Требования к уровню освоения содержания дисциплины. В результате изучения дисциплины студент должен :

В результате изучения дисциплины студент должен :

- знать:

- принцип действия и конструкцию гироскопов и гироскопических приборов и систем;

- математические модели гироскопов, гироскопических приборов и систем.

- методы расчета основных погрешностей гироскопов, гироскопических приборов и систем.

- методы моделирования гироскопов, гироскопических приборов и систем.

- уметь:

• составлять уравнения движения трех- и двухстепенных гироскопов, гироприборов на их базе, одно-, двух- и трехосных гиростабилизаторов и гироскопических приборов систем ориентации, стабилизации и навигации.
• выполнять анализ кинематики и динамики гироскопов, гироскопических приборов и систем.
• рассчитывать основные погрешности гироскопов, гироскопических приборов и систем.

- владеть:

- методами составления уравнений движения гироскопических систем;

- методиками расчета погрешностей гироскопических систем;

- навыками работы с гироскопическими приборами.

Содержание дисциплины.

Введение.

Основные типы и классификационные признаки гироскопов.

1.1. Принципиальные схемы и физические основы работы гироскопов.

1.1.1. Гироскопы с кардановым подвесом твердотельного ротора.

1.1.2. Гироскопы со сферическим шарикоподшипниковым подвесом твердотельного ротора.

1.1.3. Гироскопы с упругим подвесом твердотельного ротора.

1.1.4. Гироскопы с неконтактным подвесом твердотельного ротора.

1.1.5. Кориолисовые вибрационные гироскопы

1.1.6. Квантовые гироскопы

1.2. Некоторые положения кинематики и динамики твёрдого тела.

1.2.1. Определение положения твёрдого тела с помощью углов Эйлера.

1.2.2. Угловые скорости твёрдого тела.

1.2.3. Линейные скорости и ускорения.

1.2.4. Кинетическая энергия

1.2.5. Кинетический момент. Закон моментов.

1.2.6. Уравнение Эйлера вращательного движения твёрдого тела.

1.2.7. Применение обобщённых уравнений Эйлера для описания движения трёх степенного гироскопа в кардановом подвесе.

1.2.8. Прецессия и гироскопический момент. Физическое объяснение прецессии и её причины.

1.2.9. Принцип Даламбера.

1.2.10. Применение принципы Даламбера для составления уравнений движения гироскопа.

1.2.11. Уравнения Лагранжа.

1.2.12. Применение уравнения Лагранжа второго рода для описания динамики трёхстепенного гироскопа в кардановом подвесе.

1.2.12.1. Уравнение движения свободного гироскопа, установленного на не подвижном основании без учёта инерции рам карданова подвеса.

1.2.12.2. Уравнение движения гироскопа с учётом инерционности рам карданова подвеса, установленного на подвижном основании.

2.1. Трёхстепенные гироскопы с кардановым подвесом.

2.1.1. Устойчивость свободного гироскопа.

2.1.2. Движение главной оси гироскопа под действием постоянных моментов. Случай безынерционных рамок карданова подвеса.

2.1.3. Физическая картина движения гироскопа под действием момента внешних сил.

2.1.4. Сферы применения, конструктивные особенности, источники погрешностей свободных (астатических) гироскопов.

2.1.5. Двухкомпонентный измеритель угловой скорости.

2.1.6. Гироскопический интегратор линейных ускорений (ГИЛУ).

2.1.7. Структурные схемы и передаточные функции трёхстепенного гироскопа.

2.2. Гироскопы с двумя степенями свободы.

2.2.1. Общая характеристика.

2.2.2. Интегрирующий гироскоп.

2.2.3. Датчик (измеритель) угловой скорости.

2.2.4. Конструктивное исполнение поплавковых гироскопов.

3.1. Гироскопы с упругим подвесом роторе.

3.1.1. Принудительные схемы.

3.1.2. Двухстепенной роторный вибрационный гироскоп.

3.1.3. Трехстепенной роторный вибрационный гироскоп.

4.1. Квантовые гироскопы

4.1.1. Эффект Саньяка.

4.1.2. Пассивный интерферометр Саньяка.

4.1.3. Лазерный гироскоп. Активный интерферометр Саньяка.

4.1.4. Частотная характеристика лазерного гироскопа. Масштабный коэффициент. Захват встречных волн.

4.1.5. Способы устранения захвата встречных волн.

4.1.6. Волоконно- оптический гироскоп (ВОГ). Принцип действия.

4.1.7. Принцип взаимности и регистрации фазы в ВОГ.

4.1.8. Шумы и нестабильности в ВОГ.

5.1. Одноосный силовой гиростабилизатор (ГС).

5.1.1. Принцип работы.

5.1.2. Уравнение движения гиростабилизатора на неподвижном основании.

5.1.3. Структурные схемы стабилизатора и его передаточные функции.

6.1. Устойчивость одноосных гиростабилизаторов. Методы обеспечения устойчивости.

6.1.1. Обеспечения устойчивости гиростабилизатора за счёт увеличения демпфирования по оси стабилизации.

6.1.2. Гиростабилизатор с датчиком угловой скорости.

6.1.3. Устойчивость гиростабилизатора с датчиком угловой скорости.

6.1.4. Гиростабилизатор с тахогенератором по оси прецессии.

6.1.5. Обеспечение устойчивости ГС с помощью корректирующих контуров.

7.1. Стабилизация на «малых» гироскопах. Одноосной индикаторной гиростабилизатор.

7.1.1. Гиростабилизатор с интегрирующим гироскопом.

7.1.2. Гиростабилизатор с датчиком угловой скорости.

7.1.3. Гиростабилизатор с трёхстепенным гироскопом.

8.1. Влияние углового движения основания на динамику гиростабилизатора.

9.1. Уравнение движения одноосного гиростабилизатора в режиме ориентирования и их анализ.

9.1.1. Система (канал) грубого приведения.

9.1.2. Система коррекции.

10.1. Двухосные гиростабилизаторы.

10.1.1. Принципиальные схемы.

10.1.2. Уравнение движения двухосных силовых гиростабилизаторов и их анализ.

11.1 Гироскопические системы ориентации.

11.1.1 Принципы построения.

11.1.2. Типовые схемы систем ориентации.

11.1.3. Схема системы ориентации с ограниченным углом крена.

11.1.4. Схема системы ориентации с неограниченными углами.

11.1.5. Схема самолетной системы ориентации.

11.1.6. Система ориентации повышенной точности.

11.1.7. Схема бескарданной системы ориентации.

11.1.8. Погрешности систем ориентации.