Компенсация дрейфа твердотельного волнового гироскопа

G A Trutnev; S B Nazarov; K K Perevoschikov; A V Schenyatskii

doi:10.22213/2413-1172-2018-3-198-204

Authors

G. A. Trutnev Kalashnikov ISTU
S. B. Nazarov Kalashnikov ISTU
K. K. Perevoschikov Kalashnikov ISTU
A. V. Schenyatskii Kalashnikov ISTU

DOI:

https://doi.org/10.22213/2413-1172-2018-3-198-204

Keywords:

measuring device, hemispherical resonator gyro, device errors, drift, drift compensation, spline

Abstract

In the paper the measuring instrument the Solid-state Wave Gyroscope working in the mode of free oscillations is considered. Because of different errors the effect of Brian which is the cornerstone of operation of the instrument is distorted. The phenomena are considered distorting the Brian's effect and worsening the instrument accuracy - the inherent leaving of a wave (drift), and nonlinearity of an output signal, noise. Origins of drift and nonlinearity are given. The general task and a technique of increase in instrument accuracy due to use of models of drift and nonlinearity is formulated. Approaches to assessment of values of speed of drift of a wave and nonlinearity of an output signal for processing and obtaining parameters which will be used further in the operating instrument for increase in accuracy of an output signal are given. The factors influencing the drift of a solid-state wave gyroscope are studied. Different existing drift models are given. Shortcomings and features of the existing models are described. Need of account for a model of temperature influences is justified. The dependence of resonance frequency on temperature is given. The possibility of use of values of resonance frequency in working the instrument is justified. For assessment of parameters of drift it is offered to use the model of two variables. The dependence on the angular provision of a wave is approximated by harmonic functions; the dependence of drift on resonance frequency is offered to be approximated by means of splines. Formulas for calculation of parameters by results of drift measurements are derived. Features of the offered model are analyzed. The model can be used both for approximation of data, and for the subsequent compensating of an error in working the instrument. The possibility of using the received model for researches of dependence of drift on heating up speed is described.

Author Biographies

G. A. Trutnev, Kalashnikov ISTU

Applicant

S. B. Nazarov, Kalashnikov ISTU

Applicant

K. K. Perevoschikov, Kalashnikov ISTU

Applicant

A. V. Schenyatskii, Kalashnikov ISTU

DSc in Engineering, Professor

References

Матвеев В. А., Липатников В. И., Алехин А. В. Проектирование волнового твердотельного гироскопа : учеб. пособие для втузов. М. : Изд-во МГТУ имени Н. Э. Баумана, 1997. 68 с.

Пешехонов В. Г. Современное состояние и перспективы развития гироскопических систем // Гироскопия и навигация. 2011. № 1.

Журавлев В. Ф. Волновой твердотельный гироскоп: современное состояние теории // Актуальные проблемы авиационных и аэрокосмических систем: процессы, модели, эксперимент. 2011. № 2(33).

Roselle D. M. The HRG: from wineglass to the Planets Spaceflight Mech. 2009, 134, 1-2.

Арсланова М. Л., Трутнев Г. А. Модель ТВГ // Интеллектуальные системы в производстве. 2017. Т. 15, № 3. С. 4-17. DOI 10.22213/2410-9304-2017-3-4-17.

Трутнев Г. А. Шестнадцатиточечная модель твердотельного волнового гироскопа // Вестник Удмуртского университета. Математика. Механика. Компьютерные науки. 2011. № 2. С. 135-146.

Bryan G. H. On the beats in the vibrations of a revolving cylinder or bell~// Proc. Camb. Phil. Soc. Math. Phys Sci. 1890, vol. 7, pp. 101-111.

Журавлев В. Ф., Климов Д. М. Волновой твердотельный гироскоп. М. : Наука, 1985. 125 с.

Журавлев В. Ф. О дрейфе волнового твердотельного гироскопа (ВТГ) на вращающемся основании при управлении квадратурой в режимах «быстрого» и «медленного» времени // Механика твердого тела. 2003. № 3. C. 13-18.

Лунин Б. С. Влияние параметров полусферического резонатора на дрейф ТВГ // Гироскопические и навигационные системы. 2004. Т. 47, № 2. С. 31-36.

Жбанов Ю. К., Журавлев В. Ф. О балансировке ТВГ // Механика твердого тела.1998. № 4.

Мельников Р. В., Трутнев Г. А., Щенятский А. В. Модель определения дефекта разнодобротности твердотельного волнового гироскопа // Интеллектуальные системы в производстве. 2018. Т 16, № 2. DOI 10.22213/2410-9304-2018-2-69-77.

Измерительно-вычислительный комплекс ТВГ / Г. А. Трутнев, С. Б. Назаров, К. К. Перевозчиков, А. В. Щенятский // Интеллектуальные системы в производстве. 2017. Т. 15, № 3. С. 62-72. DOI: 10.22213/2410-9304-2017-3-62-72.

Бесплатформенная инерциальная навигационная система на базе ТВГ / Г. И. Джанджгава, К. А. Бахонин, Г. М. Виноградов, А. В. Требухов // Гироскоп и навигация. 2008. № 1. С. 22-31.

Лунин Б. С. Физико-химические разработки полусферического резонатора ВТГ. М. : Изд-во МАИ, 2005. 224 с.

Коган Ю. В., Рубиновская А. В. Исследование решений уравнений для дрейфов ВТГ в зависимости от параметров // Известия высших учебных заведений УдГУ. 2002. № 6.

Егармин Н. Е. Погрешности ВТГ. Препринт № 391. М. : ИПМех Академии наук СССР, 1989. 23 с.

Xu Wang, Wenqi Wu, Zhen Fang, Bing Luo, Yun Li, Qingan Jiang. Temperature Drift Compensation for HRG Based on Natural Frequency // Sensors, 2012, № 12, pp. 6434-6446.

Патент RU 2619815. Способ и система компенсации дрейфа твердотельного волнового гироскопа / Г. А. Трутнев, С. Б. Назаров, П. К. Мачехин.