Расчет и синтез параметров гиростабилизаторов для маневренных объектов. Часть 2. Анализ устойчивости и расчет погрешностей стабилизации гиростабилизаторов

Московский государственный технический университет 
имени Н.Э. Баумана 
В.Д. Арсеньев 
Расчет и синтез параметров гиростабилизаторов 
для маневренных объектов 
 
 
Часть 2 
 
Анализ устойчивости 
 и расчет погрешностей стабилизации  
гиростабилизаторов 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
1 

УДК 629.7.054(075.8) 
ББК 39.57-5 
 
А85 
Издание доступно в электронном виде на портале ebooks.bmstu.ru 
по адресу: http://ebooks.bmstu.ru/catalog/177/book1227.html 
Факультет «Информатика и системы управления» 
Кафедра «Приборы и системы ориентации, стабилизации  
и навигации» 
Рекомендовано Редакционно-издательским советом 
МГТУ им. Н.Э. Баумана в качестве учебного пособия 
Рецензенты: 
д-р техн. наук А.В. Бабиченко, 
 канд. техн. наук, доцент А.В. Кулешов 
 
Арсеньев, В. Д. 
А85  
 
Расчет и синтез параметров гиростабилизаторов для маневренных объектов : в 3 ч. — Ч. 2 : Анализ устойчивости  
и расчет погрешностей стабилизации гиростабилизаторов / 
В. Д. Арсеньев. — Москва : Издательство МГТУ им. Н. Э. Баумана, 2015. — 35, [5] с. : ил.  
ISBN 978-5-7038-4193-8 
Во второй части пособия изложено решение задач синтеза параметров и оценки точностных характеристик гиростабилизаторов. 
Приведен пример расчета характеристик гиростабилизатора с использованием результатов расчета возмущающих моментов для высокоманевренного объекта и рассмотрены составляющие погрешностей, особенно важных для подвижных объектов высокой маневренности. 
Для студентов 4–5-го курсов, обучающихся по специальности 
«Приборы и системы ориентации, стабилизации и навигации»,  
а также выполняющих проекты по курсам «Теория гироскопов и гиростабилизаторов» и «Расчет и синтез систем ориентации», дипломные проекты. 
 
  УДК 629.7.054(075.8) 
 
  ББК 39.57-5 
 
© МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2015 
 
© Оформление. Издательство  
ISBN 978-5-7038-4193-8 
 
МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2015 
2 

ПРЕДИСЛОВИЕ 
Учебное пособие посвящено методике расчета параметров, 
обеспечивающих устойчивость и требуемые точностные характеристики гиростабилизаторов, в том числе предназначенных для 
маневренных объектов. Под маневренными объектами понимают 
объекты, имеющие угловые скорости до сотен градусов в секунду 
и угловые ускорения до сотен градусов в секунду в квадрате при 
значительных угловых эволюциях объекта. 
В пособии рассмотрены передаточные функции каналов различных типов гиростабилизаторов. Приведены формулы для анализа передаточных функций разомкнутой и замкнутой систем. Изложена методика анализа собственного движения гиростабилизатора и определения устойчивости системы характеристик качества 
переходного процесса, а также методика анализа его вынужденного движения. Проанализированы передаточные функции, позволяющие определить статические и динамические погрешности 
стабилизации платформы на различных частотах характерных 
возмущений. Описана методика расчета и выбора параметров на 
примере двухосного гиростабилизатора для системы ориентации 
маневренного объекта. Расчет выполнен на основании требований 
технического задания с использованием результатов, полученных 
в работе [4]. 
Учебное пособие предназначено для студентов 4–5-го курсов, 
обучающихся по специальности «Приборы и системы ориентации, 
стабилизации и навигации», выполняющих курсовые и дипломные 
проекты. 
3 

ВВЕДЕНИЕ 
Один из важных этапов проектирования, расчета и синтеза параметров гиростабилизатора (ГС) — обеспечение устойчивости ГС 
и заданных точностных характеристик, определяющихся статическими и динамическими погрешностями стабилизации [1–3]. Основой для проектирования ГС и проведения расчета возмущающих 
моментов и точностных характеристик является техническое задание (ТЗ) на разработку ГС [4]. 
Приведем два важных понятия, используемых в теории гиростабилизаторов. 
Ось стабилизации — ось, вокруг которой абсолютная угловая 
скорость поворота стабилизируемого объекта в инерциальном 
пространстве равна нулю, или ось, вокруг которой происходит 
уравновешивание моментов внешних сил приводом стабилизации. 
При этом пространственное положение самой оси стабилизации 
может изменяться произвольно. 
Стабилизируемая ось — ось, положение которой стабилизировано в инерциальном пространстве. Однако поворот вокруг этой 
оси стабилизируемого объекта возможен. 
Принятые признаки для классификации гиростабилизаторов: 
по числу осей стабилизации — одноосные, двухосные и трехосные или пространственные ГС. Одноосный ГС — одна ось стабилизации (стабилизируемой оси нет), двухосный ГС — две оси 
стабилизации и одна стабилизируемая ось, трехосный ГС — три 
оси стабилизации и три стабилизируемых оси (поэтому он именуется еще и пространственным ГС); 
по функции гироскопа, выполняемой в процессе стабилизации, — силовые, индикаторно-силовые и индикаторные ГС. В силовом ГС гироскоп в первый момент парирует внешний возмущающий момент и при отсутствии демпфирования по оси прецессии 
ГС не имеет статической ошибки стабилизации. Преимущество 
4