Solid State Wave Gyroscope Parameter Assessment at Various Production Stages
DOI:
https://doi.org/10.22213/2410-9304-2024-4-15-23Keywords:
quality, multi-quality, frequency, multi-frequency, parameter measurement, production automation, solid-state wave gyroscopeAbstract
The paper considers a solid-state wave gyroscope and describes the principles of its operation. Key stages of production together with parameters of solid-state wave gyroscope, characterizing quality, are studied and analyzed. The problem of automated quality control system development is raised. The set of gyroscope parameters, physical parameters of resonator oscillation modes, is chosen. The proposed set of parameters gives full description of device quality and can be analyzed at any of key production stages. So as to develop the evaluation method for solid-state wave gyroscope parameters a solid-state wave gyroscope mathematical model, as a free oscillation partial oscillator, that relates the phase variable dynamics with physical parameters, is analyzed. The resonator intrinsic wave drift rate being the principal quality parameter of gyroscope is studied. The relation between the drift rate and solid-state wave gyroscope physical parameters is considered. The measuring diagram for the suggested parameter set is developed on the basis of considered mathematical models, the technique is proposed, and software solutions for suggested approach implementation is developed. Structure diagram and state chart for the proposed solid-state wave gyroscope measurement parameters are described. The proposed diagram consists of two components: measurement and computational ones. The performance features of each component are described. Various operation modes of solid-state wave gyroscope parameter evaluation system are considered: free oscillation mode, wave pattern rotation, operation mode, and transition processes. The problem of applicability and efficiency of the proposed solutions is studied. The example of the developed system application is given. The results of obtaining the operating mode drift rate direct evaluation and drift rate evaluation obtained according to mathematical model and evaluated solid-state wave gyroscope physical parameter are analyzed. Possible ways of solid-state wave gyroscope parameter evaluation method improvement are considered.References
Свидетельство о государственной регистрации программы для ЭВМ № 2022613573 Российская Федерация. HrgCheck: № 2022612660 : заявл. 25.02.2022: опубл. 14.03.2022 / Г. А. Трутнев, Ф. И. Спиридонов, Л. Р. Закиров, Р. И. Мингазов; заявитель акционерное общество «Ижевский электромеханический завод «Купол».
Определение параметров резонатора твердотельного волнового гироскопа и моделирование по экспериментальным данным / А. В. Кривов, Р. В. Мельников, Ф. И. Спиридонов, Г. А. Трутнев // Вестник КГТУ им. А.Н. Туполева. 2019. № 2. С. 127-133.
Журавлев В. Ф. Пространственный осциллятор Ван-дер-Поля. Технические приложения // Известия Российской академии наук. Механика твердого тела. 2020. № 1. С. 158-164. DOI 10.31857/ S0572329920010249.
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. DOI 10.18127/j19997493-202002-01.
Нарайкин, О & Naraikin, O & Сорокин, Федор & Sorokin, F. & Козубняк, Светлана & Kozubnyak, Svetlana. Численное определение расщепления собственных частот тонкостенной оболочки с малой неосесимметричностью срединной поверхности Numerical determination of the splitting of natural frequencies of an thin-walled shell with small nonaxisymmetric of the of the middle surface. Математическое моделирование. 35. 106-126. 10.20948/mm-2023-03-07.
Распопов В. Я., Лихошерст В. В., Каликанов А. В. Волновые твердотельные гироскопы российской разработки для бортовых систем летательных аппаратов // Известия высших учебных заведений. Авиационная техника. 2021. № 4. С. 148-153.
Zhennan Wei , Guoxing Yi *, Yan Huo, Ziyang Qi and Zeyuan Xu. The Synthesis Model of Flat-Electrode HRG. Sensors 2019, 19, 1690; doi:10.3390/s19071690 www.mdpi.com/journal/ sensors.
Yan Shi, Xiang Xi, Yulie Wu, WeiLi, Kun Lu, Zhanqiang Hou, Xuezhong Wu, Dingbang Xiao. Wafer-level fabrication process for micro hemisphericalresonators. Transducers. 2019. EUROSENSORS XXXIIIBerlin, GERMANY, 23-27 June, 2019.
Лунин Б. С., Матвеев В. А., Басараб М. А. Волновой твердотельный гироскоп. Теория и технология : монография. М. : Радиотехника, 2014. 176 с.
Ruiqi Wang, Guoxing Yi, Weinan Xie, Zhennan Wei, Qi Wang, Modeling, identification and compensation for assembly error of whole-angle mode hemispherical resonator gyro, Measurement, Vol. 204, 2022. URL: https://doi.org/10.1016/j.measurement.2022.112064.
Трутнев Г. А. Нелинейность масштабного коэффициента твердотельного волнового гироскопа // Интеллектуальные системы в производстве. 2018. № 4. С. 138-144. DOI 10.22213/2410-9304-2018-4-138-144.
Ruan, X. Ding, Y. Gao, Z. Qin and H. Li, "Analysis and Compensation of Bias Drift of Force-to-Rebalanced Micro-Hemispherical Resonator Gyroscope Caused by Assembly Eccentricity Error," in Journal of Microelectromechanical Systems, vol. 32, no. 1, pp. 16-28, Feb. 2023, doi: 10.1109/JMEMS.2022.3228268.
Zhuravlev V.Ph. Temperature Drift of a Hemispherical Resonator Gyro (HRG).MECHANICS OF SOLIDS Vol. 53 No. 3 2018. P. 241-248.
Hsu J. -Y., Wang Y. -F., Lin K. -C., Chen M. -Y. and Hsu J. H. -Y., "Wind Turbine Fault Diagnosis and Predictive Maintenance Through Statistical Process Control and Machine Learning," in IEEE Access, vol. 8, pp. 23427-23439, 2020, doi: 10.1109/ACCESS. 2020.2968615.
Soori M., & Asmael M. (2021). Classification of research and applications of the computer aided process planning in manufacturing systems. Independent Journal of Management & Production, 12(5), 1250-1281. https://doi.org/10.14807 /IJMP.V12I5.1397
Krebs, J.; Roedel, L.; Mueller, G.: Computer Aided Inspection Planning For Automation Of On-Machine Inspection Of Customised Milling Parts. In: Herberger, D.; Hübner, M.; Stich, V. (Eds.): Proceedings of the Conference on Production Systems and Logistics: CPSL 2023 - 1. Hannover : publish-Ing., 2023, S. 758-766. DOI: https://doi.org/10.15488/13495.
Wiecha Łukasz, Ćwikła Grzegorz. Statistical process control and CAQ systems as a tools assuring quality in the automotive industry, September 2019 Multidisciplinary Aspects of Production Engineering 2(1):336-344DOI:10.2478/mape-2019-0033.
Шишаков К. В. Математические модели для цифровых двойников неидеальных резонаторов твердотельных волновых гироскопов // Интеллектуальные системы в производстве. 2022. Т. 20, № 3. С. 12-23. DOI 10.22213/2410-9304-2022-3-12-23.
Basarab M. A., Lunin B. S., Ivanov I. P. Analytical solution of the dynamics equations for a wave solid-state gyroscope using the angular rate linear approximation // Вестник МГТУ им. Н. Э. Баумана. Сер. Естественные науки. 2021. № 5. С. 17-32.
Климов Д. М., Журавлев В. Ф., Жбанов Ю. К. Кварцевый полусферический резонатор (Волновой твердотельный гироскоп). М. : ФГБУНИПМех им. А. Ю. Ишлинского РАН, 2017. 193с.
Naser El-Sheimy and Ahmed Youssef. Inertial sensors technologies for navigation applications: state of the art and future trends. Satellite Navigation. 2020. DOI 10.1186/s43020-019-0001-5.
Пешехонов В. Г. Перспективы развития гироскопии // Гироскопия и навигация. 2020. Т. 28, № 2 (109). С. 3-10. DOI 10.17285/0869-7035.0028.
Делэйе Ф. Бортовая инерциальная система координат SpaceNaute для европейского ракетыносителя «Ариан-6» на основе волнового твердотельного гироскопа // Гироскопия и навигация.2018. Т. 26, № 4 (103). С. 3-13. DOI 10.17285/0869-7035.2018.26.4.003-013.
Downloads
Published
How to Cite
Issue
Section
License
Copyright (c) 2024 Георгий Александрович Трутнев, Федор Игоревич Спиридонов, Рамис Ильфатович Мингазов
This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 International License.
