Simulation Modeling of the Accuracy of Solid-State Wave Gyroscope Characterization with Tuning of Computational Algorithms to Signal Periodicity
DOI:
https://doi.org/10.22213/2410-9304-2021-3-12-24Keywords:
solid wave gyroscope, resonant vibrations, wave pattern, identification, free run out of standing waves, techniques, measurements, computational algorithmAbstract
The setting of computational algorithms for four methods of identification of wave characteristics in the free run-out mode of standing waves in the resonator of the integrative solid wave gyroscope on observations of signals of its measuring device at time intervals that are multiples of resonator oscillation is described. In the first roughest method, measurement results are processed without taking into account the influence of the quadrature wave. It is convenient for forming initial approximations in the tasks of clarifying optimization of identification functionality in other methods. In the second method, the refined processing of measurement results is carried out taking into account the phase shift of the signals of the measuring device. In the third method, in order to provide better physical visibility and to process the results of measurements, a virtual transition to mobile axes of standing waves is introduced. In the fourth method, measurement results are processed using numerical digital demodulation procedures. Comparisons have been made for the accuracy of these identification techniques by simulation methods for theoretically set source signals. This made it possible to directly compare the original and identified characteristics of wave processes: the amplitude of the main and square standing waves, the angle of the main standing wave and its frequency. The results are presented in the absence and presence of noise in the measuring signals. The results show the specifics of the practical application of different techniques for real samples of gyroscopes. For short identification intervals, they require a special choice of interval lengths equal to the final number of resonator oscillations. With the lengthening of such intervals, this requirement for the length of the interval is weakened.References
Климов Д. М., Журавлев В. Ф., Жбанов Ю. К. Кварцевый полусферический резонатор (Волновой твердотельный гироскоп). М.: Ким Л. А., 2017. 194 с.
Лунин Б. С., Матвеев В. А., Басараб М. А. Волновой твердотельный гироскоп. Теория и технологии. М. : Радиотехника, 2014. 176 с.
Меркурьев И. В., Подалков В. В. Динамика микромеханического и волнового твердотельного гироскопа. М. : ФИЗМАТЛИТ, 2009. 228 с.
Журавлев В.Ф. Задача идентификации погрешностей обобщенного маятника Фуко // Изв. РАН. МТТ. 2000. № 5. С. 5-9.
Жбанов Ю. К., Каленова Н. В. Поверхностный дисбаланс волнового твердотельного гироскопа // Изв. РАН. Механика твердого тела. 2001. № 3. С. 11-18.
Журавлев В. Ф. Дрейф несовершенного ВТГ // Изв. РАН. МТТ. 2004. № 4. С. 19-23.
Козубняк С. А. Расщепление собственных частот колебаний цилиндрического резонатора волнового твердотельного гироскопа, вызванное возмущением формы // Вестник МГТУ им. Н.Э. Баумана. Серия «Приборостроение». 2015. № 3. С. 39-49.
Серёгин С. В. Влияние асимметричных начальных несовершенств формы на свободные колебания тонких оболочек // Вестник Самарского университета. Аэрокосмическая техника, технологии и машиностроение. 2016. Т. 15. № 3. С. 209-222.
Серегин С. В. О возможности возникновения радиальных форм колебаний кольцевых элементов // Вестник Тюменского государственного университета. Физико-математическое моделирование. Нефть, газ, энергетика. 2018. Т. 4, № 1. С. 132-143.
Статическая балансировка цилиндрических резонаторов волновых твердотельных гироскопов / М. А. Басараб, Б. С. Лунин, В. А. Матвеев, Е. А. Чуманкин // Гироскопия и навигация. 2014. Т.85, № 2. С. 43-51.
Басараб М. А., Матвеев В. А., Лунин В. С. Аппроксимация распределения плотности резонатора волнового твердотельного гироскопа по измеренным параметрам дебаланса // Приборы и системы: управление, контроль, диагностика. 2015. № 10. С. 9-16.
Гавриленко А. Б., Меркурьев И. В., Подалков В. В. Экспериментальные методы определения параметров вязкоупругой анизотропии резонатора волнового твердотельного гироскопа // Вестник МЭИ. 2010. № 5. С. 13-19.
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. С. 18-23.
Маслов Д. А. Идентификация параметров гироскопа с цилиндрическим резонатором при учете влияния нелинейности на амплитуду возбуждающего воздействия // Машиностроение и инженерное образование. 2017. № 1 (50). С. 24-31.
Маслов Д. А. Идентификация и компенсация погрешностей волнового твердотельного гироскопа с электростатическими датчиками управления // Машиностроение и инженерное образование. 2018. № 1. С. 20-26.
Шишаков К. В. Твердотельные волновые гироскопы: волновые процессы, управление, системная интеграция. - Ижевск : Изд-во ИжГТУ, 2018. 264 с.