Повышение скорости измерения остаточных разночастотности и разнодобротности резонаторов интегрирующих твердотельных волновых гироскопов в режимах вращения

Р И Мингазов; В Н Сяктерев; К В Шишаков

doi:10.22213/2410-9304-2025-2-11-27

Авторы

Р. И. Мингазов ИжГТУ имени М. Т. Калашникова
В. Н. Сяктерев ИжГТУ имени М. Т. Калашникова
К. В. Шишаков РТУ МИРЭА

DOI:

https://doi.org/10.22213/2410-9304-2025-2-11-27

Ключевые слова:

алгоритмы измерения, колебательно-диссипативные характеристики, свободные колебания, идентификация, волновая картина, резонансные колебания, твердотельный волновой гироскоп

Аннотация

Целью статьи является разработка и анализ эффективности вариантов методик и вычислительных алгоритмов для проведения ускоренного комплексного контроля остаточных значений параметров разночастотности и разнодобротности резонаторов интегрирующих твердотельных волновых гироскопов. Предлагается выполнять измерения в режимах свободных колебаний резонатора вращаемого гироскопа. Это позволит ускорить проведение производственного контроля таких характеристик при балансировке резонаторов, а также при конструктивной сборке гироскопов. Кроме того, они могут оказаться полезными при выполнении эксплуатационной диагностики и контроля сохранности выделенных характеристик в рамках синтеза комплексной системы активного повышения точности рассматриваемых гироскопов. За основу исследуемых методик выбраны двухуровневые схемы идентификации характеристик свободных колебаний резонаторов гироскопов со взаимным согласованием вычислительных алгоритмов двух уровней. В них первый уровень идентификации представляет собой обработку сигналов измерительного устройства гироскопа с целью выявления медленно изменяемых функций амплитуд и углов стоячих волн. Далее на этой основе на втором уровне вычислительной схемы выполняется идентификация конструктивных параметров математической модели свободных колебаний резонатора гироскопа, через которые уже рассчитываются параметры разночастотности и разнодобротности резонаторов. Поэтому в статье рассмотрены следующие вопросы: математические постановки задач двухуровневой идентификации точностных механических характеристик резонатора; варианты выбора продолжительности режима измерений точностных механических характеристик резонатора; влияние интервала наблюдения на математические схемы решения обратных задач идентификации точностных механических характеристик резонаторов в режимах вращающихся гироскопов; алгоритмическое обеспечение методик производственного контроля параметров остаточных разночастотности и разнодобротности резонаторов при вращении с постоянной скоростью или с помощью поворота гироскопа с произвольной угловой скоростью; исследование эффективности алгоритмов обработки первичной информации; оценка влияния алгоритмов обработки первичной информации на эффективность идентификации точностных механических характеристик резонаторов.

Биографии авторов

Р. И. Мингазов, ИжГТУ имени М. Т. Калашникова

аспирант

В. Н. Сяктерев, ИжГТУ имени М. Т. Калашникова

кандидат технических наук, доцент

К. В. Шишаков, РТУ МИРЭА

доктор технических наук, доцент

Библиографические ссылки

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.

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

О возможностях выбора метода оценки дрейфовых характеристик волновых твердотельных гироскопов ГЕ 006 на основе экспериментального подтверждения / О. Н. Лузгина, С. А. Москалев, Н. В. Недопекин, А. С. Новоселов, А. А. Папко, А. В. Поспелов // Надежность и качество сложных систем. 2021. № 2. С. 53-61.

Бесплатформенная инерциальная навигационная система на базе твердотельного волнового гироскопа / Г. И. Джанджгава, К. А. Бахонин, Г. М. Виноградов, А. В. Требухов // Гироскопия и навигация. 2008. № 1 (60). С. 22-32.

Лунин Б. С., Басараб М. А., Захарян Р. А. Рассеяние энергии колебаний полусферического резонатора в области крепления // Гироскопия и навигация. 2024. Т. 32, № 2 (125). С. 35-45.

Лунин Б. С., Басараб М. А. Диссипация энергии колебаний в клеевых соединениях механических резонаторовволновых твердотельных гироскопов // XXXI Санкт-Петербургская международная конференция по интегрированным навигационным системам: сборник материалов конференции. Санкт-Петербург, 27-29 мая 2024.

Шевченко С. А., Мельников Б. Е. Несовершенства кварцевого стекла и их влияние на динамику резонатора ВТГ // Известия Саратовского университета. Новая серия. Серия: Математика. Механика. Информатика. 2024. Т. 24, вып. 4. С. 611-618.

Лунин Б. С., Лопатин В. М. Поверхностное внутреннее трение в высокодобротных резонаторах из кварцевого стекла // Неорганические материалы. 2022. Т. 58, № 6. С. 658-665.

Переляев С. Е., Алехин А. В. Оценка резонансной частоты вибраций волнового твердотельного гироскопа // XXXI Санкт-Петербургская международная конференция по интегрированным навигационным системам: сборник материалов конференции. Санкт-Петербург, 27-29 мая 2024.

Разработка методики анализа амортизации блока твердотельных волновых гироскопов / Д. И. Мартыненко, А. С.Малюгин, Л. Е. Кочегизова, С. В. Фетисов // XXXI Санкт-Петербургская международная конференция по интегрированным навигационным системам: сборник материалов конференции. Санкт-Петербург, 27-29 мая 2024.

Shevchenko S. A., Konotopov O. I. The dynamic characteristics of a resonator of the gyroscope based on elastic waves in solids: finite-element modeling // St. Petersburg Polytechnical State University Journal. Physics and Mathematics. 2021. Vol. 14, iss. 2. P. 65-80.

Переляев С. Е., Журавлев В. Ф., Скрипкин А. А. Уравнения упругих колебаний в базисе собственных форм. Трехосный волновойтвердотельный гироскоп // XXXI Санкт-Петербургская международная конференция по интегрированным навигационным системам: сборник материалов конференции. Санкт-Петербург, 27-29 мая 2024.

Переляев С. E., Бодунов С. Б., Бодунов Б. П. Экспериментальные исследования основных параметров волнового твердотельногогироскопа в режиме свободной волны // XXXI Санкт-Петербургская международная конференция по интегрированным навигационным системам: сборник материалов конференции. Санкт-Петербург, 27-29 мая 2024.

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. Вып. 1, № 2. С. 22.

Маслов А. А., Маслов Д. А., Меркурьев И. В. Электрическая балансировка волнового твердотельного гироскопа с плоскимиэлектродами // XXXI Санкт-Петербургская международная конференция по интегрированным навигационным системам: сборник материалов конференции. Санкт-Петербург, 27-29 мая 2024.

Настройка и калибровка волнового твердотельного гироскопа с металлическим резонатором, работающего в режиме датчика угловой скорости / В. Я. Распопов, Р. В. Алалуев, А. В. Ладонкин, В. В. Лихошерст, С. И. Шепилов // Гироскопия и навигация. 2020. Т. 28, № 1. С. 31-41.

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.

Трутнев Г. А., Назаров С. Б., Перевозчиков К. К. Система съема и способы измерения колебаний резонатора твердотельного волнового гироскопа // Вестник МГТУ. Сер. Приборостроение №1 (130). 2020. С. 20-63

Волновые твердотельные гироскопы (аналитический обзор) / И. А. Волчихин, А. И. Волчихин, Д. М.Малютин, В. В. Матвеев, В. Я. Распопов, С. В. Телухин, А. П. Шведов // Известия ТулГУ. Технические науки. 2017. Вып. 9. Ч. 2. С. 59-78.

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.