[其他]電控陀螺羅經單片機控制器

無效

• 申請號: 87210031
• 申請日: 1987-07-17
• 公開（公告）號: CN87210031U
• 公開（公告）日: 1988-07-27
• 發明（設計）人: 周兆英;嚴普強;劉宏
• 申請（專利權）人: 清華大學
• 主分類號: G01C19/02
• 分類號: G01C19/02
• 代理公司: 清華大學專利事務所
• 代理人: 付尚新

本實用新型為導航儀器電控陀螺羅經（以下稱ETG）的一種控制裝置。

ETG在艦船導航上代表子午線的方向作為指示和發送航向信號的儀器得到廣泛的應用，它通過電磁擺來敏感陀螺轉子主軸偏離水平面信號，該電信號放大后驅動方位／水平力矩器，對陀螺馬達施加修正力矩，從而使陀螺儀按規律進動，即獲得對子午面的選擇性。由于電磁擺實際是一種單擺結構，因此在船舶機動航行時ETG將產生沖擊誤差。現在采用的大阻尼電磁擺或切斷阻尼等減小沖擊誤差的方案仍不完善，并未從根本上解決沖擊誤差補償問題，當艦船變速航行或轉彎時方位示數仍會有2～3°的動態誤差，影響ETG的使用性能。其次，雖然大多數ETG都采取了一些加速啟動的措施，如時序控制變參數啟動，但其啟動的質量和速度仍不理想。此外，目前有些ETG采用的機電環節實現的積分補償還存在一些問題，如結構復雜、積分時間短等，影響其消除水平軸靜態誤差作用的效果。解決好上述問題對進一步提高ETG的性能至關重要。

本實用新型采用單片機控制器（以下稱SMC）具有如下功能：第一，利用“模擬電磁擺”結構和“等速度增量補償條件”有效地補償ETG的沖擊誤差，使其能以較高的精度工作于機動頻繁的運動物上。第二，實現ETG的快速自動啟動控制。第三，實現ETG的積分補償，消除陀螺轉子重心偏移或緯度誤差補償不當而引起的陀螺指北誤差。此外，SMC還可以完成自診斷任務。

本實用新型附圖如下：

圖1：SMC主要部分的電路原理圖。

圖2：SMC與ETG的聯接示意圖。

圖3：進行沖擊誤差補償和積分補償的ETG功能框圖。

圖4：SMC軟件流程圖。

如圖1所示，本實用新型所述的SMC是由單片機（MCS－48系列8749H）擴展模－數轉換器（ADC0809&DAC0832）和必要的接口電路（預處理、調制、驅動及顯示）組成。各集成芯片之間由總線DB（8位數據總線，包括總線驅動器74LS244）及CB（控制總線，圖中的WR、RD、P21－P27及它們的“或非”信號）聯接，DB傳送數據，CB負責片選（P24、P25、P27）、A／D通道選擇（P21－P23）提供時鐘（ALE）及應答信號（P26、START、OPE等），用8749H的I／O線（P24、P25）和WR“與”作為DACO832的寫信號WR1,另一根I/O線(P27)和RD“與”信號給出74LS244的選通1G、2G及ADC0809的輸出允許OPE，該I／O線和WR“與”信號作為ADC0809的轉換開始START、ALE。轉換完成信號EOC反相后經I／O線（P26）輸入單片機。圖中四運算放大器（CA3140E）組成D／A驅動電路。該SMC由＋5V，±12V直流電源供電，可使用的資源有：8路8位模擬量輸入端口（IN0－IN7）、2路8位模擬量輸出端口、12根I／O線（INT、T0、T1、P10－P17、P20）、1個8位計時／計數器，可容納2K×8控制程序。該SMC做在一塊130cm²的印制板上，用TPMCS等單片機開發系統調試和固化程序，可插入ETG的控制箱中，與ETG的聯接如圖2所示。前置放大器來的電磁擺輸出r（r表征陀螺主軸俯仰角）、計程儀來的航速V、和ETG的方位角α三個參量通過預處理電路（解調、匹配）轉換成0－5V直流電壓信號輸入SMC；SMC經過圖4所示算法解算后輸出水平軸補償電壓Uby和垂直軸補償電壓Ubz，它們經調制器調制后分別與原ETG控制電壓Uy／Uz迭加，送水平力矩器My／垂直力矩器Mz產生補償與控制力矩。在啟動過程中SMC根據r和內部時鐘控制兩個繼電器（J1、J2）切換ETG的狀態，完成啟動過程，同時SMC還控制顯示邏輯指示當前的狀態（校平、快穩、羅經、故障）。

如圖3所示，圖中虛線框出的部分為SMC實現的補償環節。W表示對應于南北向加速度分量n／g的補償信號，WN為陀螺框架繞地軸的絕對運動角速度。α為輸出方位角。Ky、Kz、H分別表示陀螺擺性，垂直阻尼和轉子動量矩，KP、τ分別表示電磁擺的靈敏度和時間常數，符號S為拉氏變換算子，1／S表示一個積分器。