priborИзвестия высших учебных заведений. ПриборостроениеJournal of Instrument Engineering0021-34542500-0381Национальный исследовательский университет ИТМО10.17586/0021-3454-2025-68-1-67-78pribor-336Research ArticleПРИБОРЫ НАВИГАЦИИNAVIGATION DEVICESСпособ оценки внутриоборотной нестабильности скорости вращения осей моделирующего стендаMethod for assessing intra-turn instability of rotation speed of a simulation stand axesЛазаревВ. А.LazarevV. A.

Вячеслав Александрович Лазарев — кафедра лазерных измерительных и навигационных систем; ассистент

Санкт-Петербург

Vyacheslav A. Lazarev — Department of Laser Measuring and Navigation Systems; Assistant

St. Petersburg

lazarevvya4eslav@yandex.ruИвановП. А.IvanovP. A.

Павел Алексеевич Иванов — канд. техн. наук; кафедра лазерных измерительных и навигационных систем; доцент

Санкт-Петербург

Alexandr I. Ivanov — PhD, Associate Professor; Department of Laser Measuring and Navigation Systems

St. Petersburg

ivanov_etu@mail.ruУсковА. Д.UskovA. D.

Александр Дмитриевич Усков — студент, кафедра лазерных измерительных и навигационных систем

Санкт-Петербург

Aleksandr D. Uskov — Student; Department of Laser Measuring and Navigation Systems

St. Petersburg

yc.kov@yandex.ruСанкт-Петербургский государственный электротехнический университет „ЛЭТИ“ имени В. И. Ульянова (Ленина)St. Petersburg Electrotechnical University2025100220256816778Copyright © Национальный исследовательский университет ИТМО, 20252025Национальный исследовательский университет ИТМОНациональный исследовательский университет ИТМОhttps://pribor.ifmo.ru/jour/about/submissions#copyrightNoticehttps://pribor.ifmo.ru/jour/article/view/336

Предложен способ оценки внутриоборотной нестабильности скорости вращения осей моделирующего стенда. Способ основан на кросс-калибровке датчика угловой скорости по измеренному с помощью метода фиксированного угла значению скорости вращения планшайбы стенда. Предлагаемый способ позволяет повысить достоверность выходных данных датчика угловой скорости и на основе измеренных значений мгновенной скорости вращения оценить нестабильность последней и выделить систематическую составляющую погрешности скорости вращения осей моделирующего стенда внутри оборота. С помощью щелевого датчика (в качестве нуль-метки) и волоконно-оптического гироскопа (в качестве измерителя скорости вращения планшайбы вокруг осей стенда) проведены измерения скорости вращения планшайбы вокруг осей двухосного стенда и оценены погрешности их нестабильности. Проведен анализ полученных данных, выделена систематическая составляющая погрешности скорости вращения планшайбы двухосного стенда вокруг его внешней оси. Использование полученных результатов в алгоритмах калибровок инерциальных датчиков и систем позволит увеличить точность и достоверность этих калибровок.

A method for estimating intra-turn instability of the rotation speed of the axes of a simulation stand is proposed. The method is based on cross-calibration of the angular velocity sensor based on the value of the rotation speed of the stand faceplate measured using the fixed angle method. The proposed method allows to increase the reliability of the output data of the angular velocity sensor and, based on the measured values of the instantaneous rotation speed, to estimate the instability of the latter and to isolate the systematic component of the error in the rotation speed of the axes of the simulation stand within a turn. Using a slot sensor (as a zero mark) and a fiber-optic gyroscope (as a meter for the rotation speed of the faceplate around the axes of the rig), the rotation speed of the faceplate around the axes of a two-axis stand is measured and the errors in their instability are estimated. The obtained data are analyzed, the systematic component of the error in the rotation speed of the faceplate of a two-axis stand around its outer axis is isolated. Using the obtained results in the calibration algorithms of inertial sensors and systems will increase the accuracy and reliability of these calibrations.

моделирующий стендпогрешность скорости вращениянестабильность скорости вращениякросс-калибровкащелевой датчикволоконно-оптический гироскопsimulation standrotation speed errorrotation speed instabilitycross calibrationslot sensorfiber optic gyroscopeработа поддержана грантом РНФ № 20-19-00412-ПThe work was supported by the grant of the Russian Science Foundation No. 20-19-00412-PReferencesАнучин О. Н., Емельянцев Г. И. Интегрированные системы ориентации и навигации (БИНС и БИСО) / Под общ. ред. акад. РАН В. Г. Пешехонова. СПб: Электроприбор, 1999.Anuchin O.N., Emelyantsev G.I. Integrirovannyye sistemy oriyentatsii i navigatsii (BINS i BISO) (Integrated Systems of Orientation and Navigation (BINS and BISO)), St. Petersburg, 1999. (in Russ.)Titterton D., Weston J. Strapdown Inertial Navigation Technology. Institution of Engineering and Technology, 2004. 558 р.Titterton D., Weston J. Strapdown Inertial Navigation Technology, Institution of Engineering and Technology, 2004, 558 р.Драницына Е. В., Егоров Д. А., Унтилов А. А. Современное состояние разработок волоконно-оптических гироскопов и перспективы их развития // Гироскопия и навигация. 2023. Т. 31, № 4(123). C. 2–21.Dranitsyna E.V., Egorov D.A., Untilov A.A. Gyroscopy and Navigation, 2023, no. 4(31), pp. 277–289.Степанов О. А. Интегрированные инерциально-спутниковые системы навигации // Гироскопия и навигация. 2002, № 1. С. 23–46.Stepanov O.A. Gyroscopy and Navigation, 2002, no. 1, pp. 23–46. (in Russ.)Иванов П. А., Лазарев В. А., Бохман Е. Д., Павлов П. А., Филатов Ю. В. Исследование характеристик трехосного стенда для испытаний навигационных систем // Гироскопия и навигация. 2022. Т. 30, № 3(118). C. 80–93.Ivanov P.A., Lazarev V.A., Bokhman E.D., Pavlov P.A., Filatov Yu.V. Gyroscopy and Navigation, 2022, no. 3(30), pp. 180–188.Боронахин А. М., Иванов П. А., Бохман Е. Д., Филатов Ю. В., Суров И. Л. Средства испытаний инерциальных систем и их чувствительных элементов // Матер. XVIII Санкт-Петербургской междунар. конф. по интегрированным навигационным системам. СПб: Электроприбор, 2011. С. 34–41.Boronakhin A.M., Ivanov P.A., Bohman E.D., Filatov Yu.V., Surov I.L. Materialy XVIII Sankt-Peterburgskoy mezhdunarodnoy konferentsii po integrirovannym navigatsionnym sistemam (Proceedings of the XVIII St. Petersburg International Conference on Integrated Navigation Systems), St. Petersburg, 2011, рр. 34–41. (in Russ.)Драницына Е. В. Калибровка измерительного модуля прецизионной БИНС на волоконно-оптических гироскопах: автореф. дисс. … канд. техн. наук. СПб: СПбГЭТУ „ЛЭТИ“, 2016.Dranitsyna E.V. Kalibrovka izmeritel’nogo modulya pretsezionnoy BINS na volokonno-opticheskikh giroskopakh (Calibration of the Measuring Module of a Precision SINS on Fiber-optic Gyroscopes), Candidate’s thesis, St. Petersburg, 2016. (in Russ.)Иванов П. А., Боронахин А. М., Суров И. Л. Исследование погрешностей триады микромеханических гироскопов с использованием малогабаритного двухосного стенда // Нано- и микросистемная техника. 2010. № 1. С. 35–41.Ivanov P.A., Boronakhin A.M., Surov I.L. Nano- and microsystem technology, 2010, no. 1, pp. 35–41. (in Russ.)Иванов П. А. Разработка и исследование методов испытаний микромеханических модулей: автореф. дис. … канд. техн. наук. СПб: СПбГЭТУ „ЛЭТИ“, 2011.Ivanov P.A. Razrabotka i issledovaniye metodov ispytaniy mikromekhanicheskikh moduley (Development and Research of Testing Methods for Micromechanical Modules), Candidate’s thesis, St. Petersburg, 2011. (in Russ.)Каталог поворотных моделирующих стендов производства компании „ИНЕРТЕХ“ [Электронный ресурс]: <http://inertech-ltd.com/поворотные-испытательные-стенды>.http://inertech-ltd.com. (in Russ.)Каталог поворотных моделирующих стендов производства компании „IdealAerosmith“ [Электронный ресурс]: <https://www.ideal-aerosmith.com/products/1-2-or-3-axis-rate-and-positioning-tables>.https://www.ideal-aerosmith.com/products/1-2-or-3-axis-rate-and-positioning-tables. (in Russ.)Каталог поворотных моделирующих стендов производства компании „Acutronic“ [Электронный ресурс]: <https://www.acutronic.com/simulation-test>.https://www.acutronic.com/simulation-test. (in Russ.)Бычков М. Г., Ладыгин А. Н. Современный сервопривод — классификация и терминология // Докл. науч.-метод. семинара. М.: Изд-во МЭИ, 2013. С. 5–22.Bychkov M.G., Ladygin A.N. Doklady nauchno-metodicheskogo seminara (Reports of the Scientific and Methodological Seminar), 2013, рр. 5–22. (in Russ.)Деревянко А. Е., Валиев А. А., Рожнов А. В., Тляумбетов И. А. Обзор абсолютных и инкрементальных энкодеров // „Приоритетные направления инновационной деятельности в промышленности“: Сб. науч. статей по итогам 10-й междунар. науч. конф. Казань, 30–31 октября 2020 г. Т. 1. С. 84–86.Derevyanko A.E., Valiev A.A., Rozhnov A.V., Tlyaumbetov I.A. Prioritetnyye napravleniya innovatsionnoy deyatel’nosti v promyshlennosti (Priority Areas of Innovation Activity in Industry), Collection of scientific articles based on the results of the 10th Intern. Sci. Conf., Kazan, October 30–31, 2020, vol. 1, рр. 84–86. (in Russ.)Драницына Е. В., Галиева Н. Г., Павлов А. А. Модель погрешностей волоконно-оптического гироскопа // Матер. XVII конф. молодых ученых „Навигация и управление движением“. СПб: Электроприбор, 2015. С. 342–348.Dranitsyna E.V., Galieva N.G., Pavlov A.A. Navigatsiya i upravleniye dvizheniyem (Navigation and Motion Control), Proceedings of the XVII Conference of Young Scientists, St. Petersburg, 2015, рр. 342–348. (in Russ.)Ермаков Р. В., Серанова А. А., Львов А. А, Калихман Д. М. Метод оценивания угловой скорости прецизионного поворотного стенда // Прикаспийский журнал: управление и высокие технологии. 2019. № 4. С. 144–164.Ermakov R.V., Seranova A.A., Lvov A.A, Kalikhman D.M. Caspian Journal: management and high technologies, 2019, no. 4, pp. 144–164. (in Russ.)Калихман Д. М., Калихман Л. Я., Садомцев Ю. В., Депутатова Е. А., Нахов С. Ф., Сапожников А. И., Межирицкий Е. Л., Никифоров В. М. Прецизионный стенд с датчиком угловой скорости в качестве инерциального чувствительного элемента и двухконтурной цифровой системой управления // Авиационная промышленность. 2010. № 1. С. 43–49.Kalikhman D.M., Kalikhman L.Ya., Sadomtsev Yu.V., Deputatova E.A., Nakhov S.F., Sapozhnikov A.I., Mezhiritsky E.L., Nikiforov V.M. Aviation Industry, 2010, no. 1, pp. 43–49. (in Russ.)Калихман Д. М., Депутатова Е. А., Пчелинцева С. В., Горбачев В. О. Концепция проектирования класса прецизионных поворотных стендов с инерциальными ЧЭ в цепи обратной связи // Гироскопия и навигация. 2022. Т. 30, № 3(118). C. 41–64. DOI 10.17285/0869-7035.0098.Kalikhman D.M., Deputatova E.A., Pchelintseva S.V., Gorbachev V.O. Gyroscopy and Navigation, 2022, no. 3(30), pp. C. 155–169.Ермаков Р. В., Калихман Д. М., Калихман Л. Я., Нахов С. Ф., Туркин В. А., Львов А. А., Садомцев Ю. В., Кривцов Е. П., Янковский А. А. Основы разработки комплексного цифрового управления прецизионными стендами с инерциальными чувствительными элементами по сигналам с измерителей угловой скорости, кажущегося ускорения и оптического датчика угла // XXIII Санкт-Петербургская Междунар. конф. по интегрированным навигационным системам. СПб: Электроприбор, 2016. С. 302–307.Ermakov R.V., Kalikhman D.M., Kalikhman L.Ya., Nakhov S.F., Turkin V.A., Lvov A.A., Sadomtsev Yu.V., Krivtsov E.P., Yankovsky A.A. XXIII Sankt-Peterburgskaya Mezhdunarodnaya konferentsiya po integrirovannym navigatsionnym sistemam (XXIII St. Petersburg International Conference on Integrated Navigation Systems.), St. Petersburg, 2016, рр. 302–307. (in Russ.)Ермаков Р. В., Львов А. А., Светлов М. С. Исследование методов повышения метрологических характеристик стендов для задания углов и угловых скоростей // Изв. ЮФУ. Технические науки. 2017. № 3(188). С. 6–17. DOI 10.23683/2311-3103-2017-3-6-17.Ermakov R.V., Lvov A.A., Svetlov M.S. Izvestiya SFedU. Engineering Sciences, 2017, no. 3(188), pp. 6–17. DOI 10.23683/2311-3103-2017-3-6-17. (in Russ.)

The authors declare that there are no conflicts of interest present.