Details

Данная работа посвящена разработке резонатора волнового твердотельного гироскопа, в конструкцию которого заложена геометрическая неоднородность для борьбы с одним из видов технологической неоднородности – неоднородности распределения массы. Задачи, которые решались в ходе исследования: 1.  Разработка конструктивной схемы резонатора несимметричного ВТГ. 2. Расчет собственных частот и собственных форм оболочки с окнами с учетом влияния электрического поля на жесткость. 3. Исследование влияния конструктивных несовершенств на собственные частоты и формы несимметричного гироскопа. 4. Исследование автоколебательных режимов с двумя автоколебательными контурами ФАПЧ-АРУ в отсутствие и при наличии угловой скорости основания. Разработана конструктивная схема резонатора с геометрической неоднородностью. Построена конечно-элементная модель резонатора с учетом влияния электрического поля электродов. Исследованы спектральные свойства резонатора с геометрической неоднородностью. По сравнению с классической конструкцией выявлено существенное снижение влияния технологической неоднородности на ориентацию собственных форм. Построена модель пониженного порядка резонатора с учётом влияния электродов, демпфирования и кориолисовых сил при вращении основания. Проведено моделирование динамики резонатора. Выявлено наличие двухуровневой амплитудной модуляции сигнала колебаний резонатора. Предложена схема детектора, позволяющая использовать конструктивно несимметричный резонатор в составе датчика угловой скорости основания. Для достижения данных результатов в работе было использовано следующее программное обеспечение: язык программирования Python, программа для конечно-элементного анализа Ansys, библиотека PyAnsys языка программирования Python, язык программирования MATLAB, программа динамического моделирования OpenModelica.

The thesis’s focus is the development of a solid-state wave gyroscope resonator, the design of which incorporates geometric heterogeneity to combat one of the types of technological heterogeneity – the heterogeneity of mass distribution. Problems solved during research: 1. The development of a resonator for an asymmetric SWG. 2. Calculation of natural frequencies and natural shapes of the shell with windows, taking into account the effect of the electric field on stiffness. 3. Investigation of the effect of structural imperfections on the natural frequencies and shapes of an asymmetric gyroscope. 4. Investigation of self-oscillating modes with two self-oscillating contours of the PLL-AGC in the absence and in the presence of the angular velocity of the base. A design concept for a resonator with geometric inhomogeneity was developed. A finite element model of the resonator was developed taking into account the electric field of the electrodes. The spectral properties of a resonator with geometric inhomogeneity were studied. Compared to a classical design, a significant reduction in the influence of technological inhomogeneity on the orientation of eigenmodes was found. A reduced-order model of the resonator was developed, taking into account the influence of electrodes, damping, and Coriolis forces during base rotation. The resonator dynamics were simulated. Two-level amplitude modulation of the resonator oscillation signal was detected. A detector circuit was proposed that allows the use of an asymmetric resonator as part of a base angular velocity sensor. The following software was used to obtain the present results: Python programming language, finite element analysis program Ansys, PyAnsys Python library, MATLAB programming language, dynamical modeling software OpenModelica.