Влияние вибрации основания и упругих свойств резонатора на динамику микромеханических гироскопов

• Автор: Ву Тхе Чунг Зыап
• Шифр специальности: 01.02.06
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2010
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 127 с. : ил.

ОГЛАВЛЕНИЕ
ВВЕДЕНИЕ
1. ВЛИЯНИЕ УГЛОВОЙ ВИБРАЦИИ ОСНОВАНИЯ И НЕРАВНОЖЕСТКОСТИ ПОДВЕСА НА ДИНАМИКУ И НА ТОЧНОСТНЫЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ МИКРОМЕХАНИЧЕСКОГО ГИРОСКОПА ЯЯ-ТИПА В РАЗЛИЧНЫХ РЕЖИМАХ ФУНКЦИОНИРОВАНИЯ
1Л. Вывод уравнений колебаний чувствительного элемента на подвижном основании
1.2. Влияние угловой вибрации основания, неравножесткости упругого подвеса и неизотропного демпфирования на малые свободные колебания чувствительного элемента
1.3. Исследование вынужденных колебаний чувствительного элемента в неравножестком подвесе на подвижном основании
2. УЧЕТ ГЕОМЕТРИЧЕСКОЙ НЕЛИНЕЙНОСТИ УПРУГОГО ПОДВЕСА ЧУВСТВИТЕЛЬНОГО ЭЛЕМЕНТА МИКРОМЕХАНИЧЕСКОГО
ГИРОСКОПА ІУ?-ТИПА В УСЛОВИЯХ УГЛОВОЙ ВИБРАЦИИ ОСНОВАНИИ
2.1. Влияние геометрической нелинейности упругого подвеса в режиме свободных колебаний
2.2. Анализ стационарных колебаний нелинейной системы на вибрирующем основании
2.3. Учет геометрической нелинейности в режиме вынужденных колебаний в условиях угловой вибрации основании
3. РАСЧЕТ ТОЧНОСТНЫХ ХАРАКТЕРИСТИК МИКРОМЕХАНИЧЕСКОГО ГИРОСКОПА С УПРУГИМ ДИСКОВЫМ РЕЗОНАТОРОМ
3.1. Вывод уравнений движения упругого дискового резонатора..
3.2. Расчет точностных характеристик дискового резонатора с учетом погрешностей изготовления
3.3. Влияние поступательной вибрации основания на динамику дискового
резонатора переменной толщины
4. ДИНАМИКА УПРУГОГО МОНОКРИСТАЛЛИЧЕСКОГО ДИСКОВОГО РЕЗОНАТОРА
4.1. Вывод уравнений движения монокристаллического упругого резонатора на подвижном основании
4.2. Случай совпадения оси симметрии резонатора с осью монокристалла.
4.3. Влияние инструментального погрешности изготовления резонатора на расщепление собственных частот колебаний
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
ЛИТЕРАТУРА
ПРИЛОЖЕНИЕ

ВВЕДЕНИЕ
В последние годы одним из наиболее интенсивно и динамично развивающихся направлений является микросистемная техника, включающая в себя миниатюрные датчики инерциальной и внешней информации, микродвигатели и преобразователи. Применение новых технологий микроэлектромеханических систем (МЭМС) позволило значительно уменьшить массово-геометрические характеристики, энергопотребление и стоимость датчиков, что позволило расширить сферу применения микросистемной техники в народном хозяйстве..
Наиболее перспективными датчиками инерциальной информации являются микромеханические гироскопы (ММГ) и акселерометры, которые находят все большее применение в системах точного наведения и стабилизации (подвижных объектов, спутниковых антенн, оптикоэлектронной аппаратуры), в автомобилестроении и в бытовой технике, например, для стабилизации изображений видео и фотоаппаратуры, в.компьютерных манипуляторах и др.
На данный момент ММГ относятся к гироскопам низкой точности, однако, в исследованиях [24, 61] прогнозируется увеличение класса точности этих приборов за счет совершенствования технологических операций изготовления, применения новых конструкционных материалов и внедрения новых методов обработки измерений.
В настоящее время известны сотни конструкторских схем гироскопов и технических решений [5, 8, 31, 50, 58, 60, 65 и др.], с помощью которых определяется угловое движение подвижного объекта. Одним из перспективных для микромеханической реализации является осцилляторный вибрационный гироскоп, в котором имеется чувствительный элемент (резонатор), совершающий периодическое движение. Измерение колебаний резонатора используется для определения углового движения основания, на котором установлен гироскоп. Одним из прототипов вибрационного гироскопа можно считать маятник Фуко, предложенный Л. Фуко в 1851 г. [82].

>'1 П
Рис. 4. Область неустойчивости системы а) при у = 0 и б) при у -0.2.
Анализ рис. 4 показывает, что область неустойчивости уменьшается при увеличении коэффициента демпфирования у, что отвечает физическим представлениям.
Решение линейной системы дифференциальных уравнений (1.32) с учетом (1.34) можно представить следующим образом:
<71(г) = е1 ((/720+3’1о)А +(/710~?2о)/^) + е2((^,10 ~Р2о)Ь. + (Р10 + $20Мб)~ “ е3 {(Рю ~ ?10)■Аз + (Ао + #20)^6) + е4 {(Р20 + Ч)^4 + (#20 “ Р)Ь )>
Р 00 = е ((#20 ~ РЪ) М + {Р20 + ?10)) + е2 ((Р10 + #20 ) ^3 + (Р20 ~ #10)Дб ) + + ез(СР]0+‘3,2о)''12 +(^10 — е4 ((^10 ~#2о)Л +(/’20+#1о)'г5)’
#2(г) = е1 {(Р20 + #ю)^1 + СРЮ _?2о)^) + е2((^20 ~Чо)^2 ~{Р + #2о)^б) + + ез((/,20_?ю)/Ь +(/7Ю+?2о)Л)) + е4((/720 + #1о)^4 + (#20 “Ао)^)»
Р2(т) = е (СРю_#2о)^4 ~(Р20 +Чо)^б) + ег{{Р1+Ч2о)Ь + (^20 — <710)Лз) + + ез((/'Ю+?2о)^2 +(^10 _/72о)Л) + е4((^Ю “^2о)А +(/’20 +?ю)^5)>