книги из ГПНТБ / Вулконский Б.М. Основы теории радиолокационных устройств самонаведения ракет учебник

Гиропривод развязан от колебаний ракеты по курсу и тангажу, и, следовательно, избавлен от ошибок, вызванных колебаниями ра­ кеты *). Кроме того, гиропривод обладает очень малой инерцион­ ностью, -что также существенно при измерении больших угловых скоростей.

В электрических следящих приводах антенны наибольшее рас­ пространение получили электродвигатели постоянного тока с неза­ висимым возбуждением и двухфазные асинхронные двигатели пере­ менного тока. Электродвигатели постоянного тока имеют линейные

характеристики. Двухфазные асинхронные двигатели по сравнению с двигателями постоянного тока имеют меньший момент инерции, а часто и меньшую постоянную времени, лучшее соотношение между полезной мощностью и мощностью управления. Однако асинхрон­ ные двухфазные двигатели имеют нелинейные характеристики, что значительно затрудняет расчет следящей системы и наладку устой­ чивой работы последней.

по крену имеют место колебания цели относительно оси антенны, так как изме­ рительная система координат скручивается относительно земной. Таким образом, колебания ракеты по крену в систему АСН проходят. От указанного недостатка свободны трехосные гиростабилизаторы.

400

Функциональная схема электрического следящего привода пред­ ставлена на рис. 10-2. Здесь изображена антенна с предусилителем в карданном подвесе 1. Сигналы коррекции с блока формирования сигналов коррекции 2 поступают на усилители следящих приводов по обоим каналам 3, 4, а затем на электродвигатели 5, 6, управляю­ щие положением антенны. Тип усилителя зависит от типа двигате­ ля. В электрических следящих приводах, как правило, применяются либо релейные, либо магнитные усилители.

Гироскопический привод может быть выполнен как на свобод­ ном (трехстепенном) гироскопе, так и на двухосном силовом гиро­ стабилизаторе. ГТривбд на свободном гироскопе удобен для легких антенн.

Рис. 10-3

В тех случаях, когда габариты и вес антенной системы значи­ тельны, динамические свойства одногироскопного привода ухуд­ шаются. Увеличение веса антенны вызывает значительное уменьше­ ние отношения полярного момента ротора гироскопа /р к эквато­ риальному моменту инерции /э гироскопа совместно с корпусом. Последнее, в свою очередь, приводит к значительному влиянию инерционный моментов, и, следовательно, к значительному прояв­ лению нутации. На работу таких приводов будут' существенно

влиять силы треНия в осях подвеса при колебаниях ракеты, а также неизбежная остаточная несбалансированность гироскопа.

Увеличение кинетического момента гироскопа не всегда возмож­ но, так как это влечет за собой увеличение габарита и веса РГС и требует применения коррекционных двигателей с большим крутя­ щим моментом.

Тяжелые антенные системы сочленяют с двухосными гиростаби­ лизаторами, имеющими собственную систему разгрузки.

Функциональная схема одногироскопного следящего привода показана на рис. 10-3 [8]. Трехстепенный гироскоп, включающий в себя ротор, внешнюю и внутреннюю рамы и два коррекционных двигателя (датчики моментов) 5, 6. На внутренней раме гиробло­ ка укреплена антенная система 1. Сигналы коррекции с блока фор­ мирования сигналов коррекции 2 поступают на усилители обоих каналов 3, 4. Усиленные сигналы поступают на датчики моментов 5, 6. 'Корректирующие моменты, которые прикладывают датчики моментов по соответствующим осям, вызывают прецессию гироско­ па как относительно внешней, так и относительно внутренней осей.

Функциональная схема следящего привода на двухосном гиро­ стабилизаторе изображена на рис. 10-4 [4]. Собственно гиростаби­ лизатор включает в себя две карданных рамы — внешнюю и внут-

402

реннюю*). На внутренней раме расположены длй двухстепенных гироскопа Г] и Г2. На оси подвеса каждого гироскопа установлены датчики команд ДКi и ДКч и датчики моментов ДМХи ДМ2. Каждая из рам карданного подвеса (внутреняя и внешняя) связаны шарнирными тягами Ти Т2 и Т3, Т4 соответственно с внутренним и внешним кольцами карданного подвеса антенны.

Разгрузка гиростабилизатора от внешних моментов осущест­ вляется посредством стабилизирующих двигателей СДХи СД2, уп­ равляемых датчиками команд ДК\ и ДКч- При действии внешнего момента относительно оси внешней рамы гироскоп Л начинает пре­ цессировать вокруг вертикальной оси. С датчика команды ДК\ сиг­ нал, пропорциональный этому моменту, поступает на стабилизи­ рующий двигатель СДХ. Стабилизирующий двигатель приклады­ вает противомомент относительно той же оси, компенсируя тем са­ мым возмущающий момент. При снятии внешнего возмущающего момента противомомент стабилизирующего двигателя, приложен­ ный к оси внешней рамы, вызовет прецессию гироскопа Гх в сторо­ ну, противоположную исходной прецессии, на уменьшение сигнала с датчика команд ДК\. При возвращении гироскопа в исходное по­ ложение сигнал с датчика команд ДК\ будет равен нулЬ, сведя тем самым к нулю и противомомент стабилизирующего двигателя СДХ. Работа гиростабилизатора при действии возмущающего момента относительно оси внутренней рамы происходит аналогично, но в работе участвуют гироскоп Г2, датчик команды ДКч. и стабилизи­ рующий двигатель СД%

В режиме автосопровождения сигналы коррекции с блока фор­ мирования сигналов коррекции 2 поступают на усилители 3, 4, каждый по своему каналу. Усиленные сигналы коррекции через датчики моментов ДМХи ДМ2 вызывают прецессию гиростабили­ затора по соответствующим Ьсям. Гиростабилизатор через шарнир­ ные тяги осуществляет наведение антенны по двум взаимноперпен­ дикулярным направлениям, сводя к нулю угол рассогласования Mexyiy осью визирования антенны и линией «ракета — цель».

§ 52. ЭЛЕМЕНТЫ СЛЕДЯЩ ЕГО ПРИВОДА АНТЕННЫ

ИИХ ПЕРЕДАТОЧНЫЕ ФУНКЦИИ

Взависимости от типа исполнительной части в следящем при­ воде антенны могут применяться различного вида усилители. Наи­ большее распространение получили релейные .усилители, работаю­ щие в режиме вибрационной линеаризации, и ма'гнитные усили­ тели. Релейные усилители хорошо работают совместно с электро­ двигателями постоянного тока с независимым возбуждением, так как обеспечивают большой коэффициент усиления по току при от­ носительно малых габаритах. Магнитные же усилители хорошо ра-

* | Роль внутренней рамы выполняет цилиндрический кожух гироблока.

403

ботают совместно с асинхронными двухфазными электродвигате­ лями и в гироскопических приводах, так как они одновременно яв­ ляются преобразователями постоянного напряжения в переменное, могут обеспечить достаточный коэффициент усиления по току, на­ дежны и обладают относительно малыми габаритами.

Как релейные, так и магнитные усилители позволяют сумми­ ровать большое число сигналов, что облегчает применение различ­ ного вида корректирующих связен при проектировании следящего привода.

Релейные усилители

Релейные усилители различают двух видов. Релейные усилите­ ли, работающие в вибрационном режиме за счет внешних (вынуж­ дающих) колебаний, и релейные усилители, работающие в вибра­ ционном режиме за счет собственных колебаний (автоколебаний).

Рис, 10-5

На рис. 10-5 приведена схема релейного усилителя с вынужден­ ными колебаниями. Усилитель состоит из чувствительного реле РП,

которое представляет собой двухобмоточное двухпозиционное по­ ляризованное реле, и двух силовых реле и Рч- Силовые реле подклю­ чают к источнику питания нагрузку Ra, изменяя полярность в за-

404

висимости от знака управляющего напряжения UT На обмотку II поляризованного реле поступает переменное (синусоидальное или пилообразное) напряжение высокой частоты, обеспечивая работу усилителя в режиме вибрационной линеаризации. На рис. 10-6 пока­ заны характеристики усилителя, работающего в режиме вибра­ ционной линеаризации за счет синусоидальных колебаний (рис. 10-6,а) и пилообразных колебаний (рис. 10-6,6).

Схема релейного усилителя, работающего в вибрационном ре­ жиме за счет собственных колебаний, приведена на рис. 10-7. Уси­ литель состоит из одного трехпозиционного двухобмоточного поля­

обычные усилительные звенья.

405

Магнитные усилители

В следящем приводе антенн находят широкое применение маг-( нитные усилители, собранные по двухтактной схеме. Схемы бывают трех типов — дифференциальные, мостовые и трансформаторные. Причем трансформаторные схемы ввиду больших активных потерь в меди и наличия двух рабочих обмоток вместо одной применяют­ ся редко.

На рис. 10-9 и 10-10 [45] приведены дифферепциальная и мосто­ вая схемы магнитных усилителей, где I\, h — обмотки подмагничивания, питающиеся постоянным напряжением £/= ; /Д ,//2 — обмот­ ки управления, на которые подается управляющий сигнал CJy; 1П\, Ш 2, ///3, ///4 — обмотки питания магнитного усилителя. Выходное напряжение усилителя U снимается с сопротивления нагрузки RH.

Дифференциальная схема отличается наличием трансформато­ ра, благодаря которому удобно согласовывать напряжение питаю­ щей цепи с требуемым напряжением нагрузки. В то же время трансформатор увеличивает общие габариты.

Мостовая схема не нуждается в трансформаторе. Такой каскад при равной выходной мощности может иметь меньшие габариты.

Независимо от типа схемы индуктивность обмоток переменного тока мала, поэтому можно считать, что ток на выходе усилителя изменяется пропорционально току в управляющих обмотках. Связь

406

же между током в управляющих обмотках и напряжением управ­ ляющего сигнала Uy определяется уравнением

где Z.y, Ry— индуктивность и сопротивление обмоток управления. Току iy пропорционален выходной ток i, а следовательно, и выход­ ное напряжение

Постоянная времени усилителя т может быть выражена через коэффициент усиления по мощности

- 4 / ’

где / — частота питающего напряжения, гц.

407

Следовательно, при заданном коэффициенте усиления по мощ­ ности постоянная времени магнитного усилителя может быть умень-' шена только за счет увеличения частоты питающего напряжения.

Электродвигатели

Схема включения электродвигателя постоянного тока с незави­ симым возбуждением показана на рис. 10-11, где

U — напряжение на выходе усилителя;

UB— напряжение обмотки возбуждения.

Для получения передаточной функции рассмотрим уравнения электродвигателя постоянного тока с независимым возбуждением. Управление таким двигателем осуществляется со стороны тока якоря.

Уравнение моментов для двига­ теля

w

408

Так как момент двигателя Млмного больше момента сопротив­ ления Мс, то можно считать Мс = 0, и тогда передаточная функ­ ция двигателя будет

Если же на выходе рассматривать угол, а не скорость, то

где а — угол поворота вала двигателя.

Во многих случаях электромагнитная постоянная времени мно­

Схемы включения асинхронного двухфазного двигателя показа­ ны на рис. 10-12. Двигатель может быть включен без конденсатора, с конденсатором в цепях возбуждения и управления.

Обычно при выборе схемы включения двигателя ставится зада­ ча получения наибольших возможных значений полезной мощности и пускового момента при наименьшей мощности управления и обес­ печения устойчивости механических характеристик. Полный расчет в обоснование такого выбора приведен в [45].

Уравнения, описывающие динамические свойства асинхронных двухфазных двигателей, вообще являются нелинейными дифферен­ циальными уравнениями. Однако, если рассматривать небольшой диапазон изменения скорости двигателя, то эти уравнения поддают­ ся линеаризации, и передаточная функция асинхронного двухфаз­ ного двигателя имеет тот же вид (10-6), что и у двигателей по­ стоянного тока с независимым возбуждением. '

409