Automated Control System of Physical and Accuracy Parameters of Sensitive Elements of Solid-State Wave Gyroscopes
DOI:
https://doi.org/10.22213/2410-9304-2021-3-35-46Keywords:
solid-state wave gyroscope, software, industrial automation, manufacturing processesAbstract
The paper describes the first comprehensive version of the developed software and hardware stand of automation of end-to-end production control of physical parameters of sensitive elements of solid-state wave gyroscopes to enhance the accuracy characteristics of their output signals. The general characteristic of the system of control of physical and accuracy parameters of sensitive elements in production is given. To do this, the process of making a sensitive element is summarized and procedures for determining its physical and accuracy parameters are given. The focus is on creating "hrgCheck" software for the system of automated physical and accuracy parameters monitoring. For this purpose, a diagram of the state of the system, program algorithms, data collection, calculation of physical parameters, calculation of accuracy parameters, software and measurement control structures as well as the program's user interface are given. As a demonstration example of the performance of the software, a trial test of the effectiveness of use in the control of physical and accuracy parameters of sensitive elements of solid-state wave gyroscopes was carried out. For one of the sensors, 37 standing wave runs were measured, which took 2 hours and 15 minutes. The dependence of identification results on the initial measurement conditions is shown, which requires an excessive series of experiments. The resulting data on the physical and precise parameters of sensitive elements show the feasibility of introducing the developed software into the production cycle of end-to-end control of the gyroscopes produced. This will reduce the labor and cost of manufacturing, improve product accuracy and reduce the possibility of production faults. The inherent opportunities for improvement, development and expansion allow us to consider it in the general trend of updating the technologies of production processes for the manufacture of high-precision solid-state wave gyroscopes.References
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.
Меркурьев И. В., Подалков В. В. Динамика микромеханического и волнового твердотельного гироскопа. М. : ФИЗМАТЛИТ. 2009. 228 с.
Трутнев Г. А., Назаров С. Б., Перевозчиков К. К., Система съема и способы измерения колебаний резонатора твердотельного волнового гироскопа // Вестник МГТУ. Сер. Приборостроение. 2020. № 1 (130). С. 20-63.
Журавлев В. Ф. ВТГ: современное состояние, некоторые аспекты // Актуальные проблемы авиационных и аэрокосмических систем: процессы, модели, эксперимент. 2011. № 2 (33). С. 118-123. URL: https://elibrary.ru/item.asp?id=26104278.
Лунин Б. С., Матвеев В. А., Басараб М. А. Волновой твердотельный гироскоп. Теория и технология : монография. М. : Радиотехника, 2014. 176 с.
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.
Определение параметров резонатора твердотельного волнового гироскопа и моделирование по экспериментальным данным / А. В. Кривов, Р. В. Мельников, Ф. И. Спиридонов, Г. А. Трутнев // Вестник Казанского государственного технического университета им. А. Н. Туполева. 2019. № 2, вып. 1. С. 22.
Балансировка полусферических резонаторов волновых твердотельных гироскопов методом химического травления / М. А. Басараб и др. // Гироскопия и навигация. 2015. Т. 88, № 1. С. 61-70.
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.
Маслов Д. А. Идентификация параметров волнового твердотельного гироскопа при медленно меняющейся частоте вынужденных колебаний // Инженерный журнал: наука и инновации. 2017. Т. 70, № 10.
Маслов Д. А. Идентификация и компенсация погрешностей волнового твердотельного гироскопа с электростатическими датчиками управления // Машиностроение и инженерное образование. 2018. № 1. С. 20-26.
Численное исследование резонаторов ВТГ различной формы при наличии дефектов различного типа / Д. С. Вахлярский и др. // Наука и образование: научное издание МГТУ им. Н.Э. Баумана. 2016. № 10. С. 1-22.
Anchor loss in Hemispherical Shell Resonator / A. Darvishian et al. // Journal of Microelectromechanical Systems. 2017. Vol. 26. No. 1. P. 51-66.
Ning Liu, Zhong Su. Research on Eigenvalue Analysis Method in MultiSurface Metal Shell Vibratory Gyro // IEEE Access. VOLUME 7. 2019. Doi:10.1109/ ACCESS.2019.2943513.
Zhennan Wei, Guoxing Yi, Yan Huo, Ziyang Qi , Zeyuan Xu. The Synthesis Model of Flat-Electrode Hemispherical Resonator Gyro // Sensors 2019. 19. 1690. doi:10.3390/s19071690 www.mdpi.com/journal/sensors.
Yan Huo, Shunqing Ren, Guoxing Yi, Changhong Wang. Establishment of equations of motion of 4 hemispherical resonator and analysis of frequency 5 split caused by slight mass non-uniformity // Chinese Journal of Aeronautics, (2020) https://doi.org/10.1016/j.cja. 2020.04.011.
Журавлев В. Ф. Двумерный осциллятор Ван дер Поля с внешним управлением // Нелинейная динамика. 2016. Т. 12, № 2. С. 211-222. DOI: 10.20537/nd1602004. References
