Nonlinear Effects in the Dynamics of a HRG with Flat Electrodes
EDN: BPZTEA
Abstract
The paper addresses a hemispherical resonator gyroscope (HRG) with flat electrodes applied in the vehicle control and navigation loop. In order to enhance the gyro accuracy, we formulate the problem of constructing a new mathematical model describing the nonlinearities of the electrome chanical system controlling the hemispherical resonator oscillations. The mathematical model of the resonator dynamics is based on Lagrange-Maxwell differential equations. The obtained nonlinear model is studied with the asymptotic Krylov-Bogolyubov averaging method. The reference voltage on flat control electrodes is shown to arouse systematic drift and changes in the resonance frequency. The provided example demonstrates the influence of reference voltage on the gyro drift and reduc tion in the resonator oscillation frequency.
About the Authors
A. A. Maslov
Moscow Power Engineering Institute
Russian Federation
Russian Federation
D. A. Maslov
Moscow Power Engineering Institute
Russian Federation
Russian Federation
I. V. Merkuryev
Moscow Power Engineering Institute
Russian Federation
Russian Federation
References
1. Пешехонов В. Г. Перспективы развития гироскопии // Гироскопия и навигация. 2020. Том 28. № 2 (109). C. 3–10. DOI 10.17285/0869-7035.0028.
2. Маслов А. А., Маслов Д. А., Ниналалов И. Г., Меркурьев И. В. Волновые твердотельные гироскопы: обзор публикаций // Гироскопия и навигация. 2023. Том 31. № 1 (120). C. 3–25. EDN: BJLSLM. DOI: 10.1134/S2075108723010054.
3. Переляев С. Е. Современное состояние и научно-технический прогноз перспектив применения зарубежных волновых твердотельных гироскопов (аналитический обзор по зарубежным материалам) // Новости навигации. 2020. № 3. С. 14–28.
4. Переляев С. Е. Современное состояние волновых твердотельных гироскопов. Перспективы развития в прикладной гироскопии // Юбилейная XXX Санкт-Петербургская международная конференция по интегрированным навигационным системам. 2023. С. 413–418.
5. Матвеев В. А., Лунин Б. С., Басараб М. А. Навигационные системы на волновых твердо тельных гироскопах. М.: Физматлит, 2008. 239 с.
6. Бодунов Б. П., Бодунов С. Б., Лопатин В. М., Чупров В. П. Разработка и испытание волнового твердотельного гироскопа для использования в инклинометрической системе // Гироскопия и навигация. 2001. № 3 (34). С. 74–82.
7. Delhaye, F., SpaceNaute® the HRG Based Inertial Reference System of Ariane 6 European space launcher, Gyroscopy and Navigation, 2019., vol. 10, no. 1, pp. 1–6. DOI 10.1134/S2075108719010036.
8. Jeanroy, A., Bouvet, A., Remillieux G., HRG marine application, Gyroscopy and navigation, 2014, no. 5, pp. 67–74.
9. Распопов В. Я., Лихошерст В. В. Волновые твердотельные гироскопы с металлическим резонатором // Гироскопия и навигация. 2023. Том 31. № 1 (120). C. 25–44. EDN: BQEDWV.
10. Лунин Б. С., Матвеев В. А., Басараб М. А. Волновой твердотельный гироскоп. Теория и технология. М.: Радиотехника, 2014. 176 с.
11. Климов Д. М., Журавлев В. Ф., Жбанов Ю. К. Кварцевый полусферический резонатор (вол новой твердотельный гироскоп). М.: Изд-во «Ким Л. А», 2017. 194 с.
12. Журавлев В. Ф., Линч Д. Д. Электрическая модель волнового твердотельного гироскопа // Изв. РАН. МТТ. 1995. № 5. С. 12–24.
13. Wei, Z., Yi, G., Huo, Y.; Qi, Z., Xu, Z., The Synthesis Model of Flat-Electrode Hemispherical Resonator Gyro, Sensors, 2019, 19, 1690, doi 10.3390/s19071690.
14. Маслов А. А., Маслов Д. А., Меркурьев И. В. Нелинейные эффекты в динамике цилиндрического резонатора волнового твердотельного гироскопа с электростатической системой управления↓// Гироскопия и навигация. 2015. № 2 (88). С. 71–80. DOI 10.1134/S2075108715030104.
15. Маслов Д. А., Меркурьев И. В. Влияние нелинейных свойств электростатических датчиков управления на динамику цилиндрического резонатора волнового твердотельного гироскопа // Изв. РАН. МТТ. 2021. № 6. С. 88–110. DOI: 10.3103/S002565442106011X.
16. Маслов А. А., Маслов Д. А., Меркурьев И. В., Подалков В. В. Методы устранения нелинейности электростатических датчиков управления волнового твердотельного гироскопа // Юбилейная XXV Санкт-Петербургская международная конференция по интегрированным навигационным системам. 2018. С. 201–203.
17. Денисов Р. А., Маслов А. А., Маслов Д. А., Меркурьев И. В., Подалков В. В. Влияние опорного напряжения электромагнитных датчиков управления на дрейф волнового твердотельного гироскопа // Гироскопия и навигация. 2016. Т. 24. № 1 (92). С. 60–71. DOI: 10.17285/08697035.2016.24.1.060-071.
18. Маслов А. А., Маслов Д. А., Меркурьев И. В., Михайлов Д. В. Об уходе волнового твердо тельного гироскопа при наличии опорного напряжения на управляющих электродах // Вест ник МЭИ. 2013. № 2. С. 11–14.
19. Маслов А. А., Маслов Д. А., Меркурьев И. В. Влияние опорного напряжения на дрейф волнового твердотельного гироскопа с плоскими электродами // Юбилейная XXX Санкт-Петербургская международная конференция по интегрированным навигационным системам. 2023. С. 258–262.
20. Стретт Дж. В. (лорд Релей). Теория звука. М.: ГИТТЛ, 1955. Т. 1. 484 с.
21. Матвеев В. А., Липатников В. И., Алехин А. В. Проектирование волнового твердотельного гироскопа. М.: Изд-во МГТУ им. Н. Э. Баумана, 1997. 168 с.
22. Филин А. П. Элементы теории оболочек. Л.: Стройиздат, 1987. 384 с.
23. Мартыненко Ю. Г. Аналитическая динамика электромеханических систем. М.: МЭИ, 1984. 64 с.
24. Тихонов А. Н., Васильева А. Б., Свешников А. Г. Дифференциальные уравнения. М.: ФИЗ МАТЛИТ, 2005. 256 с.
25. Боголюбов Н. Н., Митропольский Ю. А. Асимптотические методы в теории нелинейных колебаний. М.: Наука, 1974. 503 с.
Review
For citations:
Maslov A.A., Maslov D.A., Merkuryev I.V. Nonlinear Effects in the Dynamics of a HRG with Flat Electrodes. Gyroscopy and Navigation. 2023;31(4):64-77. (In Russ.) EDN: BPZTEA
Views:
2
Email this article 