरीकरण में त्रुटि उतनी ही कम होती है, उतनी ही सटीकता से विमान की गति और स्थान निर्धारित होता है।
विमान के गुरुत्वाकर्षण के केंद्र की कोणीय स्थिति के बारे में जानकारी तीन कोण सेंसर से ली गई है जिम्बल फ्रेम के अक्षों पर घुड़सवार।
एक उदाहरण के रूप में, हम नेविगेशन सिस्टम के मापने वाले कुल्हाड़ियों में से एक के साथ मंच की स्थिति के स्थिरीकरण पर विचार करते हैं - अक्ष के साथ (चित्र। 1.3)। जब प्लेटफॉर्म एक विचलित करने वाले क्षण के प्रभाव में घूमता है अक्ष के आसपास जाइरो अक्ष अक्ष के चारों ओर (घूमना) शुरू कर देंगे एक कोण पर ε। एक बेमेल वोल्टेज Uε गायरोस्कोप कोण सेंसर में दिखाई देगा, जो प्रवर्धन के बाद, टोक़ मोटर पर लागू होता है पिच का ढाँचा। उत्तरार्द्ध एक पल पैदा करेगा जिसके तहत फ्रेम अपने मूल स्थान पर वापस आ जाएगा। इस मामले में, जब तक U equal शून्य के बराबर नहीं हो जाता है, तब तक विपरीत दिशा में जाइरो रोटर प्रिजर्व होने लगेगा। पिच अक्ष के चारों ओर विमान के रोटेशन के कोण के बारे में जानकारी कोण सेंसर से प्राप्त की जाएगी फ्रेम के अक्ष पर घुड़सवार। इसी तरह, हेडिंग एंगल और रोल के नियंत्रण और निर्धारण को जिम्बल के दो अन्य अक्षों के साथ किया जाता है।

प्रस्तुत योजना से, मंच जड़त्वीय प्रणालियों के मुख्य नुकसान दिखाई दे रहे हैं - बड़ी संख्या में यांत्रिक घूर्णन तत्व, एनालॉग नियंत्रण प्रणाली की उपस्थिति और, परिणामस्वरूप, सिस्टम की कम विश्वसनीयता।
नए भौतिक सिद्धांतों के आधार पर जाइरोस्कोपिक सेंसर की उपस्थिति और विकास - एलजी, वीओजी, वीटीजी, एमएमजी, जिसमें कोई तेजी से घूर्णन यांत्रिक रोटार नहीं हैं, जिससे वृद्धि की विश्वसनीयता के जड़त्वीय नेविगेशन सिस्टम के निर्माण के लिए आगे बढ़ना संभव हो गया - पट्टा-डाउन इनर्टियल नेविगेशन सिस्टम (एसआईएनएस)।
BINS में कोई कार्डन सस्पेंशन नहीं है, और स्थिर प्लेटफॉर्म की भूमिका बेसिक के साथ ट्राइहेड्रन द्वारा की जाती है (चित्र। 1.2), जिसके सापेक्ष SINS के मापने वाले अक्षों की स्थिति निर्धारित की जाती है विमान की उड़ान के दौरान।
SINS में तीन यूनिसेक्सियल जाइरोस्कोप और तीन एक्सेलेरोमीटर का उपयोग जाइरोस्कोपिक सेंसर के रूप में किया जाता है, जो कि तीन संवेदनशील ऑर्थोगोनल मापने वाले कुल्हाड़ियों (छवि। 1.4) के साथ SINS संवेदनशील तत्व ब्लॉक में बड़े पैमाने पर लगाए जाते हैं। संवेदनशील तत्वों का ब्लॉक, बदले में, विमान के शरीर के साथ सख्ती से जुड़ा हुआ है।

अंजीर। 1.4 संवेदनशील तत्वों के SINS ब्लॉक की कुल्हाड़ियों को मापने

जाइरोस्कोप का उपयोग संवेदनशील तत्वों के ब्लॉक के मापने वाले कुल्हाड़ियों की कोणीय स्थिति को निर्धारित करने के लिए किया जाता है जो कि ट्राइहेड्रॉन के साथ आधार के सापेक्ष होता है, अर्थात, विमान के रोल, पिच और पाठ्यक्रम के कोण। चूंकि SINS में उपयोग किए जाने वाले जाइरोस्कोप काम करते हैं, एक नियम के रूप में, कोणीय वेग सेंसर के मोड में, उनके रीडिंग संकेत कोणों को निर्धारित करने के लिए एकीकृत होते हैं । प्लेटफ़ॉर्म सिस्टम के रूप में एक्सीलरोमीटर के रीडिंग का उपयोग विमान की गति और उसके द्वारा यात्रा किए गए मार्ग को निर्धारित करने के लिए किया जाता है। इस उद्देश्य के लिए, एक्सेलेरोमीटर रीडिंग भी एकीकृत हैं ।

अंजीर। 1.5 SINS प्रदर्शनी के प्रारंभिक कोण

उड़ान से पहले, एक SINS प्रदर्शनी की जाती है, यानी प्रारंभिक कोणीय स्थिति का निर्धारण मापने कुल्हाड़ियों ( ) ट्राइहेड्रॉन के साथ आधार की कुल्हाड़ियों के सापेक्ष ( ) (चित्र। 1.5)। इन कोणों की परिमाण को ऑन-बोर्ड कंप्यूटर में दर्ज किया गया है और इसकी उड़ान के दौरान विमान की कोणीय स्थिति का निर्धारण करते समय ध्यान में रखा गया है।
यांत्रिक घूर्णन भागों की पूर्ण अनुपस्थिति SINS को संचालन में एक अत्यंत विश्वसनीय प्रणाली बनाती है, और उच्च-गति वाले ऑन-बोर्ड कंप्यूटर के उपयोग से परिवेशी तापमान और यांत्रिक तनाव में उतार-चढ़ाव के कारण जाइरोस्कोपिक सेंसर की त्रुटियों के एल्गोरिदमिक मुआवजे के कारण ऐसी प्रणाली की सटीकता में सुधार हो सकता है।
लेकिन नेविगेशन प्रणाली के प्रकार की परवाह किए बिना, इसकी तकनीकी क्षमताओं को मुख्य रूप से जाइरोस्कोपिक सेंसर की तकनीकी विशेषताओं द्वारा निर्धारित किया जाता है।

इस पोस्ट में, पुस्तक में प्रस्तुत सामग्री का एक छोटा सा हिस्सा पीएच.डी. गलकिना वी.आई. "परिप्रेक्ष्य विमान गायरोस्कोप" ISNB 978-3-659-47948-9
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