Совершенствование методик оценки параметров волновых твердотельных гироскопов

Аннотация

В работе исследуются методы оценки параметров волнового твердотельного гироскопа (ВТГ). Они основаны на изменении фазовых переменных резонатора при постоянных условиях внешней среды (угловая скорость, вибрации, температура и т. д.). Это позволяет точно определить параметры, характеризующие неидеальность подсистем гироскопа. Предлагается математическая модель ВТГ в виде динамической системы, включающей измерительную и вычислительную компоненты. Модель учитывает вектор фазовых переменных динамики чувствительного элемента, вектор наблюдения фазовых переменных, вектор управления динамикой резонатора, формируемый в цифроаналоговой подсистеме, и вектор управления, создаваемый в вычислительной компоненте с помощью функции V, зависящей от алгоритмов обработки сигналов. Эта модель отличается от существующих тем, что учитывает основные погрешности измерительного тракта. Это позволяет определять не только механические параметры, но и параметры, связанные с неидеальностью измерительного тракта. Для настройки изделий выбраны критерии качества, минимизирующие норму погрешности оценки угловой скорости относительно заданного значения. Обзор современной литературы показал, что базис основных квадратичных форм удобен для разработки методик оценки физических параметров. Он используется для оценки параметров по данным в режиме свободного выбега. Описаны основные аспекты оценки параметров и недостатки существующих методик. Проведены математические преобразования, в результате которых получена математическая модель динамики волнового твердотельного гироскопа по основной форме колебаний резонатора в базисе основных квадратичных форм. Учтены возможные искажения аналогового измерительного тракта. Рассмотрен частный случай для основных погрешностей измерительного тракта, таких как неоднородность коэффициентов усиления и рассогласование фазовых задержек информационных каналов. Установлено, что полученная модель точно описывает зависимость механических параметров, параметров искажений измерительного тракта, волновых параметров и их производных. Результаты численного эксперимента подтверждают адекватность полученных выражений. Даны численные оценки точности параметров волнового твердотельного гироскопа. Также описаны перспективы совершенствования математических моделей и подходов.