Vibrational and Dissipative Characteristic Measurement of Solid-state Wave Gyroscope Resonators: Algorithms Based on the Identification of Free Oscillation Equations
DOI:
https://doi.org/10.22213/2410-9304-2024-2-4-18Keywords:
measurement algorithms, oscillatory and dissipative characteristics, free oscillations, identification, wave pattern, resonant oscillations, solid-state wave gyroscopeAbstract
The article describes the methodological basis for constructing computational circuits of different complexity degrees and different purposes for solving a wide range of industrial and laboratory problems to measure angular irregularity of vibrational-dissipative resonatorcharacteristics of integrating solid-state wave gyroscopes. The main method to solve such problems is the identification of the coefficients of the differential equations of quartz hemispherical resonator state in the mode of its free oscillations. The resonator oscillation equations both in the fixed measuring axes and in the moving axes of standing waves were chosen as the equations of state. After reduction to slow variables, only slowly changing amplitudeequations are left for identification problems. In all the described circuits, it is assumed that the information signals for the solved identification tasks are formed in a measuring device similar to the standard gyroscope device. These algorithms make it possible to measure the vibrational and dissipative characteristics of resonators with different degrees of completeness and directionality for different standard initial requirements to themeasurement accuracy and experimental modes, which makes it possible to reduce the measurement time and labor intensity of the established set of production control operations. Among the tasks to be solved for the free run-down mode of the resonator wave pattern are the following: angular irregularity measurement of the gyroscope resonator dissipative properties under conditions of low and significant residual frequency difference; angular non-uniformity measurement of gyroscope resonator vibrational properties (its different frequency); simultaneous measurement of resonator oscillatory and dissipative characteristics for fixed and special rotating gyroscope modes. The detailed processing of the computational schemes for the implementation of these algorithms is focused on their practical application for various tasks of production operational control. At the same time, the choice of the most suitable computational algorithm from the considered options depends on the conditions, requirements and specifics of measurements.References
Журавлев В. Ф., Петров А. Г. Анализ действия возмущений линейных резонансных систем с двумя степенями свободы // Известия Российской академии наук. Механика твердого тела. 2021. № 2. С. 42-50.
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.
Маслов Д. А. Идентификация и компенсация погрешностей волнового твердотельного гироскопа с электростатическими датчиками управления // Машиностроение и инженерное образование. 2018. № 1. С. 36-42.
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.
Переляев С. Е., Журавлев В. Ф. Пространственный эффект инертности упругих волн на сфере. Технические приложения в современной гироскопии // XXIX Санкт-Петербургская международная конференция по интегрированным навигационным системам: сб. материалов. СПб., 2022. С. 276-284.
Журавлёв В. Ф., Климов Д. М. Пространственный эффект инертности упругих волн на сфере // Известия Российской академии наук. Механика твердого тела. 2021. № 3. С. 3-6.
Переляев С. Е., Алехин А. В. Влияние неидентичности информационных каналов ВТГ в режиме свободной волны // XXX Санкт-Петербургская международная конференция по интегрированным навигационным системам: сб. материалов. СПб., 2023. С. 265-267.
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.
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.
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. Doi: 10.17285/0869-7035.0031.
Басараб М. А., Лунин Б. С. Способ балансировки металлического резонатора волнового твердотельного гироскопа: пат.RU 2754394 C1, 01.09.2021. Заяв. № 2020143736 от 29.12.2020.
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.
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: сб. материалов конференции. СПб., 2021. С. 286-290.
Лунин Б. С., Лопатин В. М. Поверхностное внутреннее трение в высокодобротных резонаторах из кварцевого стекла // Неорганические материалы. 2022. Т. 58, № 6. С. 658-665.
Скрипкин А. А., Переляев С. Е. К вопросу оптимизации конструкции пространственного интегрирующего волнового твердотельного гироскопа // XXX Санкт-Петербургская международная конференция по интегрированным навигационным системам: сб. материалов. СПб, 2023. С. 263-264.
Климов Д. М., Журавлев В. Ф., Жбанов Ю. К. Кварцевый полусферический резонатор (Волновой твердотельный гироскоп). М.: Ким Л.А., 2017. 194 с.
Разработка методов идентификации параметров нелинейной математической модели волнового твердотельного гироскопа / А. А. Маслов, Д. А. Маслов, И. В. Меркурьев, В. В. Подалков // XXVII Санкт-Петербургская международная конференция по интегрированных навигационным системам: сб. материалов. СПб., 2020. С. 244-247.
Басараб М. А., Иванов И. П., Лунин Б. С. Идентификация параметров волнового твердотельного гироскопа на основе нейросетевого авторегрессионного алгоритма прогнозирования временных рядов // XXVIII Санкт-Петербургская международная конференция по интегрированных навигационным системам. СПб., 2021. С. 291-293.
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 Санкт-Петербургская международная конференция по интегрированным навигационным системам: сб. материалов. СПб., 2023. С. 268-271.
Downloads
Published
How to Cite
Issue
Section
License
Copyright (c) 2024 Константин Валентинович Шишаков
![Creative Commons License](http://i.creativecommons.org/l/by/4.0/88x31.png)
This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 International License.