Меню
Публикации
2024
2023
2022
2021
2020
2019
2018
2017
2016
2015
2014
2013
2012
2011
2010
2009
2008
2007
2006
2005
2004
2003
2002
2001
Главный редактор
НИКИФОРОВ
Владимир Олегович
д.т.н., профессор
Партнеры
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
Читать статью полностью
Ссылка для цитирования:
Аннотация
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
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.
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.