Тема 3. Датчики управления и позиционирования БПЛА. Занятие 2. Усовершенствованный блок динамических измерений

1. Старший преподаватель: майор Кутузов Андрей Станиславович

Цикл: Подготовки специалистов на комплексы с беспилотными
летательными аппаратами средней дальности и
большой продолжительности полета.
Дисциплина: Конструкция и эксплуатация комплекса с БПЛА
средней дальности «Форпост».
Тема 3.
Датчики управления и
позиционирования БПЛА.
Занятие 2.
Усовершенствованный блок
динамических измерений.
Старший преподаватель: майор Кутузов Андрей Станиславович

2. Цели занятия

Перечислить назначение и состав
блока динамических измерений.
Объяснить назначение и принцип
работы волоконно-оптического
гироскопа.
Объяснить назначение и принцип
работы линейного акселерометра.

3.

Вопрос 1. Назначение и состав
усовершенствованного блока
динамических измерений.
Вопрос 2. Волоконно-оптический гироскоп.
Вопрос 3. Линейный акселерометр.

4.

Вопрос 1.
Назначение и состав блока
динамических измерений.

5.

Функции и структура блока динамических измерений.
Усовершенствованный блок
динамических измерений
предназначен для измерения
перемещений БПЛА по
6-ти степеням свободы.
5

6.

Функции и структура блока динамических измерений.
6
Выходные сигналы UDMU
представляют собой результаты
измерения линейных ускорений
БПЛА и угловых скоростей по
курсу, крену и тангажу.

7.

Функции и структура блока динамических измерений.
7
Выходные параметры блока
динамических измерений (UDMU):
тангаж,
крен,
рыскание.
линейные ускорения вдоль осей БПЛА:
Ах – продольная ось
Аy – поперечная ось
Az – вертикальная ось

8.

Функции и структура блока динамических измерений.
8
в БПЛА установлены
ДВА БЛОКА
динамических измерений (UDMU).

9.

Функции и структура блока динамических измерений.
9
Состав UDMU
- 2 цифровых процессора для обработки данных (AVC)
(используется только один);
- 2 блока питания (используется только один);
- 2 блока датчиков (используется только один)
в каждый из которых входят:
3 блока;
3 блока волоконно-оптических гироскопов;
приемник обработки сигналов GPS;
магнитный компас (не используется);
модуль воздушных данных (не используется).

10. Функции и структура UDMU.

RS-232 (TEST)
DIGITAL
ANALOG
ETHERNET
Функции и структура UDMU.
AVC-1
COMM (8 X RS-422)
STATIC
SENSOR BLOCK
1
SENSOR BLOCK
2
(3 ACC, 3 RGU, FVU, GPS, ADU)
(3 ACC, 3 RGU, FVU, GPS, ADU)
TOTAL
PWR
PWR
RS-232 (TEST)
DIGITAL
ANALOG
ETHERNET
AVC-2

11.

Вопрос 2.
Волоконно-оптический
гироскоп.

12.

Волоконно-оптический гироскоп.
12
Гироскоп – устройство способное
реагировать на изменение углов
ориентации тела на котором
оно установлено.
С использованием
гироскопа вычисляют:
- крен;
- тангаж;
- рыскание.

13.

Волоконно-оптический гироскоп.
В UDMU в качестве
угловых датчиков
применяется технология
волоконно-оптических
гироскопов.
13

14.

Волоконно-оптический гироскоп.
14
Преимущества оптических
гироскопов:
- отсутствие подвижных деталей;
- отсутствие задержки прогревания;
- широкий динамический диапазон;
- малые размеры.

15.

Волоконно-оптический гироскоп.
15
Волоконно-оптический гироскоп
(FOG)
построен на основе эффекта
Саньяка и общей теории
относительности.

16. Волоконно-оптический гироскоп.

Луч света
Источник света излучает два луча в
противоположных направлениях вокруг
поворотной платформы.

17. Волоконно-оптический гироскоп.

Луч света
При вращении платформы
луч света, распространяется в одном
направлении, прибывает в детектор раньше, чем
свет, распространяющийся в обратном
направлении.

18. Волоконно-оптический гироскоп.

Луч света
Абсолютная величина поворота измеряется
на основе времени задержки
между двумя лучами.

19. Волоконно-оптический гироскоп.

Луч света
Далее процессор обрабатывает изменение
углового положения и выдает показание
соответствующего угла относительно
выбранной оси.

20.

Волоконно-оптический гироскоп.
Показания
крена
Показания
тангажа
Скорость
скольжения
0/сек.
20

21.

Вопрос 3.
Линейный акселерометр

22.

Линейный акселерометр.
Акселерометр может применяться:
1. для измерения проекций
абсолютного линейного
ускорения,
2. для косвенных измерений
проекции гравитационного
ускорения.
22

23.

Линейный акселерометр.
Первое свойство используется
для создания инерциальных
навигационных систем, где
полученные с помощью
акселерометров измерения - это
скорость вдоль осей координаты
носителя.
23

24.

Линейный акселерометр.
Второе свойство позволяет
интегрировать вычисленные
параметры и использовать
акселерометры для измерения
уклонов (угловое положение).
24

25.

Линейный акселерометр.
25
Линейные акселерометры
применяются в схеме вычислителя
FCC (в составе MCPA) для повышения
точности управления полетом.
Кроме того в полете данные линейного
акселерометра оси Z используются для
вычисления тангажа БПЛА (резерв).

26.

Линейный акселерометр.
26
Показание
скороподъемности

27.

Линейный акселерометр.
В состав системы управления
входят три линейных
акселерометра,
по одному
для осей X, Y и Z.
27

28. Линейный акселерометр

Выходной сигнал
(Вольт/G)
R
L
C
1
C
2
Масса
Генератор
Сервоусил.
колебаний датчика
Дифференциальный
емкостной
датчик
Цепь
компенсации
следящего контура

29. Линейный акселерометр

Выходной сигнал
(Вольт/G)
R
L
C
1
C
2
Масса
Генератор
колебаний датчика
Сервоусил.
Воздействующее на акселерометр ускорение
приводит к движению колеблющуюся массу.

30. Линейный акселерометр

Выходной сигнал
(Вольт/G)
R
L
C
1
C
2
Масса
Генератор
колебаний датчика
Сервоусил.
Движение массы изменяет относительную
емкость двух конденсаторов (C1, C2), что
вызывает изменение частоты генератора.

31. Линейный акселерометр

Выходной сигнал
Крутящий момент
(Вольт/G)
R
L
C
1
C
2
Масса
Генератор
колебаний датчика
Сервоусил.
В результате следящий контур, формирует
пропорциональное выходное напряжение, которое
подается на магнитоэлектрическую обмотку.

32. Линейный акселерометр

Выходной сигнал
Крутящий момент
(Вольт/G)
R
L
C
1
C
2
Масса
Генератор
колебаний датчика
Сервоусил.
Ток, протекающий через обмотку в магнитном поле,
формирует возвратный момент, равный по величине
приложенному ускорению.

33. Линейный акселерометр

Выходной сигнал
Крутящий момент
(Вольт/G)
R
L
C
1
C
2
Масса
Генератор
колебаний датчика
Сервоусил.
Выходной ток проходит через внешний резистор
нагрузки, создает выходное напряжение,
которое пропорционально приложенному ускорению.

34. КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ:

1. Перечислите назначение и состав блока
динамических измерений.
2. Объясните принцип работы волоконнооптического гироскопа.
3. Расскажите назначение и принцип
работы линейного акселерометра.

35. Задание на самоподготовку:

1. Конспект лекций
2. Руководство по описанию системы
TM_(RU)SR-00-1 глава 5 стр. 136-138
3. Доп. Руководство по летной
эксплуатации ТМ_(RU)SR-05-2 глава 2
стр. 24-26.