Измерение колебательно-диссипативных характеристик резонаторов твердотельных волновых гироскопов: алгоритмы на основе анализа переходных процессов свободных колебаний

K V Shishakov

doi:10.22213/2410-9304-2024-1-11-20

Authors

K. V. Shishakov MIREA - Russian Technological University

DOI:

https://doi.org/10.22213/2410-9304-2024-1-11-20

Keywords:

measurement techniques, oscillatory-dissipative characteristics, free oscillations, identification, Wave pattern, resonant oscillations, solid-state wave gyroscope

Abstract

The article is devoted to algorithms for measuring the oscillatory-dissipative characteristics of integrating solid-state wave gyroscoperesonators. The list of such algorithms is limited only to algorithms that use the results of transient processobservation of free oscillations after excitation of a pronounced standing wave in a resonator. The list of measured oscillation-dissipative characteristics includes the values of different frequencies and different Q ratios of gyroscope resonators, as well as angular positions of the stiffness and Q-axes. The article contains sequentially performed a mathematical description of the mode of free run-out of standing waves in the gyroscope resonator; mathematical description of the signalinternal structure generated by the gyroscopemeasuring device; preliminary analysis of the initial data and quantitativeparameterassessment for the physical representation of the resonatorfree oscillation features. On this basis, variousdetailing algorithm options to assess the resonatorstiffness properties for observing transient processes in the free run-out mode of the wave pattern are discussed, as well as possible approaches to the algorithmconstruction to assessresonator viscosity properties. The givenalgorithm formulations are focused on the use of standard two-channel measuring gyroscopedevice, capable to calculate the angle and amplitudes of standing working and quadrature waves. It has been confirmed that the observation of transients in time in the free run-out mode of the wave pattern makes it possible to obtain fairly simple computational algorithms to assess the resonatorstiffness properties. At the same time, in order to measure the disparity and angular position of the viscosity axes of the resonator when observing transient processes, a more complex computational identification problem is required. For the practical application of the above-mentioned algorithms to measure the different frequency and angular position of the stiffening axes, the observation time interval should be selected based on the calculation that the multiphase of the resonant oscillations exceeds half of the wavelength .

Author Biography

K. V. Shishakov, MIREA - Russian Technological University

DSc in Engineering, Professor

References

Маслов А. А., Маслов Д. А., Меркурьев И. В. Учет нелинейности колебаний резонаторов при идентификации параметров волновых твердотельных гироскопов разных типов // Известия Российской академии наук. Механика твердого тела. 2022. № 6. С. 28-40.

Чернодаров А. В., Патрикеев А. П., Переляев С. Е. Корреляционная обработка сигналов и структурно-параметрическая идентификация динамической модели ошибок волнового твердотельного гироскопа // XXX Юбилейная Санкт-Петербургская международная конференция по интегрированным навигационным системам: сборник материалов конференции. Санкт-Петербург, 2023. С. 268-271.

Лунин Б. С., Матвеев В. А., Басараб М. А. Волновой твердотельный гироскоп. Теория и технологии. М.: Радиотехника. 2014. 176 с.

Переляев С. Е., Алехин А. В. Влияние неидентичности информационных каналов ВТГ в режиме свободной волны // XXX Юбилейная Санкт-Петербургская международная конференция по интегрированным навигационным системам: сборник материалов конференции. Санкт-Петербург, 2023. С. 265-267.

Переляев С. Е. Принципиальные вопросы теории комбинированных свободных гироскопов, функционирующих на двух рабочих модах // Известия Российской академии наук. Механика твердого тела. 2021. № 4. С. 64-76.

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

Влияние разночастотности и нелинейности на дрейф волнового твердотельного гироскопа в режиме датчика угловой скорости / А. А. Маслов, Д. А. Маслов, И. В. Меркурьев, В. В. Подалков // XXVIII Санкт-Петербургская международная конференция по интегрированным навигационным системам: сборник материалов конференции. Санкт-Петербург, 2021. С. 286-290.

Компенсация уходов волнового твердотельного гироскопа, вызванных анизотропией упругих свойств монокристаллического резонатора / А. А. Маслов, Д. А. Маслов, И. В. Меркурьев, В. В. Подалков // Гироскопия и навигация. 2020. Т. 28, № 2 (109). С. 25-36.

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, Казань. 2019. № 2, вып. 1. С. 22.

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.

Басараб М. А., Лунин Б. С., Чуманкин Е. А. Балансировка металлических резонаторов волновых твердотельных гироскопов общего применения // Динамика сложных систем - XXI век. 2021. Т. 15, № 1. С. 58-68.

Волновые твердотельные гироскопы: обзор публикаций / А. А. Маслов, Д. А. Маслов, И. Г. Ниналалов, И. В. Меркурьев // Гироскопия и навигация. 2023. Т. 31, № 1 (120). С. 3-25.

Zhuravlev V.Ph., Perelyaev S.E. Current state and scientific and technological forecast of a revolutionary breakthrought in wave solid-state gyroscope technology // Information Innovative Technologies. Materials of the International scientific - рractical conference. Prague, 2020. P. 113-119.

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

Малютин Д. М. Структурные решения, обеспечивающие увеличение динамической точности волнового твердотельного гироскопа. Приборы и методы измерений. 2021. Т. 12, № 2. С. 146-155. DOI: 10.21122/2220-9506-2021-12-2-146-155.

Смирнов К. А., Зарубайло Е. А. Алгоритмы повышения точности твердотельного волнового гироскопа // Известия высших учебных заведений России. Радиоэлектроника. 2022. Т. 25, № 4. С. 81-89.

Маслов А. А., Маслов Д. А., Меркурьев И. В. Влияние опорного напряжения на дрейф волнового твердотельного гироскопа с плоскими электродами // XXX Юбилейная Санкт-Петербургская международная конференция по интегрированным навигационным системам: сборник материалов конференции. Санкт-Петербург, 2023. С. 278-282.

Переляев С. Е. Современное состояние волновых твердотельных гироскопов. Перспективы развития в прикладной гироскопии // XXX Юбилейная Санкт-Петербургская международная конференция по интегрированным навигационным системам: сборник материалов конференции. Санкт-Петербург, 2023. С. 431-435.