Идентификация параметров волнового твердотельного гироскопа при медленно меняющейся частоте вынужденных колебаний

Инженерный журнал: наука и инновации

# 10·2017 1

УДК 531.383 DOI 10.18698/2308-6033-2017-10-1695

Идентификация параметров волнового

твердотельного гироскопа при медленно

меняющейся частоте вынужденных колебаний

Национальный исследовательский университет «МЭИ»,

Москва, 111250, Россия

В настоящее время волновой твердотельный гироскоп (ВТГ) является одним из

перспективных датчиков инерциальной информации, так как обладает высокой

надежностью и малыми габаритными размерами при сравнительно низкой стои-

мости. Системы навигации и управления движением объектов различного назна-

чения, построенные на базе ВТГ, имеют широкую область применения. Повыше-

ние точностных характеристик ВТГ — актуальное направление исследований.

Задача идентификации параметров ВТГ связана с повышением точности ВТГ

и направлена на определение погрешностей, вызываемых как производственными

дефектами изготовления резонатора, так и нелинейностью колебаний. Известна

методика, позволяющая определять наряду с параметрами линейной модели так-

же и коэффициент нелинейности. В ней используется трудоемкая процедура из-

мерений, проводимая при стационарных режимах вынужденных колебаний, соот-

ветствующих различным настраиваемым частотам генератора. Проведение

таких измерений требует многочисленных переключений частот и ожиданий

окончания переходных процессов. В данной работе предложена методика иден-

тификации параметров гироскопа с учетом нелинейности при медленно изменяю-

щейся частоте вынужденных колебаний. Идентифицируемые параметры вклю-

чают в себя разночастотность, разнодобротность, параметры внешнего

воздействия на резонатор и коэффициент нелинейности. Данные параметры

необходимы для контроля качества и совершенствования технологии изготовле-

ния гироскопа, а также для компенсации его дрейфа. Учет нелинейности колеба-

ний резонатора позволяет проводить испытания при больших амплитудах колеба-

ний, когда отношение сигнал/шум достаточно высокое, что способствует

повышению точности определения параметров. Для оценки параметров получен-

ной математической модели колебаний резонатора при медленно изменяющейся

частоте вынужденных колебаний применен алгоритм оптимальной фильтрации

Калмана. Разработанная методика позволит автоматизировать процесс опреде-

ления параметров гироскопа при медленно изменяющейся частоте вынужденных

колебаний и сократить время уточнения параметров работающего гироскопа.

Ключевые слова:

волновой твердотельный гироскоп, нелинейные колебания, иден-

тификация параметров, фильтр Калмана

Введение.

В основе функционирования волнового твердотельно-

го гироскопа (ВТГ) лежит физический принцип, заключающийся

в инертных свойствах упругих волн, возбуждаемых в осесимметрич-

ных оболочках [1]. Основы теории ВТГ были заложены в работах

[1–3]. Вопросы идентификации параметров гироскопов и методы по-