ГСН с гироскопической стабилизацией состоит из чувствительного элемента, усилителя, фильтра, датчика момента и гироскопа (рис. 5.3).
Чувствительный элемент определяет угол (см. рис. 5.1), который является ошибкой гиростабилизатора, следящего за целью.
Усилитель и фильтр служат для усиления и фильтрации сигнала, поступающего с выхода чувствительного элемента.
Сигнал с выхода фильтра поступает на моментный датчик, который создает момент , действующий на гиростабилизатор. Под действием момента ось гиростабилизатора прицессирует вокруг оси , а вместе с осью гиростабилизатора разворачивается и ось гиростабилизатора.
Функциональная схема ГСН с гироскопической стабилизацией приведена на рис. 5.4, а структурная схема - на рис. 5.5.
Линейная математическая модель ГСН с гироскопической стабилизацией имеет вид:
где
Для наглядности эту систему уравнений запишем с использованием углов и вместо и :
(5.2)
Найдем передаточную функцию замкнутой системы
(5.3)
Перепишем эту передаточную функцию, приняв за входную величину угловую скорость линии визирования :
(5.4)
откуда следует, что в установившемся режиме (после затухания свободных колебаний в системе) при вращении линии визирования с постоянной угловой скоростью напряжение прямо пропорционально этой угловой скорости.
Следовательно, на выходе ГСН с гироскопической стабилизацией получается сигнал , пропорциональный угловой скорости линии визирования цели.
На рис. 5.6 показаны графики переходных процессов в ГСН с гироскопической стабилизацией.
Преимущества гироскопических ГСН следующие:
1. принципиальная простота определения угловой скорости вращения линии визирования (без специальных корректирующих и дифференцирующих устройств);
2. высокая чувствительность, достигаемая за счет больших коэффициентов усиления и высокой чувствительности ГСН;
3. отсутствие влияния угловых движений ЛА на работу головки благодаря трехстепенному подвесу гироскопа, т.е. для гироскопических ГСН характерна развязка угловых движений ЛА и гироскопа.
К недостаткам относятся:
1. достаточная сложность головки (гироскоп в трехстепенном подвесе);
2. ограниченные возможности для построения мощных ГСН с большими дальностями обнаружения и высокой разрешающей способностью из-за невозможности создания больших гироскопов, способных нести тяжелые антенны или оптические системы;
3. вредное влияние нутационных колебаний гироскопа при слежении за целью, проявляющееся в дополнительных флуктуациях сигнала угловой скорости линии визирования.
Если чувствительный элемент ГСН (радиолокационная антенна или оптическая система) из-за большой массы или габаритов невозможно совместить с осью гироскопа, то его помещают вместе с позиционным гироскопом на подвижную платформу. В этом случае по сигналу с выхода чувствительного элемента ГСН основная ось гироскопа разворачивается моментным электродвигателем в направлении цели, а платформа с помощью своей следящей системы стабилизируется по направлению оси гироскопа.