Материал: Инерциальная навигационная система И–21 (96

Разворот гироплатформы с абсолютной угловой скоростью ωG (ωx ,ωy ,ωz ) обеспечивается за счет подачи на соответствующие дат-

чики моментов гироскопов управляющих сигналов, формируемых в вычислителе системы по рассчитанным текущим значениям проекций относительной скорости Vx,Vy, координат φ, λ, азимутального угла

платформы ε, информации о высоте H и вертикальной скорости H , получаемой от внешних источников, а также априорной информации о параметрах геометрической формы Земли, введенных в вычислитель.

Вычисление горизонтальных составляющих путевой скорости Vx,Vy осуществляется путем интегрирования уравнений, связывающих выходные сигналы горизонтальных акселерометров, измеряющих проекции кажущегося ускорения a на их оси чувствительности (ах, ау), и соответствующие проекции относительного ускорения

Vx ,Vy .

Вычисление координат φ, λ и азимутального угла платформы ε осуществляется через элементы bij(λ, φ, ε) матрицы направляющих косинусов В между осями трехгранников XYZ и ξηζ., что обеспечивает возможность счисления координат в любых широтах (всеширотный алгоритм). Матрица В определяется путем решения матричного дифференциального уравнения Пуассона, с начальным условием В(0), определяемых начальными значениями λ(0), φ(0), ε(0):

Ортогональная матрица В однозначно определяется шестью (из девяти) элементов bij, если априорно известно, какой части полусферы принадлежит начальное местоположение объекта. Остальные три элемента матрицы связаны с ними конечными соотношениями.

6

Рис. 2. Блок-схема алгоритма системы И-21 в режиме «Наивгация»

7

Блок-схема алгоритма навигации системы И-21 представляющего собой замкнутую систему дифференциальных уравнений, показана на рис. 2 (Здесь Rx, Ry – радиусы кривизны нормальных сечений рефе- ренц-эллипсоида; a – длина его большой полуоси; e2 – квадрат его первого эксцентриситета).

Углы ориентации самолета: гироскопический курс ψг, тангаж υ и крен γ – непосредственно измеряются датчиками углов, установленными на соответствующих осях карданова подвеса гироплатформы (СКТ–ψ, СКТ–υ, СКТ–γнар). Истинный курс ИК вычисляют по формуле ИК =ψг −ε (рис. 3).

Рис. 3. Связь между истинным и гироскопическим курсом ψг

Режимы работы

Всистеме И-21 предусмотрены следующие основные режимы работы: «Обогрев», «Выставка», «Навигация», «Курсовертикаль» и вспомогательные технологические режимы: «Контроль», «Балансировка».

Врежиме «Обогрев» работает только многоконтурная система термостатирования. В нее включены контуры обогрева корпуса, форсированного прогрева платформы с установленными на ней гироскопами и акселерометрами, форсированного прогрева гироскопов, точной стабилизации рабочей температуры каждого из гироскопов.

8

В режиме «Выставка», в соответствии с выбранной ориентацией гироплатформы при наземной подготовке системы, решаются задачи горизонтирования гироплатформы и определения начального азиму-

та ε (0).

Перед началом выставки в вычислитель системы И-21 вводят координаты точки старта φ (0), λ (0). Значения коэффициентов bij при φ = φ (0), λ = λ (0), ε = ε (0) являются начальными условиями при решении матричных дифференциальных уравнений Пуассона в режиме «Навигация».

Горизонтирование гироплатформы заключается в приведении осей чувствительности акселерометров Аx, Аy в плоскость горизонта. Это достигается подачей сигналов на соответствующие датчики моментов гироскопов. В системе И-21 применяют два вида горизонтирования – аналоговое и цифровое. При аналоговом горизонтировании управление гироплатформой осуществляется с помощью аналоговых сигналов акселерометров без участия вычислителя. При цифровом горизонтировании сигналы управления гироплатформой вырабатывает вычислитель, на вход которого поступают преобразованные в импульсную форму сигналы акселерометров.

В системе И-21 реализованы три вида азимутальной выставки; «Одинарное гирокомпасирование» / (ОГК), «Двойное гирокомпасирование» / (ДГК) и «Выставка по заданному курсу» / (ЗК). При основных видах выставки (ОГК и ДГК) задача определения ε (0) решается автономно, без привлечения внешней курсовой информации, и осуществляется балансировка «северного ухода» ГСП. При выставке по ЗК ε (0) определяется по известному стояночному курсу самолета. Этот вид выставки ограничивается горизонтированием ГСП.

Автономное определение начального азимутального угла ε (0) проводится расчетным путем с использованием информации от акселерометров. Процесс определения азимута основан на том факте, что при несовпадении расчетного и действительного угла ε возникает уход гироплатформы от плоскости горизонта. Появляющиеся сигналы от горизонтальных акселерометров используются для уточнения расчетного ε. Процесс вычисления ε (0) получил название «Аналитическое гирокомпасирование». В процессе аналитического гирокомпаси-

9

рования гироплатформа сохраняет неизменное азимутальное положение. В системе И-21 для этой цели используется азимутальный датчик моментов гироскопа, который по сигналам с датчика гироскопического курса СКТ-ψ обеспечивает совмещение оси Y гироплатформы с продольной осью самолета.

Режим «Курсовертикаль» реализуется в одном из двух случаев: при отказе цифровой части моноблока и при отсутствии условий для проведения выставки в полном объеме. В первом случае гироплатформа свободна в азимуте и предоставляет данные об угловой ориентации по крену, тангажу и гироскопическому курсу только в аналоговом представлении. Во втором гироплатформа полусвободна в азимуте, и система кроме аналоговых данных об ориентации самолета выдает эти данные и в цифровом представлении, а также цифровые данные о составляющих ускорения по осям X, Y, Z.

Режим «Контроль» обеспечивает оценку работоспособности и точности системы в наземных условиях автономными средствами и может проводиться без съема системы с самолета. При его поведении в систему, работающую в режиме «Навигация» программно вводятся дозированные возмущения по скорости и в фиксированные моменты времени, также программно, осуществляется оценка вырабатываемых системой координат относительно эталонных значений, вычисленных микроЭВМ моноблока.

Режим «Балансировка» предназначен для компенсации уходов гироплатформы, появившихся в ходе эксплуатации системы. Он осуществляется автономно без снятия системы с самолета, так как обладает необходимой помехоустойчивостью.

Состав аппаратуры

В состав системы И-21 входят:

–моноблок М5-5,

–рама монтажная РМ-23,

–блок питания БП-40,

–пульт управления ПУР,

–устройство ввода и индикации УВИ,

10