Оценка параметров твердотельного волнового гироскопа на различных этапах производства
DOI:
https://doi.org/10.22213/2410-9304-2024-4-15-23Ключевые слова:
добротность, разнодобротность, частота, разночастотность, измерение параметров, автоматизация производства, твердотельный волновой гироскопАннотация
В статье рассматривается твердотельный волновой гироскоп, описываются принципы его работы. Изучаются ключевые этапы изготовления, анализируются параметры твердотельного волнового гироскопа на различных этапах производства, характеризующие его качество. Поднимаются вопросы создания автоматизированных систем контроля качества. Выбирается набор параметров гироскопических изделий - физические параметры рабочих мод колебаний резонатора. Предложенный набор параметров достаточно полно характеризует качество прибора и может быть рассчитан на каждом из ключевых этапов производства. С целью формирования методики оценки параметров ТВГ анализируется математическая модель ТВГ в виде парциального осциллятора для случая свободных колебаний, связывающая динамику фазовых переменных и физических параметров. Изучается основной параметр качества гироскопического устройства - собственная скорость дрейфа волны в резонаторе. Рассматривается зависимость скорости дрейфа от физических параметров ТВГ. На основе рассмотренных математических моделей разрабатывается схема измерений предложенного набора параметров, предлагается методика, проектируются программные решения для реализации предложенных подходов. Описываются структурная диаграмма и диаграммы состояния предлагаемой системы измерений параметров ТВГ. Предлагаемая система состоит из двух компонент: измерительной и вычислительной. Описываются особенности функционирования каждой из компонент. Рассматриваются различные режимы работы системы оценки параметров ТВГ: режим свободных колебаний, вращение волновой картины, рабочий режим, переходные процессы. Изучается вопрос применимости и эффективности предложенных решений. Приводится пример использования спроектированной системы. Анализируются результаты получения непосредственной оценки скорости дрейфа в рабочем режиме и оценки скорости дрейфа, полученного по математической модели и оцененным физическим параметрам ТВГ. Рассматриваются направления совершенствования методики оценки параметров твердотельного волнового гироскопа.Библиографические ссылки
Свидетельство о государственной регистрации программы для ЭВМ № 2022613573 Российская Федерация. HrgCheck: № 2022612660 : заявл. 25.02.2022: опубл. 14.03.2022 / Г. А. Трутнев, Ф. И. Спиридонов, Л. Р. Закиров, Р. И. Мингазов; заявитель акционерное общество «Ижевский электромеханический завод «Купол».
Определение параметров резонатора твердотельного волнового гироскопа и моделирование по экспериментальным данным / А. В. Кривов, Р. В. Мельников, Ф. И. Спиридонов, Г. А. Трутнев // Вестник КГТУ им. А.Н. Туполева. 2019. № 2. С. 127-133.
Журавлев В. Ф. Пространственный осциллятор Ван-дер-Поля. Технические приложения // Известия Российской академии наук. Механика твердого тела. 2020. № 1. С. 158-164. DOI 10.31857/ S0572329920010249.
Басараб М. А., Лунин Б. С., Колесников А. В. Численно-аналитическое решение дифференциального уравнения свободных колебаний упругого кольца при произвольном законе поворота основания // Динамика сложных систем - XXI век. 2020. Т. 14, № 2. С. 5-15. DOI 10.18127/j19997493-202002-01.
Нарайкин, О & Naraikin, O & Сорокин, Федор & Sorokin, F. & Козубняк, Светлана & Kozubnyak, Svetlana. Численное определение расщепления собственных частот тонкостенной оболочки с малой неосесимметричностью срединной поверхности Numerical determination of the splitting of natural frequencies of an thin-walled shell with small nonaxisymmetric of the of the middle surface. Математическое моделирование. 35. 106-126. 10.20948/mm-2023-03-07.
Распопов В. Я., Лихошерст В. В., Каликанов А. В. Волновые твердотельные гироскопы российской разработки для бортовых систем летательных аппаратов // Известия высших учебных заведений. Авиационная техника. 2021. № 4. С. 148-153.
Zhennan Wei , Guoxing Yi *, Yan Huo, Ziyang Qi and Zeyuan Xu. The Synthesis Model of Flat-Electrode HRG. Sensors 2019, 19, 1690; doi:10.3390/s19071690 www.mdpi.com/journal/ sensors.
Yan Shi, Xiang Xi, Yulie Wu, WeiLi, Kun Lu, Zhanqiang Hou, Xuezhong Wu, Dingbang Xiao. Wafer-level fabrication process for micro hemisphericalresonators. Transducers. 2019. EUROSENSORS XXXIIIBerlin, GERMANY, 23-27 June, 2019.
Лунин Б. С., Матвеев В. А., Басараб М. А. Волновой твердотельный гироскоп. Теория и технология : монография. М. : Радиотехника, 2014. 176 с.
Ruiqi Wang, Guoxing Yi, Weinan Xie, Zhennan Wei, Qi Wang, Modeling, identification and compensation for assembly error of whole-angle mode hemispherical resonator gyro, Measurement, Vol. 204, 2022. URL: https://doi.org/10.1016/j.measurement.2022.112064.
Трутнев Г. А. Нелинейность масштабного коэффициента твердотельного волнового гироскопа // Интеллектуальные системы в производстве. 2018. № 4. С. 138-144. DOI 10.22213/2410-9304-2018-4-138-144.
Ruan, X. Ding, Y. Gao, Z. Qin and H. Li, "Analysis and Compensation of Bias Drift of Force-to-Rebalanced Micro-Hemispherical Resonator Gyroscope Caused by Assembly Eccentricity Error," in Journal of Microelectromechanical Systems, vol. 32, no. 1, pp. 16-28, Feb. 2023, doi: 10.1109/JMEMS.2022.3228268.
Zhuravlev V.Ph. Temperature Drift of a Hemispherical Resonator Gyro (HRG).MECHANICS OF SOLIDS Vol. 53 No. 3 2018. P. 241-248.
Hsu J. -Y., Wang Y. -F., Lin K. -C., Chen M. -Y. and Hsu J. H. -Y., "Wind Turbine Fault Diagnosis and Predictive Maintenance Through Statistical Process Control and Machine Learning," in IEEE Access, vol. 8, pp. 23427-23439, 2020, doi: 10.1109/ACCESS. 2020.2968615.
Soori M., & Asmael M. (2021). Classification of research and applications of the computer aided process planning in manufacturing systems. Independent Journal of Management & Production, 12(5), 1250-1281. https://doi.org/10.14807 /IJMP.V12I5.1397
Krebs, J.; Roedel, L.; Mueller, G.: Computer Aided Inspection Planning For Automation Of On-Machine Inspection Of Customised Milling Parts. In: Herberger, D.; Hübner, M.; Stich, V. (Eds.): Proceedings of the Conference on Production Systems and Logistics: CPSL 2023 - 1. Hannover : publish-Ing., 2023, S. 758-766. DOI: https://doi.org/10.15488/13495.
Wiecha Łukasz, Ćwikła Grzegorz. Statistical process control and CAQ systems as a tools assuring quality in the automotive industry, September 2019 Multidisciplinary Aspects of Production Engineering 2(1):336-344DOI:10.2478/mape-2019-0033.
Шишаков К. В. Математические модели для цифровых двойников неидеальных резонаторов твердотельных волновых гироскопов // Интеллектуальные системы в производстве. 2022. Т. 20, № 3. С. 12-23. DOI 10.22213/2410-9304-2022-3-12-23.
Basarab M. A., Lunin B. S., Ivanov I. P. Analytical solution of the dynamics equations for a wave solid-state gyroscope using the angular rate linear approximation // Вестник МГТУ им. Н. Э. Баумана. Сер. Естественные науки. 2021. № 5. С. 17-32.
Климов Д. М., Журавлев В. Ф., Жбанов Ю. К. Кварцевый полусферический резонатор (Волновой твердотельный гироскоп). М. : ФГБУНИПМех им. А. Ю. Ишлинского РАН, 2017. 193с.
Naser El-Sheimy and Ahmed Youssef. Inertial sensors technologies for navigation applications: state of the art and future trends. Satellite Navigation. 2020. DOI 10.1186/s43020-019-0001-5.
Пешехонов В. Г. Перспективы развития гироскопии // Гироскопия и навигация. 2020. Т. 28, № 2 (109). С. 3-10. DOI 10.17285/0869-7035.0028.
Делэйе Ф. Бортовая инерциальная система координат SpaceNaute для европейского ракетыносителя «Ариан-6» на основе волнового твердотельного гироскопа // Гироскопия и навигация.2018. Т. 26, № 4 (103). С. 3-13. DOI 10.17285/0869-7035.2018.26.4.003-013.
Загрузки
Опубликован
Как цитировать
Выпуск
Раздел
Лицензия
Copyright (c) 2024 Георгий Александрович Трутнев, Федор Игоревич Спиридонов, Рамис Ильфатович Мингазов
Это произведение доступно по лицензии Creative Commons «Attribution» («Атрибуция») 4.0 Всемирная.
