МОДЕЛЬ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ДЕФЕКТА РАЗНОДОБРОТНОСТИ ТВЕРДОТЕЛЬНОГО ВОЛНОВОГО ГИРОСКОПА

R V Melnikov; G A Trutnev; A V Shchenyatskiy

doi:10.22213/2410-9304-2018-2-69-77

Authors

R. V. Melnikov Kalashnikov ISTU, Izhevsk, Russia
G. A. Trutnev Kalashnikov ISTU, Izhevsk, Russia
A. V. Shchenyatskiy Kalashnikov ISTU, Izhevsk, Russia

DOI:

https://doi.org/10.22213/2410-9304-2018-2-69-77

Keywords:

Solid-state wave gyroscope, quartz resonator, mathematical model, vibration, drift, Q-factor, difference in Q-factor, control system

Abstract

The sensor element, its geometric features and errors affecting the tactical and technical characteristics of the product are considered. An analysis has been carried out which showed that the main contribution to the angle’s own departure is made by such errors as: elastic-mass defects of the quartz resonator, inaccuracy in the assembly of the structure, errors in the survey and control system, and geometric errors in the resonator. The influence of such errors as different frequency and difference in Q-factor on the final characteristics of the navigation device is estimated. The solid-state wave gyroscope is a complex measuring system; it includes a control component that reduces the influence of some non-ideals of the device. The actual task is to improve the control component and improve the accuracy of the entire measuring system. A promising direction is the use of adaptive automatic control systems, since there is a need to individually adjust to each sensing element: adjust the resonant frequency of the sensing element, perform the capture of the natural oscillation frequency, generate mismatch signals of the amplitude of the oscillations. When changing the mass-size parameters of the resonator, which play an important role in the measuring path of the device, it is necessary to change the parameters of the control system, which increases the time and labor costs. To improve the efficiency of the automatic control system, reduce the time to bring the device to the required level of quality, it is necessary to develop a mathematical model of the control system. We consider an ideal axisymmetric body rigidly clamped by the resonator leg. In this paper, we consider a model of the contour of automatic suppression of difference in Q-factor for the push-pull control system of a solid-state wave gyroscope. The assumption is made about the possibility of applying the results of simulation modeling for the further implementation of the contour of suppression difference in Q-factor in the composition of the navigation block.

Author Biographies

R. V. Melnikov, Kalashnikov ISTU, Izhevsk, Russia

Master’s Degree Student

G. A. Trutnev, Kalashnikov ISTU, Izhevsk, Russia

PhD Applicant

A. V. Shchenyatskiy, Kalashnikov ISTU, Izhevsk, Russia

DSc in Engineering, Professor

References

Трутнев Г. А., Назаров С. Б., Перевозчиков К. К. Измерительно-вычислительный комплекс «Твердотельный волновой гироскоп» // Интеллектуальные системы в производстве. 2017. Т. 15. № 3.

Климов Д. М., Журавлев В. Ф., Жбанов Ю. К. Кварцевый полусферический резонатор (ВТГ). М. : Ким Л. А., 2017. 194 с.

Пешехонов В. Г. Современное состояние и перспективы развития гироскопических систем // Гироскопия и навигация. 2011. № 1.

Журавлев В. Ф., Климов Д. М. Волновой твердотельный гироскоп. - М. : Наука, 1985.

Журавлев В. Ф. ВТГ: современное состояние, некоторые аспекты // Актуальные проблемы авиационных и аэрокосмических систем: процессы, модели, эксперимент. 2011. № 2 (33). С. 118-123.

Жбанов Ю. К., Журавлев В. Ф. О балансировке волнового твердотельного гироскопа // Изв. РАН МТТ. 1998. № 4. С. 4-16.

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. : ил.

Жбанов Ю. К., Журавлев В. Ф. Влияние подвижности центра резонатора на работу волнового твердотельного гироскопа // Известия Российской академии наук. Механика твердого тела. 2007. № 6. С. 14-24.

Лунин Б. С. Физико-химические основы разработки полусферических резонаторов волновых твердотельных гироскопов. М. : Изд-во МАИ, 2005. 224 с. : ил.

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.

Жбанов Ю. К., Журавлев В. Ф. О балансировке волнового твердотельного гироскопа. С. 4-16.

Шатков А. П. Разработка интеллектуального датчика угловой скорости. Волгоград : Изд-во ВоГТУ, 2008. 113 с.

Пытьев Ю. П. Методы математического моделирования измерительно-вычислительных систем. Изд. 2-е, перераб. М. : ФИЗМАТЛИТ, 2004. 400 с.

Трутнев Г. А. Модель твердотельного волнового гироскопа в медленных переменных // Вестник Удмуртского университета. Математика. 2015. Вып. 3.

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. : ил.

Журавлев В. Ф., Попов А. Л. О прецессии собственной формы колебаний сферической оболочки при ее вращении // Известия Академии наук СССР. Механика твердого тела. 1985. № 1. С. 147-151.

Мельников Р. В., Щенятский А. В., Трутнев Г. А. Подходы к расчету технических характеристик ТВГ // Вестник ИжГТУ имени М. Т. Калашникова. 2018. Т. 21. № 1. С. 7-11.

Жбанов Ю. К., Журавлев В. Ф. Влияние подвижности центра резонатора на работу волнового твердотельного гироскопа. С. 14-24.