Электронная библиотека диссертаций и авторефератов России
dslib.net
Библиотека диссертаций
Навигация
Каталог диссертаций России
Англоязычные диссертации
Диссертации бесплатно
Предстоящие защиты
Рецензии на автореферат
Отчисления авторам
Мой кабинет
Заказы: забрать, оплатить
Мой личный счет
Мой профиль
Мой авторский профиль
Подписки на рассылки



расширенный поиск

Исследование конструктивно-технологических характеристик лазерного гироскопа с целью повышения его качества Молчанов Алексей Владимирович

Исследование конструктивно-технологических характеристик лазерного гироскопа с целью повышения его качества
<
Исследование конструктивно-технологических характеристик лазерного гироскопа с целью повышения его качества Исследование конструктивно-технологических характеристик лазерного гироскопа с целью повышения его качества Исследование конструктивно-технологических характеристик лазерного гироскопа с целью повышения его качества Исследование конструктивно-технологических характеристик лазерного гироскопа с целью повышения его качества Исследование конструктивно-технологических характеристик лазерного гироскопа с целью повышения его качества Исследование конструктивно-технологических характеристик лазерного гироскопа с целью повышения его качества Исследование конструктивно-технологических характеристик лазерного гироскопа с целью повышения его качества Исследование конструктивно-технологических характеристик лазерного гироскопа с целью повышения его качества Исследование конструктивно-технологических характеристик лазерного гироскопа с целью повышения его качества
>

Диссертация - 480 руб., доставка 10 минут, круглосуточно, без выходных и праздников

Автореферат - бесплатно, доставка 10 минут, круглосуточно, без выходных и праздников

Молчанов Алексей Владимирович. Исследование конструктивно-технологических характеристик лазерного гироскопа с целью повышения его качества : Дис. ... канд. техн. наук : 05.11.14 Москва, 2005 206 с. РГБ ОД, 61:05-5/3968

Содержание к диссертации

Введение

Глава 1. Состояние вопроса и постановка задачи

1.1. БИНС па лазерных гироскопах и их характеристики

1.2. Анализ требования к гироскопическим датчикам БИНС

1.3. Лазерный гироскоп

1.3.1. Основные погрешности лазерного гироскопа

1.3.2. Анализ способов снижения влияния синхронизации частот на выходной сигнал ЛГ

1.4. Лазерный гироскоп ЛГ-1

1.4.1. Основные элементы лазерного гироскопа ЛГ-1

1.4.2. Технологический процесс изготовления ЛГ-1

1.5. Проблематика повышения качества в технологии ЛГ

1.6. Постановка задачи исследования

Глава 2 Разработка математической модели лазерного гироскопа с вибрационной частотной подставкой

2.1. Модель выходного сигнала ЛГ с вибрационной частотной подставкой

2.2. Модель распределения поля в кольцевом резонаторе

2.3. Модель положительного столба газового разряда

2.3. Выводы

Глава 3. Разработка способа управления вибрационной частотной подставкой, компенсирующего влияние зоны захвата

3.1. Определение условии для компенсации влияния зоны захвата

3.2. Формиропапис компенсационного алгоритма управления вибрационной частотной подставкой

3.3. Получение исходной информации для управления

3.4. Результаты математического моделирования

3.4.1. Работа ЛГ в режиме вибрационной частотной подставки со случайным ошумлением

3.4.2. Работа ЛГ в режиме вибрационной частотной подставки с алгоритмом КУ

3.4.3. Учет влияния ошибок получения исходной информации

3.5. Выводы

Глава 4. Модернизация конструкции и технологии изготовления кольцевого резонатора

4.1. Моделирование распределение поля в кольцевом резонаторе

4.1.1. Моделирование распределение поля в резонаторе не возмущенном диафрагмой

4.1.2. Моделирование распределения поля в резонаторе с эллиптической диафрагмой

4.2. Формирование требований к диафрагме

4.3. Методика комплектования резонатора перед сборкой

4.4. Модернизация технологии изготовления диафрагмы

4.5. Экспериментальная оценка параметров кольцевых резонаторов

4.5. Выводы.

Глава 5. Индивидуальное прогнозирование ресурса КЛ

5.1. Поиск определяющего параметра

5.1.1. Схема установки и описание методики эксперимента

5.1.2. Результаты долговременных испытаний КЛ

5.2. Моделирование процессов в положительном столбе разряда

5.2.1. Пороговый ток возникновения реактивных колебаний в положительном столбе разряда 5.2.2. Релаксация легко ионизированных примесей в разрядном канале

5.3. Способ индивидуального прогнозирования ресурса КЛ

5.4. Лвтоматизировапное рабочее место для определения ресурса КЛ

5.4.1. Структура автоматизированного рабочего места

5.4.2. Требования к программному обеспечению

5.5. Выводы.

Основные результаты работы. Список литературы.

Введение к работе

Актуальность темы

В современном авиационно-космическом приборостроении широкое применение находят пилотажно-навигационные комплексы и системы управления, построенные на бесплатформенных инерциальных навигационных системах (БИНС).

Специфика использования гироскопических датчиков в БИНС, характеризующаяся большими угловыми скоростями, измеряемыми при функционировании на борту летательного аппарата, определяет одинаково жесткие требования, как по стабильности собственного дрейфа гироскопа, так и по стабильности его масштабного коэффициента. Наибольшее распространение в качестве гироскопического датчика БИНС получил лазерный гироскоп (ЛГ) благодаря широкому диапазону измеряемых угловых скоростей - сотни /сек, стабильности масштабного коэффициента - (1-10)10"6, стабильности собственного дрейфа - 0,005 ... 0,05 Лас, удобству сопряжения с вычислительной техникой.

Перспективы развития БИНС на ЛГ связаны, с одной стороны, с увеличением числа потребителей (малые самолеты, наземный транспорт, малые суда), что требует улучшения их надежности и эксплуатационных характеристик при уменьшении габаритов и массы, а с другой стороны, с ужесточением требований со стороны традиционных потребителей. Опыт разработки ЛГ показывает, что основной погрешностью этих приборов, определяющей возможность их использования в качестве датчиков БИНС, является случайный дрейф. Другой проблемой является улучшение эксплуатационных характеристик, среди которых одной из важнейших является технический ресурс, определяемый основным элементом ЛГ - кольцевым гелий-неоновым лазером (КЛ). Решение проблемы создания ЛГ с улучшенными точностными и эксплуатационными характеристиками требует углубленного анализа механизмов влияния конструктор-

ско-технологических параметров на гпіінніп і туи ,і Ги ніг \\ чргПфі и ресурса, на

і "пвлиоТЕКА J

j РОС НАЦИОНАЛЬНАЯ і I БИБЛИОТЕКА і

основе которого могут быть разработаны технические решения, направленные на совершенствование конструкции и технологии изготовления ЛГ.

Таким образом, исследование факторов, определяющих погрешность ЛГ, разработка на этой основе конструкторско-технологических рекомендаций по повышению точности, а также создание эффективной методики, позволяющей определять ресурс КЛ на этапе его изготовления, является актуальной задачей

В данной работе рассмотрены вопросы доведения параметров лазерного гироскопа ЛГ-1 с вибрационной частотной подставкой, разработанного в ОАО "Московский Институт Электромеханики и Автоматики", до требований перспективных БИНС. Для этого разработана математическая модель основных параметров прибора, рассмотрены технологические аспекты конструкции данного гироскопа, на основании анализа которых предложены пути её модернизации и новые методы управления, позволяющие уменьшать случайную погрешность, а также реализована новая методика прогнозирования ресурса КЛ на этапе его изготовления.

Цель работы

Целью данной работы является реализация конструктивно-технологических решений, обеспечивающих повышение точности ЛГ с вибрационной частотной подставкой, а также создание новой методики, позволяющей прогнозировать ресурс КЛ гироскопа на этапе его изготовления.

Для достижения поставленной цели требуется решить следующие задачи:

выявить параметры точности и надежности серийно выпускаемых лазерных гироскопов, не удовлетворяющие требованиям перспективных БИНС;

исследовать конструктивно-технологические причины и проанализировать физическую природу образования доминирующей погрешности ЛГ;

формализовать связи конструктивно-технологических параметров ЛГ с его погрешностями и ресурсными характеристиками;

- разработать алгоритм управления вибрационной системой ЛГ, позво
ляющий минимизировать накапливаемую составляющую случайного дрейфа;

разработать и экспериментально проверить эффективность рекомендаций по совершенствованию конструкции и технологии изгоговления ЛГ;

разработать методику прогнозирования ресурса КЛ, проводимого на этапе его изготовления;

обосновать и сформулировать требования к автоматизированному рабочему месту для оценки ресурса КЛ по предлагаемой методике.

Положения, выносимые на защиту

На защиту в соответствии с целью работы выносятся следующие положения:

-уточненная математическая модель ЛГ, учитывающая связь между встречными волнами из-за рассеяния на диафрагме, дифракцию лазерного излучения на диафрагме, влияние примесей на устойчивость разряда и формализующая связи первичных конструктивно-технологических параметров элементов ЛГ с его погрешностями и техническим ресурсом;

-алгоритм управления вибрационной системой ЛГ, компенсирующий влияние зоны захвата на его выходной сигнал, позволяющий уменьшить примерно в 10 раз накапливаемую составляющую случайного дрейфа ЛГ;

- конструкторские и технологические рекомендации по совершенствованию конструкции и технологии изготовления ЛГ, а также экспериментальная проверка их эффективности;

-методика определения технического ресурса КЛ, позволяющая по вре
менному дрейфу характеристик реактивных колебаний в цепи разряда прово
дить индивидуальное прогнозирование на этапе изготовления, эффективность
которой подтверждена экспериментально. ,

Методы исследования

Полученные результаты базируются на комплексном применении основных положений теории кольцевого лазера, теории колебаний, физики газового разряда, теории электрических цепей, теории точности производства, математических методах анализа, а также натурном и математическом моделировании.

Научная новизна

  1. Создана уточненная математическая модель ЛГ, описывающая доминирующую погрешность и характеристики разряда ЛГ в его конструктивно-технологических параметрах;

  2. Разработан компенсационный метод управления вибрационной системой, позволяющий минимизировать случайную погрешность, вызванную связью встречных волн в резонаторе ЛГ;

  3. Разработаны теоретически обоснованные рекомендации по минимизации величин дифракционных потерь и зоны захвата в КЛ;

  4. Разработана методика индивидуального контроля, позволяющая оценивать ресурс КЛ гироскопа на этапе его изготовления;

  5. Сформулированы и обоснованы требования к автоматизированному рабочему месту для оценки ресурса КЛ гироскопа по предлагаемой методике.

Практическая ценность работы заключается в:

разработке технических решений по совершенствованию конструкции и технологического процесса изготовления ЛГ, обеспечивающих уменьшение его доминирующих погрешностей;

применении разработанной математической модели для выбора рациональных величин параметров контура управления вибрационной системой и обоснованных допусков на отклонение этих параметров с точки зрения обеспечения требуемой точности ЛГ;

разработке новой методики оценки ресурса КЛ гироскопа, обеспечивающей прогнозный контроль на этапе изготовления;

внедрении разработанных технических решений в конструкторскую документацию и технологический процесс изготовления серийно выпускаемого лазерного гироскопа ЛГ-1.

Апробация работы. Материалы представленные в данной диссертационной работе, докладывались на следующих конференциях: 8, 9. 10, 11 Международных конференциях по интегрированным навигационным системам, г.

Санкт-Петербург - 2001, 2002, 2003, 2004 гг.; Сессии научного совета по проблемам управления движением и навигацией РАН, Москва - 2002 г.; Международной конференции «Физика плазмы и плазменные технологии», г. Минск -2003 г.; Международном симпозиуме «Аэрокосмические приборные технологии», г. Санкт-Петербург - 2004 г.; Всероссийской НТК «Новые материалы и технологии», г. Москва - 2004; Международной конференции «Газовые разряды и их применение», г. Тулуза, Франция -2004 г.

Публикации. Результаты диссертационной работы опубликованы в 15 печатных работах, из них один патент на изобреіение.

Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, пяти глав, заключения и списка литературы из 137 наименований. Материал изложен на 172 страницах иллюстрированных 75 рисунками, фафиками и 26 таблицами.

Анализ требования к гироскопическим датчикам БИНС

Выходным сигналом ЛГ, появляющимся при вращении кольцевого резонатора с некоторой угловой скоростью П, является разность частот AF встречно распространяющихся в кольцевом резонаторе лучей [8-9] : AF=±A.Q, (1Л) где: А - площадь, охватываемая оптическим контуром; Я- длина волны лазерного излучения; L - периметр резонатора. Основное уравнение лазерного гироскопа, связывающее его выходной сигнал с измеряемой угловой скоростью и учитывающее присущие ему погрешности, может быть записано в форме [47]: і— cos(y/ + Су)- г, — cos(y/ + с2) (1.2) AF = AQ + Дет + (Ap + Дг)/ + {р -гА,)Д/ - — где: ДО - пропорциональна действующей угловой скорости без учета влияния активной среды и связи встречных волн, может быть записан как (1.1);

Да - характеризует вклад в частоту биений линейной дисперсии рабочего перехода активной среды; третий и четвертый члены описывают вклад не линейной дисперсии; рп т)к, Ар, Ах- средние значения и разности коэффициентов, характеризующих не линейную дисперсию; I, AI - средняя интенсивность и разность интенсивностей встречных волн І}, 12; пятый член обусловлен связью встречных волн за счет рассеяния на элементах резонатора; VC - модули, а є{і2 - фазы комплексных коэффициентов обратного рассеяния; цг- мгновенная разность фаз встречных волн.

Из уравнения (1.2) следует, что существуют три вида погрешностей, которые принципиально присущи лазерному гироскопу [8] - сдвиг нуля, синхронизация частот встречно распространяющихся волн, затягивание мод. Вид этих погрешностей качественно представлен на рис. 1.2.

Сдвиг нуля возникает тогда, когда резонатор по каким либо причинам невзаимен к распространяющемуся в нем излучению. Причиной изменения масштабного коэффициента является изменение оптического периметра резонатора и дисперсионных характеристик активной среды. Несмотря на то, что вопрос о природе явления сдвига нуля Л Г и в настоящее время остается не до конца исследованным, существуют конструктивные решения позволяющее существенно снизить влияние этой погрешности. К ним относятся: применение симметричной конструкции из двух анодов и катода, оптимальный выбор оптико-физической схемы резонатора, что в совокупности с системой стабилизации разрядных токов позволяет добиться сбалансированности газовых потоков в разрядных промежутках.

Источники погрешностей ЛГ характеристика ЛГ а) сдвиг нуля; б) синхронизация частот встречных волн; в) затягивание мод (нелинейность масштабного коэффициента). Пунктиром показана идеальная характеристика ЛГ Отдельного внимания заслуживает погрешность, связанная с синхронизацией частот встречных волн, поскольку является той характерной особенностью, которая определяет многообразие схем построения ЛГ и возможность его практической реализации [8-9, 45-49, 52]. Для борьбы с этой погрешностью реализуются следующие схемы [41 - 47]: Двухчастотные ЛГ, в которых синхронизация частот встречных волн преодолевается путем : принудительного механического движения ЛГ посредством: - знакопеременных колебаний на резонансной частоте виброподвеса (Litton LG-8017, LG-8028, Honeywell GG 1342, GG 1320 , Sextant Avionique PIXYZ, МИЭАЛГ-1,БЛГ); - знакопеременных колебаний на вынужденной частоте виброподвеса (НПО «Полюс» КМ-11-1); - реверсивного вращения с постоянной угловой скоростью (Crouzet-Sfena, LITEF) использования магнитооптических и электрооптических эффектов, которое состоит в создании невзаимных фазовых свойств для встречно рас пространяющихся волн, и может быть реализовано посредством: - невзаимных фазосдвигагощих устройств на эффекте (Фарадея (ЦКБ «Арсе нал» КОГ-1, КОГ-2,ФИЛ, ТР090); - наложения знакопеременного магнитного поля на активную среду — эффект Зесмана (НПО «Полюс» ZLK-12, ZLK-16, ZLK-20); - магнитных зеркал, с вектором напряженности магнитного поля, перпендикулярным плоскости падения волн на зеркало - невзаимный экваториальный эффект Керра (Sperry, SLIC-7, SLG-15)

Модель распределения поля в кольцевом резонаторе

При вращении лазерного гироскопа с угловой скоростью меньшей некоторого критического значения (называемого порогом захвата) частоты противоположно распространяющихся в резонаторе волн синхронизируются, а частота биений становится равной нулю. Явление синхронизации обусловлено взаимной связью встречно распространяющихся в резонаторе волн [8-9, 45-49, 51-52]. Основным источником связи является обратное рассеяние энергии каждой из волн в направлении распространения другой.

В кольцевом резонаторе, вращающемся с угловой скоростью Q, значительно превышающей порог захвата 4 влияние связи волн через обратное рассеяние мало, поэтому 4 = Q (1.3) где ці- мгновенная разность фаз двух встречно распространяющих волн. С учетом эффектов обратного рассеяния уравнение лазерного гироскопа для малых скоростей может быть представлено в виде : xV = n-QLsm(4J + p) (1.4) а -{УвУ (1-5) где : Ej и Е2 - амплитуды двух встречно распространяющихся в резонаторе волн, г - коэффициент рассеяния, с - скорость света, Р постоянный фазовый угол, зависящий от характеристик обратного рассеяния [8-9]. Для определения влияния параметров лазерного гироскопа на порог захвата используется уравнение [8]: \=— (1.6) У2тьЫ где d- диаметр луча лазерного излучения.

Из выражения (1.6) видно, что порог синхронизации уменьшается при уменьшении длины волны генерации и при увеличении размеров резонатора. В тех случаях применения лазерных гироскопов, когда нет ограничений по габаритно-массовым характеристикам, например, при их использовании в геофизике и геодезии, можно добиться существенного уменьшения порога синхронизации и увеличения чувствительности к входной угловой скорости увеличивая габариты резонатора. Например, для кольцевого резонатора, площадью в 1,0 м2, получено [50]: случайный дрейф 4-Ю 9 радЛ/с (что примерно равно 4-Ю"9 /\ч), при этом выходная частота равна 79,948 Гц при входной угловой скорости (проекция от скорости вращения Земли) 7,292-10 5 рад/с (4,375 -10" /ч). Приведенные данные говорят о практическом отсутствии порога синхронизации в кольцевых резонаторах таких размеров.

В современных конструкциях лазерных гироскопов основным источником обратного рассеяния являются многослойные покрытия диэлектрических зеркал [8-9, 45-47]. Зеркала, используемые в лазерном гироскопе ЛГ-1, изготавливаются по технологии напыления многослойных интерференционных покрытий на установках с ионным источником (материал покрытия -пара SiC 2- ТІО2). Существующий уровень отработки технологии обеспечивает изготовление зеркал со средним коэффициентом интегрального рассеивания 0,003 %, это позволяет получать величину порога захвата на уровне 60 Гц и ниже. Этот уровень подтверждается данными различных производителей [9, 47]. Помимо напыления, технология производства зеркал требует прецизионной финишной полировки диэлектрических подложек (материал -стеклокерамика СО-115М отечественного производства, либо "Zerodur" фирмы Shott Glass), причем с такими предельными значениями шероховатости (таблица 1.8,), измерить которые с помощью современных метрологических средств на практике не представляется возможным.

Из сказанного ясно, что совершенствование технологии производства зеркал и улучшение их характеристик за счет оптимальных конструкций или за счет использования лучших оптических компонентов представляет собой технически весьма трудную и затратную задачу [8]. Поэтому в прикладной лазерной гироскопии широкое распространение получили способы, основан -27-ные на применении алгоритмических методов, компенсирующих влияние синхронизации на выходные характеристики ЛГ. ПроанализируСхМ некоторые из способов, применяющихся в ЛГ с вибрационной частотной подставкой. Одним из способов, обеспечивающих смещение из области синхронизации, является знакопеременное смещение, эквивалентное реверсивному вращению [45]. При синусоидальных колебаниях подставки и постоянной иперциалышй угловой скорости, фазовая картина ЛГ определяется «колебательной» входной угловой скоростью и не чувствовала «инерциальную» скорость. Причиной этого является эффективная синхронизация частот, иногда называемая динамическим захватом [53]. Для уменьшения зоны динамического захвата применяется дополнительное ошумление путем изменения амплитуды, частоты и фазы колебаний частотной подставки. Однако, ошумление подставки приводит к появлению в выходном сигнале лазерного гироскопа шумовой составляющей его дрейфа. Параметрические зависимости для величин порогового значения захвата и шумовой составляющей в выходном сигнале ЛГ, для различных видов вибрационной частотной подставки приведены в таблице [9].

Формиропапис компенсационного алгоритма управления вибрационной частотной подставкой

Исходя из материалов представленных выше, очевидна актуальность задач по доработке параметров лазерного гироскопа ЛГ-1 до требований предъявляемых современными инерциальными системами навигации. На основании статистических данных по серийно выпускаемым приборам ЛГ-1, из совокупности его технических характеристик, были определены доминирующие, с точки зрения обеспечения качества изделия, характеристики. К ним относятся: случайная погрешность дрейфа и технический ресурс лазерного гироскопа ЛГ-1. Причинами, обуславливающими попадание данных характеристик в разряд доминирующих, являются два физических явления, характерных для КЛ с газовой рабочей средой. Это - наличие зоны синхронизации, обусловленной взаимной связью между противоположно распространяющимися в кольцевом резонаторе волнами, и изменение состава рабочей газовой среды КЛ.

Следует проанализировать конструктивно-технологические предпосылки возникновения случайной погрешности дрейфа и условия развития нестабильности в рабочей газовой среде КЛ, на основании чего разработать конструктивно-технологические решения, обеспечивающие повышение точности ЛГ, а так же, создать новую методику, позволяющую прогнозировать ресурс кольцевого лазера піроскопа на этапе его изготовления.

Для достижения поставленной цели исследования должны быть решены следующие задачи: - выявление параметров точности и надежности серийно выпускаемых ЛГ-1, не удовлетворяющих требованиям перспективных БИНС; - исследование конструктивно-технологических причин и анализ физической природы образования доминирующей погрешности лазерного гироскопа; - формализация связи конструктивно-технологических параметров лазерного гироскопа с его погрешностями и ресурсными характеристиками; - разработка и экспериментальная проверка эффективности конструкторских и технологических рекомендаций по совершенствованию конструкции и технологии изготовления лазерного гироскопа; - разработка методики прогнозирования ресурса кольцевого лазера гироскопа, проводимого на этапе его изготовления; - формулировка и обоснование требований к автоматизированному рабочему месту для оценки ресурса кольцевого лазера гироскопа по предлагаемой методике. . Разработка математической модели лазерного гироскопа с вибрационной частотной подставкой

Математическая модель Л Г известна и описана в ряде работ [8-9, 42-45, 57-58, 65]. Однако для изучения возможности снижения влияния конструктивно-технологических параметров ЛГ на его доминирующую погрешность, в качестве которой определен случайный дрейф, и характеристики ресурса, необходимо уточнить существующие математические модели, формализующие физические процессы, происходящие в кольцевом резонаторе, вибрационной системе и положительном столбе разряда.

Очевидными преимуществами для такой постановки задачи обладает аналитическая модель, описывающая в явном виде функциональную связь выходного параметра с первичными параметрами, величины которых могут быть непосредственно измерены и нормированы.

Основной задачей, решаемой в этой главе, является определение взаимосвязи параметров: кольцевого резонатора и вибрационной системы с выходным сигналом ЛГ; кольцевого резонатора с величиной дифракционных потерь и коэффициентом связи встречных волн в резонаторе; положительного столба газового разряда К Л с характеристиками его ресурса.

Моделирование распределение поля в резонаторе не возмущенном диафрагмой

Полученные результаты подтверждают правильность сформулированных выше теоретических выводов и эффективность предлагаемых алгоритмов управления колебаниями вибрационной системы. Применение алгоритма КУ в управлении колебаниями внброподвеса позволяет снизить случайную погрешность лазерного гироскопа, при ее оценке по СКО 100-секундных интервалов дрейфа, до величин порядка тысячных /час - в данном случае полученная величина составила O-JQQ =0,0016 7час

Для реализации предлагаемого алгоритма необходимо знать параметры вибрационной системы (декремент затухания и коэффициент усиления), а также угловую скорость вращения основания и начальную амплитуду колебаний в каждом цикле работы этого алгоритма. Следующей задачей является оценка влияния инструментальных погрешностей получения исходной информации на точность ЛГ в режиме КУ.

При практической реализации каналов съема и обработки информации, необходимой для реализации алгоритма КУ, информация будет получена с какой-то погрешностью, которая скорее всего будет обусловлена не идеальностью характеристик электронных трактов. Поскольку эти погрешности будут оказывать влияние на возможности алгоритма КУ, то необходимо оценить их допустимые величины с точки зрения реализации преимуществ алгоритма КУ.

Анализировать влияние погрешностей будем для следующих информативных параметров: декремента затухания d, коэффициента передачи Кр, начальной амплитуды колебаний А, скорости вращения основания Д.. Влияние погрешностей определения информативных параметров будем исследовать путем задания при моделировании постоянной величины этих погрешностей. При анализе полученных результатов будем оценивать погрешность ЛГ в виде: математического ожидания и накапливаемой составляющей.

Рсзультаты моделирования погрешностей в выходном сигнале ЛГ, и зависимости от погрешностей получения исходной информации: декремента затухания df коэффициента передачи вибрационной системы Кр, начальной амплитуды колебаний вибрационной системы Л, скорости вращения основания Qr ; представлены в таблице 3.1. и на рисунках 3.13 -3.20. На рис. ЗЛЗ, 3.15, 3.17, 3.19 представлены графики изменения математического ожидания погрешности ЛГ от погрешностей получения d, Кр, А и Д. соответственно. На рис. ЗЛ4, ЗЛ6, ЗЛ8, 3.20 представлены графики изменения накапливаемой составляющей погрешности ЛГ от погрешностей получения d, Kpi А и Пг соответственно. На представленных рисунках погрешность параметров d, Кр, А задана в %, а погрешность определения Qr в долях /час. Погрешность ЛГ задана в размерности /час.

Для каждого из информативных параметров получено, что :

ошибки определения декремента затухания вибрационной системы d вызывают как постоянный дрейф, так и накапливаемую составляющую погрешности, причем обе зависимости практически линейны; необходимо отметить, что превышение величины погрешности в 0,01 % приводит к величинам погрешностей ЛГ на уровне 0,003 7час (в случае накапливаемой составляющей) и 0,01 /час (в случае постоянной составляющей);

если погрешность определения коэффициента передачи Кр не более 0,025 %, то интенсивность накапливаемой составляющей дрейфа остается постоянной и находится в пределах 1-10 3/час; постоянный дрейф меняется более значительно, но находится в диапазоне от 0,0005 до 0,003 /час;

если погрешность определения начальной амплитуды находится в диапазоне до 0,25 угл.сек, то величины как постоянного дрейфа, так и накапливаемой составляющей погрешности ЛГ не превышают 1 10 3 /час; допустимой погрешностью определения начальной амплитуды, для постоянной погрешности ЛГ, можно считать величину — 0,5 угл.сек;

если погрешность определения угловой скорости не более 0,25 /час, то величина погрешности постоянного дрейфа не превышает 0,002 /час, а накапливаемой составляющей погрешности ЛГ не превышают 1 10 "3 /час; допустимой погрешностью определения угловой скорости, для постоянной погрешности Л Г, можно считать величину - 0,5 /час, а для накапливаемой составляющей данная погрешность не имеет практического значения; таким образом влиянием рассматриваемых ошибок можно пренебречь, если угловая скорость оценивается с точностью не хуже 0,25 /час.

Исследование инструментальных погрешностей получения исходной информации показало, что основное влияние на погрешности ЛГ оказывают погрешности определения: декремента затухания и коэффициента передачи вибрационной системы; допустимые ошибки измерения этих информативных параметров не превышают 0,005 % и 0,01% соответственно.

Похожие диссертации на Исследование конструктивно-технологических характеристик лазерного гироскопа с целью повышения его качества