Исследование динамики и информационных характеристик двумерного микромеханического гироскопа роторного типа

• Автор: Овчинникова, Наталья Анатольевна
• Шифр специальности: 05.13.01
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2011
• Место защиты: Санкт-Петербург
• Количество страниц: 119 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ.
1. Обзор современного состояния развития микромеханических гироскопов и формулировка основных задач исследования

2. Обобщенная модель динамики микромеханических гироскопов роторного типа

2.1 Постановка задачи.

2.2 Динамика взаимодействия вращательного и поступательного движений чувствительного элемента.

2.3 Модель динамики микромеханического гироскопа в осях ротора

2.4 Модель динамики микромеханического гироскопа в осях корпуса прибора

2. 5 Модели моментов, создаваемых электростатической системой

возбуждения.

Основные результаты по главе 2

3. Динамика и информационные характеристики двумерного микромеханического гироскопа роторного типа.
3.1 Структура контура вторичных колебаний изолированного канала ММГ.
3.2 Динамика изолированного канала ММГ
3.3 Исследование характеристик двумерного ММГ с учетом взаимосвязи
каналов вторичных колебаний.
Основные результаты по главе 3.
4. С табилизация информационных характеристик микромеханического гироскопа роторного типа
4.1 Постановка задачи стабилизации информационных характеристик
микромеханических гироскопов
4.2 Стабилизация амплитуды первичных колебаний
4.3. Управление частотой расстройки первичных и вторичных колебаний
Основные результаты по главе 4.
5. Исследование влияния инструментальных погрешностей изготовления чувствительных элементов на характеристики ММГ.
5.1. Погрешности, обусловленные статической и динамической неуравновешенностью ротора.
5.2. Погрешности, обусловленные конструктивным перекосом осей
5.3. Оценка погрешностей, обусловленных статической и динамической
неуравновешенностью ротора и перекосом его главной оси.
Основные результаты по главе 5.
ЗАКЛЮЧЕНИЕ.
СПИСОК ИСПОЛЬЗУЕМОЙ ЛИТЕРАТУРЫ


В России также накоплен солидный опыт проектирования и производства микромсхапичсских датчиков давления, температуры и акселерометров (НИИФИ, г. Пенза; ОАО «РГГКБ», г. Раменское, ОАО НПП «Тсмп-Авиа» и др. Исследования в области микромехаиических гироскопов ведутся в ИЛМ АН РФ, в Институте проблем точной механики и управления РАН (г. Саратов), в НИИ ПМ им. В. И. Кузнецова, в ОАО «Концерн «ЦНИИ «Элктроприбор» (г. С.-Петербург), в ЗАО «Гирооптика», а так же в следующих ВУЗах МГТУ им. Баумана, МИЭТ, СПбГУАП, СПбГЭТУ и др. Большое внимание уделяется исследованиям микромехаиических систем и датчиков такими отечественными авторами как Агильдеев В. М., Дрофа В. Н., Евстифеев М. И., Лестев А. М., Лукьянов Д. П., Матвеев В. А., Неаполитанский A. C., Пешсхонов В. В.К. Попова И. В., Распопов BJL, Северов Л. А., Хромов Б. В Среди различных разрабатываемых схем ММГ особое место занимают двумерные ММГ, позволяющие без существенного увеличения габаритов конструкции обеспечить две оси чувствительности. Конструкции таких гироскопов, реализуемых по кремниевой технологии МЭМС разработаны в университете Berkley (США), Институте технологии Himeji (Япония), Институте технологии Samsung (Корея). Оригинальная конструкция двумерного ММГ роторного типа разработана НИИ КП, СПбГУАП, СПбГЭТУ в ходе выполнения НИР № /1/3-Ц «Разработка и расчет конструкций микромсханического гироскопа». Именно эта перспективная схема двумерного ММГ роторного типа является предметом исследования данной работы. Целью диссертационной работы является исследование динамики и информационных характеристик двумерного ММГ роторного типа реализуемого по кремниевой технологии МЭМС, оценка основных погрешностей прибора и путей повышения точности. Основные задачи исследования. ММГ роторного типа. Методы исследования. В работе используются методы аналитической механики, теории систем автоматического управления, теории систем с амплитудной модуляцией, теории нелинейных колебаний, численные методы решения дифференциальных уравнений с использованием программного обеспечения, разработанного в среде МаіІаЬ. Научная новизна. Впервые получена обобщенная модель динамики микромеханических гироскопов роторного типа (ММГ-КИ. Получены модели формирования основных составляющих квадратурных погрешностей двумерных и одномерных ММГ-Ю<. Разработана в среде Matlab модель ММГ, позволяющая вести анализ информационных характеристик, исследовать оценку погрешностей, влияние анизотропии каналов и их взаимосвязей. Практическая значимость работы. Основные результаты работы, состоящие в разработке обобщенной модели динамики микромеханических гироскопов роторного типа, математических моделей ’ формирования квадратурных погрешностей гироскопов, в разработке структуры контура возбуждения и стабилизации амплитуды первичных колебаний, в оценке масштабного коэффициента преобразования и полосы частот пропускания, нашли применение при создании опытного образца ММГ на предприятии ОАО «Концерн «ЦНИИ «Электроприбор» (НИР х/д №4 ГРО ). Кроме того, основные результаты работы внедрены в учебный процесс по специальности в ГУАП. Апробация работы. Основные результаты докладывались и обсуждались: на VIII конференции молодых ученых «Навигация и управление движением» г. Санкт-Петербург, ОАО «Концерн «ЦНИИ «Электроприбор»); на международном симпозиуме ‘‘Аэрокосмические приборные технологии”, 2-4 июня г. Санкт-Петербург (ГУАП); на международной конференции “Physics and Control” - августа г. Санкт Петербург); на XV Международном научно-техническом семинаре «Современные технологии в задачах управления, автоматики и обработки информации», сентябрь г. Алушта, Украина), на 8, , И, научной сессии ГУАП, , - гг. Санкт-Петербург (ГУАП), на XXV Межведомственной НТК « лет космодрому «Плесецк»: история создания, этап становления и перспективы развития», - июня г. Россией», проводимого в рамках XV Международной выставки-конгресса «Высокие технологии. Инновации. Инвестиции», март г. Санкт-Петербург. Оценка квадратурных составляющих погрешностей двумерного ММГ, обусловленных влиянием контура первичных колебаний на измерительные каналы.