Страница 14 из 69
При ШИМ лучистого потока преобразование пачек импульсов (см. рис.2.9) осуществляется также с помощью амплитудного детектора и фильтра, выделяющего первую гармонику на управляющей частоте. С амплитудного детектора снимаются пульсации прямоугольной формы (рис. 2.17).
Так как амплитуда колебаний в пачке постоянна, то и амплитуда пульсаций тоже постоянна. Амплитуда первой гармоники огибающей пачек импульсов зависит от длительности пачек импульсов, и, следовательно, пропорциональна величине ошибки между оптической осью КЦ и линией визирования.
Рис. 2.17. Формирование управляющего сигнала при ШИМ потока
При частотной модуляции потока энергии в состав электронного блока вместо амплитудного детектора включается частотный детектор. Сущность формирования управляющего синусоидального сигнала на управляющей частоте показана на рис. 2.10.
При ВИМ информация о рассогласовании заложена в длительности импульса – чем больше ошибка рассогласования, тем меньше длительность импульса. Из анализа спектра последовательности импульсов следует, что чем меньше длительность импульса, тем больше амплитуда первой гармоники (как и при ШИМ). Таким образом, применив амплитудный детектор с фильтром, можно получить пропорциональную зависимость между ошибкой рассогласования и амплитудой первой гармоники импульсов при ВИМ (рис. 2.18).
При этом информация о плоскости рассогласования заложена в фазовом сдвиге первой гармоники (ц3).
Таким образом, независимо от вида модуляции лучистого потока электронный блок формирует управляющее синусоидальное напряжение на частоте вращения ротора гироскопа, амплитуда которого пропорциональна величине угла рассогласования, а фаза несет информацию о направлении рассогласования.
Рис. 2.18. Формирование управляющего сигнала при ВИМ потока
2.3.3. Принципы построения магнитной системы коррекции
Магнитная система коррекции предназначена для обеспечения прецессии ротора гироскопа под воздействием внешнего момента, создаваемого в катушке коррекции сигналом с усилителя мощности, со скоростью пр в направлении уменьшения ошибки рассогласования.
В состав магнитной системы коррекции входят катушка коррекции, представляющая собой соленоид, ось которого совпадает с продольной осью ракеты, и ротор гироскопа, являющийся постоянным магнитом с явно выраженными полюсами (рис. 2.19).
Сигнал коррекции с усилителя коррекции, несущий информацию об угловом рассогласовании оптической оси гироскопа с направлением на цель (), имеет вид
u = Usin(гt + ц), (2.17)
где U – амплитудное значение сигнала коррекции, пропорциональное ошибке рассогласования ;
г – частота вращения ротора гироскопа;
ц – фаза сигнала, характеризующая плоскость рассогласования.
Известно, что трехстепенной гироскоп обладает следующим свойством: если к ротору гироскопа приложить внешний момент , то ротор начнет прецессировать в направлении наикратчайшего совмещения вектора кинетического момента ротора с моментом внешних сил (рис. 2.19).
Рис. 2.19. Образование внешнего момента и прецессии ротора гироскопа
Кинетический момент ротора гироскопа характеризуется величиной
, (2.18)
где Iхг – момент инерции ротора гироскопа;
– вектор угловой скорости вращения ротора относительно оси OXг (оптической оси гироскопа).
Внешний момент в магнитной системе коррекции создается за счет взаимодействия магнитного поля ротора-магнита с магнитным полем катушки коррекции. При протекании тока через катушку коррекции в ней наводится переменное магнитное поле, которое, взаимодействуя с полем вращающегося ротора-магнита, создает внешний момент
, (2.19)
где – вектор магнитного момента ротора-магнита, направленный вдоль линии раздела полюсов (от юга к северу);
– вектор напряженности магнитного поля катушки коррекции, направленный вдоль продольной оси катушки (ракеты) в ту или иную сторону, в зависимости от направления протекания тока через катушку коррекции.
Тогда основное свойство гироскопа можно записать в виде векторного произведения:
, (2.20)
где – вектор угловой скорости прецессии ротора относительно оси OY.
Направление прецессии оптической оси гироскопа определяется по правилу трех пальцев правой руки (рис. 2.20):
большой палец направлен по вектору внешнего момента;
средний палец направлен по вектору угловой скорости вращения ротора гироскопа;
указательный палец показывает направление вектора угловой скорости прецессии.
Рис. 2.20. Правило трех пальцев правой руки
Таким образом, для обеспечения прецессии гироскопа в сторону уменьшения ошибки рассогласования вектор внешнего момента, вызывающий эту прецессию, должен быть расположен в плоскости угла рассогласования. Направление вектора внешнего момента коррекции определяется фазой тока в катушке коррекции. В силу запаздывания в электронном блоке сигнала коррекции от огибающей "пачек" импульсов на выходе ПЛЭ необходима компенсация этого фазового сдвига. Эта компенсация реализуется одним из двух способов: поворотом рисунка растра относительно линии полюсов магнита N - S по направлению вращения ротора гироскопа на угол 0 (см. рис. 2.19) или включением в состав электронного блока фазосдвигающей цепочки.
В целом передаточная функция по ошибке всего следящего координатора цели определяется упрощенным выражением вида
W(р) = а(р):(р) = KэбKккKг : р = К0 : р, (2.21)
где Kэб, Kкк, Kг – коэффициенты передачи соответственно электронного блока, катушки коррекции и гироскопа.
Переходя к оригиналу, получим
л (t) = K0 (t). (2.22)
Таким образом, по своим динамическим свойствам гироскопический СКЦ представляет собой следящую систему с астатизмом первого порядка, т.е. в установившемся режиме ошибка сопровождения цели () пропорциональна угловой скорости линии визирования ракета-цель (л).
2.4. Принципы построения автономных систем ОГСН
2.4.1. Система электрического арретирования
Система электрического арретирования оптической оси гироскопа служит для совмещения оптической оси гироскопа с линией прицеливания в общем случае, а в частном – с продольной осью ракеты. Если продольная ось ракеты не совпадает с линией прицеливания, то датчиком арретира служит обмотка заклона.
В состав системы электрического арретирования входят (рис. 2.21): датчик арретира (обмотка пеленга или заклона); элементы электронного тракта усиления и преобразования СКЦ; магнитная система коррекции СКЦ.
Рис. 2.21. Система электрического арретирования ротора гироскопа
В качестве датчика угла рассогласования используется датчик арретира, представляющий собой соленоид, расположенный перед катушкой коррекции. После окончания разгона ротора гироскопа при отклонении оптической оси гироскопа OXг от продольной оси ракеты OX на угол пеленга в катушке арретира наводится переменное напряжение на частоте вращения ротора гироскопа, амплитуда которого пропорциональна углу пеленга , а фаза соответствует плоскости (направлению) рассогласования.