doi: 10.17586/2226-1494-2019-19-3-531-537


УДК 531.383

3D-МОДЕЛИРОВАНИЕ ЧУВСТВИТЕЛЬНЫХ ЭЛЕМЕНТОВ ВОЛНОВОГО ТВЕРДОТЕЛЬНОГО ГИРОСКОПА И МАЯТНИКОВОГО АКСЕЛЕРОМЕТРА ИЗ КВАРЦЕВОГО СТЕКЛА

Гнусарев Д.С., Скоробогатов В.В., Депутатова Е.А.


Читать статью полностью 
Ссылка для цитирования:
Гнусарев Д.С., Скоробогатов В.В., Депутатова Е.А. 3D-моделирование чувствительных элементов волнового твердотельного гироскопа и маятникового акселерометра из кварцевого стекла // Научно-технический вестник информационных технологий, механики и оптики. 2019. Т. 19. № 3. С. 531–537. doi: 10.17586/2226-1494-2019-19-3-531-537


Аннотация
Предмет исследования. Рассмотрены физические процессы, проходящие внутри чувствительных элементов измерителей угловой скорости и линейного ускорения, на примере волнового твердотельного гироскопа и маятникового акселерометра. Инерционные массы исследуемых чувствительных элементов изготовлены из кварцевого стекла марки КУ-1. Метод. Используя рабочие чертежи чувствительных элементов, проведена их реализация в специализированном программном обеспечении, позволяющем выполнить 3D-моделирование работы приборов при действии различных входных воздействий, что осуществить с использованием реальных приборов не представляется возможным, а аппарат математического моделирования, например, с применением программного комплекса MATLAB, не дает полной картины. Основные результаты. По результатам 3D-моделирования получена визуальная информация о характере движения инерционных масс чувствительных элементов, что позволило скорректировать известные математические модели приборов для последующего анализа в программном комплексе MATLAB с замкнутым контуром управления, так как исследуемые гироскоп и акселерометр являются приборами компенсационного типа с положительной и отрицательной обратной связью соответственно. Также произведен расчет резонансных частот рассматриваемых приборов. Практическая значимость. На данный момент для маятникового акселерометра полученная информация о резонансных частотах позволила провести расчет полосовых фильтров для подавления реакций на возмущения на данных частотах в полосе пропускания прибора, а для волнового твердотельного гироскопа — уточнить рабочую частоту колебаний резонатора.

Ключевые слова: маятниковый акселерометр, волновой твердотельный гироскоп, кварцевое стекло, 3D-моделирование, математическая модель

Список литературы
1.Матвеев В.В., Распопов В.Я. Основы построения бесплатформенных инерциальных навигационных систем. СПб.: ОАО «Концерн «ЦНИИ «Электроприбор», 2009. 280 с.
2. Бранец В.Н., Шмыглевский И.П. Введение в теорию бесплатформенных инерциальных навигационных систем. М.: Наука, 1992. 280 с.
3. Бранец В.Н. Лекции по теории бесплатформенных инерци- альных навигационных систем. М.: МФТИ, 2009. 302 с.
4. Калихман Д.М., Депутатова Е.А., Скоробогатов В.В., Гнусарев Д.С. Перспективы развития БИНС на современных типах гироскопов и акселерометров в ракетно-космической технике // Сборник трудов VII Международной научной конференции «Проблемы управления, обработки и передачи информации». Саратов, 2019. С. 26–51.
5. Мельников В.Е. Электромеханические преобразователи на базе кварцевого стекла. М.: Машиностроение, 1984. 160 с.
6. Калихман Л.Я., Калихман Д.М., Нахов С.Ф. и др. Термо- инвариантный измеритель линейного ускорения. Патент РФ №2528119. Бюл. 2017. № 25.
7. Скоробогатов В.В., Калихман Л.Я., Калихман Д.М., Нахов С.Ф., Гребенников В.И. Способ обеспечения линейности масштабного коэффициента маятникового широкодиапазонного акселерометра компенсационного типа. Патент РФ №2627970. Бюл. 2017 № 23.
8. Гребенников В.И., Калихман Л.Я., Калихман Д.М., Нахов С.Ф., Скоробогатов В.В., Самитов Р.М., Кожевников В.Е., Поздняков В.М. Способ обеспечения линейности масштабного коэффициента маятникового акселерометра компенсационного типа. Патент РФ №2626071. Бюл. 2017. № 21.
9. Гребенников В.И., Калихман Л.Я., Калихман Д.М., Нахов С.Ф., Скоробогатов В.В., Смирнов Е.С. Способ обеспечения виброустойчивости маятникового акселероме- тра линейных ускорений с цифровой обратной связью и виброустойчивый маятниковый акселерометр. Патент РФ №2615221. Бюл. 2017. № 10.
10. Скоробогатов В.В. Основы разработки безобогревных термоинвариантных измерителей угловых скоростей и кажущихся ускорений для систем управления ракетно-космическими объектами: дис. канд. техн. наук. Саратов, 2018.
11. Депутатова Е.А., Гребенников В.И., Калихман Д.М., Скоробогатов В.В., Чибирев А.С. Математическая модель чувствительного элемента кварцевого маятникового акселерометра // Сборник трудов V Международной юбилейной научной конференции «Проблемы управления, обработки и передачи информации». Саратов, 2017. С. 54–61.
12. Депутатова Е.А., Гнусарев Д.С., Калихман Д.М. Анализ шумовых составляющих кварцевого маятникового акселерометра с цифровым усилителем обратной связи // Научно-технический вестник информационных технологий, механики и оптики. 2018. Т. 18. № 6. С. 1091–1098. doi: 10.17586/2226-1494-2018-18-6-1091-1098
13. Негри С., Лаббар Э., Линьон К, Брунштейн Э., Салаён Э. Новое поколение инерциальных навигационных систем на основе ВТГ для аппаратов, обеспечивающих запуск спутников // Гироскопия и навигация. 2016. № 1(92). С. 49–59.
14. Журавлев В.Ф., Климов Д.М. Волновой твердотельный гироскоп. М.: Наука, 1985. 126 с.
15. Жанруа А., Буве А., Ремиллье Ж. Волновой твердотельный гироскоп и его применение в морском приборостроении // Гироcкопия и навигация. 2013. № 4. С. 24–34.
16. Schmidt G.T. INS/GPS technology trends, advances in navigation sensors and integration technology // RTO Lecture. 2004. N 232. P. 11.
17. Barbour N.M. Inertial navigation sensors, advances in navigation sensors and integration technology // RTO Lecture. 2004. N 232. P. 7.
18. Delhaye F., Girault J.P. HRG technological breakthrough for advanced space launcher inertial reference system // Proc. 25th St. Petersburg Int. Conf. on Integrated Navigation Systems. St. Petersburg, 2018. P. 267–271.
19. Распопов В.Я. Микромеханические приборы: учебное пособие. М.: Машиностроение, 2007. 400 с.
20. Лукьянов Д.П., Распопов В.Я., Филатов Ю.В. Прикладная теория гироскопов. СПб: ОАО «Концерн «ЦНИИ «Электроприбор», 2015. 316 с.
 


Creative Commons License

This work is licensed under a Creative Commons Attribution-NonCommercial 4.0 International License
Информация 2001-2024 ©
Научно-технический вестник информационных технологий, механики и оптики.
Все права защищены.

Яндекс.Метрика