ІНТЕГРУЮЧИЙ РЕЖИМ ВІБРАЦІЙНОГО ГІРОСКОПА З МЕТАЛЕВИМ ЦИЛІНДРИЧНИМ РЕЗОНАТОРОМ
THE INTEGRATING MODE OF OSCILLATION GYROSCOPE IS WITH A METALLIC CYLINDRICAL RESONATOR
Сторінки: 169-175. Номер: №4, 2019 (275)
Автори:
О.М. БЕЗВЕСІЛЬНА
Національний технічний університет України «Київський політехнічний інститут ім. Ігоря Сікорського»
О.В. ПЕТРЕНКО, М.В. ІЛЬЧЕНКО
Публічне акціонерне товариство «Науково-виробниче об’єднання «Київський завод автоматики»
E.N. BEZVESILNA
National Technical University of Ukraine «Kyiv polytechnic institute of the name Igor Sikorsksi»
О.V. PETRENKO, M.V. ILCHENKO
Pablic joint stock company «Research-and-Production association «Kyiv avtomatics plant»
DOI: https://www.doi.org/10.31891/2307-5732-2019-275-4-169-175
Рецензія/Peer review : 19.06.2019 р.
Надрукована/Printed : 17.07.2019 р.
Анотація мовою оригіналу
Коріолісовий вібраційний гіроскоп (КВГ) є одним із останніх найдосконаліших приладів, що відноситься до гіроскопічних технологій. Ця технологія за достатньо короткий час розповсюдилася по всьому світу не тільки тому, що продемонструвала якості, що відсутні у інших конкуруючих, в основному оптичних технологій (волоконно-оптичні гіроскопи (ВОГ) та кільцевих лазерних гіроскопах (КЛГ)), але і тому, що технологія КВГ, на відміну від ВОГ та КЛГ, піддається мікромініатюризації. Це призвело до створення мікромеханічних гіроскопів (МЕМС гіроскопів). В роботі наведено режими КВГ, в яких він може використовуватись: 1. Режим роботи без зворотного зв’язку, коли хвиля, збуджена силами Коріоліса, амплітуда якої пропорційна вимірюваній кутовій швидкості, не керується. При обертанні кут повороту хвилі пропорційний кутовій швидкості обертання. 2. Режим роботи зі зворотним зв’язком, що компенсує хвилю, збуджену силами Коріоліса. У цьому випадку сигнал зворотного зв’язку пропорційний вимірюваній кутовій швидкості. 3. Диференціальний режим роботи, коли зворотні зв’язки, компенсуючі Коріолісову хвилю, зберігаються, а додатково поданий сигнал керування виставляє вібраційну хвилю між електродами. У цьому випадку виникають два сигнали, в яких кутова швидкість, що вимірюється, міститься з протилежними знаками і їх різниця подвоює сигнал кутової швидкості та компенсує похибки, рівні в обох сигналах. Додатково розглянуто режим роботи Коріолісового вібраційного гіроскопа в якості датчика кута. На основі узагальненої математичної моделі КВГ, розроблено структурну схему системи керування, що забезпечує роботу вібраційного гіроскопа в інтегруючому режимі, коли КВГ вимірює кут повороту в інерціальному просторі. Структурна схема реалізована в Matlab-Simulink і представлена результатами моделювання як вихідного сигналу інтегруючого КВГ, так і траєкторії руху матеріальної точки на резонаторі.
Ключові слова: вібраційний гіроскоп, резонатор, математична модель.
Розширена анотація англійською мовою
The Coriolis oscillation gyroscope (KVG) is one of the last most perfect devices, that behaves to gyroscopic technologies. This technology for short enough time spread all over the world not only because showed qualities, that absent at other competitive, mainly optical, technologies (fiber-optic gyroscopes (VOG) and circular laser gyroscopes (KLG)), but also because technology of KVG, unlike VOG and KLG, is added a miniaturization. It resulted in creation. The modes of KVG, which he can be used in, are in-process resulted: 1. Office hours nonreactive, when a wave, excited forces of Coriolis, amplitude of which is proportional a measureable angulator, does not follow. At a rotation, the corner of turn of wave is proportional the angulator of rotation. 2. There are office hours ticker-coil, which compensates a wave, excited forces of Coriolis. In this case the signal of feed-back is proportional a measureable angulator. 3. Differential office hours, when reverse copulas, compensating the Coriolis wave, are kept, and additionally set the signal of management proposes an oscillation wave between electrodes. In this case there are two signals, which an angulator which is measured is in, there is their difference with opposite signs doubles the signal of angulator and compensates errors, levels in both signals. The mode of operations of the Coriolis oscillation gyroscope is additionally considered in quality the sensor of corner. On the basis of the generalized mathematical model of KVG, the flow diagram of control system, which provides work of oscillation gyroscope in the integrating mode is developed, when KVG measures the corner of turn in inertial space. A flow diagram is realized in Matlab-simulink and presented the results of design of both initial signal of integrating KVG and trajectory of motion of financial point, on a resonator.
Keywords: oscillation gyroscope, resonator, mathematical model.
References
- Lynch Vibratory Gyro Analysis by the Method of Averaging, Proc. 2nd St. Petersburg Conf. on Gyroscopic Technology and Navigation, St. Petersburg, Russia, May 24-25, 1995.
- IEEE Standard Specification Format Guide and Test Procedure for Coriolis Vibratory Gyros. IEEE Aerospace and Electronic Systems Society, IEEE std.1431TM. 2004.
- Matveev B.A. Navyhatsyonnye systemy na volnovykh tverdotelnykh hyroskopakh / B.A. Matveev, B.S. Lunyn, M.A. Basarab. – M. : Fyzmatlyt, 2008.
- Chikovani V. V., Tsiruk H. V. Digital Rate MEMS Vibratory Gyroscope Modeling, Tuning and Simulation Results. An International Journal of Computing Science and Applications (Computación y Sistemas), v. 21, No. 1, 2017, p. 147–159, DOI: 10.13053/CyS-21-1-2497.
- Chykovany V.V. Metodyka y raschet sredneho vremeny narabotky na otkaz po rezultatam yspыtanyi koryolysovoho vybratsyonnoho hyroskopa / V.V. Chykovany, S.P. Maliarov // Viiskoho-tekhnichnyi zbirnyk. – L. : Akademiia sukhoputnykh viisk im. P. Sahaidachnoho. – 2011. – № 2 (5).
- Valerii V. Chikovani, Olha A. Sushchenko, Hanna V. Tsiruk External Disturbances Rejection by Differential Single-Mass Vibratory Gyroscope. Acta Polytechnica Hungarica, 2017, vol. 14, 3, pp. 251–270.
- Lynch D.D., Matthews A. Dual Mode Hemispherical Resonator Gyro Operating Characteristics. 3-rd St. Petersburg Int. Conf. on Integrated Navigation Systems, part 1, p. 37–44, 1996.
