Все выпуски

В статье рассматривается твердотельный волновой гироскоп - прибор, измеряющий проекцию угловой скорости на ось прибора. Основным элементом прибора является резонатор, в котором реализуется эффект инертности стоячих волн. Из-за различных дефектов материалов и технологий изготовления появляется взаимодействие основных рабочих колебаний и побочных деформаций в месте крепления, из-за чего появляются конструкционное демпфирование и, как следствие, дрейф стоячей волны. Предлагается исследовать вопросы конструкционного демпфирования в твердотельном волновом гироскопе и появления дрейфа волны с помощью модели в виде механической системы. В механической системе центральная масса моделирует крепежную ножку резонатора. Выводится математическая модель с помощью подхода Лагранжа. Механическая система описывается в декартовых координатах в общем виде для $N+1$ массы. Выбирается более удобная неинерциальная система координат, вращающаяся с некоторой угловой скоростью. Приводятся выкладки для получения математической модели в виде системы дифференциальных уравнений. Анализируется полученная математическая модель. Описываются дальнейшие пути исследования конструкционного демпфирования и дрейфа.

This article is concerned with the hemispherical resonator gyroscope, a device for measurement of the projection of the angular speed to a device axis. The basic element of the device is a resonator in which the effect of inertness of standing waves is implemented. Various defects of materials and manufacturing techniques lead to an interaction between the main working fluctuations and collateral deformations in the location of fastening, resulting in construction damping and hence in the drift of a standing wave. Problems of constructional damping in the hemispherical resonator gyroscope and emergence of drift of a wave by means of modeling in the form of a mechanical system are investigated. A mathematical model is derived using Lagrange's approach. A mechanical system is described in Cartesian coordinates in general form for the $N+1$ mass. In the mechanical system, the central weight models a fixing leg of the resonator. A more convenient coordinate system for the description of the mechanical system is chosen. Calculations for obtaining a mathematical model in the form of a system of differential equations are carried out. The resulting mathematical model is analyzed. Avenues of further research on a construction damping and drift are described.

В статье рассматриваются вопросы моделирования твердотельного волнового гироскопа. Приводятся общие сведения о работе данного прибора. Описываются параметры, которые определяют класс точности прибора. Рассматриваются причины ухудшения точности прибора. Описываются особенности применения разных математических моделей твердотельного волнового гироскопа. В статье предлагается рассматривать модель в виде парциального осциллятора. Исходная модель содержит «быстроменяющиеся» компоненты. Работа твердотельного волнового гироскопа основана на измерении соотношения амплитуд колебаний различных секторов резонатора. Для имитационного моделирования систем удобнее исключить из исходной модели высокочастотные изменения и оставить зависимость между медленноменяющимися амплитудами. Для приведения модели к более удобному виду обосновывается возможность применения теоремы Боголюбова. Проводятся общие выкладки для полученной модели в «медленных» переменных. Описываются важные аспекты применения модели и ее ограничения. Полученная модель подходит для целей имитационного моделирования гироскопических систем.

The paper refers to the issues of designing a hemispherical resonator gyroscope. General information on the operation of this kind of device is given. Parameters that determine the accuracy class of the device are described. Causes of degradation of the device accuracy are examined. The features of application of different mathematical models of hemispherical resonator gyroscope are described. The author proposes to examine a model as a partial oscillator. An initial model contains “fast-changing” components. Operation of hemispherical resonator gyroscope is based on measuring the correlation between amplitudes of vibrations in different sectors of resonator. For the simulation modeling of systems it is more convenient to exclude high-frequency changes from the initial model, and to leave dependence between slowly changing amplitudes. In order to bring a model to a more suitable form, it is possible to apply the theorem of Bogolyubov. General calculations for constructing a model in “slow” variables are established. Important aspects of its application and restrictions are described. Obtained model is appropriate for simulation modeling of gyro systems.