Інерціальні технології в системах стабілізації обладнання наземних рухомих об’єктів

Olha Sushchenko

doi:10.18372/2306-1472.69.11052

Автор(и)

Olha Sushchenko National Aviation University

DOI:

https://doi.org/10.18372/2306-1472.69.11052

Ключові слова:

компенсація зміщення нуля, коріолісов вібраційний гіроскоп, наземні рухомі об’єкти, система стабілізації, фазовий детектор

Анотація

Мета: Вібраційна інерціальна технологія є останньою з сучасних інерціальних технологій. Вона являє собою перспективний підхід до проектування інерціальних датчиків, який може бути використано для систем стабілізації та стеження, що експлуатуються на рухомих об’єктах широкого класу. Метою дослідження є розгляд переваг цієї технології у порівнянні з лазерною та волоконно-оптичною. Функціонування інерцального датчика на наземних рухомих об’єктах потребує деякого вдосконалення коріолісова вібраційного гіроскопа з метою спрощення обробки інформації, підвищення надійності та компенсації зміщення нуля. Методи дослідження: Вдосконалення коріолісова вібраційного гіроскопа полягає у введенні фазового детектора та додаткового блока збудження. Можливість використання вдосконаленого коріолісова вібраційного гіроскопа в системі стабілізації, що експлуатується на наземних рухомих об’єктах, показано на підставі аналізу вихідного сигналу гіроскопа. Ефективність використання коріолісова вібраційного гіроскопа в системах стабілізації підтверджується за допомогою методу імітаційного моделювання. Результати: Розроблено та проаналізовано схему коріолісова вібраційного гіроскопа, що містить фазовий детектор та додатковий блок збудження. Визначено спосіб компенсації зміщення нуля. Виконано моделювання системи стабілізації з вдосконаленим коріолісовим вібраційним гіроскопом. Отримано вирази для вихідних сигналів вдосконаленого коріолісова вібраційного гіроскопа. Виконано оцінку похибки вихідного сигналу та підтверджено можливість використання модифікованого коріолісова вібраційного гіроскопа в системах стабілізації. Представлено результати моделювання системи стабілізації та виконано їх аналіз. Висновки: Отримані результати підтверджують ефективність запропонованих рішень та можуть бути корисними для стабілізації платформ з приладовим обладнанням, що експлуатуються на рухомих об’єктах широкого класу.

Біографія автора

Olha Sushchenko, National Aviation University

D. Sci., Associate Professor.

Aircraft Control Systems Department of the National Aviation University, Kyiv, Ukraine.

Education: Kyiv Polytechnic Institute, Kyiv, Ukraine (1980).

Research area: systems for stabilization of information and measuring devices.

Посилання

Masten M.K., Sebesta H.R. (1987) Line of sight stabilization/tracking systems: an overview. Proc. IEEE Int. Conf. “American Control”. Minneapolis, pp. 1477 – 1482.

Hilkert J.M. (2008) Inertially stabilized platform technology. IEEE Control Systems Magazine, vol. 26, no. 1, pp. 26–46. doi: 0.1109/MCS.2007.910256

Masten M.K. (2008) Inertially stabilized platforms for optical imaging systems. IEEE Control Systems Magazine, vol. 26, no. 1, pp. 47–64. doi: 10.1109/MCS.2007.910201

Nasiri S. A Critical Review of MEMS Gyroscopes Technology and Commercialization Status. Available at http://www.invensense.com

/shared/pdf/MEMSGyroComp.pdf

Chikovani V. V. (2014) Trends of Ukrainian all digital Coriolis vibratory gyroscopes development. Proc. IEEE 3rd Int. Conf. “Methods and systems of Navigation and Motion Control”. Kyiv, pp. 25–28. doi: 10.1109/msnmc.2014.6979720

Chikovani V.V., Sushchenko O. A. (2014) Differential mode of operation for the Coriolis vibratory gyroscope with ring-like resonator. Proc. IEEE 34th Int. Conf. “Electronics and Nanotechnology”. Kyiv, pp. 336–339. doi: 10.1109/apuavd.2015.7346568

Chikovani V.V., Sushchenko O.A., Tsiruk H.V. (2016) Redundant information processing techniques comparison for differential vibratory gyroscope. Eastern European journal of enterprise technologies, no. 4, pp. 45–52. doi: 10.15587/1729-4061.2016.75206

Bayard D.S., Ploen S.R. High accuracy inertial sensors from inexpensive components. U.S. Patent 6882964, Int. Cl. A61N 1/36 Apl. 2005.

Stanley F. Wyse, Robert E. Stewart. Vibratory gyroscope bias error cancellation using mode reversal. US Patent7886598, Int. C1. G01P 9/04. Apl. 2006.

Gladiator Technologies. Available at http://www.gladiator technologies.com/.../MEMS-Sensors.html.

Chikovani V.V., Sushchenko O.A. (2013) Balochnyy vibratsiynyy hiroskop z kom-pensatsiyeyu zmishchennya nulya [Beam vibratory gyroscope with bias compensation]. Patent 85766. Ukrayina, MPK G01S. 19/56, no 201308113, zayavl. 26.06.2013, opubl. 25.11.2013, byul. no. 22. (in Ukrainian)

Chikovani V.V., Sushchenko O.A. (2013) Balochnyy vibratsiynyy hiroskop dlya system stabilizatsiyi [Beam vibratory gyroscope for stabilization systems]. Patent 85316. Ukrayina, MPK G01S. 19/00, no. 201308114, zayavl. 26.06.2013, opubl. 11.11.2013, byul. no. 21. (in Ukrainian)

Sushchenko O. A. (2009) Algorithm for ground vehicle stabilizer optimal synthesis. Proceedings of the National Aviation University, no. 4, pp. 23–28. doi: 10.18372/2306-1472.41.1790

Sushchenko O.A., Korostelev O.P. (2015) Mathematical modelling of inertially stabilized platforms applied at ground vehicles. Electronics and Control Systems, no. 4, pp. 100–108.

Sushchenko O.A., Malyarov S.P., Yankelevich G.E., Saifetdinov R.A. (2010) Osoblyvosti modelyuvannya stabilizatora nazemnoho rukhomoho ob’yekta z tsyfrovym blokom keruvannya [Simulation features of ground vehicle stabilizer with digital control unit]. Proceedings of the National Aviation University, no. 4, pp. 23–31. (In Ukrainian) doi: 10.18372/2306-1472.45.1873