Automation and modeling in design and management Automation and modeling in design and management Автоматизация и моделирование в проектировании и управлении 2658-3488 2658-6436 57973 10.30987/2658-6436-2023-1-21-31 Автоматизация и управление технологическими процессами и производствами, системы автоматизации проектирования Automation and control of technological processes and production, automated design systems Автоматизация и управление технологическими процессами и производствами, системы автоматизации проектирования Technological process automation of balancing quartz resonators of solid state wave gyroscopes Автоматизация технологического процесса балансировки кварцевых резонаторов твердотельных волновых гироскопов Спиридонов Федор Игоревич Spiridonov Fedor Igorevich Мингазов Рамис Ильфатович Mingazov Ramis Ilfatovich Шишаков Константин Валентинович Shishakov Konstantin Valentinovich Ижевский государственный университет им. М. Т. Калашникова Россия Ижевский государственный университет им. М. Т. Калашникова Russian Federation Ижевский государственный университет им. М.Т. Калашникова Россия Ижевский государственный университет им. М.Т. Калашникова Russian Federation Ижевский государственный университет им. М.Т. Калашникова Россия Kalashnikov Izhevsk State Technical University Russian Federation 31 03 2023 31 03 2023 2023 1 21 31 28 03 2023 https://bstu.editorum.ru/en/nauka/article/57973/view

Выполнено обсуждение основных вопросов, возникающих при разработке и внедрении АСУТП в отношении технологических операций балансировки кварцевых полусферических резонаторов твердотельных волновых гироскопов. Для этого приведены: общий алгоритм выполнения технологического процесса балансировки резонаторов; структурные схемы работы АСУТП балансировки и общий алгоритм балансировки резонаторов. В последнем раскрыты внутренние алгоритмы определение физических параметров резонатора гироскопа, принятия решения о балансировке резонатора и управления процессом травления кварцевого резонатора гироскопа. Отдельно рассматривается необходимое прикладное программное обеспечение (ПО) для АСУТП балансировки резонаторов гироскопов. Показано, что для построения первой версии автоматической АСУТП балансировки резонаторов рекомендуется в качестве промежуточного шага модернизировать и отработать «советующую» АСУТП, которая в развитие существующей локально-автоматической АСУТП должна быть дополнена решением следующих важных задач: повышением точности определения физических параметров, вычислением эффективности проводимой операции балансировки и определением эффективного управления ионно-плазменным источником. В рассмотренной автоматической АСУТП балансировки резонаторов ТВГ не предполагается в полной мере исключить роль и значение оператора системы. Им производятся операции первичной проверки стенда, установки резонатора в стенд, а также первоначальная настройка. Автоматизация на первом этапе будет заключаться в замыкании операций определения физических параметров, вычислении эффективности балансировки и ионно-плазменное травление кварцевого резонатора. Замыкание этих операций производится с помощью прикладного ПО, установленного на центральную управляющую вычислительную машину автоматизированного рабочего места оператора системы балансировки.

The paper discusses the main issues that arise while developing and implementing automatic process control systems (APCS) in relation to the technological operations of balancing quartz hemispherical resonators of solid-state wave gyroscopes. For this, the article gives a general algorithm for performing the technological process of resonator balancing; block diagrams of the automatic process control system of balancing and the general algorithm for balancing the resonators. The latter discloses internal algorithms for determining the physical parameters of the gyroscope resonator, for making a decision on resonator balancing and controlling the etching process of the gyroscope quartz resonator. The necessary application software (SW) for the automatic process control system for balancing gyroscope resonators is considered separately. The paper states that to build the first version of the automatic process control system for balancing resonators, it is recommended, as an intermediate step, to modernise and work out the “advising” automatic process control system, which, in the development of the existing locally automatic process control system, should be supplemented by solving the following important tasks: increasing the accuracy of determining physical parameters, calculating the efficiency of the ongoing balancing operation and estimating the effective control of the ion-plasma source. In the considered automatic process control system for balancing the resonators of the solid state wave gyroscopes (SSWG), it is not supposed to completely exclude the system operator’s role and importance. He performs the primary check of the stand, the installation of the resonator in the stand, as well as the initial setup. Automation at the first stage will consist of closing the operations of determining the physical parameters, calculating the balancing efficiency and ion-plasma etching of the quartz resonator. The closure of these operations is carried out with the help of application software installed on the central control computer of the automated workplace of the balancing system operator.

 твердотельный волновой гироскоп балансировка автоматизация АСУТП программное обеспечение solid-state wave gyroscope balancing automation automatic process control system software

Шишмарев В.Ю. Автоматизация производственных процессов в машиностроении: учебник для студентов высших учебных заведений, обучающихся по специальности «Технология машиностроения» направления подготовки «Конструкторско-технологическое обеспечение машиностроительных производств». М.: Академия. 2007. ISBN 978-5-7695-3567-3. Shishmarev V.Yu. Automation of Production Processes in Mechanical Engineering. Moscow: Academy; 2007. Разработка информационно-сетевого комплекса для сопровождения производственных операций контроля, диагностики и настройки точностных характеристик твердотельных волновых гироскопов / Р.И. Мингазов, Р.В. Мельников и др. // Интеллектуальные системы в производстве. 2021. Т. 19. № 1. С. 41-53. DOI 10.22213/2410-9304-2021-1-41-53. Mingazov RI, Melnikov RV, et al. Development of an Information-Network Complex to Support Production Operations of Control, Diagnostics and Adjustment of the Accuracy Characteristics of Solid-State Wave Gyroscopes. Intelligent Systems in Manufacturing. 2021;19(1):41-53. doi: 10.22213/2410-9304-2021-1-41-53 Трутнев Г.А., Перевозчиков К.К., Назаров С.Б. Система съема и способы измерения колебаний резонатора твердотельного волнового гироскопа // Вестник Московского государственного технического университета им. Н.Э. Баумана. Серия Приборостроение. 2020. № 1(130). С. 50-63. DOI 10.18698/0236-3933-2020-1-50-63. Trutnev G.A., Perevozchikov K.K., Nazarov S.B. Sensing Systems and Methods for Measuring Oscillations of the Resonator of a Hemispherical Resonator Gyroscope. Herald of the Bauman Moscow State Technical University. Series Instrument Engineering. 2020;1(130):50-63. doi: 10.18698/0236-3933-2020-1-50-63. Лунин Б.С., Матвеев В.А., Басараб М.А. Волновой твердотельный гироскоп. Теория и технология. М.: Радиотехника. 2014. 174 с. ISBN: 978-5-88070-381-4. Lunin B.S., Matveev V.A., Basarab M.A. Wave Solid-State Gyroscope. Theory and Technology. Moscow: Radiotekhnika; 2014. Поверхностная балансировка резонаторов волновых твердотельных гироскопов / Б.С. Лунин, М.А. Басараб и др. // Теоретические и прикладные аспекты современной науки. 2014. № 2-1. С. 74-76. Lunin BS, Basarab MA, et al. Surface Balancing of Resonators of Solid-State Wave Gyroscopes. Theoretical and Applied Aspects of Modern Science. 2014;2-1:74-76. Басараб М.А., Кузовлев В.И., Лунин Б.С. Динамическая поверхностная балансировка оболочек резонаторов волновых твердотельных гироскопов // Динамика сложных систем - XXI век. 2017. Т. 11. № 3. С. 11-15. Basarab M.A., Kuzovlev V.I., Lunin B.S. Dynamical Balancing of the Surface of Shell Resonators of Solid-State Wave Gyroscopes. Dynamics of Complex Systems - XXI Century. 2017;11(3):11-15. Чуманкин Е.А., Лунин Б.С., Басараб М.А. Особенности балансировки металлических резонаторов волновых твердотельных гироскопов // Динамика сложных систем - XXI век. 2018. Т. 12. № 4. С. 85-95. DOI 10.18127/j19997493-201804-13. Chumankin E.A., Lunin B.S., Basarab M.A. Features of Balancing Metal Resonators of Solid-State Wave Gyroscopes. Dynamics of Complex Systems - XXI Century. 2018;12(4):85-95. doi: 10.18127/j19997493-201804-13 Балансировка полусферических резонаторов волновых твердотельных гироскопов методом химического травления / М.А. Басараб, Б.С. Лунин и др. // Гироскопия и навигация. 2015. № 1(88). С. 61-70. DOI 10.17285/0869-7035.2015.23.1.061-070. Basarab MA, Lunin BS, et al. Balancing of Hemispherical Resonators Gyros By Chemical Etching. Gyroscopy and Navigation. 2015;1(88):61-70. doi: 10.17285/0869-7035.2015.23.1.061-070 Лунин Б.С. Научно-технологические основы разработки полусферических резонаторов волновых твердотельных гироскопов: специальность 05.11.03 «Приборы навигации», 05.11.14 «Технология приборостроения»: диссертация на соискание ученой степени доктора технических наук / Лунин Борис Сергеевич. Москва. 2006. 361 с. Lunin B.S. Scientific and Technological Foundations for the Development of Hemispherical Resonators of Solid-State Wave Gyroscopes. Doctor of Technical Sciences Dissertation. Moscow; 2006. Нестеров А.Л. Проектирование АСУТП: методическое пособие. Санкт-Петербург: ИПК Бионт. 2006. 551 с. ISBN 5-93630-530-9. Nesterov A.L. The Design of Control Systems. Saint Petersburg: Biont; 2006. Андык В. С. Автоматизированные системы управления технологическими процессами на ТЭС: Учебник. 1-е изд. - Москва: Издательство Юрайт. 2017. 407 с. ISBN 978-5-534-05087-5. Andyk V. S. Automated Control Systems for Technological Processes at Thermal Power Plants. Moscow: Yurayt; 2017. Ицкович Э.Л. Методы рациональной автоматизации производства. Учебное пособие. Вологда: Инфра-Инженерия. 2009. 624 с. ISBN 5-9729-0020-6. Itskovich E.L. Methods of Rational Production Automation. Vologda: Infra-Engineering; 2009. ИОНТЕК-нано: официальный сайт. Москва. URL: http://iontec.ru/produkciya/ustanovka-ionnoj-balansirovki-kraudion-it1-14-1/ (дата обращения 25.08.2022). IONTEK-nano [Internet]. Moscow [cited 2022 Aug 25]. Available from: http://iontec.ru/produkciya/ustanovka-ionnoj-balansirovki-kraudion-it1-14-1/ Мингазов Р.И., Спиридонов Ф.И., Шишаков К.В. Методики исследования свободного выбега стоячих волн в твердотельном волновом гироскопе // Интеллектуальные системы в производстве. 2020. Т. 18. № 3. С. 20-32. DOI 10.22213/2410-9304-2020-3-20-32. Mingazov R.I., Spiridonov F.I., Shishakov K.V. Research Methods of Coasting Standing Waves in a Solid Wave Gyroscope. Intelligent Systems in Manufacturing. 2020;18(3):20-32. doi: 10.22213/2410-9304-2020-3-20-32 Мингазов Р.И., Шишаков К.В. Исследование алгоритмов идентификации волновых параметров в твердотельных волновых гироскопах без настройки вычислений на периодичность сигналов // Интеллектуальные системы в производстве. 2022. Т. 20. № 1. С. 29-42. DOI 10.22213/2410-9304-2022-1-29-42. Mingazov R.I., Shishakov K.V. Investigation of Algorithms for Identification of Wave Parameters in Solid-State Wave Gyroscopes without Adjusting Calculations to the Frequency of Signal. Intelligent Systems in Manufacturing. 2022;20(1):29-42. doi: 10.22213/2410-9304-2022-1-29-42 Определение параметров резонатора твердотельного волнового гироскопа и моделирование по экспериментальным данным / А. В. Кривов, Р. В. Мельников и др. // Вестник Казанского государственного технического университета им. А.Н. Туполева. 2019. Т. 75. № 2. С. 127-133. Krivov AV, Melnikov RV, et al. Determining the Parameters of the Resonator of a Solid-State Wave Gyroscope and Modelling Based on Experimental Data. Vestnik of KNRTU n.a. A.N. Tupolev. 2019;75(2):127-133. Мингазов Р.И., Спиридонов Ф.И., Шишаков К.В. Идентификация механических погрешностей резонаторов твердотельных волновых гироскопов в режиме свободного выбега стоячих волн // Интеллектуальные системы в производстве. 2022. Т. 20. № 2. С. 4-19. DOI 10.22213/2410-9304-2022-2-4-19. Mingazov R.I., Spiridonov F.I., Shishakov K.V. Identification of Solid-State Wave Gyroscopes Resonators Mechanical Errors in the Mode of Free Run-out of Standing Waves. Intelligent Systems in Manufacturing. 2022;20(2):4-19. doi: 10.22213/2410-9304-2022-2-4-19