НЕЛИНЕЙНОСТЬ МАСШТАБНОГО КОЭФФИЦИЕНТА ТВЕРДОТЕЛЬНОГО ВОЛНОВОГО ГИРОСКОПА

Георгий Александрович Трутнев

doi:10.22213/2410-9304-2018-4-138-144

Авторы

Г. А. Трутнев ИжГТУ имени М. Т. Калашникова

DOI:

https://doi.org/10.22213/2410-9304-2018-4-138-144

Ключевые слова:

измерительный прибор, твердотельный волновой гироскоп, погрешности прибора, нелинейность масштабного коэффициента, настройка прибора, компенсация нелинейности

Аннотация

В статье рассматривается измерительный прибор - твердотельный волновой гироскоп, работающий в режиме свободных колебаний. Повышение точности твердотельного волнового гироскопа всегда остается актуальной задачей. Твердотельный волновой гироскоп - измерительная система, в состав которой входит измерительная компонента. Несовершенство измерительной компоненты сказывается на точностных характеристиках прибора в целом. Погрешности в измерительной компоненте приводят к появлению нелинейности масштабного коэффициента. В статье исследуется данный вид погрешности, предлагается подход повышения точности выходного сигнала за счет использования информации о нелинейности масштабного коэффициента. Исследуются возможные причины нелинейности масштабного коэффициента, такие как разные коэффициенты усиления датчиков перемещения системы съема, отклонения от необходимого углового размещения датчиков, нелинейность преобразования самих датчиков. Выявляется основной фактор погрешности - угловая ориентация волны. Анализируется влияние нелинейности масштабного коэффициента на систему управления. Приводятся несколько способов измерения нелинейности и оценки ее точности. Даются рекомендации, в каких случаях какие способы измерения удобнее и эффективнее. Описывается влияние дрейфа волны и шумовой составляющей сигналов на точность оценки нелинейности масштабного коэффициента. Предлагается методика повышения точности выходного сигнала за счет подстройки в вычислительной компоненте ТВГ фазовых переменных волновой картины. Остаточное влияние нелинейности предлагается уменьшать за счет компенсации погрешности. Анализируются вопросы реализации компенсации нелинейности. Рассматривается другой возможный фактор нелинейности - температура. Описывается способ измерения данного фактора. Предлагается унификация моделей нелинейности и дрейфа для повышения эффективности компенсации погрешностей выходного сигнала ТВГ.

Биография автора

Г. А. Трутнев, ИжГТУ имени М. Т. Калашникова

соискатель, кафедра «Мехатронные системы»

Библиографические ссылки

Измерительно-вычислительный комплекс ТВГ / Г. А. Трутнев, С. Б. Назаров, К. К. Перевозчиков, А. В. Щенятский // Интеллектуальные системы в производстве. 2017. Т. 15, № 3. С. 62-72. DOI: 10.22213/2410-9304-2017-3-62-72.

Климов Д. М., Журавлев В. Ф., Жбанов Ю. К. Кварцевый полусферический резонатор (Волновой твердотельный гироскоп). М. : ФГБУН ИПМех им. А. Ю. Ишлинского РАН, 2017. 193 с.

Новое поколение ИНС на основе ВТГ / С. Негри, Э. Лабарр, К. Линьон, Э. Брунштейн, Э. Салаён // Гироскопия и навигация. 2016. Т. 24. № 1 (92). DOI: 10.17285/0869-7035.2016.24.1.049-059.

Qiu B., Li P., Wang J. Full Digital Control of Hemispherical Resonator Gyro under Force-to-Rebalance Mode // IEEE Sensors Journal. Vol. 15. No. 1. 2015. Pp. 71-75. DOI: 10.1109/JSEN.2014.2339229.

Yi G., Qi Z., Xi B., Xie Y. Modeling of Acceleration Influence on HRG forsing system // Mathematical problems in engineering. Vol. 2015. 2015. Pp. 104041. DOI. 10.1155/2015/104041.

Bryan G. H. On the beats in the vibrations of a revolving cylinder or bell // Proc. Camb. Phil. Soc. Math. Phys Sci. 1890 Vol. 7. Pp. 101-111.

Лунин Б. С., Матвеев В. А., Басараб М. А. ВТГ. Теория и технология. М. : Радиотехника, 2014. 176 с.

Матвеев В. А., Липатников В. И., Алехин А. В. Проектирование волнового твердотельного гироскопа : учеб. пособие для втузов. М. : Изд-во МГТУ им. Н. Э. Баумана, 1997. 168 с.

Журавлев В. Ф. Двумерный осциллятор Ван дер Поля с внешним управлением // Нелинейная динамика. 2016. Т. 12. № 2. С. 211-222. DOI: 10.20537/nd1602004.

Zhbanov Y. K. Amplitude Control Contour in a Hemispherical Resonator Gyro with Automatic Compensation for Difference in Q-factors // Mechanics of Solids. Vol. 43. No. 3. 2008. Pp. 328-332. DOI: 10.3103/S0025654408030035.

Мельников Р. В., Трутнев Г. А., Щенятский А. В. Модель определения дефекта разнодобротности твердотельного волнового гироскопа // Интеллектуальные системы в производстве. 2018. Т. 16. № 2. С. 69-77. DOI 10.22213/2410-9304-2018-2-69-77.

Журавлев В. Ф., Линч Д. Д. Электрическая модель ВТГ // Механика твердого тела. 1995. № 5. С. 12-25.

Компенсация дрейфа ТВГ / Г. А.Трутнев, С. Б. Назаров, К. К. Перевозчиков, А. В. Щенятский // Вестник ИжГТУ имени М. Т. Калашникова. 2018. Т. 21. № 3. С. 198-204. DOI 10.22213/2413-1172-2018-3-198-204.

Журавлев В. Ф. Температурный дрейфа ВТГ // Механика твердого тела. 2018. № 3. С. 3-11. DOI: 10.7868/S0572329918030017.

Xu Wang, Wenqi Wu, Zhen Fang, Bing Luo, Yun Li, Qingan Jiang, Temperature Drift Compensation for HRG Based on Natural Frequency // Sensors, 2012. № 12. P. 6434-6446. DOI: 10.3390/s120506434.