Вестник БГУ. Математика, информатика
Библиографическое описание:
, ДИНАМИКА И ТОЧНОСТЬ МИКРОМЕХАНИЧЕСКОГО ГИРОСКОПА С УЧЕТОМ СМЕЩЕНИЯ ИНЕРЦИОННОЙ МАССЫ // Вестник БГУ. Математика, информатика. - 2020. №3. . - С. 49-62.
Заглавие:
ДИНАМИКА И ТОЧНОСТЬ МИКРОМЕХАНИЧЕСКОГО ГИРОСКОПА С УЧЕТОМ СМЕЩЕНИЯ ИНЕРЦИОННОЙ МАССЫ
Финансирование:
Коды:
Аннотация:
Рассматривается микромеханический гироскоп, применяемый в системах навигации и управления движением подвижных объектов. В целях повышения точности гироскопа в интегрирующем режиме функционирования на подвижном основании поставлена задача исследования динамики и точности гироскопа с учетом малых инструментальных погрешностей изготовления чувствительного элемента гироскопа – неравной жесткости упругих элементов подвеса, малого смещения центра масс подвижной части конструкции относительно геометрического центра подвеса. Метод повышения точности гироскопа основан на построении новой математической модели динамики и погрешностей гироскопа с использованием общих теорем динамики и асимптотических методов осреднения Крылова — Боголюбова. Построенная новая математическая модель колебаний чувствительного элемента ММГ позволяет оценить погрешности гироскопа в интегрирующем режиме работы в виде зависимости угла прецессии от параметров разнодобротности, разночастотности и смещения инерционной массы на подвижном основании прибора. Приведен сравнительный анализ построенной модели с экспериментальными данными, полученными в случае свободных колебаний чувствительного элемента гироскопа при неподвижном основании. По результатам анализа подтверждена адекватность построенной математической модели ММГ. Для согласования экспериментальных данных с результатами моделирования предложено использовать методики идентификации параметров. Показано, что смещение инерционной массы приводит к изменению собственной частоты колебаний гироскопа и дополнительной разночастотности. Результаты работы могут быть использованы для повышения точности прибора с помощью алгоритма аналитической компенсации погрешности гироскопа.
Ключевые слова:
гироскоп R-R типа; прецессия гироскопа; оценка погрешности гироскопа; микромеханический гироскоп; свободные колебания.
Список литературы:
1. Пешехонов В. Г. Современное состояние перспективы развития гироскопических систем // Гироскопия и навигация. 2011. № 1. С. 3–16.
2. Журавлев В. Ф. Управляемый маятник Фуко как модель одного класса свободных гироскопов // Изв. РАН. МТТ. 1997. № 6. С. 27–35.
3. Распопов В. Я. Микромеханические приборы: учеб. пособие. М.: Машиностроение, 2007. 400 с.
4. Басараб М. А., Кравченко В. Ф., Матвеев В. А. Методы моделирования и цифровая обработка сигналов в гироскопии. М.: Физматлит, 2008. 248c.
5. Меркурьев И. В., Подалков В. В. Динамика микромеханического и волнового твердотельного гироскопов. М.: Физматлит, 2009. 228 с.
6. Меркурьев И. В., Подалков В. В. Нелинейные эффекты в динамике микромеханического гироскопа // Вестник МЭИ. 2004. № 2. С. 5–10.
7. Basarab M., Lunin B., Vakhlyarskiy D., Chumankin E. Investigation of Nonlinear High-Intensity Dynamic Processes in a Non-ideal Solid-State Wave Gyroscope Resonator // 27th Saint Petersburg International Conference on Integrated Navigation Systems, ICINS 2020 - Proceedings, № 9133943.
8. Basarab M. A., Matveev V. A., Lunin B. S., Fetisov S. V. Influence of nonuniform thickness of hemispherical resonator gyro shell on its unbalance parameters // Gyroscopy and Navigation. 2018. № 8 (2). P. 97–103.
9. Apostolyuk V. Theory and Design of Micromechanical Vibratory Gyroscopes // MEMS/NEMS Handbook. 2006. № 1(6). С. 173–195.
10. Askari S., Asadian M. H. and Shkel A. M. High quality factor MEMS gyroscope with whole angle mode of operation // 2018 IEEE Int. Symposium on Inertial Sensors and Systems (INERTIAL). Moltrasio, Italy, 2018. P. 1–4.
11. Маркеев А. П. Теоретическая механика: учебник для высших учебных заведений. М., Ижевск: Регулярная и хаотическая механика, 2007. 592 с.
12. Боголюбов Н. Н., Митропольский Ю. А. Асимптотические методы в теории нелинейных колебаний. М.: Наука, 1974. 503 с.
2. Журавлев В. Ф. Управляемый маятник Фуко как модель одного класса свободных гироскопов // Изв. РАН. МТТ. 1997. № 6. С. 27–35.
3. Распопов В. Я. Микромеханические приборы: учеб. пособие. М.: Машиностроение, 2007. 400 с.
4. Басараб М. А., Кравченко В. Ф., Матвеев В. А. Методы моделирования и цифровая обработка сигналов в гироскопии. М.: Физматлит, 2008. 248c.
5. Меркурьев И. В., Подалков В. В. Динамика микромеханического и волнового твердотельного гироскопов. М.: Физматлит, 2009. 228 с.
6. Меркурьев И. В., Подалков В. В. Нелинейные эффекты в динамике микромеханического гироскопа // Вестник МЭИ. 2004. № 2. С. 5–10.
7. Basarab M., Lunin B., Vakhlyarskiy D., Chumankin E. Investigation of Nonlinear High-Intensity Dynamic Processes in a Non-ideal Solid-State Wave Gyroscope Resonator // 27th Saint Petersburg International Conference on Integrated Navigation Systems, ICINS 2020 - Proceedings, № 9133943.
8. Basarab M. A., Matveev V. A., Lunin B. S., Fetisov S. V. Influence of nonuniform thickness of hemispherical resonator gyro shell on its unbalance parameters // Gyroscopy and Navigation. 2018. № 8 (2). P. 97–103.
9. Apostolyuk V. Theory and Design of Micromechanical Vibratory Gyroscopes // MEMS/NEMS Handbook. 2006. № 1(6). С. 173–195.
10. Askari S., Asadian M. H. and Shkel A. M. High quality factor MEMS gyroscope with whole angle mode of operation // 2018 IEEE Int. Symposium on Inertial Sensors and Systems (INERTIAL). Moltrasio, Italy, 2018. P. 1–4.
11. Маркеев А. П. Теоретическая механика: учебник для высших учебных заведений. М., Ижевск: Регулярная и хаотическая механика, 2007. 592 с.
12. Боголюбов Н. Н., Митропольский Ю. А. Асимптотические методы в теории нелинейных колебаний. М.: Наука, 1974. 503 с.
Статья.pdf