НИКИФОРОВ
Владимир Олегович
д.т.н., профессор
doi: 10.17586/2226-1494-2019-19-5-883-891
УДК 531.383
СПОСОБЫ ПОВЫШЕНИЯ ВИБРОУСТОЙЧИВОСТИ КВАРЦЕВОГО МАЯТНИКОВОГО АКСЕЛЕРОМЕТРА ПРИ ИСПОЛЬЗОВАНИИ ЦИФРОВОГО УСИЛИТЕЛЯ ОБРАТНОЙ СВЯЗИ
Читать статью полностью
Ссылка для цитирования:
Николаенко А.Ю., Скоробогатов В.В. Cпособы повышения виброустойчивости кварцевого маятникового акселерометра при использовании цифрового усилителя обратной связи // Научно-технический вестник информационных технологий, механики и оптики. 2019. Т. 19. № 5. С. 883–891. doi: 10.17586/2226-1494-2019-19-5-883-891
Аннотация
Предмет исследования. Рассмотрены способы повышения виброустойчивости кварцевого маятникового акселерометра с цифровым усилителем обратной связи, не требующие доработки конструкции измерителя или применения демпфирования прибора. Метод. Предлагаемые способы реализованы алгоритмически посредством управляющей программы контроллера цифрового усилителя и основаны на расширении полосы пропускания прибора, коррекции коэффициентов регулирования во время работы акселерометра, введении дополнительного канала управления в контур обратной связи. Основные результаты. Предлагаемые способы исследованы экспериментально на макетном образце кварцевого маятникового акселерометра с цифровым усилителем обратной связи и диапазоном измерения ±50 g. Исследования проводились в условиях действия вибраций: широкополосной случайной вибрации в частотном диапазоне от 20 до 2000 Гц (среднеквадратическое отклонение амплитуды виброускорения 8 g) и синусоидальной вибрации в частотном диапазоне от 20 до 2000 Гц (амплитуда виброускорения 10 g) по оси чувствительности. Эффективность способов оценивалась по величине виброошибки прибора — разности между осредненным значением показаний прибора до вибрации и осредненным значением показаний прибора за время действия вибрации. Экспериментально установлено, что наилучшим решением является сочетание широкой полосы пропускания прибора с дополнительным каналом управления в контуре обратной связи, что позволяет на порядок снизить виброошибку акселерометра. Практическая значимость. Предлагаемые способы повышают виброустойчивость кварцевого маятникового акселерометра за счет применения оригинальных алгоритмов в управляющей программе контроллера его цифрового усилителя, что позволяет отказаться от доработки конструкции измерителя или демпфирования прибора и применять такие акселерометры на объектах, подверженных воздействию вибраций.
Список литературы
2. Бранец В.М., Дибров Д.Н., Рыжков В.Н., Калихман Л.Я., Калихман Д.М., Полушкин А.В., Нахов С.Ф., Измеритель вектора кажущегося линейного ускорения – прибор БИЛУ КХ69-042 для СУ спускаемого аппарата корабля «Союз- ТМА» // Сборник трудов 13-й Санкт-Петербургской международной конференции по интегрированным навигационным системам. СПб.: Изд-во ЦНИИ «Электроприбор», 2006. С. 253–263.
3. Коновалов С.Ф., Полынков А.В., Трунов А.А., Сео Дж.Б., Мун Х.К. Исследование работоспособности акселерометров при больших линейных ускорениях, вибрационных и ударных воздействиях без применения центрифуг, вибрационных и ударных испытательных стендов // Сборник трудов 14-й Санкт-Петербургской международной конференции по интегрированным навигационным системам. СПб.: Изд-во ЦНИИ «Электроприбор», 2007. С. 126–134.
4. Лунц Я.Л. Ошибки гироскопических приборов. Ленинград: Судостроение, 1968. 232 с.
5. Коновалов С.Ф. Теория виброустойчивости акселерометров. М.: Машиностроение, 1991. 269 с.
6. Скоробогатов В.В., Гребенников В.И., Калихман Л.Я., Калихман Д.М., Нахов С.Ф., Ермаков Р.В. Результаты экспериментальной отработки термоинвариантного кварцевого маятникового акселерометра с цифровой обратной связью и перепрограммируемым диапазоном измерения // Сборник трудов 23-й Санкт-Петербургской международной конференции по интегрированным навигационным системам. СПб.: Изд-во ЦНИИ «Электроприбор», 2016. С. 139–157.
7. Скоробогатов В.В. Проблемы разработки широкодиапазонного кварцевого маятникового акселерометра с цифровой обратной связью и пути их решения // Известия Тульского государственного университета. Технические науки. 2016.№ 10. С. 17–29.
8. Калихман Д.М., Калихман Л.Я., Нахов С.Ф., Поздняков В.М., Гребенников В.И., Скоробогатов В.В., Депутатова Е.А. Проблемы разработки современных блоков электромеханических измерителей угловой скорости и кварцевых маятнико- вых акселерометров для объектов ракетно-космической техники. История и перспективы развития // Известия Тульского государственного университета. 2016. № 10. С. 311–325.
9. Гребенников В.И., Калихман Л.Я., Калихман Д.М., На- хов С.Ф., Скоробогатов В.В., Сапожников А.И., Смирнов Е.С. Виброустойчивый маятниковый акселерометр линейных ускорений с цифровой обратной связью // Сборник трудов 22-й Санкт-Петербургской международной конференции по интегрированным навигационным системам. СПб.: Изд-во ЦНИИ «Электроприбор», 2015. С. 368–376.
10. Grebennikov V.I., Kalikhman D.M., Kalikhman L.Ya., Nakhov S.F., Nikolaenko A.Yu., Skorobogatov V.V. Method to Increase Stability of the Scale Factor of a Precision Pendulum Accelerometer with Digital Feedback // Proc. of 25th Saint Petersburg International Conference on Integrated Navigation Systems, St. Petersburg (ICINS 2018), 2018. P. 457–459. doi: 10.23919/ICINS.2018.8405928
11. Новожилов О.П. Основы микропроцессорной техники в 2-х кн. М.: РадиоСофт, 2014. Кн.1. 431 с.
12. Новожилов О.П. Основы микропроцессорной техники в 2-х кн. М.: РадиоСофт, 2014. Кн.2. 333 с.
13. Бесекерский В.А., Попов Е.П. Теория систем автоматического регулирования. М.: Наука, 1975. 768 с.
14. Александров А.Г. Методы построения систем автоматического управления. М.: Физматлит, 2008. 230 с.
15. Берендс Д.А., Кукулиев Р.М., Филиппов К.К. Приборы и системы автоматического управления с широтно-импульсной модуляцией. Л.: Машиностроение, 1982. 280 с.
16. Степанов О.А. Основы теории оценивания с приложениями к задачам обработки навигационной информации. Ч.2. Введение в теорию фильтрации. СПб.: ГНЦ РФ АО «Концерн «ЦНИИ «Электроприбор», 2017. 428 с.
