Информационно-измерительная система на основе гиростабилизатора с волновым твёрдотельным гироскопом тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 00.00.00, кандидат наук Королёв Михаил Николаевич

• Королёв Михаил Николаевич
• кандидат наук
• 2022

Оглавление диссертации кандидат наук Королёв Михаил Николаевич

СПИСОК СОКРАЩЕНИЙ

ВВЕДЕНИЕ

ГЛАВА 1 ОБЗОР СУЩЕСТВУЮЩИХ ОБЗОРНО-ПОИСКОВЫХ ИНФОРМАЦИОННО-ИЗМЕРИТЕЛЬНЫХ СИСТЕМ НА ОСНОВЕ ГИРОСКОПИЧЕСКИХ СТАБИЛИЗАТОРОВ И ОБЛАСТИ ИХ ПРИМЕНЕНИЯ

1.1 Общая характеристика обзорно-поисковых информационно-измерительных систем на основе гироскопического стабилизатора

1.2 Состояние теории и практики индикаторных гироскопических стабилизаторов

1.3 Анализ чувствительных элементов индикаторных

гироскопических стабилизаторов

1.4 Сравнительные характеристики различных типов датчиков

угловой скорости

1.5 Перспективы развития волновых твердотельных

гироскопов

ВЫВОДЫ ПО ГЛАВЕ

ГЛАВА 2 МАТЕМАТИЧЕСКОЕ ОПИСАНИЕ ГИРОСКОПИЧЕСКОГО СТИБИЛЗАТОРА НА ВОЛНОВОМ ТВЕРДОТЕЛЬНОМ ГИРОСКОПЕ, ЯВЛЯЮЩЕГОСЯ ОСНОВОЙ

ОБЗОРНО-ПОИСКОВЫХ ИНФОРМАЦИОННО-ИЗМЕРИТЕЛЬНЫХ

СИСТЕМ

2.1 Вывод уравнений движения рам карданова подвеса двухосного индикаторного гироскопического стабилизатора

2.2 Возмущающие моменты гироскопического стабилизатора

2.3 Математическая модель двигателя стабилизации и корректирующего звена

2.4 Математическое описание волнового твердотельного гироскопа

2.5 Математическая модель двухосного индикаторного гироскопического стабилизатора на волновом твердотельном

гироскопе

ВЫВОДЫ ПО ГЛАВЕ

ГЛАВА 3. ПЕРЕДАТОЧНЫЕ ФУНКЦИИ ГИРОСКОПИЧЕСКОГО СТАБИЛИЗАТОРА НА ВОЛНОВОМ ТВЕРДОТЕЛЬНОМ ГИРОСКОПЕ

3.1 Линеаризация системы дифференциальных уравнений, описывающих динамику гироскопического стабилизатора на волновом твердотельном гироскопе

3.2 Структурная схема и передаточные функции волнового твердотельного гироскопа

3.3 Передаточные функции контура стабилизации гироскопического стабилизатора на волновом твердотельном гироскопе

3.4 Передаточная функция контура управления гироскопического стабилизатора на волновом твердотельном гироскопе

3.5 Результаты исследования динамики одного канала индикаторного гироскопического стабилизатора на волновом твердотельном

гироскопе

3.6 Структурная схема двухосного индикаторного гироскопического стабилизатора обзорно-поисковой информационно-измерительной

системы на волновом твердотельном гироскопе

ВЫВОДЫ ПО ГЛАВЕ

ГЛАВА 4 ИМИТАЦИОННАЯ МОДЕЛЬ И РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЯ ДИНАМИКИ ДВУХОСНОГО ГИРОСКОПИЧЕСКОГО СТАБИЛИЗАТОРА НА ВОЛНОВОМ ТВЕРДОТЕЛЬНОМ ГИРОСКОПЕ

4.1 Имитационная модель двухосного гироскопического стабилизатора обзорно-поисковой информационно-измерительной системы на волновом твердотельном гироскопе............................. ^

4.2 Описание блоков имитационной модели

4.3 Результаты динамических характеристик гироскопического стабилизатора на волновом твердотельном гироскопе - датчика

угловой скорости................................................................... ^^

ВЫВОДЫ ПО ГЛАВЕ

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

ПРИЛОЖЕНИЕ

СПИСОК СОКРАЩЕНИЙ

ВТГ - волновой твердотельный гироскоп ВОГ - волоконно-оптический гироскоп ГС - гироскопический стабилизатор ДМ - датчик момента

ДНГ - динамически настраиваемый гироскоп

ДС - двигатель стабилизации

ДУ - датчик угла

ДУС - датчик угловой скорости

ЛА - летательный аппарат

КЗ - корректирующее звено

ЛАФЧХ - логарифмические амплитудно-фазовые частотные характеристики

ЛГ - лазерный гироскоп

ММГ - микромеханический гироскоп

МК - масштабный коэффициент

ОПИИС - обзорно-поисковая информационно-измерительная система

ОЭС - оптико-электронная система

ПО - подвижный объект

СМ - стабилизирующий мотор

УПТ - усилительно-преобразующий тракт

ЧЭ - чувствительный элемент

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Информационно-измерительная система на основе гиростабилизатора с волновым твёрдотельным гироскопом»

ВВЕДЕНИЕ

Актуальность работы. ОПИИС на базе индикаторных ГС осуществляют: обзор наземного и воздушного пространства, обнаружение, распознавание объектов, выявление препятствий по курсу полёта летательного аппарата, измерение наклонной дальности до объектов, а также выполнение специальных задач (разведка, поиск), получения информации об угловых параметрах каналов технического зрения в режиме стабилизации и управления.

ОПИИС состоят из каналов технического зрения (видимого спектрального диапазона и инфракрасного диапазона) и индикаторного ГС. ОПИИС широко используются на объектах гражданского назначения (проведение поисково-спасательных работ, охрана правопорядка и борьба с преступностью, выполнение геодезических и картографических исследований, реализация рекламных и бизнес-идей, фото- и видеосъемка спортивных мероприятий и т.д.).

Анализ литературных источников свидетельствует, что сегодня достаточно подробно рассмотрены вопросы устойчивости и синтеза ОПИИС, но, несмотря на это, актуальными остаются задачи исследования динамики ОПИИС на основе индикаторных ГС в связи с успешным развитием новых типов гироскопов и совершенствованием следящих систем.

Анализ технических характеристик ОПИИС показал, что данные системы имеют широкие углы прокачки, обладают высокой точностью стабилизации платформы (25 - 250 мкрад). Большинство ГС ОПИИС строятся на динамически настраиваемых гироскопах (ДНГ), волоконно-оптических гироскопах (ВОГ), а системы класса «мини» - на микромеханических гироскопах (ММГ). Разработкой подобных систем занимаются следующие фирмы и организации: «Пергам» (Москва, Россия), ПАО «Красногорский завод им. С. А. Зверева» (Красногорск, Россия), кафедра «Приборы управления» (Тульский Государственный Университет) АО ПО УОМЗ (Екатеринбург, Россия), фирма «iXBlue Photonics» (Франция), фирма «DST CONTROL» (Швеция), фирма

«JOHO» (Китай), фирма «Ascent Vision Technologies» (США), фирма «Nortrop» (Германия) и т.д.

Решение задачи увеличения ресурса, снижения стоимости ОПИИС, при обеспечении высоких точностных характеристик и малого времени готовности может быть решена путем использования в качестве ЧЭ ВТГ.

ВТГ имеет ряд преимуществ по сравнению с другими типами гироскопов: высокий рабочий ресурс, малые весогабаритные характеристики, малая энергоемкость, сохранение работоспособности при кратковременном отключении питания, малое время готовности, слабая температурная зависимость выходного сигнала, стойкость к ионизирующему излучению с высокой энергией, высокое отношение точность/цена. При этом, у ВТГ имеются следующий недостаток: необходима поддержка высокой степени вакуума в приборе.

В настоящее время вопрос достижения потенциально возможных метрологических характеристик ОПИИС на базе индикаторных ГС на ВТГ не является полностью решенным. Решение данного вопроса требует разработки математической модели ОПИИС, которая отличается от известных описанием особенностей функционирования системы на основе сигналов ВТГ в совмещенном режиме стабилизации и управления, получение аналитических выражений для анализа устойчивости и динамической точности ОПИИС на ВТГ. Кроме того, необходима разработка структур построения УПТ контуров стабилизации ОПИИС на ВТГ, обеспечивающих высокие точностные характеристики. На основании вышеуказанного сформулированы цели и задачи работы.

Объектом исследования является ОПИИС на ВТГ.

Предметом исследования являются математическое описание ОПОИИС на ВТГ в совмещенном режиме стабилизации и управления, и исследование особенностей функционирования ОПИИС на ВТГ.

Цель и задачи работы. Целью диссертационной работы является повышение ресурса системы, уменьшение стоимости ОПИИС при обеспечении высокой точности функционирования и малого времени готовности за счет

применения в качестве ЧЭ ВТГ и эффективной структуры построения контуров стабилизации и управления системы.

Для достижения данной цели были решены следующие задачи:

1) Рассмотрены ОПИИС, выпускаемые отечественной и зарубежной промышленностью.

2) Проведен анализ ЧЭ индикаторных ГС ОПИИС отечественных и зарубежных производителей; выявлены их достоинства, недостатки, отмечены области их применения.

3) Разработана математическая модель ГС ОПИИС на ВТГ, отличающаяся от известных описанием особенностей функционирования системы на основе сигналов ВТГ в совмещенном режиме стабилизации и управления.

4) С помощью имитационной модели получено численное решение нелинейной системы уравнений, включающей уравнения движения стабилизированной платформы, ВТГ и дифференциальные уравнения кинематики движения карданова подвеса.

5) Разработана структура построения УПТ контуров стабилизации ОПИИС на ВТГ, обеспечивающая высокие точностные характеристики.

6) Выполнен анализ динамики ОПИС на ВТГ.

Научная новизна работы:

1. Разработана математическая модель ГС ОПИИС на ВТГ, отличающаяся от известных описанием особенностей функционирования системы на основе сигналов ВТГ в совмещенном режиме стабилизации и управления, получены аналитические выражения для анализа устойчивости и точности ГС ОПИИС на ВТГ.

2. Разработана структура построения УПТ контуров стабилизации и управления ГС ОПИИС на ВТГ.

3. С помощью имитационной модели решена сложная нелинейная система дифференциальных уравнений, описывающая функционирование ГС на ВТГ, даны прогнозные оценки точности функционирования системы в реальных условиях эксплуатации на борту ПО.

Теоретическая значимость работы: разработана имитационная модель ОПИИС на ВТГ, развивающая теорию гироскопических систем.

Практическая значимость работы: математическое описание, имитационная модель являются базой для проектирования и модернизации двухосных ОПИИС на ВТГ, позволяют сократить затраты и время на проектирование.

Методы исследования. Для решения поставленных задач использовался комплексный метод исследования, который характеризуется применением методов математического моделирования, математического анализа, теории автоматического управления.

Теоретические предпосылки к разработке таких систем были созданы трудами отечественных и зарубежных ученых: Пельпор Д.С., Матвеев В.А., Подчезерцев В.П., Берлин И.Б., Распопов В.Я., Брозгуль Л.И., Мелешко В.В., Степанковский Ю.В., Власов Ю.Б., Северов Л.А., Филимонов О.М., Кацай Д.А., Фатеев В.В., Клюев В.Ю., Лысов А.Н., Неусыпин А.К., Родионов В.И., Малютин Д.М., Engelder P.D., Fosster W.C., Burdess J.S., Ebner R.E. др.

Личный вклад автора определяется общей формулировкой и обоснованием целей и задач исследований, выбором методов их решения; разработкой рекомендаций по использованию ВТГ в качестве ЧЭ индикаторных ГС ОПИИС; разработкой математической и имитационной модели ГС ОПИИС на ВТГ.

Достоверность результатов и выводов диссертационной работы подтверждена экспериментальной частью исследования. Результаты работы внедрены на:

1. ПАО «Красногорский механический завод им. С. А. Зверева» в отделе унифицированных систем стабилизации.

2. Кафедре «Приборы управления» Тульского Государственного университета при чтении лекций, проведении лабораторных и практических занятий по дисциплинам: «Современные проблемы систем управления и навигации», «Следящие системы с оптико-электронными координаторами».

Основные положения, выносимые на защиту:

1. Математическая модель ГС ОПИИС на ВТГ в совмещенном режиме стабилизации и управления, и аналитические выражения для анализа устойчивости и точности ГС ОПИИС на ВТГ.

2. Модель в среде Ма^аЬ^тиНпк системы в совмещенных режимах стабилизации и управления.

3. Результаты исследования динамики ГС ОПИИС на ВТГ.

Соответствие диссертации паспорту научной специальности. Отраженные в диссертации научные положения соответствуют области исследования (п. 6 «Исследование возможностей и путей совершенствования и создания новых элементов, частей, образцов информационно-измерительных и управляющих систем, улучшение их технических, эксплуатационных, экономических, эргономических характеристик, разработка новых принципов построения и технических решений») специальности 2.2.11 - Информационно-измерительные и управляющие системы.

Апробация работы. Основные результаты работы докладывались и обсуждались на научно-технических и практических конференциях:

- IX региональная молодежная научно-практическая конференция Тульского Государственного Университета «Молодежные инновации», 2015 г., г. Тула;

- Научно-техническая конференция «Оптико-электронные приборы и системы. Прием, обработка и получение оптической информации. Аппаратура, режимы, алгоритмы», 2015г., г. Красногорск;

- 10-я Международная научно-техническая конференция «Приборостроение - 2017», 2017 г., г. Минск, Респ. Беларусь;

- 12-я Международная научно-техническая конференция «Приборостроение - 2019», 2019 г., г. Минск, Респ. Беларусь;

- XXVII Санкт-Петербургская международная конференция по интегрированным навигационным системам. АО "Концерн "ЦНИИ "Электроприбор", 2020 г., г. Санкт-Петербург, Россия.

Публикации. Основные результаты диссертации отражены в 8 печатных работах, из них: 4 работы в изданиях, вошедших в перечень рекомендованных ВАК РФ, 3 работы в сборниках трудов международных научно-технических конференций, 1 статья в сборнике, представленном в базе данных Scopus.

Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, 4 глав, заключения, приложения. Работа изложена на 133 страницах основного текста и иллюстрируется 77 рисунками и 12 таблицами, 118 наименований используемых источников. Отдельные выводы даны в конце каждого раздела, основные теоретические и практические результаты - в заключении диссертации.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обоснована актуальность темы и сформулирована цель и задачи диссертационной работы, научная новизна и положения, выносимые на защиту.

В первой главе приведены структурные и конструктивные особенности ОПИИС на базе индикаторных ГС: приводятся технические характеристики ОПИИС отечественных и зарубежных исполнителей, показано в каких областях они применяются.

На основании анализа литературных источников показано, что точность ОПИИС определяется, как точностью системы стабилизации, обеспечивающей совмещение платформы с опорной системой координат, так и точностью самой опорной системы, где гироскоп играет роль ЧЭ, моделирующего опорную систему координат.

Проведенный анализ ЧЭ, используемых в индикаторных ГС, показал, что перспективным ЧЭ является ВТГ. Данный гироскоп относится гироскопам среднего класса точности, однако имеет меньшую стоимость и небольшие размеры по сравнению с гироскопами высокого класса точности, имеет высокий рабочий ресурс, малую энергоемкость, малое время готовности, слабую зависимость выходного сигнала от температуры (следовательно, возможность функционирования в широком диапазоне температур), высокое отношение

точность/цена, малое число функциональных элементов, и, следовательно, повышенную надежность. Отмечается, что перечисленные выше факторы обуславливают достоинства ОПИИС на ВТГ.

Выявлено, что на сегодняшний день математическая модель ОПИИС на ВТГ, учитывающая особенности функционирования системы в совмещенном режиме стабилизации и управления разработана недостаточно.

Во второй главе разработана математическая модель ОПИИС на ВТГ: выводятся дифференциальные уравнения, описывающие движения двухосного ГС с учетом особенностей функционирования ВТГ. Система полученных уравнений позволяет провести анализ и синтез контуров управления, разработать имитационную модель ГС на ВТГ.

Основная задача третьей главы - анализ и синтез контуров управления ГС ОПИИС на ВТГ. Проведена линеаризация системы дифференциальных уравнений, описывающих динамику ГС ОПИИС на ВТГ. Приведены структурные схемы каналов стабилизации и управления. Полученные передаточные функции разомкнутой и замкнутой систем контуров стабилизации и управления ГС ОПИИС на ВТГ позволяют проводить анализ устойчивости и динамической точности одного канала ОПИИС. Разработана структурная схема ГС ОПИИС с учетом влияния перекрестных связей на динамику системы.

В четвертой главе разработана имитационная модель ОПИИС, соответствующая структурной схеме, позволяющая получить численное решение сложной, нелинейной системы дифференциальных уравнений, описывающих функционирование ГС на ВТГ при трехкомпонентной качке основания, и приведены результаты динамических исследований ОПИИС на ВТГ.

На основании структурной схемы ОПИИС выполнена имитационная модель системы в среде МайаЬ-81ти1тк.

В заключении сформулированы основные результаты диссертационной работы.

ГЛАВА 1 ОБЗОР СУЩЕСТВУЮЩИХ ОБЗОРНО-ПОИСКОВЫХ ИНФОРМАЦИОННО-ИЗМЕРИТЕЛЬНЫХ СИСТЕМ НА ОСНОВЕ ГИРОСКОПИЧЕСКИХ СТАБИЛИЗАТОРОВ И ОБЛАСТИ ИХ

ПРИМЕНЕНИЯ

1.1 Общая характеристика обзорно-поисковых информационно-измерительных систем на основе гироскопического

стабилизатора

ОПИИС на базе индикаторных ГС осуществляют: обзор наземного и воздушного пространства, обнаружение, распознавание объектов, выявление препятствий по курсу полёта летательного аппарата, измерение наклонной дальности до объектов, а также выполнение специальных задач (разведка, поиск), получения информации об угловых параметрах каналов технического зрения в режиме стабилизации и управления. В работе рассматривается ОПИИС на основе двухосного индикаторного ГС.

В состав ОПИИС входят следующие информационные каналы и каналы управления: каналы технического зрения в видимом и инфракрасном диапазонах длин волн; система стабилизации и управления ЛВ [1].

В настоящее время к ОПИИС предъявляются повышенные требования к стабилизации полезной нагрузки (тепловизор или камера), а также жесткие требования работоспособности (как и в любое время суток, так и в любых метеоусловиях).

Область применения таких систем достаточно широкая - от обследования труднодоступных для человека мест (проведение спасательных работ при лесных пожарах, поиск надводных объектов, разведка труднодоступной для человека местности и т.д.) до распознавания людей или технических средств (рисунок 1).

Проведение поисково-спасательных работ:

• исследованние задымленной территории при лесных пожарах;

• исследование водной местности;

• разведка местности в результате наводнения;

• разведка труднодоступной для человека местности (горы, пещеры), а также местности с экстримальными условиями;

• газоспасательные работы;

• анализ территорий по ликвидации последствий радиационных аварий.

Охрана правопорядка и борьба с преступностью:

• защита государственных границ;

• обеспечение безопасности при проведении общественных мероприятий (концерты, митинги, парады, спортивные мероприятия);

• анализ дорожно-транспортных проишествий;

• поиск преступников в темное время суток;

• выявление незарегистрированной недвижимости налоговыми органами.

Выполнение геодезических и картографических исследований:

• проектирование автомобильных и железных дорог;

• проектирование зданий и сооружений (в том числе дальнейшая их реконструкция);

• съмка фасадов зданий;

• наблюдение за местностью;

• обнаружение объектов и определение их координат;

• анализ территории для нанесения на карту различных объектов.

Развлекательные для людей цели:

• фото- и видеосъемка спортивных мероприятий;

• концерты;

• получение кадров местности фотогрофами (например, с высокой местности);

• реализация рекламных и бизнес-идей.

Рисунок 1 - Области применения ОПИИС

Разработкой подобных систем занимаются следующие фирмы и организации: «Пергам» (Москва, Россия), ПАО «Красногорский завод им. С. А. Зверева» (Красногорск, Россия), кафедра «Приборы управления» (Тульский Государственный Университет), фирма «General optics» (Россия), АО ПО УОМЗ (Екатеринбург, Россия), фирма «iXBlue Photonics» (Франция), фирма «DST CONTROL» (Швеция), фирма «JOHO» (Китай), фирма «Ascent Vision Technologies» (США), фирма «Nortrop» (Германия) и т.д.

Далее приводятся основные технические характеристики отечественных и зарубежных модификаций ОПИИС на основе ГС (таблица 1), а на рисунке 2 показаны некоторые модификации [2-9].

Таблица 1 - Модификации ОПИИС различных производителей

Производи- Мо- Габари- Макси- Точ- Углы обзора Диапа-

тель дификация ты си- мальная ность зон рабочих

стемы, угловая стаби- По По

мм; скорость лиза- ази- верти- темпе-

масса, кг вращения, °/с ции платформы, мкрад муту, о кали, ° ратур, 0С

«Пергам» PER- 0130x18 ± 80 200 360 -100 -

(Москва, GAM 5; ...+20

Россия) S130 1,35

«General op- Pegas- 0130x18 ± 200 50...25 360 360 -

tics» PG17 5; 0

(Россия) 0 -

АО ПО СОН- 0130; ± 60 - 360 -120. -40.

УОМЗ 530 55 +10 +55

(Екатерин- СОН- 0250; ± 45 - 360 -115. -40.

бург, 730 30 +10 +55

Россия) SMS-832 0160; 6 ± 90 - 360 -220. +40 -30. +50

iXBlue Pho- LEOS 0500x50 ± 120 100 360 -20. -32.

tonics 0; +60 +65

(Франция) 40

Продолжение таблицы 1

Производитель Мо-дифи-кация Габариты системы, Максимальная Точность Углы обзора Диапазон рабочих температур, 0С

мм; масса, кг угловая скорость вращения, °/с стаби-лиза-ции платформы, мкрад По азимуту, о По вертикали, °

DST CONTROL OTUS -U135 0135x186; ± 120 100 360 360 -40. +50

(Швеция) OTUS -U250 0254x342; 8 - 25 - - -40. +50

Cine-flex 347x186; 22,7 (3,2) ± 130 360 +35. -210 -20. +50

CINEMA PRO 419x186; 34 (3,2) ± 150 360 +27. -195 -20. +50

S516 406x495; 28,2 ± 200 360 +30. -205 -20. +50

JOHO (Китай) D-180 0 115x190; 0,8 ± 30 50 360 -20. +110

D-380 0380x530; 38 - 30 360 - -

Ascent Vision Technologies (США) CM20 2A 0 190x295; 3,5 ± 150 80 360 -30. +130 -10. +50

Рисунок 2 - Модификации гиростабилизированных подвесов: а - GSS-C520; б - Leos; в - Otus-U35 ; г- Pegas-PG170; д - Pergam S130;

е - COH-730

Габаритные размеры и 3-d модель одной из модификаций ОПИИС (QTUS-U250) показаны на рисунке 3.

Рисунок 3 - Габаритные размеры OTUS-U250

Анализ разработок современных ОПИИС отечественных и зарубежных производителей показал, что:

1. ОПИИС работают как в режимах стабилизации, так в режиме и управления.

2. Имеют широкие углы прокачки (по азимуту ОПИИС не имеют ограничений, а по вертикали угол прокачки большинства моделей варьируется от -1000 до +400) - рисунок 4.

Рисунок 4 - Угол прокачки по вертикали ОПИИС

3. Угловая скорость вращения основания варьируется в пределах ±30...±200 0/с.

4. Данные системы обладают высокой точностью стабилизации платформы (25 - 250 мкрад соответствуют порядка 50 .. .50). При этом низкая точность стабилизации платформы может привести, например, к размытию изображения.

5. Диапазон рабочих температур большинства ОПИИС составляет -40...+55 0С.

6. Большинство ГС ОПИИС строятся на ДНГ, ВОГ, трехстепенных астатических гироскопах, а системы класса «мини» - на ММГ. Например, в 08Б-С520 (рис. 2, а) стабилизация происходит за счет 5-осевой усовершенствованной волоконно-оптической гиростабилизации.

В режиме стабилизации ОПИИС работает следующим образом [10-13]: при воздействии возмущающих моментов Мвозм. (вызванные поворотом осно-

вания, сильным ветром и т.д.) гиростабилизированная платформа с ОЭС отклоняется от исходного положения с угловой скоростью ш. ДУС фиксирует данную угловую скорость и передает сигнал ичэ на ДС. Тот, в свою очередь создает момент МдС равный по модулю, но противоположный по направлению возмущающему моменту - тем самым гиростабилизированная платформа возвращается в исходное положение. На выходе ОПИИС присутствует информация об объекте (например, в виде фотографии, видео и т.д.). В режиме слежения отклонение платформы происходит под воздействием управляющих моментов Мупр., которые подаются на гироскопический привод системы.

Конструктивный пример ГС ОПИИС показан на рисунке 5:

5_ 1 в

7

\3_

Рисунок 5 - Вариант конструкции двухосной ОПИИС на основе

индикаторного ГС На рис. 5 показано: 1 - платформа; 2 - тепловизионный модуль; 3,7 -ЧЭ; 4, 8 - ДУ; 5, 9 - ДМ; 6 - рама.

1.2 Состояние теории и практики индикаторных гироскопических

стабилизаторов

Рассмотрим литературные источники, посвященные индикаторным ГС. ГС оптической аппаратуры, разработанный на кафедре «Приборы управления» Тульского государственного университета описаны в статьях [14, 15]. В статье рассматриваются следующие двухосные ГС:

1. ГС на трехстепенном астатическом гироскопе (рисунок 6). ГС функционирует как в режиме стабилизации, так и в совмещенном режиме стабилизации и управления. ГС на трехстепенном астатическом гироскопе имеет следующие технические характеристики: диаметр - 200 мм, длина - 210 мм, масса ГС и полезной нагрузки 6 кг, погрешность стабилизации, подтвержденная

г

результатами испытаний, не более 1 при перегрузках.

Рисунок 6 - Двухосный индикаторный ГС на трехстепенном

астатическом гироскопе В качестве гироскопического ЧЭ ГС применен трехстепенной астатический гироскоп МГТУ-05М, работающий в режиме датчика угла. Использование гироскопа МГТУ-05М обеспечивает высокие точностные характеристики ГС.

2. ГС на ВОГ [14, 15]. Наличие миниатюрных ВОГ с практически мгновенным временем готовности, серийный выпуск которых освоен в последнее время, и малогабаритных датчиков момента постоянного тока и малогабаритных датчиков угла обуславливает возможность создания малогабаритного ГС по схеме двухосного индикаторного гиростабилизатора на ВОГ (рисунок 7).

Рисунок 7 - Двухосный индикаторный ГС на ВОГ

ГС на ВОГ имеет следующие технические характеристики: диаметр -116 мм, длина - 86 мм, масса ГС и полезной нагрузки - 0,78 кг, погрешность стабилизации, не более 0,00460 при трехкомпонентной качке основания с амплитудой 50 и частотой 3 Гц.

В 3-ё модели рисунка 7 использован У0941-3Л8.

3. ГС на ДНГ [14, 15] имеют высокие точностные характеристики, большой ресурс работы при малом времени готовности, малая потребляемая мощность, рациональное использование внутреннего объема (благодаря наличию внутреннего карданова подвеса), обеспечивающее малые габаритные размеры и массу ДНГ, большое расстояние между приводом и ЧЭ - ротором, а следовательно, малое влияние тепловыделения в приводе на точность ДНГ определяют целесообразность его использования в качестве ЧЭ малогабаритных ГС. В разработанном ГС в качестве ЧЭ применен гироскоп ДНГ-4 (рисунок 8).

Рисунок 8 - Двухосный индикаторный ГС на ДНГ

ГС на ДНГ имеет следующие технические характеристики: диаметр -116 мм, длина - 90 мм, масса ГС и полезной нагрузки - 1,3 кг, погрешность стабилизации, не более 0,0057° при трехкомпонентной качке основания с амплитудой 50 и частотой 3 Гц.

4. ГС на ММГ [14, 15]. Развитие микросистемной техники обуславливает возможность создания малогабаритных ГС на основе ММГ невысокой стоимости. Однако, в этом случае необходима разработка специальных структурных, аппаратных и программных решений, обеспечивающих надлежащую точность системы и расширение ее функциональных возможностей.

На рисунке 9 приведен общий вид ГС на ММГ. В приборе применены ММГ ЛБХЯЗбЮ.

Рисунок 9 - Макет ГС на ММЧЭ

Собственный уход ГС определялся по показаниям образцового акселерометра А-15 (устанавливался на стабилизируемой площадке) и составил 0,00158 0/с. Длительность переходного процесса в системе определялась по показаниям ММГ и составила 0,25 с. Амплитуда погрешности стабилизации на качке определялась при помощи автоколлиматора и составила 1' при амплитуде качки основания 20 и частоте качки 1^2 Гц. Подтвержден штатный режим функционирования ГС в режиме управления.

В статье [16] предложена структурная схема построения УПТ каналов стабилизации (рисунок 15), учитывающая особенности функционирования ДНГ и обеспечивающая увеличение точности стабилизации на низких частотах (например, в установившемся режиме при частоте колебания основания 1,5 Гц угловая жесткость стабилизации платформы по отношению к моменту, изменяющемуся по гармоническому закону, в 31 раз выше у двухосной индикаторной системы стабилизации на ДНГ с предложенной схемой УПТ по сравнению с исходной), а также обеспечивающая отсутствие систематического дрейфа системы стабилизации от действия постоянных моментов по оси стабилизации. Кроме того, предложенная схема позволяет в 25 раз уменьшить амплитуду преобладающих составляющих шума в выходном сигнале гироскопа. Результаты моделирования показывают возможность обеспечения амплитуды погрешности стабилизации не более 0,0042° при трехкомпонентной качке основания.

В статье [10] приведены результаты теоретических и опытно-конструкторских работ в области прикладной гироскопии, выполненных сотрудниками кафедры «Приборы управления» Института высокоточных систем им. В.П. Грязева Тульского государственного университета. Рассмотрены характеристики гироскопов и измерительно-управляющих систем на их основе для стабилизации полезной нагрузки, определения угловых координат и навигационных параметров объектов различного базирования (таблица 2).

Таблица 2 - Технические характеристики ГС

ЧЭ Диаметр, Масса ГС и полез- Погрешность

длина, мм ной нагрузки, кг стабилизации

3х-степенной ги-

роскоп в карда- 200х210 6 Менее 1 угл. мин

новом подвесе

ВОГ 116 х 86 0,78 Менее 1 угл. мин

ДНГ 116 х 90 1,3 Менее 1 угл. мин

ММГ и микроме-

ханический аксе- 240 2 Менее 1,5 угл. мин

лерометр

В статье [17] предложена реализация УПТ контуров стабилизации ГС, которая позволяет повысить точность функционирования двухосного индикаторного управляемого ГС на датчиках угловой скорости.

Динамика гироскопической системы стабилизации и наведения линии визирования рассмотрена в статье [18]. Рассматривается математическая модель системы стабилизации и наведения ЛВ. Проведен анализ влияния на динамику системы стабилизации и наведения привода оптического элемента, стабилизирующего изображение. Исследована зависимость ошибок системы стабилизации и наведения от установки оптического элемента, сил вязкого трения в осях подвеса стабилизируемого оптического элемента и гироскопического датчика. Приведены результаты компьютерного моделирования системы (рисунок 10).

Список литературы диссертационного исследования кандидат наук Королёв Михаил Николаевич, 2022 год

\ /

\ / ) 1

/ / У /

•ч/

\У

1.5

Время, с

а)

1

/ 1

1 /

/

\ Г \ \ \

\ \ \ \ \

V

3

2 ^

Э

§ -0.06

1 1.5

Время, с

0.1

0.04

0

0.02

0.04

0.06

0.08

0

0.5

2

2.5

3

0.06

0.04

Ч 0.02

0

0.02

0.04

0.08

0

0.5

2

2.5

3

б)

0.02

0.01

-0.01

-0.02

-0.03

1.5 Время, с

а)

0.015

0.01

0.005

-0.005

-0.01

-0.015

0

1 1.5 2 2.5 3

Время, с

б)

Рисунок 74 - Графики абсолютной угловой скорости платформы

а) 2, б) а у 2

0

0

х 10

О! СР

03

Ю О! I-

о .0 I-

о о

X

3 0) СР !_ о 1=

4 3.5 3 2.5 2 1.5 1

0.5 0

-0.5 -1

х 10-

Ч й Л

Я К

я

ю й н о л н о о к

о

с

1.5

Время,с

а)

0.5

1.5

2.5

Время, с б)

Рисунок 75 - График погрешности стабилизации, как реакция на возмущающий момент а) ех, б) еу.

Анализ результатов моделирования: при воздействии возмущающего момента с амплитудой Ма = 0,13 н ■ м угловая скорость вращения платформы ®х2 достигает до 0,03 рад/с, погрешность стабилизации равна £х = 4,5 -10~4 рад , что составляет 92,86 ; при воздействии возмущающего момента с ам-

0

2

3

плитудой Мр = 0,08 н ■ м угловая скорость вращения платформы соу2 достигает до 0,013 рад/с), погрешность стабилизации равна £х = 3 ■ 10 4 рад (что составляет 61,91 ).

Таблица 11 - Результаты динамики ОПИИС на основе ГС на ВТГ

(без учета шума ВТГ)

№ опыта Режим качки основания Результаты опыта

ю<; ма, Н-м Юх2, рад/с рад Мр, Н-м Юу2, рад/с рад

1 1 - - 0,083 0,0075 0,00045 0,32 0,22 0,00029

2 - 1 - 0,033 0,02 0,00046 0,33 0,21 0,00029

3 - 1 0,034 0,02 0,00047 0,33 0,21 0,00029

4 1 1 - 0,084 0,0076 0,00043 0,33 0,21 0,0003

5 1 1 0,081 0,0076 0,00042 0,34 0,2 0,0003

6 - 1 1 0,034 0,02 0,00047 0,31 0,21 0,00029

7 1 1 1 0,081 0,008 0,00042 0,034 0,02 0,00027

8 2 - 0,076 0,0088 0,00039 0,033 0,02 0,00029

9 2 1 - 0,075 0,0088 0,00039 0,033 0,021 0,00029

10 2 1 0,074 0,0088 0,00037 0,037 0,021 0,0003

11 2 1 1 0,073 0,009 0,00038 0,037 0,021 0,0003

12 - 3 - 0,032 0,02 0,00047 0,033 0,021 0,00029

13 1 3 - 0,084 0,0076 0,00043 0,033 0,021 0,00029

14 - 3 1 0,034 0,02 0,00047 0,033 0,02 0,00029

15 1 3 1 0,081 0,0076 0,00042 0,035 0,019 0,00027

16 - - 4 0,04 0,02 0,00049 0,033 0,021 0,00029

17 1 - 4 0,083 0,0081 0,00043 0,035 0,021 0,00028

18 - 1 4 0,039 0,02 0,00048 0,035 0,021 0,00029

19 1 1 4 0,083 0,0082 0,00042 0,034 0,02 0,00027

20 2 3 4 0,082 0,092 0,00041 0,036 0,021 0,0003

Таблица 12 - Результаты динамики ОПИИС на основе ГС на ВТГ

(с учетом шума ВТГ)

№ опыта Режим качки основания Результаты опыта

ю<; ма, Н-м Юх2, рад/с рад Мр, Н-м Юу2, рад/с рад

1 1 - - 0,083 0,008 0,00045 0,33 0,22 0,0003

2 - 1 - 0,033 0,02 0,00047 0,34 0,22 0,0003

3 - 1 0,034 0,02 0,00047 0,34 0,22 0,0003

4 1 1 - 0,084 0,0079 0,00044 0,34 0,22 0,0003

5 1 1 0,081 0,0081 0,00043 0,36 0,2 0,00029

6 - 1 1 0,033 0,02 0,00047 0,31 0,21 0,0003

7 1 1 1 0,081 0,008 0,00043 0,036 0,02 0,00029

8 2 - 0,076 0,0089 0,0004 0,033 0,021 0,0003

9 2 1 - 0,076 0,0089 0,00039 0,034 0,022 0,0003

10 2 1 0,074 0,0089 0,00038 0,037 0,021 0,0003

11 2 1 1 0,0725 0,0089 0,00038 0,038 0,021 0,0003

12 - 3 - 0,032 0,02 0,00047 0,034 0,022 0,0003

13 1 3 - 0,084 0,0076 0,00044 0,034 0,021 0,0003

14 - 3 1 0,034 0,02 0,00048 0,034 0,021 0,0003

15 1 3 1 0,081 0,0077 0,00042 0,035 0,02 0,00028

16 - - 4 0,041 0,02 0,0005 0,033 0,021 0,00029

17 1 - 4 0,083 0,0083 0,00043 0,035 0,021 0,00028

18 - 1 4 0,04 0,02 0,00049 0,034 0,021 0,0003

19 1 1 4 0,083 0,0083 0,00043 0,034 0,021 0,00028

20 2 3 4 0,083 0,093 0,00042 0,037 0,021 0,0003

На основании результатов таблицы 12 рассчитано математическое ожидание погрешности стабилизации и среднее квадратическое отклонение:

М^ = 0,00044 рад, М = 0,00030 рад, а е% = 3,52 • 10 5 рад, а = 7,64 • 10 6 рад.

При подаче на вход контура управления управляющего воздействия (рисунок 76), график угла отклонения имеет вид (рисунок 77)

я 0.5

' 0 0.02 0.04 0.06 0.08 0.1 0.12 0.14 0.16 0.18 0.2

Время, с

Рисунок 76 - Управляющее входное воздействие

0.4 0.35 0.3 0.25 0.2 0.15 0.1 0.05 0

-0.05,

).02 0.04 0.06 0.08 0.1 0.12 0.14 0.16 0.18 0.2 Время, с

Рисунок 77 - График угла отклонения платформы, как реакция на управляющее воздействие

На основании рисунка 77 показано, что при подаче управляющего воздействия, платформа откланяется на заданный угол.

ВЫВОДЫ ПО ГЛАВЕ 4

1. На основании структурной схемы была разработана имитационная модель ГС ОПОИИС, позволяющая получить численное решение сложной, нелинейной системы дифференциальных уравнений, описывающих функционирование ГС на ВТГ при трехкомпонентной качке основания.

2. При моделировании были получены оценки значений погрешностей стабилизации ГС на ВТГ при трехкомпонентной качке основания.

3. Имитационная модель позволяет существенно уменьшить трудозатраты времени при исследовании функционирования ГС на ВТГ при различных условиях эксплуатации на подвижном объекте.

1.5

Б 1

0

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

1. Приведен обзор существующих ОПИИС на основе индикаторных ГС, показаны их области применения.

2. Показана актуальность исследования ОПИИС.

3.Приведены достоинства и недостатки современных ЧЭ индикаторных ГС, их технические характеристики. Показано, что перспективным ЧЭ является ВТГ.

3. Рассмотрены вопросы состояния теории и практики индикаторных

ГС.

4. Разработано математическое описание ГС на ВТГ в совмещенном режиме стабилизации и управления при многокомпонентной качке основания.

5. Получены передаточные функции контуров стабилизации и управления ГС на ВТГ, позволяющие проводить анализ устойчивости и динамический точности системы.

6. На основании системы дифференциальных уравнений получены структурная схема ГС ОПИИС, а также имитационная модель ГС ОПИИС, позволяющая исследовать динамику двухосного ГС на ВТГ. Произведено численное решение сложной, нелинейной системы дифференциальных уравнений, описывающих функционирование ГС на ВТГ при трехкомпонентной качке основания.

7. Подтверждена работоспособность ГС на ВТГ при высоких точностных характеристиках (в контуре стабилизации система является устойчивой, при этом запас по фазе составляет 33,20, а запас по амплитуде составляет -14,4 дБ; полоса пропускания ГС равна 40 Гц; значение ЛАЧХ в полосе пропускания -42 дБ.). Подтверждена работоспособность контура управления ГС на ВТГ.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Бельский А. Б. Задачи и требования современных и перспективных вертолетных оптико-электронных систем // Актуальные вопросы исследований в авионике: теория, обслуживание, разработки [текст]: Сб. науч. ст. по материалам докл. III Всероссийской НПК «АВИАТОР» (11-12 февраля 2016 г.): В 2-х т. Т. 1. - Воронеж: ВУНЦ ВВС «ВВА», 2016. - 248 с. С. 3-6.

2. Валиев Амир. «Птеро» - комплекс дистанционного наблюдения и диагностики // Аэрокосмический курьер. - 2007. - №5 (53). - С.42-43.

3. Техническая документация на PERGAM S130 [Электронный ресурс] URL: https://www.pergam.ru/catalog/cctv/pergam-s- 130.htm (дата обращения 1.12.2018).

4. Техническая документация на PERGAM S130 [Электронный ресурс] URL: https://www.pergam.ru/catalog/cctv/pergam-s- 130.htm (дата обращения 1.12.2019).

5. Техническая документация на Pegas-PG170 [Электронный ресурс] URL: https://general-optics.ru/catalog/ (дата обращения 1.12.2019).

6. Техническая документация на С0Н-530, С0Н-730, SMS-832 [Электронный ресурс] URL: www.uomz.com/ru/production/optical-observation-system/ (дата обращения 1.12.2019).

7. Техническая документация на LEOS 832 [Электронный ресурс] URL: https://photonics.ixblue.com/ (дата обращения 1.12.2019).

8. Техническая документация на OTUS-U135, 0TUS-U250, Cineflex, CINEMA PRO S516 [Электронный ресурс] URL: https://www.dst.se/gimbal/ (дата обращения 1.12.2019).

9. Техническая документация на CM202A [Электронный ресурс] URL: https://ascentvision.com/cm202a/ (дата обращения 1.12.2019).

10. Распопов В.Я. управляемые гиростабилизаторы систем слежения для маневренных летательных аппаратов// Материалы докладов XIII конференции молодых ученых "Навигация и управление движением", Издатель-

ство: "Концерн "Центральный научно-исследовательский институт "Электроприбор", 2011, с 17-38.

11. Распопов В. Я. Измерительные приборы и системы для ориентации, стабилизации и управления / В.Я. Распопов, Д.М. Малютин // Известия Тульского государственного университета. Техническиенауки. - 2018. -№4. - С. 372-386

12. Распопов В.Я. Гироскопические приборы. Технические характеристики и применение // Приложение к журналу «Справочник (инженерный журнал)». - 2009. - №8. - С.10-20.

13. Малютин Д.М., Малютина М.Д. Гироскопические системы стабилизации в информационно - измерительных и управляющих системах мини беспилотных летательных аппаратов (аналитический обзор)// Известия Тульского государственного университета. Технические науки. 2012. № 12 -1. С. 157-164.

14. Малютин Д.М., Телухин С.В., Распопов В.Я. Гиростбилизаторы оптической аппаратуры // Известия Тульского государственного университета. Технические науки. 2016. № 10. С. 290-300.

15. Распопов В.Я., Малютин Д.М. Измерительные приборы и системы для ориентации, стабилизации и управления // Известия Тульского государственного университета. Технические науки. 2018. № 4. С. 372-386.

16. Малютин Д.М. Система стабилизации полезной нагрузки на динамически настраиваемом гироскопе // «Приборы и методы измерений» 2016. - Т. 7, №1. - С. 32-40.

17. Дегтярев М.И. К Анализу устойчивости двухосного индикаторного стабилизатора на динамически настраиваемом гироскопе // Известия Тульского Государственного Университета. Технические науки. 2012. Вып. 2. С. 403-408.

18. Смирнов В. А. Исследование динамики гироскопической системы стабилизации и наведения линии визирования // Навигация и управление движением. Сборник докладов V конференции молодых ученых. Научный

редактор О.А. Степанов; под общей редакцией В.Г. Пешехонова. 2003. Издательство: "Концерн "Центральный научно-исследовательский институт "Электроприбор" (Санкт-Петербург). - С. 32-37.

19. Родионов В.И., Михед А. Д. Системы стабилизации и наведения зеркала с наклонным кардановым подвесом // Известия Тульского государственного университета. Технические науки. 2012. № 7. С. 190-196.

20. Родионов В.И., Кожеуров М. А. Сравнительный анализ кинематики двухосных систем стабилизации и наведения // Известия Тульского государственного университета. Технические науки. 2015. № 5-2. С. 313-319.

21. Патент 120491 Российская Федерация, МПК G01C 19/00. Двухосный индикаторный гиростабилизатор / Малютина Марина Дмитриевна, Малютин Дмитрий Михайлович.

22. Патент 2059206 Российская Федерация, МПК G01C 21/18. Система стабилизации изображения на подвижном основании / Шелегин А.Н., Ятлов С.В., Мосунов Ю.В., Штуркин М.Д., Костромин Б.А., Алексеева Н.И.

23. Патент 2366896 Российская Федерация, МПК G01C 19/44. Гироскопическая индикаторная платформа / Денисенко Павел Васильевич, Семёнов Игорь Алексеевич.

24. Патент 122477 Российская Федерация, МПК G01C 19/00. Двухосный индикаторный гиростабилизатор на динамически настраиваемом гироскопе / Малютин Дмитрий Михайлович, Дегтярев Михаил Игорьевич.

25. Патент 101174 Российская Федерация, МПК G01C 19/44. Индикаторный гиростабилизатор / Гайнуллин Ильдар Саляхович, Пакканен Александр Михайлович, Гусев Владимир Александрович, Большаков Юрий Васильевич.

26. Д.С. Пельпор, Ю.А. Колосов, Е.Р. Рахтеенко. Расчет и проектирование гироскопических стабилизаторов. - М.: «Машиностроение», 1972. -216 стр.

27. Пельпор Д.С. Гироскопические системы ориентации и стабилизации. Справ. пособие / Д.С. Пельпор - М.: Машиностроение, 1982. - 165 с.

28. Пельпор Д.С Гироскопические системы. Ч. 1. «Теория гироскопов и гироскопических стабилизаторов». Изд. 1-е. Учеб. Пособие для вузов по специальности «Гироскопические приборы и устройства». М., « Высш. Школа», 1971. - 568 с.

29. Пельпор Д.С. Теория гироскопических стабилизаторов. М., «Машиностроение», 1965. - 348 с.

30. Пельпор Д.С. Гироскопические системы. Гироскопические приборы и системы: учебник для вузов по специальности «Гироскопические приборы и устройства» / Д.С. Пельпор [и др.]; под ред. Д.С. Пельпора. - М.: Высшая школа, 1988. - 423 с.

31. Неусыпин А. К. Гироскопические приводы. М. : Машиностроение, 1978.- 191 с.

32. Ривкин, С.С. Статистический синтез гироскопических устройств / С.С. Ривкин. - Л.: Судостроение, 1970. - 424 с.

33. Ривкин С.С. Расчет динамических погрешностей гироскопических устройств на качающемся основании / С.С. Ривкин. - Л: НПО «Азимут», 1991. - 100 с.

34. Ривкин С.С. Стабилизация измерительных устройств на качающемся основании / Ривкин С.С. - М: «Наука», 1978. - 319 с.

35. Бабаева Н.Ф. и др. Детали и элементы гироскопических приборов. Л., Судпромгиз, 1962, 498 с.

36. Бабаева Н.Ф. Расчет и проектирование элементов гироскопических устройств/ Н.Ф. Бабаева и др. - М.: изд-во «Машиностроение», 1967. -480 с.

37. Лысов, А.Н. Теория гироскопических стабилизаторов: учебное пособие / А.Н. Лысов, А.А. Лысова. - Челябинск. Издательский центр ЮУр-ГУ, 2009. - 117 с.

38. Берлин И.Б. Танковые стабилизаторы оси визирования (основы теории). - М.: «Дом техники», 1964. - 222 с.

39. Индикаторные гироскопические платформы: монография / А.Д. Александров, Е.А. Правоторов, В.Ф. Рафельсон, М.П. Фельдман; под. ред. А.Д. Александрова. - М.: Машиностроение, 1979. - 239 с.

40. Malyutin D.M. miniature gyroscopic orientation system for unmanned aerial vehicle // 25th Saint Petersburg International Conference on Integrated Navigation Systems, ICINS 2018 Proceedings. 2018. С. 1-4.

41. ^лешов А.В., Фатеев В.В. Погрешности двухосного индикаторного гиростабилизатора оптического прибора при качке носителя// Приборы и системы. Управление, контроль, диагностика. 2017. № 12. С. 7-13.

42. Малютин Д.М., Дегтярев М.И. Исследование динамики контура стабилизации индикаторного гиростабилизатора при замкнутом контуре управления// Известия Тульского государственного университета. Технические науки. 2012. № 12-1. С. 214-217.

43. Малютин Д.М. Динамические характеристики управляемого ги-ростабилизатора на датчиках угловой скорости// Фундаментальные и прикладные проблемы техники и технологии. 2019. № 3 (335). С. 12-26.

44. Малютин Д.М. Управляемый гиростабилизатор повышенной точности на микромеханических чувствительных элементах//Известия Тульского государственного университета. Технические науки. 2018. № 6. С. 326339.

45. Малютин Д.М. Об одном законе построения усилительно преобразующего тракта индикаторного гиростабилизатора на датчиках угловой скосроти // Известия Тульского Государственного Университета. Технические науки. 2019. Вып. 8. С. 135-143.

46. Распопов В.Я. Индикаторные гиростабилизаторы// Справочник. Инженерный журнал с приложением. 2016. № S11. С. 1-20.

47. Matveev V.V., Raspopov V.Y. Mems-based devices and systems for orientation, stabilization and navigation// 2017 24th Saint Petersburg International Conference on Integrated Navigation Systems, ICINS 2017 - Proceedings 24. 2017. С. 7995644.

48. Malyutin D.M. gyroscopic stabilization system on micromechanical sensing elements// 2017 24th Saint Petersburg International Conference on Integrated Navigation Systems, ICINS 2017 - Proceedings 24. 2017. С. 7995642.

49. Малютина М.Д. Многофункциональная гироскопическая система стабилизации на микромеханических чувствительных элементах для беспилотного летательного аппарата// Известия Тульского государственного университета. Технические науки. 2012. № 7. С. 155-166.

50. Распопов В.Я. Управляемые гиростабилизаторы систем слежения для маневренных летательных аппаратов// Материалы докладов XIII конференции молодых ученых "Навигация и управление движением" Науч. редактор д.т.н. О.А.Степанов. Под общ. ред. академика РАН В.Г.Пешехонова. 2011. С. 17-38.

51. Малютин Д.М. Система стабилизации полезной нагрузки на динамически настраиваемом гироскопе // «Приборы и методы измерений» 2016. - Т. 7, №1. - С. 32-40 .

52. М.И. Дегтярев, Д.М. Малютин. Состояние теории и практики индикаторных гиростабилизаторов на динамически настраиваемом гироскопе // Известия Тульского Государственного Университета. Технические науки. 2011. Вып. 5-3 С. 22-27.

53. Матвеев В.А., Подчезерцев В.П., Фатеев В.В. Гироскопические стабилизаторы на динамически настраиваемых вибрационных гироскопах: Учебное пособие по курсу «Теория гироскопов и гиростабилизаторов» . - М.: Изд-во МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2005. - 103 с.: ил.

54. Ишлинский А.Ю. Ориентация, гироскопы и инерциальная навигация. - М.: Изд-во «Наука», 1976. - 672 с.

55. Боднер В.А., Козлов М.С. Стабилизация летательных аппаратов и автопилоты. - М.: Оборонгиз, 1961. - 503 с.

56. Ишлинский А.Ю. Механика гироскопических систем. М.: Изд-во АН СССР,1963. - 483 с.

57. Ишлинский А.Ю. Лекции по теории гироскопов / А. Ю. Ишлин-ский, В.И. Борзов, Н.П. Степаненко. - М.: Изд-во МГУ, 1983. - 283 с.

58. Лунц, Я. Л. Введение в теорию гироскопов / Лунц Я. Л. - М.: Главная редакция физико-математической литературы изд-ва «Наука», 1972. - 296 с.

59. Николаи Е.Л. Теория гироскопов. М.: ОГИЗ - ГОСТЕХИЗДАТ, 1948. - 171 с.

60. Распопов, В.Я. Теория гироскопических систем. Инерциальные датчики / В.Я. Распопов. - Тула: Изд-во ТулГУ, 2012. - 256 с.

61. Матвеев В.А. Гироскоп это просто: учебное пособие / В.А. Матвеев. - М.: Изд-во МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2012. - 209 с.

62. Серегин, В.В. Прикладная теория и принципы построения гироскопических систем. Учебное пособие / В.В. Серегин. - СПб: СПбГУ ИТМО, 2007. - 78 с.

63. Матвеев В.А., Подчезерцев В.П., Фатеев В.В. Гироскопические стабилизаторы на динамически настраиваемых вибрационных гироскопах: Учебное пособие по курсу «Теория гироскопов и гиростабилизаторов» . - М.: Изд-во МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2005. - 103 с.: ил.

64. Шивринский, В.Н. Основы проектирования приборов, систем и измерительно-вычислительных комплексов / В.Н. Шивринский. - Ульяновск, 2009. - 117 с.

65. Распопов В.Я. Микросистемная авионика: учебное пособие. - Тула: «Гриф и К», 2010. - 248 с.: ил.

66. Королев М.Н., Малютин Д.М., Погорелов М.Г., Харламов М.Р. Полупроводниковый генератор оптических сигналов для коллимационных систем // Известия Тульского Государственного Университета. Технические науки. 2019. Вып. 12. С. 216-218.

67. Королев М.Н., Малютин Д.М. Анализ технических характеристик чувствительных элементов индикаторных гироскопических стабилизаторов //

Известия Тульского Государственного Университета. Технические науки. 2019. Вып. 8. С. 30-46.

68. Королёв, М. Н. Исследование технических характеристик современных типов датчиков угловой скорости / М. Н. Королёв // Приборострое-ние-2019: материалы 12-й Международной научно-технической конференции, 13-15 ноября 2019 года, Минск, Республика Беларусь / редкол.: О. К. Гусев (председатель) [и др.]. - Минск: БНТУ, 2019. - С. 21-23.

69. Распопов В.Я. Микромеханические приборы: учебное пособие. -М.: Машиностроение, 2007. - 400 с.: ил.

70. Брозгуль Л.И. Динамически настраиваемые гироскопы: модели погрешностей для систем навигации. М.: Машиностроение, 1989 232 с.

71. Пельпор Д.С., Матвеев В.А., Арсеньев В.Д. Динамически настраиваемые гироскопы. М.: Машиностроение, 1988.

72. Бычков С.И., Лукьянов Д.П., Бакаляр А.И. Лазерный гироскоп / под ред. проф. С.И. Бычкова. М.: Сов. радио», 1975 424 с.

73. Шереметьев, А.Г. Волоконно-оптический гироскоп / А.Г. Шив-ринский. - М.: Радио и связь, 1987. - 152 с.

74. Королев, М. Н. Особенности построения электрической принципиальной схемы двухосного гироскопического стабилизатора на базе волоконно-оптических гироскопов / М. Н. Королев // Приборостроение - 2017: материалы 10-й Международной научно-технической конференции, 1 -3 ноября 2017 года, Минск, Республика Беларусь / Белорусский национальный технический университет; редкол.: О. К. Гусев [и др.]. - Минск: БНТУ, 2017. -С. 374-375.

75. Филатов Ю.В. Волоконно-оптический гироскоп: учеб. пособие. СПб.: Изд-во СПбГЭТУ «ЛЭТИ», 2003 52 с.

76. Распопов В.Я., Волчихин И. А., Волчихин А. И., Ладонкин А.В. Лихошерст В. В., Матвеев В.В. Волновой твердотельный гироскоп с металлическим резонатором/ Под ред. В.Я. Распопова. Тула: Издательство ТулГУ, 2018. - 189 с.

77. Меркурьев И.В. Подалков В.В. Динамика волнового твердотельного и микромеханического гироскопов. М.: Физматлит, 2009. 228 с.

78. Лунин Б.С., Матвеев В.А., Басараб М.А. Волновой твердотельный гироскоп. Теория и технология. - М.: Радиотехника, 2014. - 176 с.

79. Журавлев В.Ф., Климов Д.М. Волновой твердотельный гироскоп. М.: Наука, 1985. 125 с.

80. Егармин Н.Е., Юрин В.Е. Введение в теорию вибрационных ги-роскпов. - М.: БИНОМ., 1993. - 111 с.

81. Брозгуль Л.И. Смирнов Е.Л. Вибрационные гироскопы. М., «Машиностроение», 1970, 213 с.

82. Apostolyuk V. Coriolis vibratory gyroscopes: Theory and desing. Cham, Swizerland: Springer International Publishing, 2016, 117 p.

83. И.А. Волчихин, А.И. Волчихин, Д.М. Малютин, В.В. Матвеев, В.Я. Распопов, С.В. Телухин, А. П. Шведов. Волновые твердотельные гироскопы (аналитический обзор) // Известия ТулГУ. Технические науки. 2017. Вып. 9. Ч. 2. С. 59-78.

84. Алалуев Р.В., Волчихин И.А., Ладонкин А.В., Лихошерст В.В., Малютин Д.М., Матвеев В.В., Распопов В.Я., Шепилов С.И. волновой твердотельный гироскоп с металлическим резонатором и его применение в системах ориентации, стабилизации и навигации// Известия Тульского государственного университета. Технические науки. 2019. № 8. С. 7-21.

85. Журавлев В.Ф., Переляев С.Е. Волновой твердотельный гироскоп - инерциальный датчик нового поколения с комбинированным режимом функционирования// Иновационные, информационные и коммуникационные технологии. №1, 2016, С. 425-431.

86. Дорофеева Е.А., Саенко Ю.П., Золотарве С.К., Северов Л.А., Пономарев В.К. Предварительные результаты испытаний макетного образца твердотельного волнового гироскопа// Известия ТулГУ. Технические науки. Тула: Изд-во ТулГУ, 2012. Выпуск 7, - С. 77-83.

87. Развитие теории создания волновых твердотельных гироскопов с металлическим резонатором/ В.А. Матвеев, М.А. Басараб, Б.С. Лунин, Е.А. Чуманкин, А.В. Юрин.// Вестник РФФИ. Фундаментальная инженерия. 2015. №3(87) - с. 84-96.

88. Chikovani V.V., Yatsenko Yu. A., Kovalenko V.A., Scherban V. I. Digitally controlled High Accuracy Metallic Resonator CVG//Proc/ Simposium Gyro Technology/- 2006/ - Stuttgart/ - P// 4.0-4.7.

89. Миниатюрные волновые твердотельные гироскопы для малых-космических аппаратов / М.А. Басараб, Б.С. Лунин, В.А. Матвеев, А.В.Фомичев, Е.А. Чуманкин, Л.В. Юрин // Вестник МГТУ им. Н.Э. Баумана. Сер. «Приборостроение». 2014. №4. С. 84-96.

90. Чумакин Е.А. Результаты проектирования и испытаний датчика угловой скорости на основе волнового твердотельного гироскопа. // Гироско-пия и навигация. 2013, №2 (81), с. 104 - 111.

91. Алалуев Р.В., Волчихин И.А., Ладонкин А.В., Лихошерст В.В., Малютин Д.М., Матвеев В.В., Распопов В.Я., Шепилов С. И. Волновой твердотельный гироскоп с металлическим резонатором и его применение в системах ориентации стабилизации и навигациии // Известия Тульского Государственного Университета. Технические науки. 2019. Вып. 8. С. 7-21.

92. Kane T. R., Wenglarz R. A. Gyroscopic drifts associated with rotation vehicle vibrations. - Transactions of the ASME, Ser. E, Journal of Lubrication Technology, 1970, 92 No. 2.

93. Пешехонов В.Г. Гироскопы начал XXI века / В.Г. Пешехонов // Гироскопия и навигация. - 2003. - №4 (43). - С. 5-18.

94. Proc. IEEE: FF 5th Digital Avionics Systems Conference. Seat-tle,WA. Oktober 31, November 3, 1983. P. 18.1.1 - 18.1.6.

95. Фрезер Р., Дункан В., Коллар А. Теория матриц и ее приложения к дифференциальным уравнениям динамике. - М.: Издательство Иностранной литературы, 1950. - 385 с.

96. Лукьянов А.П. Распопов В.Я., Филатов Ю.В. Прикладная теория гироскопов: учебник. СПб.: ГНЦ РФ ОАО «Концерн «ЦНИИ «Электроприбор», 2015. - 315 с.

97. Кузовков Н.Т. Модальное управление и наблюдающие устройства. М, «Машиностроение», 1976, 184 с.

98. Матвеев В.В., Распопов В.Я. Приборы и системы ориентации, стабилизации и навигации на МЭМС-датчиках. Тула: Изд-во ТулГУ, 2017 -225стр.

99. Бальмонт В.Б., Матвеев В.А. Опоры качения приборов. - М.: Машиностроение, 1984. - 240 с., ил.

100. Воронцов С.П., Майоров С.А. Приборные шарикоподшипники. М. Оборонгиз, 1951, 101 с.

101. Спришевский А. И. Подшипники качения. — М.: Машиностроение, 1969. - 632 с.

102. Хорол Д. М., Барский А.Г., Орлова М.С. Динамические системы с одноканальными измерителями. М., «Машиностроение», 1976. - 208 с.

103. Чемоданов Б.К. Следящие приводы: в 3-х т. Т.2. Электрические следящие приводы. - М.: Изд-во МГТУ им. Н.Э. Баумана. - 2003. - 878 с.

104. Преображенский А.А., Шамрай Б.В. Электромагнитные устройства информационно-измерительной техники. - М.: Высшая школа, 1982. -264 с.

105. Борцов Ю.А., Суворов Г.В. Методы исследования динамики сложных систем электропривода, М. - Л., изд-во «Энергия» (Библиотека по автоматике, вып. 208), 1966, 160 с. с черт.

106. Каталог. Моментные электродвигатели и индукционные датчики угла для презиционных электроприводов и цифровых безредукторных следящих систем. ФГУП ЦНИИ «Электроприбор» , 2005, 75 с.

107. Высокомоментные электродвигатели и индукционные датчики угла для презиционных электроприводов и цифровых безредукторных следящих систем. АО «Концерн «ЦНИИ «Электроприбор» , 2018, 159 с.

108. Ботлянский В.Г. Математические методы оптимального управления. - М.: Наука, 1966.

109. Башарин А.В. Расчет динамики и синтез нелинейных систем управления, Госэнергоизадт., 1960

110. Бесекерский В.А. Динамический синтез систем гироскопической стабилизации: монография / В.А. Бесекерский, Е.А. Фабрикант. - Л: Издательство «Судостроение», 1968. - 353 с.

111. Бесекерский В.А., Попов Е.П. Теория систем автоматического управления Изд. 4-е, перераб. и доп. - СПб, Изд-во «Профессия», 2003. - 752 с. (Серия: Специалист).

112. Юревич Е.И. Теория автоматического управления / Е.И. Юревич. - 3-е изд. - СПб.: БХВ-Петербург, 2007. - 560 с.

113. D.M. Malyutin, M.N. Korolyev Gyroscopic system based on wave solid-state gy-ros // 27 th Saint Petersburg International Conference on Integrated Navigation Systems. Proceedings. Saint Petersburg, Russia, 2020. - P. 196-198.

114. Королев М.Н., Малютин Д.М. Исследование динамических характеристик гироскопического стабилизатора на волновом твердотельном гироскопе // Известия Тульского Государственного Университета. Технические науки. 2019. Вып. 8. С. 129-135.

115. Королев М.Н. Способ уменьшения ошибки стабилизации оси визирования наблюдаемого объекта на движущемся основании за счет оптимизации конструкции головного зеркала// Электронный научно-технический журнал «Контенант», Электрон. журн. 2015. №4. С.36-44/

116. Дьяконов В.П. Simulink 5/6/7: Самоучитель. - М: ДМК-Пресс, 2008. - 784 с.: ил.

117. Черных И.В. Моделирование электротехнических устройств в Matlab. SimPowerSystems и Simulink. - М.: ДМК Пресс, 2007. - 288 с. ил. (серия «Проектирование»).

118. Басараб. М.А., Кравченко В.Ф., Матвеев В.А., Математическое моделирование физических процессов в гироскопии. - М.: Радиотехника, 2005 - 176 с.

Приложение Акты внедрения