Condition Analysis for the Effective Use of Identification Algorithms of Solid-State Wave Gyroscope Resonator Mechanical Characteristic Accuracy
DOI:
https://doi.org/10.22213/2410-9304-2024-4-4-14Keywords:
measurement techniques, oscillatory-dissipative characteristics, free oscillations, identification, wave pattern, resonant oscillations, solid-state wave gyroscopeAbstract
The article is aimed at analyzing the conditions for the effective use of algorithms to measure the resonator mechanical characteristicaccuracyof integrating solid-state wave gyroscopes, which include the residual values of the resonatorfrequency and quality parameters. At the same time, the main measurement modes are the free oscillation modesof the stationary gyroscoperesonator. The considered algorithms for measuring the residual values of the frequency and quality resonatorparameters are implemented via standard computational procedures for identifying the differential equationcoefficients of resonatorfree oscillations. The resonatoroscillationequations in the axes of the working and quadrature standing waves,recorded for their slowly changing amplitudes, were chosenas a basic identification model. Initial signals for the primary information preparation for identification tasks are generated in a measuring device similar to the standard one of an integrating solid-state wave gyroscope. Various problemformulations to identify the parameters of residual different-quality and multi-frequency resonators both separately and simultaneously are discussed. As a result, well-conditioned computational schemes that do not require the introduction of additional regularization of inverse identification problems are proposed and analyzed. These schemes are reasonably linked to mathematical algorithms for the primary information preparation for the identification problems to be solved, being formed in the form of arrays of intermediately calculated amplitudes of and quadrature standing waves at work. The effect of calculationerrors these amplitudes on the accuracy of identification of the parameters of different-quality and multi-frequency resonators is shown. In addition, the possibilities of improving the accuracy of amplitudecalculation under measurement noise are discussed. The revealed accuracy conditions for the application of algorithms for identifying the parameters of residual different-quality and multi-frequency resonators of gyroscopes through finding the coefficients of differential equations and their free oscillations make it possible to increase the efficiency of setting up production control methods.References
Лунин Б. С., Лопатин В. М. Поверхностное внутреннее трение в высокодобротных резонаторах из кварцевого стекла // Неорганические материалы. 2022. Т. 58, № 6. С. 658-665.
Расчет расщепления собственной частоты цилиндрического резонатора твердотельного волнового гироскопа на основе численного интегрирования высокой точности / О. С. Нарайкин, Ф. Д. Сорокин, А. М. Гуськов, С. А. Козубняк, Д. С. Вахлярский // Инженерный журнал: наука и инновации. 2019. № 5 (89). С. 4.
Делэйе Ф. Бортовая инерциальная система координат SpaceNaute® для европейской ракеты-носителя «Ариан-6» на основе волнового твердотельного гироскопа // Гироскопия и навигация. 2018. Т. 26, № 4 (103). С. 3-13.
Переляев С. Е. Обзор и анализ направлений создания бесплатформенных инерциальных навигационных систем на волновых твердотельных гироскопах // Новости навигации. 2018. № 2. С. 21-27.
Трутнев Г. А., Щенятский А. В. Вычислительная компонента ТВГ для измерительной компоненты на переменном напряжении // Вестник МГТУ им. Н. Э.Баумана. Сер. Приборостроение. 2022. № 3 (140). С. 78-91.
Щенятский А. В., Котельников М. А., Башарова А. А. Влияние конструктивных параметров чувствительного элемента на технические характеристики ТВГ // Вестник ПНИПУ. Машиностроение, материаловедение. 2017. Т. 19, № 2. С. 92-105.
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.
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.
Оптимизация управления твердотельным волновым гироскопом / А. В. Бонштедт, С. В. Кузьмин, П. К. Мачехин, Е. Л. Тонков // Вестник Удмуртского университета. Математика, 2005. № 1. С. 189-214.
Скрипкин А. А., Переляев С. Е. К вопросу оптимизации конструкции пространственного интегрирующего волнового твердотельного гироскопа // XXX Юбилейная Санкт-Петербургская международная конференция по интегрированным навигационным системам : сборник материалов конференции. СПб., 2023. С. 263-264.
Переляев С. Е., Бодунов С. Б., Бодунов Б. П. Волновой твердотельный гироскоп авиационно-космического применения навигационного класса точности // XXIX Санкт-Петербургская международная конференция по интегрированным навигационным системам : сборник материалов конференции. СПб., 2022. С. 185-188.
Asadian M. H., Wang Y., Shkel A. M. Development of 3D Fused Quartz Hemi-Toroidal Shells for High-Q Resonators and Gyroscopes // IEEE/ASME J. of Microelectromechanical Systems. 2019. Vol. 28, no. 6. P. 1380-1383.
Лунин Б. С., Матвеев В. А., Басараб М. А. Волновой твердотельный гироскоп. Теория и технологии. М. : Радиотехника, 2014. 176 с.
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.
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.
Пешехонов В. Г. Перспективы развития гироскопии // Гироскопия и навигация. 2020. Т. 28, № 2 (109). С. 3-10.
Климов Д. М., Журавлев В. Ф., Жбанов Ю. К. Кварцевый полусферический резонатор (Волновой твердотельный гироскоп). М. : Ким Л. А., 2017. 194 с.
Downloads
Published
How to Cite
Issue
Section
License
Copyright (c) 2024 Рамис Ильфатович Мингазов, Константин Валентинович Шишаков
This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 International License.