Система съема и способы измерения колебаний резонатора твердотельного волнового гироскопа

Рассмотрены твердотельный волновой гироскоп и способы формирования измерительной компоненты на основе восьми емкостных датчиков перемещения. Предложена электрическая схема измерительной компоненты на основе операционных усилителей. В схеме может быть реализован принцип измерения колебаний при постоянном и переменном напряжении на резонаторе, а также возможен комбинированный вариант. Получена математическая модель выходных сигналов измерительной компоненты. Проанализирована чувствительность системы для различных способов реализации измерительной компоненты. Для случая кратности частоты модулирующего сигнала и колебаний резонатора выведены выражения для получения углового положения волны и сигналов рассогласования для системы управления. Для вывода формул использована линейная составляющая модели сигналов, приведены оценки возникающих ошибок и рекомендации по их уменьшению. Изучен случай, когда частоты модулирующего и модулируемого сигналов не кратны. Рассмотрен общий подход для оценки параметров волновой картины с учетом возникающих погрешностей

Литература

[1] Климов Д.М., Журавлев В.Ф., Жбанов Ю.К. Кварцевый полусферический резонатор (Волновой твердотельный гироскоп). М., Ким Л.А., 2017.

[2] Трутнев Г.А., Назаров С.Б., Перевозчиков К.К. и др. Измерительно-вычислительный комплекс "Твердотельный волновой гироскоп". Интеллектуальные системы в производстве, 2017, т. 15, № 3, с. 62--72. DOI: http://dx.doi.org/10.22213/2410-9304-2017-3-62-72

[3] Трутнев Г.А. Модель конструкционного демпфирования ТВГ. Вестн. Удмуртск. ун-та. Матем. Мех. Компьют. науки, 2019, т. 29, № 1, с. 135--146. DOI: https://doi.org/10.20537/vm190108

[4] Арсланова М.Л., Трутнев Г.А. Основы моделирования резонатора твердотельного волнового гироскопа. Интеллектуальные системы в производстве, 2017, т. 15, № 3, с. 4--17. DOI: http://dx.doi.org/10.22213/2410-9304-2017-3-4-17

[5] 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.

[6] Пытьев Ю.П. Методы математического моделирования измерительно-вычислительных систем. М., ФИЗМАТЛИТ, 2004.

[7] Ацюковский В.А. Емкостные преобразователи перемещения. М.--Л., Энергия, 1966.

[8] Журавлев В.Ф., Линч Д.Д. Электрическая модель волнового твердотельного гироскопа. Изв. РАН. МТТ, 1995, № 5, с. 12--24.

[9] Матвеев В.А., Липатников В.И., Алехин А.В. Проектирование волнового твердотельного гироскопа. М., Изд-во МГТУ им. Н.Э. Баумана, 1997.

[10] Джексон Р.Г. Новейшие датчики. М., Техносфера, 2007.

[11] Трутнев Г.А. Нелинейность масштабного коэффициента твердотельного волнового гироскопа. Интеллектуальные системы в производстве, 2018, т. 16, № 4, с. 138--144. DOI: http://dx.doi.org/10.22213/2410-9304-2018-4-138-144

[12] Трутнев Г.А., Назаров С.Б., Перевозчиков К.К. и др. Компенсация дрейфа твердотельного волнового гироскопа. Вестник ИжГТУ им. М.Т. Калашникова, 2018, т. 21, № 3, с. 198--204. DOI: http://dx.doi.org/10.22213/2413-1172-2018-3-198-204

[13] Журавлёв В.Ф. Двумерный осциллятор Ван дер Поля с внешним управлением. Нелинейная динамика, 2016, т. 12, № 2, с. 211--222. DOI: https://doi.org/10.20537/nd1602004

[14] Журавлёв В.Ф. ВТГ, содержащий m информационных и n управляющих электродов. Изв. РАН. МТТ, № 4, 2015, с. 11--15.

[15] Lee J., Yun S.W., Rhim J. Design and verification of a digital controller for a 2-piece hemispherical resonator gyroscope. Sensors, 2016, vol. 16, iss. 4, pp. 555--577. DOI: https://doi.org/10.3390/s16040555