Компенсация погрешностей волнового твердотельного гироскопа с электростатическими датчиками управления
Авторы: Маслов Д.А., Меркурьев И.В.
Опубликовано в выпуске: #9(81)/2018
DOI: 10.18698/2308-6033-2018-9-1800
Раздел: Механика | Рубрика: Динамика, прочность машин, приборов и аппаратуры
Рассмотрен волновой твердотельный гироскоп с электростатическими датчиками управления. Предложены три способа компенсации дрейфа гироскопа, вызванного нелинейными колебаниями резонатора. Первый способ, предназначенный для гироскопов, работающих в разомкнутом режиме датчика угловой скорости, заключается в использовании предложенной формулы угловой скорости, в которой учитываются коэффициент нелинейности и другие параметры математической модели гироскопа, предварительно найденные по специально разработанной методике. Второй способ, предназначенный для гироскопов, работающих в компенсационном режиме датчика угловой скорости, основан на подаче управляющих сигналов, которые позволяют учесть коэффициент нелинейности и другие дефекты гироскопа. Третий способ заключается в линеаризации колебаний резонатора с помощью специально сформированных сигналов, подаваемых на электростатические датчики управления. Предложенные способы могут быть использованы для устранения нелинейности колебаний и линеаризации силовых характеристик датчиков управления волновых твердотельных гироскопов с полусферическими, цилиндрическими и кольцевыми резонаторами
Литература
[1] Журавлев В.Ф., Переляев С.Е. Волновой твердотельный гироскоп — инерциальный датчик нового поколения с комбинированным режимом функционирования. Инновационные, информационные и коммуникационные технологии, 2016, № 1, с. 425−431.
[2] Басараб М.А., Лунин Б.С., Матвеев В.А., Фомичев А.В., Чуманкин Е.А., Юрин А.В. Миниатюрные волновые твердотельные гироскопы для малых космических аппаратов. Вестник МГТУ им. Н.Э. Баумана. Сер. Приборостроение, 2014, № 4, с. 80−96.
[3] Jeanroy A., Bouvet A., Remillieux G. HRG and marine applications. Gyroscopy and Navigation, 2014, vol. 5, no. 2, pp. 67–74.
[4] Журавлев В.Ф., Климов Д.М. Волновой твердотельный гироскоп. Москва, Наука, 1985, 125 с.
[5] Меркурьев И.В., Подалков В.В. Динамика микромеханического и волнового твердотельного гироскопов. Москва, Физматлит, 2009, 228 с.
[6] Матвеев В.А., Липатников В.И., Алехин А.В. Проектирование волнового твердотельного гироскопа. Москва, Изд-во МГТУ им. Н.Э. Баумана, 1997, 167 c.
[7] Журавлев В.Ф. Дрейф несовершенного ВТГ. Известия РАН. Механика твердого тела, 2004, № 4, с. 19−23.
[8] Жбанов Ю.К., Журавлев В.Ф. О балансировке волнового твердотельного гироскопа. Известия РАН. Механика твердого тела, 1998, № 4, с. 4−16.
[9] Матвеев В.А., Лунин Б.С., Басараб М.А., Чуманкин Е.А. Балансировка металлических резонаторов волновых твердотельных гироскопов низкой и средней точности. Наука и образование, 2013, № 6. DOI: 10.7463/0613.0579179
[10] Basarab M.A., Matveev V.A., Lunin B.S., Chumankin E.A. Static Balancing of Metal Resonators of Cylindrical Resonator Gyroscopes. Gyroscopy and Navigation, 2014, vol. 5, no. 4, pp. 213–218.
[11] Basarab M.A., Matveev V.A., Lunin B.S., Chumankin E.A. Algorithms and Technologies for Surface Balancing of Hemispherical and Cylindrical Resonator Gyroscopes. 22nd Saint Petersburg International Conference on Integrated Navigation Systems. ICINS 2015–22. St. Petersburg, 2015, pp. 383−386.
[12] Maslov A.A., Maslov D.A., Merkuryev I.V. Nonlinear Effects in Dynamics of Cylindrical Resonator of Wave Solid-State Gyro with Electrostatic Control System. Gyroscopy and Navigation, 2015, vol. 6, no. 3, pp. 224–229.
[13] Sudipto K. de., Aluru N.R. Complex nonlinear oscillations in electrostatically actuated microstructures. J. Microelectromech. Syst., 2006, vol. 15, no. 2, pp. 355–369.
[14] Rhoads J., Shaw S., Tunner K., Moehlis J., DeMartini B., Zhang W. Generalized parametric resonance in electrostatically actuated microelectromechanical oscillators. J. Sound and Vib., 2006, vol. 296, pp. 797–829.
[15] Chavarett F.R., Balthaza I.M., Guilherm I.R., Nasciment O.S. A reducing of chaotic behavior to a periodic orbit, of a combdriver drive system (MEMS) using particle swarm optimization. Proceedings of the 9th Brazilian Conference on Dynamics Control and their Applications. Serra Negra. 2010, pp. 378−383.
[16] Журавлев В.Ф. Управляемый маятник Фуко как модель одного класса свободных гироскопов. Известия РАН. Механика твердого тела, 1997, № 6, с. 27−35.
[17] Маслов А.А., Маслов Д.А., Меркурьев И.В. Идентификация параметров волнового твердотельного гироскопа с учетом нелинейности колебаний резонатора. Приборы и системы. Управление, контроль, диагностика, 2014, № 5, c. 24−29.
[18] Маслов Д.А. Идентификация параметров волнового твердотельного гироскопа при медленно меняющейся частоте вынужденных колебаний. Инженерный журнал: наука и инновации, 2017, вып. 10 (70). DOI: 10.18698/2308-6033-2017-10-1695
[19] Маслов Д.А. Идентификация параметров гироскопа с цилиндрическим резонатором при учете влияния нелинейности на амплитуду вынуждающего воздействия. Машиностроение и инженерное образование, 2017, № 1 (50), с. 24–31.
[20] Журавлев В.Ф. Задача идентификации погрешностей обобщенного маятника Фуко. Известия РАН. Механика твердого тела, 2000, № 5, c. 5–9.
[21] Журавлев, В.Ф., Линч Д.Д. Электрическая модель волнового твердотельного гироскопа. Известия РАН. Механика твердого тела, 1995, № 5, с. 12−24.
[22] Боголюбов Н.Н., Митропольский Ю.А. Асимптотические методы в теории нелинейных колебаний. Москва, Наука, 1974, 503 с.
[23] Maslov A.A., Maslov D.A., Merkuryev I.V., Podalkov V.V. Compensation Methods of Ring Resonator Microgyroscope Drift. 24th Saint Petersburg International Conference on Integrated Navigation Systems. ICINS 2017. Proceedings 24. 2017, pp. 64−67.