SCI Библиотека

В статье рассматривается твердотельный волновой гироскоп, описываются принципы его работы. Изучаются ключевые этапы изготовления, анализируются параметры твердотельного волнового гироскопа на различных этапах производства, характеризующие его качество. Поднимаются вопросы создания автоматизированных систем контроля качества. Выбирается набор параметров гироскопических изделий - физические параметры рабочих мод колебаний резонатора. Предложенный набор параметров достаточно полно характеризует качество прибора и может быть рассчитан на каждом из ключевых этапов производства. С целью формирования методики оценки параметров ТВГ анализируется математическая модель ТВГ в виде парциального осциллятора для случая свободных колебаний, связывающая динамику фазовых переменных и физических параметров. Изучается основной параметр качества гироскопического устройства - собственная скорость дрейфа волны в резонаторе. Рассматривается зависимость скорости дрейфа от физических параметров ТВГ. На основе рассмотренных математических моделей разрабатывается схема измерений предложенного набора параметров, предлагается методика, проектируются программные решения для реализации предложенных подходов. Описываются структурная диаграмма и диаграммы состояния предлагаемой системы измерений параметров ТВГ. Предлагаемая система состоит из двух компонент: измерительной и вычислительной. Описываются особенности функционирования каждой из компонент. Рассматриваются различные режимы работы системы оценки параметров ТВГ: режим свободных колебаний, вращение волновой картины, рабочий режим, переходные процессы. Изучается вопрос применимости и эффективности предложенных решений. Приводится пример использования спроектированной системы. Анализируются результаты получения непосредственной оценки скорости дрейфа в рабочем режиме и оценки скорости дрейфа, полученного по математической модели и оцененным физическим параметрам ТВГ. Рассматриваются направления совершенствования методики оценки параметров твердотельного волнового гироскопа.

Целью статьи является проведение анализа условий эффективного применения алгоритмов измерения точностных механических характеристик резонаторов интегрирующих твердотельных волновых гироскопов, к которым отнесены остаточные значения параметров разночастотности и разнодобротности резонаторов. При этом основными режимами измерений выбраны режимы свободных колебаний резонатора неподвижного гироскопа. Рассматриваемые алгоритмы измерения остаточных значений параметров разночастотности и разнодобротности резонаторов реализуются через стандартные вычислительные процедуры идентификации коэффициентов дифференциальных уравнений свободных колебаний резонаторов. В качестве базовой модели идентификации выбраны уравнения колебаний резонатора в осях рабочей и квадратурной стоячих волн, которые записаны для медленно изменяющихся их амплитуд. Исходные сигналы для подготовки первичной информации задач идентификации формируются в измерительном устройстве, аналогичном штатному измерительному устройству интегрирующего твердотельного волнового гироскопа. Обсуждены разные постановки задачи идентификации параметров остаточных разнодобротности и разночастотности резонаторов как по отдельности, так и одновременно. В результате предложены и проанализированы хорошо обусловленные вычислительные схемы, не требующие введения дополнительной регуляризации обратных задач идентификации. Данные схемы обоснованно увязаны с математическими алгоритмами подготовки первичной информации для решаемых задач идентификации, которая формируется в виде массивов промежуточно вычисляемых амплитуд рабочей и квадратурной стоячих волн. Показано влияние ошибок вычисления этих амплитуд на точность идентификации параметров разнодобротности и разночастотности резонаторов. Дополнительно обсуждены возможности повышения точности расчета скоростей изменения этих амплитуд в условиях шумов измерений. Выявленные точностные условия применения алгоритмов идентификации параметров остаточных разнодобротности и разночастотности резонаторов гироскопов через нахождение коэффициентов дифференциальных уравнений их свободных колебаний позволяют повысить эффективность настройки методик производственного контроля.

Рассматривается механическая система, состоящая из двух пластин взаимодействующих друг с другом через слой вязкой сжимаемой жидкости, в которой поддерживается постоянное давление, в результате чего верхняя абсолютно жесткая пластина совершает вертикальные колебания. Нижняя пластина представляет собой упругий трехслойный статор. В данной статье проведено математическое моделирование для данной системы и найдено выражение для амплитудно-частотной характеристики, дальнейшее исследование которой позволит выявить и исключить резонансные явления в конструкциях подобного типа.

Рассмотрены методы навигации БПЛА, основанные на данных дистанционного зондирования Земли: аэро- или космо- фотоснимках высокого разрешения, обработанных специальным образом. Для видеонавигации используются ортонормированные фотоснимки местности, для навигации по микрорельефу - фотоснимки, обработанные методом стереофотограмметрии. Методы видеонавигации основаны на выделении и сопоставлении характерных точек на текущем и опорном изображениях. В зависимости от наличия эталонных данных в виде фотоснимков видеонавигация подразделяется на одометрическую и по привязке изображений к местности. Одометрическая навигация не требует эталонных данных, что является её положительной чертой, однако в её принципы работы заложено нарастание ошибок определения навигационных параметров. Видеонавигация по привязке изображения обеспечивает более высокие точностные характеристики, но требует предварительной подготовки эталонных данных и использования бортовых вычислителей с большим объемом памяти. Разработанные методы видеонавигации проверены путем математического моделирования, результаты которого показали, что целесообразно комбинировать эти два метода. В этом случае ожидаемая точность навигации БПЛА с использованием предложенных методов сопоставима с точностью СНС. Реализация методов видеонавигации в бортовом вычислителе на базе одноплатного модуля NVIDIA Jetson TX2 показала их работоспособность в реальном масштабе времени. Методы навигации по микрорельефу основываются на поисковом оценивании координат БПЛА в пределах доверительного квадрата. Результаты математического моделирования навигации по микрорельефу показали, что метод работоспособен с высокой (3-8 м) точностью как при полете БПЛА над антропогенной местностью, так и при полете над естественным объектовым составом. Реализация навигации по микрорельефу в бортовом вычислителе, построенном на модуле Салют-ЭЛ24ПМ2 РАЯЖ.441461.031, показала её работоспособность в реальном масштабе времени. Предложенные методы видеонавигации и навигации по микрорельефу были успешно апробированы на стенде полунатурного моделирования. В ближайшее время предполагаются их летные испытания. Для практической реализации разработанных методов высокоточной навигации необходимо решить вопрос с обеспечением потребителя эталонными данными, полученными на основе оперативной обработки актуальных космо- или аэро- фотоснимков местности высокого разрешения.

На примере навигации прослеживается выдающаяся роль Российской академии наук в становлении и развитии науки в стране.