RU2827861C1 - Стабилизатор вооружения боевого модуля - Google Patents

Abstract

Изобретение относится к области автоматического управления и регулирования и касается стабилизатора вооружения боевого модуля. Стабилизатор содержит гидропривод вертикального наведения, гироблок с датчиком угла по вертикальному наведению, коробку распределительную, блок усилителей. В стабилизатор дополнительно введен модуль цифрового обмена с внешними устройствами. В коробку распределительную введены цифровое нелинейное звено управления горизонтального наведения, цифровой модуль управления горизонтального наведения, цифровой пропорционально-интегрально-дифференцирующий регулятор привода горизонтального наведения, цифровой корректирующий усилитель горизонтального наведения. В гидропривод введены цилиндр исполнительный с размещенным на нем механизмом управления. В блок усилителей введены цифровое нелинейное звено и цифровой модуль управления вертикального наведения, цифровой пропорционально-интегрально-дифференцирующий регулятор привода вертикального наведения, цифровой корректирующий усилитель вертикального наведения. B гироблок введены задающие устройства стабилизации по горизонтальному и вертикальному наведению. Технический результат заключается в повышении надежности и эксплуатационной интероперабельности стабилизатора, а также в улучшении точности стабилизации. 2 ил.

Description

Изобретение относится к системам автоматического управления и регулирования, в частности к стабилизаторам вооружения (далее по тексту - СВ) боевых модулей (далее по тексту - БМ) машин типа танков, БМП, БТР и т.п., имеющих в своем составе СВ, содержащий необходимый набор внешней и внутренней датчиковой аппаратуры, входящий в состав системы управления и стабилизации вооружения.

Предлагаемое изобретение позволяет за счет введения в структуру СВ новых приборов, цифровых корректирующих звеньев, новых узлов и датчиков, построенных на современной цифровой платформе и новых физических принципах, значительно расширить совместно с системой управления огнем (далее по тексту - СУО) возможности боевого применения объекта военного назначения (далее по тексту - ОВН), поднять его боевую мощь, надежность, живучесть, улучшить его технические и эксплуатационные характеристики, решить вопросы по настройке и оперативной диагностике СВ в составе ОВН, что очень важно при работе экипажа в реальных боевых условиях. Использование цифровой открытой архитектуры управления приводами СВ дополнительно открывает возможность для последующей (при необходимости) модернизации имеющихся БМ с использованием современных СУО (в том числе с использованием нескольких прицелов, имеющих независимую линию визирования в вертикальной и горизонтальной плоскостях) в сжатые сроки за счет наличия открытых протоколов информационного взаимодействия, обеспечивающих управление приводами СВ по цифровым каналам связи., Известен стабилизатор вооружения 2Э15М1 «Метеор-М1» БС1.458.012 объекта 166М6 (танк Т-62М), выполненный по схеме электрической принципиальной БС1.458.012 и описанный в БС1.458.012 ТО, ТУ [1], [2], [3]. Данный стабилизатор вооружения 2Э15М1 принят за прототип.

Структурная схема стабилизатора вооружения 2Э15М1 изображена на Фиг. 1.

Стабилизатор вооружения - прототип в основном состоит из двух приводов:

- привода вертикального наведения (далее по тексту - ВН) и стабилизации;

- привода горизонтального наведения (далее по тексту - ГН) и стабилизации, -

и составных частей, обеспечивающих их совместную работу, в том числе, и в составе системы управления и стабилизации вооружения объекта 166М6 (танка Т-62М).

Привод ГН СВ построен на базе электромеханического (электромашинного) привода, а привод ВН на базе электрогидравлического привода.

Привода ГН и ВН СВ, принятого за прототип, представляют собой два автономных привода, обеспечивающие следующие режимы работы:

- режим ПОЛУАВТОМАТ - полуавтоматическое нестабилизированное в пространстве наведение башни в плоскости ГН по сигналу пульта наведения (ПН) и ручное наведение пушки в плоскости ВН с использование механического подъемника, расположенного на месте наводчика;

- режим АВТОМАТ - стабилизированное наведение и стабилизация в пространстве основного вооружения танка в плоскостях ГН и ВН по сигналам, поступающим от трехстепенных гироскопических датчиков угла (ДУ-ГН) и (ДУ-ВН) и двухстепенных гироскопических датчиков абсолютной угловой скорости (ГТ-ГН) и (ГТ-ВН), входящих в состав гироблока (ГБ). При этом, время готовности СВ к работе в данном режиме составляет не менее 2-х мин. после его включения и определяется временем выхода гиромоторов (гироскопов) трехстепенных гироскопических датчиков угла (ДУ-ГН), (ДУ-ВН) и двухстепенных гироскопических датчиков абсолютной угловой скорости (ГТ-ГН) и (ГТ-ВН) гироблока (ГБ) на рабочую скорость вращения (n≈20000 об/мин.), обеспечивающую необходимый для стабилизации в пространстве кинетический момент гироскопов.

Принципы работы приводов ВН и ГН СВ в режимах стабилизации и стабилизированного наведения вооружения во многом схожи. Каждый из этих двух приводов представляет собой систему автоматического регулирования, работа которой основана на принципе отработки рассогласования (ошибки), т.е. на сравнении действительного значения регулируемого параметра с его заданным значением. Рассмотрим в отдельности работу каждого из приводов ВН и ГН при работе СВ в режимах АВТОМАТ и ПОЛУАВТОМАТ.

Стабилизация вооружения приводом ВН в режиме АВТОМАТ - режим стабилизации вооружения (пушки) (В) и соответственно линии визирования прицела (П), механически жестко связанного с вооружением (пушкой) (В) по ВН, осуществляется относительно электрического сигнала с трехстепенного гироскопического датчика угла (ДУ-ВН) гироблока (ГБ).

При движении танка по пересеченной местности на вооружение (пушку) (В), а с ним соответственно и на прицел (П), действуют внешние возмущения в виде колебаний корпуса танка, трения в цапфах (опорах) вооружения (пушки) (В), трения в силовом цилиндре (ЦС) гидропривода ВН (ГП), а также возмущения, обусловленные неуравновешенностью вооружения (пушки) (В) относительно оси цапф.

Эти возмущения вызывают угловые отклонения вооружения (пушки) (В) от заданного электрическим сигналом трехстепенного гироскопического датчика угла (ДУ-ВН) гироблока (ГБ) направления. Угол между заданным и действительным направлением вооружения (пушки) (В) в вертикальной плоскости, в этом случае, и определяет ошибку стабилизации СВ в плоскости ВН. Сигнал, пропорциональный ошибке стабилизации, автоматически отрабатывается гидроприводом ВН (ГП) СВ, поворачивающим вооружение (пушку) (В) в сторону уменьшения ошибки.

Полученная таким образом ошибка стабилизации по ВН обрабатывается в аналоговом виде пропорциональным высоковольтным ламповым регулятором (П-ВН) блока усилителей (БУ) СВ. Обработанный сигнал через высоковольтный ламповый усилитель (У-ВН) поступает на вход механизма управления (МУ) гидроусилителя (ГУ) гидропривода ВН (ГП).

Гидроусилитель (ГУ), силовое включение приводного электродвигателя которого обеспечивает коробка распределительная (КР), совместно с собственным механизмом управления (МУ) создает разность давлений рабочей жидкости в полостях силового цилиндра (ЦС) с подпиткой рабочей жидкостью, поступающей от бака пополнительного (БП). Из-за разности давлений в рабочих полостях силового цилиндра (ЦС) его шток перемещается, тем самым обеспечивая изменение углового положения вооружения (пушки) (В) в направлении уменьшения рассогласования между заданным значением электрического сигнала трехстепенного гироскопического датчика угла (ДУ-ВН) и истинным положениями вооружения (пушки) (В) и линии визирования прицела (П) в плоскости ВН.

Для повышения устойчивости (добротности) привода ВН СВ и, как следствие, получения требуемой ошибки стабилизации, в контур его управления введена обратная связь по абсолютной угловой скорости вооружения (пушки) (В) в плоскости ВН с двухстепенного гироскопического датчика абсолютной угловой скорости (ГТ-ВН) гироблока (ГБ), обрабатываемая в аналоговом виде пропорциональным высоковольтным ламповым регулятором (П-ВН) блока усилителей (БУ) СВ.

Стабилизированное наведение вооружения приводом ВН в режиме АВТОМАТ - режим стабилизированного наведения вооружения (пушки) (В) по ВН осуществляется также по электрическому сигналу трехстепенного гироскопического датчика угла (ДУ-ВН) гироблока (ГБ).

При обнаружении цели наводчик пультом управления (ПН) наводит при помощи магнитов наведения стабилизированную в пространстве в плоскости ВН внешнюю рамку карданова подвеса трехстепенного гироскопического датчика угла (ДУ-ВН), стабилизированная ось которого определяет необходимое положение в пространстве линии визирования прицела (П), механически жестко связанного с вооружением (пушкой) (В) в плоскости ВН, и ориентируемой визуально наводчиком на выбранную цель. При этом в плоскости ВН появляется угол рассогласования между заданным стабилизированной осью трехстепенного гироскопического датчика угла (ДУ-ВН) положением и фактическим положением линии визирования прицела (П) и вооружения (пушки) (В) на выбранную наводчиком цель. Угол между заданным и действительным положением вооружения (пушки) (В) в вертикальной плоскости определяет ошибку стабилизированного наведения гидропривода ВН (ГП).

Сигнал, пропорциональный ошибке при стабилизированном наведении, обрабатывается в аналоговом виде пропорциональным высоковольтным ламповым регулятором (П-ВН) блока усилителей (БУ) СВ. Гидропривод ВН (ГП) поворачивает вооружение (пушку) (В) в сторону уменьшения ошибки по ВН, аналогично рассмотренному выше режиму стабилизации в плоскости ВН.

Стабилизация вооружения приводом ГН в режиме АВТОМАТ - режим стабилизации вооружения (башни) (Б) и соответственно линии визирования прицела (П), механически жестко связанного с вооружением (башней) (Б) по ГН, осуществляется относительно электрического сигнала с трехстепенного гироскопического датчика угла (ДУ-ГН) гироблока (ГБ).

При движении танка по пересеченной местности на вооружение (башню) (Б) действуют внешние возмущения в виде колебаний корпуса танка, трения в погоне вооружения (башни) (Б), а также возмущения, обусловленные неуравновешенностью вооружения (башни) (Б) относительно оси вращения.

Эти возмущения вызывают угловые отклонения вооружения (башни) (Б) от заданного электрическим сигналом трехстепенного гироскопического датчика угла (ДУ-ГН) гироблока (ГБ) направления. Угол между заданным и действительным направлением вооружения (башни) (Б) в горизонтальной плоскости, в этом случае, и определяет ошибку стабилизации СВ в плоскости ГН. Сигнал, пропорциональный ошибке стабилизации, обрабатывается в аналоговом виде пропорционально-дифференцирующим высоковольтным ламповым регулятором (ПД-ГН) блока усилителей (БУ) СВ. Обработанный сигнал через предварительный ламповый усилитель (У-ГН) блока усилителей (БУ) и электромеханический вибрационный релейный усилитель (ВУ), расположенный в коробке распределительной (КР), поступает на обмотки управления электромашинного усилителя (ЭМУ), где усиливается по мощности и напряжению до величины, необходимой для того, чтобы исполнительный электродвигатель (ЭД-ГН) через редуктор (Ред. ГН) развернул вооружение (башню) (Б) танка в направлении уменьшения рассогласования между заданным значением электрического сигнала трехстепенного гироскопического датчика угла (ДУ-ГН) и истинными положениями вооружения (башни) (Б) и линии визирования прицела (П) в горизонтальной плоскости.

Для повышения устойчивости (добротности) привода ГН СВ и, как следствие, получения требуемой ошибки стабилизации, в контур его управления введены:

- обратная связь по абсолютной угловой скорости вооружения (башни) (Б) (пушки) в плоскости ГН с двухстепенного гироскопического датчика абсолютной угловой скорости (ГТ-ГН) гироблока (ГБ), обрабатываемой ламповым пропорционально-дифференцирующим регулятором (ПД-ГН) блока усилителей (БУ) СВ;

- обратные связи по току и напряжению, вырабатываемые электромашинным усилителем (ЭМУ) и обрабатываемые электромеханическим вибрационным релейным усилителем (ВУ) коробки распределительной (КР).

Стабилизированное наведение вооружения приводом ГН в режиме АВТОМАТ - режим стабилизированного наведения вооружения (башни) (Б) по ГН осуществляется также по электрическому сигналу трехстепенного гироскопического датчика угла (ДУ-ГН) гироблока (ГБ).

При обнаружении цели наводчик пультом управления (ПН) наводит при помощи магнитов наведения стабилизированную в пространстве в плоскости ГН внешнюю рамку карданова подвеса трехстепенного гироскопического датчика угла (ДУ-ГН), стабилизированная ось которого определяет (задает) необходимое положение в пространстве линии визирования прицела (П), механически жестко связанного с вооружением (башней) (Б) в плоскости ГН, и ориентируемой визуально наводчиком на выбранную цель. При этом в плоскости ГН появляется угол рассогласования между заданным стабилизированной осью трехстепенного гироскопического датчика угла (ДУ-ГН) положением и фактическим положением линии визирования прицела (П) и вооружения (башни) (Б) (пушки) на выбранную наводчиком цель. Угол между заданным и действительным положением вооружения (башни) (Б) в горизонтальной плоскости определяет ошибку стабилизированного наведения привода ГН.

Сигнал, пропорциональный ошибке при стабилизированном наведении, обрабатывается в аналоговом виде пропорционально-дифференцирующим высоковольтным ламповым регулятором (ПД-ГН) блока усилителей (БУ) СВ. Электромашинный усилитель (ЭМУ) привода ГН вращает вал исполнительного электродвигателя (ЭД-ГН), который через редуктор (Ред. ГН) поворачивает вооружение (башню) (Б) в сторону уменьшения ошибки по ГН, аналогично рассмотренному выше режиму стабилизации в плоскости ГН.,

Наведение вооружения приводом ГН в режиме ПОЛУАВТОМАТ - режим не стабилизированного наведения вооружения (башни) (Б) по ГН осуществляется по сигналу с пульта наведения (ПН). В режиме ПОЛУАВТОМАТ сигнал, пропорциональный углу отклонения ручек пульта наведения (ПН) в плоскости ГН, поступает на вход электромеханического вибрационного релейного усилителя (ВУ) коробки распределительной (КР). Далее, усиленный сигнал поступает на обмотки управления электромашинного усилителя (ЭМУ), на которых, в соответствии с величиной и знаком входного сигнала от пульта наведения (ПН), вырабатывается напряжение, под действием которого исполнительный электродвигатель (ЭД-ГН) через редуктор (Ред. ГН) поворачивает вооружение (башню) (Б) танка в направлении поворота ручек пульта наведения (ПН) по ГН (вправо или влево).

Плавность поворота вооружения (башни) (Б) обеспечивается дополнительными обратными связями по току и напряжению, формируемыми электромашинным усилителем (ЭМУ) и обрабатываемыми электромеханическим вибрационным релейным усилителем (ВУ) коробки распределительной (КР).

Недостатками вышеуказанной конструкции стабилизатора вооружения - прототипа являются:

1. Использование аналоговых контуров коррекции и управления исполнительными приводами ГН и ВН, выполненных на основе морально устаревших высоковольтных ламповых усилителей, снятых с производства и не. позволяющих применять адаптивные и оптимальные алгоритмы управления СВ, гибко (без значительной переделки модуля управления СВ) менять его параметры при изменении (ухудшении) механических параметров танка в процессе его эксплуатации.

2. Отсутствие цифровых информационных каналов обмена с внешними устройствами танка не позволяет повысить эксплуатационные характеристики СВ, точность его диагностики, настройки и обеспечить (при, необходимости) возможность установки на танк современных СУО без существенной его доработки. Отсутствие цифровых информационных каналов обмена не позволяет использовать одновременно дополнительные датчики или аппаратуру танка (внешних устройств), что также не дает возможность включения дополнительных сигналов в контуры управления приводами ВН и ГН СВ в виде дополнительных обратных связей, а значит не позволяет поднять устойчивость и добротность контуров их управления, тем самым, исключая возможность повышения точности стабилизации вооружения.

3. Отсутствие возможности работы СВ с несколькими прицельными комплексами, устанавливаемыми при необходимости на танк по требованию заказчика при его дальнейшей модернизации.

4. Отсутствие возможности реализации автономного (независимого) режима стабилизации и стабилизированного наведения вооружения танка при пропадании вторичного переменного напряжения 36 В 400 Гц, что приводит к полному отказу СВ.

5. Длительное время готовности СВ к работе (около 2 мин.), что в боевых условиях сильно влияет на время при подготовке к производству первого выстрела.

6. Отсутствие, при отказе режима АВТОМАТ, стабилизации и стабилизированного наведения вооружения по ГН и ВН в режиме ПОЛУАВТОМАТ, что окончательно исключает возможность ведения стрельбы управляемыми снарядами из танка с ходу, снижая его огневую мощь и эффективность при стрельбе данными типами управляемого вооружения.

7. Отсутствие в цепях управления приводами ВН и ГН положительных обратных связей по скорости движения, выбранной наводчиком цели для обеспечения точности наведения вооружения на цель;

8. Отсутствие статических и динамических интеграторов в цепях управления приводами по ВН и ГН, что исключает возможность уменьшения зоны нечувствительности приводов, а так же не позволяет повысить точность отработки статических ошибок по ВН и ГН и динамических ошибок по ВН и ГН при наведении вооружения, а также уменьшения ошибки стабилизации при движении танка по пересеченной местности.

9. Размещение механизма управления силовым цилиндром непосредственно в гидроусилителе ВН, что снижает рабочую полосу гидропривода ВН и не позволяет улучшить параметры точности стабилизации вооружения (пушки) по ВН.

10. Наличие в составе гидропривода ВН отдельного пополнительного бака, что значительно повышает объем рабочей жидкости, увеличивает количество соединительных шлангов и отрицательно сказывается на эксплуатации, ремонтопригодности гидропривода ВН, а также росту вероятности возгорания масла в обитаемом отделении (башне) в боевых условиях.

Техническими задачами заявляемого изобретения являются:

- повышение надежности СВ;

- повышение эксплуатационных показателей и характеристик СВ;

- повышение эксплуатационной интероперабельности СВ;

- повышение точности стабилизации по ВН и ГН;

- улучшение динамических характеристик привода ВН;

- расширение функциональных возможностей СВ;

- повышение ремонтопригодности и увеличение живучести СВ, а с ним и ОВН.

Для достижения указанного технического результата в известный стабилизатор вооружения боевого модуля (СВ), содержащий башню (Б) с установленными на ней вооружением (В) и прицелом, гидропривод ВН, механически связанный с вооружением (В) и башней (Б), редуктор ГН, механически связанный с башней (Б), гироблок (ГБ) с датчиком угла по ВН (ДУ-ВН), механически связанный с вооружением (В), коробку распределительную (КР), электрически связанную с электромашинным усилителем (ЭМУ), электродвигатель ГН (ЭД-ГН), механически связанный с редуктором ГН (Ред. ГН) и электрически связанный с электромашинным усилителем, пульт наведения (ПН), электрически связанный с коробкой распределительной и датчиком угла по ВН гироблока, блок усилителей (БУ), электрически связанный с пультом наведения (ПН), гидроприводом ВН (ГП) и датчиком угла по ВН (ДУ-ВН) гироблока (ГБ),

отличающегося тем, что согласно изобретению, в него дополнительно введен модуль цифрового обмена с внешними устройствами (МЦО-ВУ);

в коробку распределительную (КР) введены:

- цифровое нелинейное звено управления ГН (НЗУ-ГН), электрически связанное с пультом наведения (ПН),

- цифровой модуль управления ГН, электрически связанный с цифровым нелинейным звеном управления ГН (НЗУ-ГН) и через положительную обратную связь по скорости движения цели в плоскости ГН (ω_ц-ГН) с пультом наведения (ПН),

- цифровой пропорционально-интегрально-дифференцирующий регулятор привода ГН (ПИД-ГН), электрически связанный с цифровым модулем управления ГН,

- цифровой корректирующий усилитель ГН (КУ-ГН), электрически связанный с цифровым пропорционально-интегрально-дифференцирующим регулятором привода ГН (ПИД-ГН) и электромашинным усилителем (ЭМУ), с которого в цифровой корректирующий усилитель ГН (КУ-ГН) введены отрицательные обратные связи по току и напряжению;

в гидропривод ВН (ГП) введены:

- цилиндр исполнительный (ЦИ) с размещенным на нем механизмом управления (МУ) и механически связанный с вооружением (В) и башней (Б), с закрепленным на нем прицелом (П),

- питающая установка (ПУ), гидравлически связанная с цилиндром исполнительным (ЦИ);

в блок усилителей (БУ) введены:

- цифровое нелинейное звено управления ВН (НЗУ-ВН), электрически связанное с пультом наведения (ГШ),

- цифровой модуль управления ВН, электрически связанный с цифровым нелинейным звеном управления ВН (НЗУ-ВН), трехстепенным гироскопическим датчиком угла по ВН (ДУ-ВН) гироблока (ГБ), модулем цифрового обмена с внешними устройствами (МЦО-ВУ) и через положительную обратную связь по скорости движения цели в плоскости ВН (ω_ц-ВН) электрически связан с пультом наведения (ПН),

- цифровой пропорционально-интегрально-дифференцирующий регулятор привода ВН (ПИД-ВН), электрически связанный с цифровым модулем управления ВН,

- цифровой корректирующий усилитель ВН (КУ-ВН), электрически связанный с цифровым пропорционально-интегрально-дифференцирующим регулятором привода ВН (ПИД-ВН) и с механизмом управления (МУ) цилиндра исполнительного (ЦИ) гидропривода ВН (ГП), причем в цифровой корректирующий усилитель ВН (КУ-ВН) дополнительно введена отрицательная обратная связь по току механизма управления (МУ) цилиндра исполнительного (ЦИ) гидропривода ВН (ГП).

кроме того, в гироблок (ГБ) дополнительно введены механически жестко связанные с вооружением:

- задающее устройство стабилизации по ГН (ЗУС-ГН), электрически связанное с входом цифрового модуля управления ГН;

- задающее устройство стабилизации по ВН (ЗУС-ВН), электрически связанное с входом цифрового модуля управления ВН,

при этом цифровой модуль управления ВН блока усилителей (БУ), в свою очередь, электрически связан с цифровым модулем управления ГН коробки распределительной (КР).

Сопоставительный анализ с прототипом показывает, что заявляемый стабилизатор вооружения отличается наличием новых элементов, а именно:

- модуля цифрового обмена с внешними устройствами (МЦО-ВУ);

- цилиндра исполнительного (ЦИ) с встроенным механизмом управления (МУ) гидропривода ВН (ГП);

- питающей установки (ПУ) гидропривода ВН (ГП);

- задающего устройства стабилизации ГН (ЗУС-ГН);

- задающего устройства стабилизации ВН (ЗУС-ВН);

- цифрового нелинейного звена управления ГН (НЗУ-ГН);

- цифрового нелинейного звена управления ВН (НЗУ-ВН);

- цифрового пропорционально-интегрально-дифференцирующим регулятора привода ВН (ПИД-ВН);

- цифрового пропорционально-интегрально-дифференцирующим регулятора привода ГН (ПИД-ГН);

- цифрового модуля управления ГН;

- цифрового модуля управления ВН;

- цифрового корректирующего усилителя ГН (КУ-ГН);

- цифрового корректирующего усилителя ВН (КУ-ВН), - введением в схему управления СВ дополнительных обратных связей:

- положительной обратной связи по скорости движения цели в плоскости ВН (ωц-ВН);

- положительной обратной связи по скорости движения цели в плоскости ГН (ωц-ГН);

- отрицательной обратной связи по току (ОСТ-ВН) механизма управления (МУ) цилиндра исполнительного (ЦИ) гидропривода ВН (ГП),-

в также их связями с другими элементами СВ и ОВН.

Сравнение заявляемого решения с другими техническими решениями показывает, что вновь вводимые элементы достаточно хорошо известны в технике, но их введение в указанной связи в СВ позволяет:

- повысить надежность СВ за счет замены морально устаревших и снятых с производства ламповых усилительных устройств, и вибрационного усилителя РП-5 на современные полупроводниковые и цифровые устройства (на базе которых выполнены цифровой модуль управления ГН, цифровой модуль управления ВН);

- повысить эксплуатационные показатели и характеристики СВ за счет введения в СВ цифровых контуров управления и коррекции приводами ГН и ВН (таких как задающего устройства стабилизации ГН, задающего устройства стабилизации ВН, цифрового нелинейного звена управления ГН, цифрового нелинейного звена управления ВН, цифрового пропорционально-интегрально-дифференцирующим регулятора привода ВН, цифрового пропорционально-интегрально-дифференцирующим регулятора привода ГН, цифрового корректирующего усилителя ГН (КУ-ГН), цифрового корректирующего усилителя ВН), что позволяет применить адаптивные и оптимальные алгоритмы управления СВ, гибко менять его параметры при изменении механических параметров танка в процессе его эксплуатации, а также подстраиваться под изменение внешних условий без перенастройки привода, тем самым обеспечивая высокие показатели при любых условиях эксплуатации;

- повысить эксплуатационную интероперабельность СВ за счет введения в его структуру цифровых информационных каналов обмена с внешними устройствами ОВН (модуль цифрового обмена с внешними устройствами), что позволяет резко повысить эксплуатационные характеристики СВ и возможность установки на другие ОВН без существенной доработки. Повышение эксплуатационной интероперабельности также достигается введением в структуру СВ дополнительных устройств (модулей), позволяющих проводить настройку и диагностику СВ, как при помощи внешних устройств диагностики и настройки, подключаемых к контрольным разъемам блока усилителей или коробки распределительной СВ, так и при помощи встроенных средств диагностики и настройки ОВН (реализованных как часть программного кода в цифровом модуле управления ГН и цифровом модуле управления ВН);

- повысить точность стабилизации по ВН и ГН за счет введения в схемы управления СВ компенсационных сигналов учета скорости движения выбранной наводчиком цели (положительной обратной связи по скорости движения цели в плоскости ВН, положительной обратной связи по скорости движения цели в плоскости ГН), а также повысить устойчивость и добротность системы за счет применения нелинейных звеньев управления (цифрового нелинейного звена управления ГН, цифрового нелинейного звена управления ВН) и введения интегрирующих цепей в контурах управления приводами, при отработке статической и динамической ошибки стабилизации (реализованных в составе цифрового пропорционально-интегрально-дифференцирующим регулятора привода ВН и цифрового пропорционально-интегрально-дифференцирующим регулятора привода ГН);

- улучшить динамические характеристики привода ВН за счет применения исполнительного цилиндра с механизмом управления в составе малогабаритного вертикального привода (цилиндра исполнительного со встроенным механизмом управления и питающей установки), что позволило исключить дополнительное гидравлическое соединение от механизма до исполнительного устройства и уменьшить гидравлические потери и искажения, одновременно новый механизм управления на исполнительном цилиндре позволил ввести дополнительную обратную связь по току обмоток управления (отрицательную обратную связь по току механизма управления цилиндра исполнительного гидропривода ВН), что так же сказалось на улучшении характеристик привода;

- расширить функциональные возможности СВ за счет применения в его структуре новых устройств (задающего устройства стабилизации ГН, задающего устройства стабилизации ВН, цифрового нелинейного звена управления ГН, цифрового нелинейного звена управления ВН, цифрового пропорционально-интегрально-дифференцирующего регулятора привода ВН, цифрового пропорционально-интегрально-дифференцирующего регулятора привода ГН, цифрового модуля управления ГН, цифрового модуля управления ВН, цифрового корректирующего усилителя ГН, цифрового корректирующего усилителя ВН), позволяющих обеспечить стабилизированный режим наведения по ГН и ВН в режиме полуавтомат, что в свою очередь повысит эффективность ведения огня управляемыми снарядами, ввести новый режим работы полуавтомат по ВН, что расширяет возможность применения СВ, а так же использовать при необходимости новые прицельные комплексы, введение которых в структуру привода, за счет введения модуля цифрового обмена с внешними устройствами, может быть выполнено без существенных доработок СВ в кратчайшие сроки;

- повысить ремонтопригодность и живучесть СВ за счет применения малогабаритного гидропривода ВН без пополнительного бака (в состав которого входит только цилиндр исполнительный с встроенным механизмом управления и питающей установки), что сократило количество шлангов, уменьшило объем рабочей жидкости (тем самым дополнительно повысило пожаробезопасность в ОВН).

Устройство и работа заявляемого изобретения поясняются графическими материалами:

На Фиг. 1 приведена структурная схема стабилизатора-прототипа 2Э15М1 «Метеор-М1» танка Т-62М;

На Фиг. 2 приведена структурная схема заявляемого стабилизатора вооружения боевого модуля.

Сокращения, принятые в тексте и на Фиг. 1 и Фиг. 2:

Б - башня танка (объект регулирования);

БМ - боевой модуль;

БМП - боевая машина пехоты;

БП - бак пополнительный;

БТР - бронетранспортер;

БУ - блок усилителей;

ВН - вертикальное наведение;

В - вооружение (пушка);

ГБ - гироблок;

ГН - горизонтальное наведение;

ГП - гидропривод вертикального наведения;

ГТ-ГН - двухстепенной гироскопический датчик абсолютной угловой скорости привода ГН - датчик абсолютной скорости вооружения (башни) по ГН;

ГТ-ВН - двухстепенной гироскопический датчик абсолютной угловой скорости привода ВН - датчик абсолютной скорости вооружения (пушки) по ВН;

ГУ - гидроусилитель;

ДУ-ГН - трехстепенной гироскопический датчик угла привода ГН;

ДУ-ВН - трехстепенной гироскопический датчик угла привода ВН;

ЗУС-ГН - задающее устройство стабилизации привода ГН;

ЗУС-ВН - задающее устройство стабилизации привода ВН;

КУ-ГН - цифровой корректирующий усилитель привода ГН;

КУ-ВН - цифровой корректирующий усилитель привода ВН;

КР - коробка распределительная;

МУ - механизм управления привода ВН;

МЦО-ВУ - модуль цифрового обмена с внешними устройствами;

НЗУ-ГН - цифровое нелинейное звено управления привода ГН;

НЗУ-ВН - цифровое нелинейное звено управления привода ВН;

ОВН - объект военного назначения;

ОСТ-ВН - обратная связь по току механизма управления привода ВН;

ОСТ-ГН - обратная связь по току ЭМУ канала управления привода ГН;

ОСН-ГН - обратная связь по напряжению ЭМУ канала управления привода ГН;

У-ГН - высоковольтный ламповый усилитель привода ГН;

У-ВН - высоковольтный ламповый усилитель привода ВН;

П - прицел наводчика;

ПН - пульт наведения;

ПД-ГН - пропорционально-дифференцирующий высоковольтный ламповый регулятор привода ГН;

П-ВН - пропорциональный высоковольтный ламповый регулятор привода ВН;

ПИД-ГН - пропорционально-интегрально-дифференцирующий регулятор привода ГН;

ПИД-ВН - пропорционально-интегрально-дифференцирующий регулятор привода ВН;

ПУ - питающая установка привода ВН;

Ред. ГН - редуктор привода ГН;

СВ - стабилизатор вооружения ОВН;

СУО - система управления огнем ОВН;

ТО - техническое описание;

ТУ - технические условия;

НИ - исполнительный цилиндр привода ВН;

ЦС - цилиндр силовой привода ВН;

ЭМУ - электромашинный усилитель привода ГН;

ЭД-ГН - электродвигатель привода ГН;

ωц-ГН - положительная обратная связь по скорости движения цели в плоскости ГН;

ωц-ВН - положительная обратная связь по скорости движения цели в плоскости ВН;

Заявляемый стабилизатор вооружения боевого модуля представляет собой два автономно работающих привода наведения и стабилизации вооружения (башни и пушки) в плоскостях горизонтального (ГН) и вертикального (ВН) наведения боевого модуля.

Стабилизатор вооружения боевого модуля (Фиг. 2) состоит из:

Привода ГН, который содержит пульт наведения (ПН) 1, электрический сигнал которого через цифровое нелинейное звено управления ГН (НЗУ-ГН) 2 поступает на вход модуля управления ГН 3. Так же на вход модуля управления ГН 3 поступают сигнал положительной обратной связи по скорости движения цели в плоскости ГН (ω_ц-ГН) пульта наведения (ПН) 1 и сигнал задающего устройства стабилизации по ГН (ЗУС-ГН) 4 гироблока (ГБ) 5. В модуле управления ГН 3 сигнал задающего устройства стабилизации привода ГН (ЗУС-ГН) 4 преобразуется в абсолютное угловое положение привода ГН и, сравниваясь с сигналом цифрового нелинейного звена управления ГН (НЗУ-ГН) 2, формирует сигнал ошибки стабилизации привода ГН. Сформированная в модуле управления ГН 3 ошибка стабилизации привода ГН поступает на вход пропорционально-интегрально-дифференцирующего регулятора привода ГН (ПИД-ГН) 6, выход которого связан с входом цифрового корректирующего усилителя ГН (КУ-ГН) 7, на другие входы которого поступают сигналы обратной связи по току (ОСТ-ГН) и напряжению (ОСН-ГН) электромашинного усилителя (ЭМУ) 8. Выход цифрового корректирующего усилителя ГН (КУ-ГН) 7, на котором формируется итоговый сигнал управления приводом ГН, соединен со входом электромашинного усилителя (ЭМУ) 8. Цифровое нелинейное звено управления (НЗУ-ГН) 2, модуль управления ГН 3, пропорционально-интегрально-дифференцирующий регулятор привода ГН (ПИД-ГН) 6 и корректирующий усилитель ГН (КУ-ГН) 7 реализованы в виде аналогово-цифровых модулей в коробке распределительной (КР) 9. Итоговый сигнал управления для привода ГН через электромашинный усилитель (ЭМУ) 8 в виде напряжения поступает на вход электродвигателя (ЭД-ГН) 10, вал которого начинает вращаться и через редуктор (Ред. ГН) 11 разворачивает башню (Б) 12, в цапфах которой установлено вооружение (пушка) (В) 13 и на которой закреплен прицел (П) 14, и жестко связанное с вооружением (пушкой) (В) 13 задающее устройство стабилизации привода ГН (ЗУС-ГН) 4. Кроме того, модуль управления ГН 3, расположенный в коробке распределительной (КР) 9, электрически связан с модулем управления ВН 15, расположенным в блоке усилителей (БУ) 16.

Привода ВН, который содержит пульт наведения (ПН) 1, электрически связанный с трехстепенным гироскопическим датчиком угла (ДУ-ВН) 17 гироблока (ГБ) 5, а так же через цифровое нелинейное звено управления ВН (НЗУ-ВН) 18 связанный с модулем управления ВН 15. Так же на вход модуля управления ВН 15 поступают сигнал положительной обратной связи по скорости движения цели в плоскости ВН (ω_ц-ВН) пульта наведения (ПН) 1 и сигнал задающего устройства стабилизации по ВН (ЗУС-ВН) 19 гироблока (ГБ) 5, жестко связанного, в свою очередь, с вооружением (пушкой) (В) 13. В модуле управления ВН 15, в зависимости от режима работы, формируется сигнал абсолютного углового положения привода ВН, полученный либо от трехстепенного гироскопического датчика угла (ДУ-ВН) 17 гироблока (ГБ) 5, либо в результате математического преобразования сигнала задающего устройства стабилизации (ЗУС-ВН) 19 гироблока (ГБ) 5. Далее в модуле управления ВН 15 сигнал абсолютного углового положения привода ВН, сравниваясь с сигналом цифрового нелинейного звена управления ВН (НЗУ-ВН) 18, преобразуется в сигнал ошибки стабилизации привода ВН. Сформированная в модуле управления ВН 15 ошибка стабилизации привода ВН с выхода модуля управления ВН 15 поступает на вход пропорционально-интегрально-дифференцирующего регулятора привода ВН (ПИД-ВН) 20, выход которого электрически связан с входом корректирующего усилителя ВН (КУ-ВН) 21. Так же на вход корректирующего усилителя ВН (КУ-BFT) 21 поступает сигнал обратной связи по току (ОСТ ВН) механизма управления (МУ) 22 исполнительного цилиндра (ЦИ) 23 гидропривода ВН (ГП) 24, механически связанного с вооружением (пушкой) (В) 13 и башней (Б) 12, на которой жестко закреплен прицел (П) 14. Цифровое нелинейное звено управления (НЗУ-ВН) 18, модуль управления ВН 15, пропорционально-интегрально-дифференцирующий регулятор привода ВН (ПИД-ВН) 20 и цифровой корректирующий усилитель ВН (КУ-ВН) 21 реализованы в виде аналогово-цифровых модулей в блоке усилителей (БУ) 16. Итоговый сигнал управления приводом ВН, сформированный в корректирующем усилителе (КУ-ВН) 21, с его выхода поступает на вход механизма управления (МУ) 22 цилиндра исполнительного (ЦИ) 23 гидропривода ВН (ГП) 24, питающая установка (ПУ) 25 которого создает поток рабочей жидкости на входе механизма управления (МУ) 22, распределяемого им в соответствии с итоговым сигналом управления приводом ВН на входе, меняя тем самым направление движения штока исполнительного цилиндра (ЦИ) 23, поворачивающего вооружение (пушку) (В) 13 в плоскости ВН, а с ней и жестко связанные с ней трехстепенной гироскопический датчик угла (ДУ-ВН) 17, задающее устройство стабилизации (ЗУС-ВН) 19 и прицел (П) 14.

Модуль управления ВН 15 блока усилителей (БУ) 16 также электрически связан с модулем цифрового обмена с внешними устройствами (МЦО-ВУ) 26.

Модуль управления ГН 3 так же используется для настройки привода ГН и его диагностики в составе ОВН, причем настройка привода ГН, управляющие устройства которого расположены в коробке распределительной (КР) 9, возможна как при подключении к контрольному разъему коробки распределительной (КР) 9, так и органами настройки приводов, расположенными на корпусе блока усилителей (БУ) 16, за счет наличия цифрового канала связи между модулем управления ГН 3, расположенным в коробке распределительной (КР) 9, и модулем управления ВН 15, расположенном в блоке усилителей (БУ) 16. Модуль управления ВН 15, в свою очередь, так же используется для настройки привода ВН и его диагностики в составе ОВН, как при подключении к контрольному разъему блока усилителей (БУ) 16, так и с помощью органов настройки приводов, расположенных на корпусе блока усилителей (БУ) 16, а также имеет цифровой канал связи с модулем цифрового обмена с внешними устройствами (МЦО-ВУ) 26, который благодаря наличию цифровых информационных каналов обмена имеет возможность подключения внешних устройств ОВН.

Модуль управления ГН 3 и модуль управления ВН 15 так же отвечают за коммутацию составных частей в соответствии с выбранным режимом работы ОВН.

Большинство новых элементов системы удобнее реализовать как часть программного обеспечения коробки распределительной (КР) 9 и блока усилителей (БУ) 16, при этом обработка получаемых коробкой распределительной (КР) 9 и блоком усилителей (БУ) 16 данных будет осуществляться контроллерами, состоящих из модулей:

- аналого-цифрового преобразователя;

- цифро-аналогового преобразователя;

- дискретного ввода - вывода;

- информационных каналов обмена, являющихся портами контроллеров.

Цифровое нелинейное звено управления по ГН (НЗУ-ГН) 2, цифровое нелинейное звено управления по ВН (НЗУ-ВН) 18, модуль управления ГН 3, модуль управления ВН 15, пропорционально-интегрально-дифференцирующий регулятор привода ГН (ПИД-ГН) 6, пропорционально-интегрально-дифференцирующий регулятор привода ВН (ПИД-ВН) 20, цифровой корректирующий усилитель по ГН (КУ-ГН) 7, цифровой корректирующий усилитель по ВН (КУ-ВН) 21, а так же модуль цифрового обмена с внешними устройствами (МЦО-ВУ) 26 могут быть выполнены в виде подпрограмм управления выходами «цифро-аналогового преобразователя ГН и ВН и дискретными выходами контроллеров, а корректирующие звенья ГН и ВН представляют собой цифровые фильтры 1-го и 2-го порядка, полученные билинейным преобразованием аналоговых прототипов, причем частота обработки полученных коробкой распределительной (КР) 9 и блоком усилителей (БУ) 16 данных и выдача ими сигналов управления на усилители приводов ВН и ГН (электромашинный усилитель привода ГН (ЭМУ) 8 и исполнительный цилиндр привода ВН (ЦИ) 23 с механизмом управления привода ВН (МУ) 22) будет определяться заданной частотой циклов обработки сигналов блоком усилителей (БУ) 16 и коробкой распределительной (КР) 9.

Устройства настройки и диагностики представляют собой как встроенные в ОВН аппаратно программные средства, так и средства, подключаемые к контрольным разъемам коробки распределительной (КР) 9 и блока усилителей (БУ) 16 стабилизатора вооружения боевого модуля. [4]

Сигналы с трехстепенного гироскопического датчика угла привода ВН (ДУ-ВН) 17, задающего устройства стабилизации по ВН (ЗУС-ВН) 19, задающего устройства стабилизации по ГН (ЗУС-ГН) 4, а так же сигналы с пульта наведения (ПН) 1, пропущенные через цифровые нелинейные звенья управления (НЗУ-ВН) 18 и (НЗУ-ГН) 2, формируют на входах коробки распределительной (КР) 9 сигналы ошибки по ГН, а на входах блока усилителей (БУ) 16 сигналы ошибки по ВН, тогда как сигналы обратных связей по абсолютной угловой скорости вооружения (пушки) (В) 13 по ВН и башни (Б) 12 по ГН, получаемые так же с задающих устройств стабилизации по ГН (ЗУС-ГН) 4 и ВН (ЗУС-ВН) 19, сигналы по скорости движения цели в плоскости ГН и в плоскости ВН, сигналы обратных связей по скорости вращения вала и току электродвигателя (ЭД-ГН) 10 привода ГН, и сигнал обратной связи по току механизма управления (МУ) 22 исполнительного цилиндра (ЦИ) 23, формируют корректирующие сигналы на входах коробки распределительной (КР) 9 и блока усилителей (БУ) 16 для обеспечения заданных характеристик приводов.

Выходной каскад (аналоговая часть) цифрового корректирующего усилителя по ГН (КУ-ГН) 7 коробки распределительной (КР) 9 может быть выполнен по схеме, построенной на операционном усилителе, в обратную связь которого введен транзисторный каскад с токовым симметричным выходом. Дополнительно в эмиттерные цепи выходных транзисторов могут быть введены токосъемные резисторы для определения тока в обмотках генератора электромашинного усилитель привода ГН (ЭМУ) 8 с функцией защиты от короткого замыкания в обмотках управления.

Выходной каскад (аналоговая часть) цифрового корректирующего усилителя по ВН (КУ-ВН) 21 блока усилителей (БУ) 16 может быть выполнен по схеме, построенной на транзисторных каскадах, управляемых в режиме широтно-импульсной модуляции (ШИМ) по сигналу ШИМ, формируемому контроллером блока усилителей (БУ) 16. В эмиттерные цепи выходных транзисторов могут быть введены токосъемные резисторы для определения тока в обмотках механизма управления с функцией защиты от короткого замыкания в обмотках управления. [5]

Стабилизация и стабилизированное наведение пушки обеспечивается в двух независимых друг от друга режимах:

- ПОЛУАВТОМАТ: стабилизация и стабилизированное наведение башни (Б) 12 и вооружения (пушки) (В) 13 по ВН и ГН и линии визирования прицела (П) 14 по сигналам с задающих устройств стабилизации (ЗУС-ГН) 4 и (ЗУС-ВН) 19 гироблока (ГБ) 5 и сигналам наведения по ВН и ГН с пульта наведения (ПН) 1;

- АВТОМАТ: стабилизация и стабилизированное наведение башни (Б) 12 и вооружения (пушки) (В) 13 по ВН и ГН по сигналу с трехстепенного гироскопического датчика угла (ДУ-ВН) 17 и сигналу задающего устройства стабилизации (ЗУС-ГН) 4, прошедшего обработку для работы в режиме АВТОМАТ в модуле управления ГН 3, и сигналу наведения по ГН с пульта наведения (ПН) 1.

Стабилизация в режиме ПОЛУАВТОМАТ пушки (В) 13 и башни (Б) 12 осуществляется по сигналам, полученным от задающих устройств стабилизации (ЗУС-ГН) 4 и (ЗУС-ВН) 19 гироблока (ГБ) 5, жестко связанного с пушкой (В) 13. Сигналы задающих устройств стабилизации (ЗУС-ГН) 4 и (ЗУС-ВН) 19 подаются на соответствующие входы модуля управления ГН 3 коробки распределительной (КР) 9 и модуля управления ВН 15 блока усилителей (БУ) 16, интегрируются и преобразуются в абсолютное угловое положение (ошибку) по ВН и ГН. Полученные ошибки приводов по ВН и ГН поступают на соответствующие входы пропорционально-интегрально-дифференцирующего регулятора привода ГН (ПИД-ГН) 6 и пропорционально-интегрально-дифференцирующего регулятора привода ВН (ПИД-ВН) 20.

Далее, полученные сигналы ошибок стабилизации по ВН и ГН фильтруются и поступают на соответствующие входы цифровых корректирующих усилителей ВН (КУ-ВН) 21 и ГН (КУ-ГН) 7 и суммируются с соответствующими сигналами отрицательных обратных связей по абсолютной угловой скорости пушки по ВН и ГН, формируемых по сигналам с датчиков абсолютной угловой скорости задающих устройств стабилизации (ЗУС-ГН) 4 и (ЗУС-ВН) 19 гироблока (ГБ) 5. Причем контур ошибки привода ГН дополнительно охвачен сигналами отрицательных обратных связей по скорости вращения вала ОСН-ГН и току ОСТ-ГН исполнительного электродвигателя (ЭД-ГН) 10, формируемых электромашинным усилителем (ЭМУ) 8 привода ГН, а контур ошибки привода ВН дополнительно охвачен сигналом отрицательной обратной связи по току в обмотках механизма управления (МУ) 22 исполнительного цилиндра (ЦИ) 23 гидропривода ВН (ГП) 24.

Сигналы местных обратных связей привода ГН позволяют повысить добротность и устойчивость привода ГН, тем самым, обеспечив требуемое качество управления приводом ГН, что в сумме с новыми цифровыми алгоритмами управления позволяет уменьшить ошибку стабилизации башни, (Б) 12 по ГН, а вновь введенная обратная связь по току механизма управления (МУ) 22 привода ВН позволяет компенсировать резонансные частоты колебаний механизма управления (МУ) 22 гидропривода (ГП) 24 и в сумме с новыми цифровыми алгоритмами управления повысить характеристики привода ВН, и тем самым улучшить стабилизацию пушки (В) 13 по ВН.

Таким образом, полученные и обработанные коробкой распределительной (КР) 9 и блоком усилителей (БУ) 16 сигналы формируют соответственно сигналы управления для механизма управления (МУ) 22 исполнительного цилиндра (ЦИ) 23 гидропривода ВН (ГП) 24 и электромашинного усилителя ГН (ЭМУ) 8. Полученные сигналы управления по ВН и ГН преобразуются цилиндром (ЦИ) 23 и электромашинным усилителем ГН (ЭМУ) 8 соответственно в линейные перемещения штока гидроцилиндра (ЦИ) 23 и усиленный по току и напряжению сигнал для управления электродвигателем ГН (ЭД-ГН) 10. Шток цилиндра (ЦИ) 23, механически связанный с вооружением (пушкой) (В) 13, и электродвигатель ГН (ЭД-ГН) 10, механически связанный с редуктором ГН (Ред. ГН) 11 и башней (Б) 12, поворачивают пушку (В) 13 по ВН, башню (Б) 12 по ГН и жестко закрепленный с ними прицел (П) 14 в сторону уменьшения ошибки стабилизации, тем самым удерживая направление пушки (В) 13, башни (Б) 12 и линии визирования прицела (П) 14 на цель.

Наведение в режиме ПОЛУАВТОМАТ пушки (В) 13 осуществляется по сигналам пульта наведения (ПН) 1, резисторы которого формируют сигналы, пропорциональные отклонениям ручек пульта (ПН) 1 в плоскостях ГН и ВН, и сигналам, положительных обратных связей по скорости движения цели в плоскости ГН ωц-ГН и ВН ωц-ВН. Сигналы пульта наведения (ПН) 1 по ГН и ВН поступают на входы цифровых нелинейных звеньев управления (НЗУ-ГН) 2 и (НЗУ-ВН) 18, связанные с соответствующими входами модуля управления ГН 3 и модуля управления ВН 15. Таким образом, наводчик (оператор) ОВН пультом наведения (ПН) 1 по ВН и ГН наводит башню (Б) 12 и пушку (В) 13, а вместе с ними жестко связанные с пушкой (В) 13 задающие устройства стабилизации (ЗУС-ГН) 4 и (ЗУС-ВН) 19, тем самым наводя прицельную марку прицела (П) 14 на цель. В модуле управления ГН 3 и модуле управления ВН 15 суммируются сигналы с выходов цифровых нелинейных звеньев управления (НЗУ-ГН) 2 и (НЗУ-ВН) 18, компенсационные сигналы положительных обратных связей по скорости движения цели в плоскости ГН ωц-ГН и ВН ωц-ВН и сигналы задающих устройств стабилизации (ЗУС-ГН) 4 и (ЗУС-ВН) 19 гироблока (ГБ) 5, пропорциональные ошибкам стабилизации по ВН и ГН. Полученные таким образом на выходе модуля управления ГН 3 и модуля управления ВН 15 сигналы представляют собой ошибки стабилизации ВН и ГН с учетом знака и амплитуды соответствующего сигнала по ВН и ГН, заданного наводчиком (оператором) с пульта наведения (ПН) 1 в плоскостях ВН и ГН.

Далее, полученные сигналы после обработки цифровыми корректирующими усилителями ВН (КУ-ВН) 21 и ГН (КУ-ГН) 7 суммируются с соответствующими сигналами отрицательных обратных связей по абсолютной угловой скорости пушки по ВН и ГН, формируемых по сигналам с датчиков абсолютной угловой скорости задающих устройств стабилизации (ЗУС-ГН) 4 и (ЗУС-ВН) 19 гироблока (ГБ) 5. Причем контур ошибки привода ГН дополнительно охвачен сигналами отрицательных обратных связей по скорости вращения вала ОСН-ГН и току ОСТ-ГН исполнительного электродвигателя (ЭД-ГН) 10, формируемых электромашинным усилителем (ЭМУ) 8 привода ГН, а контур ошибки привода ВН дополнительно охвачен сигналом отрицательной обратной связи по току в обмотках механизма управления (МУ) 22 исполнительного цилиндра (ЦИ) 23 гидропривода ВН (ГП) 24.

Сигналы местных обратных связей привода ГН позволяют повысить добротность и устойчивость привода ГН, тем самым обеспечив требуемое качество управления приводом ГН, что в сумме с новыми цифровыми алгоритмами управления позволяет уменьшить ошибку стабилизации башни (Б) 12 по ГН, а вновь введенная обратная связь по току механизма управления (МУ) 22 привода ВН позволяет компенсировать резонансные частоты колебаний механизма управления (МУ) 22 исполнительного цилиндра (ЦИ) 23 гидропривода (ГП) 24 и в сумме с новыми цифровыми алгоритмами управления повысить характеристики привода ВН и тем самым улучшить точность стабилизации вооружения (пушки) (В) 13 по ВН.

Таким образом, полученные и обработанные коробкой распределительной (КР) 9 и блоком усилителей (БУ) 16 сигналы формируют соответственно сигналы управления для механизма управления (МУ) 22 исполнительного цилиндра (НИ) 23 гидропривода ВН (ГП) 24 и электромашинного усилителя ГН (ЭМУ) 8. Полученные сигналы управления по ВН и ГН преобразуются гидроцилиндром (ЦИ) 23 и электромашинным усилителем ГН (ЭМУ) 8 соответственно в линейные перемещения штока цилиндра (ЦИ) 23 и усиленный по току и напряжению сигнал для управления электродвигателем ГН (ЭД-ГН) 10. Шток цилиндра (ЦИ) 23, механически связанный с вооружением (пушкой) (В) 13, и электродвигатель ГН (ЭД-ГН) 10, механически связанный с редуктором ГН (Ред. ГН) 11 и башней (Б) 12, поворачивают пушку (В) 13 по ВН, башню (Б) 12 по ГН и жестко закрепленный с ними прицел (П) 14 в сторону уменьшения ошибки стабилизации, тем самым удерживая направление пушки (В) 13, башни (Б) 12 и линии визирования прицела (П) 14 на цель.

Стабилизация в режиме АВТОМАТ пушки (В) 13 и башни (Б) 12 осуществляется по сигналам, полученным от задающего устройства стабилизации (ЗУС-ГН) 4 и трехстепенным гироскопическим датчиком угла по ВН (ДУ-ВН) 17 гироблока (ГБ) 5, жестко связанного с пушкой (В) 13. Сигнал задающего устройства стабилизации (ЗУС-ГН) 4 подается на вход модуля управления ГН 3 коробки распределительной (КР) 9, интегрируется и преобразуются в сигнал ошибки по ГН, а сигнал, полученный от трехстепенного гироскопического датчика угла по ВН (ДУ-ВН) 17 гироблока (ГБ) 5, подается на вход модуля управления ВН 15 блока усилителей (БУ) 16, обрабатывается и преобразуются в сигнал ошибки по ВН. Полученные ошибки приводов по ВН и ГН поступают на соответствующие входы пропорционально-интегрально-дифференцирующего регулятора привода ГН (ПИД-ГН) 6 и пропорционально-интегрально-дифференцирующего регулятора привода ВН (ПИД-ВН) 20.

Далее, полученные сигналы ошибок стабилизации по ВН и ГН фильтруются и поступают на соответствующие входы цифровых корректирующих усилителей ВН (КУ-ВН) 21 и ГН (КУ-ГН) 7 и суммируются с соответствующими сигналами отрицательных обратных связей по абсолютной угловой скорости пушки по ВН и ГН, формируемых по сигналам с датчиков абсолютной угловой скорости задающих устройств стабилизации (ЗУС-ГН) 4 и (ЗУС-ВН) 19 гироблока (ГБ) 5. Причем, контур ошибки привода ГН дополнительно охвачен сигналами отрицательных обратных связей по скорости вращения вала ОСН-ГН и току ОСТ-ГН исполнительного электродвигателя (ЭД-ГН) 10, формируемых электромашинным усилителем (ЭМУ) 8 привода ГН, а контур ошибки привода ВН дополнительно охвачен сигналом отрицательной обратной связи по току в обмотках механизма управления (МУ) 22 исполнительного цилиндра (ПИ) 23 гидропривода ВН (ГП)24.

Сигналы местных обратных связей привода ГН позволяют повысить добротность и устойчивость привода ГН, тем самым обеспечив требуемое качество управления приводом ГН, что в сумме с новыми цифровыми алгоритмами управления позволяет уменьшить ошибку стабилизации башни (Б) 12 по ГН, а вновь введенная обратная связь по току механизма управления (МУ) 22 привода ВН позволяет компенсировать резонансные частоты колебаний механизма управления (МУ) 22 исполнительного цилиндра (ЦИ) 23 гидропривода (ГП) 24 и в сумме с новыми цифровыми алгоритмами управления повысить характеристики привода ВН и тем самым улучшить стабилизацию пушки (В) 13 по ВН.

Таким образом, полученные и, обработанные коробкой распределительной (КР) 9 и блоком усилителей (БУ) 16 сигналы формируют соответственно сигналы управления для механизма управления (МУ) 22 исполнительного цилиндра (ЦИ) 23 гидропривода ВН (ГП) 24 и электромашинного усилителя ГН (ЭМУ) 8. Полученные сигналы управления по ВН и ГН преобразуются цилиндром (ЦИ) 23 и электромашинным усилителем ГН (ЭМУ) 8 соответственно в линейные перемещения штока цилиндра (ЦИ) 23 и усиленный по току и напряжению сигнал для управления электродвигателем ГН (ЭД-ГН) 10. Шток цилиндра (ЦИ) 23, механически связанный с вооружением (пушкой) (В) 13, и электродвигатель ГН (ЭД-ГН) 10, механически связанный с редуктором ГН (Ред. ГН) 11 и башней (Б) 12, поворачивают пушку (В) 13 по ВН, башню (Б) 12 по ГН и жестко закрепленный с ними прицел (П) 14 в сторону уменьшения ошибки стабилизации, тем самым удерживая направление пушки (В) 13, башни (Б) 12 и линии визирования прицела (П) 14 на цель.

Наведение в режиме АВТОМАТ пушки (В) 13 осуществляется по сигналам пульта наведения (ПН) 1, резисторы которого формируют сигналы, пропорциональные отклонениям ручек пульта (ПН) 1 в плоскостях ГН и ВН, и сигналам, положительных обратных связей по скорости движения цели в плоскости ГН ωц-ГН и ВН ωц-ВН. Сигнал пульта наведения (ПН) 1 по ВН поступает на вход электромагнита наведения трехстепенного гироскопического датчика угла (ДУ-ВН) 17, а сигнал пульта наведения (ПН) 1 по ГН поступает на вход цифрового нелинейного звена управления (НЗУ-ГН) 2. Выходы трехстепенного гироскопического датчика угла (ДУ-ВН) 17 и цифрового нелинейного звена управления (НЗУ-ГН) 2 связанны с соответствующими входами модуля управления ГН 3 и модуля управления ВН 15. В модуле управления ГН 3 и модуле управления ВН 15 сигналы суммируются с компенсационными сигналами положительных обратных связей по скорости движения цели в плоскости ГН ωц-ГН и ВН ωц-ВН и сигналы задающих устройств стабилизации (ЗУС-ГН) 4 и (ЗУС-ГН) 19 гироблока (ГБ) 5, пропорциональные ошибкам стабилизации по ВН и ГН. Полученные, таким образом, на выходе модуля управления ГН 3 и модуля управления ВН 15 сигналы представляют собой ошибки наведения ВН и ГН с учетом знака и амплитуды соответствующего сигнала по ВН и ГН, заданного наводчиком (оператором) с пульта наведения (ПН) 1 в плоскостях ВН и ГН.

Далее, полученные сигналы после обработки цифровыми корректирующими усилителями ВН (КУ-ВН) 21 и ГН (КУ-ГН) 7 суммируются с соответствующими сигналами отрицательных обратных связей по абсолютной угловой скорости пушки по ВН и ГН, формируемых по сигналам с датчиков абсолютной угловой скорости задающих устройств стабилизации (ЗУС-ГН) 4 и (ЗУС-ВН) 19 гироблока (ГБ) 5. Причем контур ошибки привода ГН дополнительно охвачен сигналами отрицательных обратных связей по скорости вращения вала ОСН-ГН и току ОСТ-ГН исполнительного электродвигателя (ЭД-ГН) 10, формируемых электромашинным усилителем (ЭМУ) 8 привода ГН, а контур ошибки привода ВН дополнительно охвачен сигналом отрицательной обратной связи по току в обмотках механизма управления (МУ) 22 исполнительного цилиндра (ЦИ) 23 гидропривода ВН (ГП) 24.

Сигналы местных обратных связей привода ГН позволяют повысить добротность и устойчивость привода ГН, тем самым, обеспечив требуемое качество управления приводом ГН, что в сумме с новыми цифровыми алгоритмами управления позволяет уменьшить ошибку стабилизации башни (Б) 12 по ГН, а вновь введенная обратная связь по току механизма управления (МУ) 22 привода ВН позволяет компенсировать резонансные частоты колебаний механизма управления (МУ) 22 исполнительного цилиндра (ЦИ) 23 гидропривода (ГП) 24 и в сумме с новыми цифровыми алгоритмами управления повысить характеристики привода ВН, и тем самым улучшить стабилизацию пушки (В) 13 по ВН.

Таким образом, полученные и обработанные коробкой распределительной (КР) 9 и блоком усилителей (БУ) 16 сигналы формируют соответственно сигналы управления для механизма управления (МУ) 22 исполнительного цилиндра (ЦИ) 23 гидропривода ВН (ГП) 24 и электромашинного усилителя ГН (ЭМУ) 8. Полученные сигналы управления по ВН и ГН преобразуются гидроцилиндром (ЦИ) 23 и электромашинным усилителем ГН (ЭМУ) 8 соответственно в линейные перемещения штока гидроцилиндра (ЦИ) 23 и усиленный по току и напряжению сигнал для управления электродвигателем ГН (ЭД-ГН) 10. Шток гидроцилиндра (ЦИ) 23, механически связанный с вооружением (пушкой) (В) 13, и электродвигатель ГН (ЭД-ГН) 10, механически связанный с редуктором ГН (Ред. ГН) 11 и башней (Б) 12, поворачивают пушку (В) 13 по ВН, башню (Б) 12 по ГН и жестко закрепленный с ними прицел (П) 14 в сторону уменьшения ошибки наведения.

Таким образом наводчик (оператор) ОВН пультом наведения (ПН) 1 по ВН и ГН наводит башню (Б) 12 и пушку (В) 13, а вместе с ними жестко связанные с пушкой (В) 13 задающее устройство стабилизации (ЗУС-ГН) 4 и трехстепенной гироскопический датчик угла (ДУ-ВН) 17, тем самым наводя прицельную марку прицела (П) 14 на цель.

Приведенные в описании технические преимущества, целесообразность и надежность стабилизатора, реализованного по заявляемой структурной схеме, подтверждены испытаниями стабилизатора вооружения на танке Т-62М (объект 166М6) на испытательной базе ОАО«103БТРЗ» г. Чита.

Источники информации:

1. Основы автоматики и танковые автоматические системы [Текст]: учебник / В.В. Корнеев, М.И. Кузнецов, Л.П. Кузьмин, К.И. Павличук // Под ред. д-ра техн. наук проф. В.В. Корнеева (Воен. акад. бронетанковых войск им. Маршала Сов. Союза Малиновского Р.Я. Кафедра электрооборудования и автоматики бронетанковой техники). - М.: [б.и.], 1976. - 545 с.

2. Танк Т-62М. Дополнение к техническому описанию и инструкции по эксплуатации танка Т-62. - М.: Военное издательство, 1987. - С. 57.

3. Танк Т-62. Руководство по материальной части и эксплуатации. -М.: Военное издательство, 1968. - С. 120.

4. Богнер Р. Введение в цифровую фильтрацию [Текст] / Богнер Р., Константинидис А. Дж. - М.: Мир, 1976. - 213 с.

5. Хоровиц П., Хилл У. Искусство схемотехники: В 3-х томах [Текст] // Т.1. Пер. с англ. - 4-е изд. перераб. и доп.- М.: Мир, 1993. - 413 с.

Claims (1)

1. Стабилизатор вооружения боевого модуля, содержащий башню с установленными на ней вооружением и прицелом, гидропривод вертикального наведения, механически связанный с вооружением и башней, редуктор горизонтального наведения, механически связанный с башней, гироблок с датчиком угла по вертикальному наведению, механически связанный с вооружением, коробку распределительную, электрически связанную с электромашинным усилителем, электродвигатель горизонтального наведения, механически связанный с редуктором горизонтального наведения и электрически связанный с электромашинным усилителем, пульт наведения, электрически связанный с коробкой распределительной и с датчиком угла по вертикальному наведению гироблока, блок усилителей, электрически связанный с пультом наведения, гидроприводом вертикального наведения и датчиком угла по вертикальному наведению гироблока, отличающийся тем, что в него дополнительно введен модуль цифрового обмена с внешними устройствами, в коробку распределительную введены цифровое нелинейное звено управления горизонтального наведения, электрически связанное с пультом наведения, цифровой модуль управления горизонтального наведения, электрически связанный с цифровым нелинейным звеном управления горизонтального наведения и через положительную обратную связь по скорости движения цели в плоскости горизонтального наведения с пультом наведения, цифровой пропорционально-интегрально-дифференцирующий регулятор привода горизонтального наведения, электрически связанный с цифровым модулем управления горизонтального наведения, цифровой корректирующий усилитель горизонтального наведения, электрически связанный с цифровым пропорционально-интегрально-дифференцирующим регулятором привода горизонтального наведения и с электромашинным усилителем, с которого в цифровой корректирующий усилитель горизонтального наведения введены отрицательные обратные связи по току и напряжению, в гидропривод вертикального наведения введены цилиндр исполнительный с размещенным на нем механизмом управления и механически связанный с башней и вооружением, питающая установка, гидравлически связанная с цилиндром исполнительным, в блок усилителей введены цифровое нелинейное звено управления вертикального наведения, электрически связанное с пультом наведения, цифровой модуль управления вертикального наведения, электрически связанный с цифровым нелинейным звеном управления вертикального наведения, трехстепенным гироскопическим датчиком угла по вертикальному наведению гироблока, модулем цифрового обмена с внешними устройствами и через положительную обратную связь по скорости движения цели в плоскости вертикального наведения электрически связан с пультом наведения, цифровой пропорционально-интегрально-дифференцирующий регулятор привода вертикального наведения, электрически связанный с цифровым модулем управления вертикального наведения, цифровой корректирующий усилитель вертикального наведения, электрически связанный с цифровым пропорционально-интегрально-дифференцирующим регулятором привода вертикального наведения и с механизмом управления цилиндра исполнительного гидропривода, причем в цифровой корректирующий усилитель вертикального наведения дополнительно введена отрицательная обратная связь по току механизма управления цилиндра исполнительного гидропривода вертикального наведения, кроме того, в гироблок дополнительно введены жестко связанные с вооружением задающее устройство стабилизации по горизонтальному наведению, электрически связанное с входом цифрового модуля управления горизонтального наведения, задающее устройство стабилизации по вертикальному наведению, электрически связанное с входом цифрового модуля управления вертикального наведения, при этом цифровой модуль управления вертикального наведения блока усилителей электрически связан с цифровым модулем управления горизонтального наведения коробки распределительной.

Images