Будучи ключовим пристроєм, здатним ізолювати перешкоди від руху носія та забезпечувати стабільне опорне положення для навантажень, стабілізовані платформи широко використовуються в різних основних сферах, таких як аерокосмічна промисловість, військове обладнання, цивільна електроніка та промислові випробування. Від їх продуктивності безпосередньо залежить точність роботи і надійність вантажопідйомних пристроїв. Як основний компонент інерційного зондування стабілізованих платформ,подвійні-осьові гіроскопи MEMS (мікро-електро-механічні системи), завдяки таким унікальним перевагам, як невеликий розмір, легка вага, низьке енергоспоживання, контрольована вартість і швидка реакція, поступово замінили традиційні механічні гіроскопи та лазерні гіроскопи, ставши основною підтримкою сучасних стабілізованих платформ для досягнення високо-точного контролю положення. Їхня роль проходить через увесь процес виявлення збоїв, зворотного зв’язку та точної компенсації стабілізованих платформ, і вони є ключовим ядром для забезпечення стабільної роботи стабілізованих платформ і покращення продуктивності системи.
Основною функцією дво-вісних MEMS-гіроскопів є виявлення змін кутової -осьової швидкості стабілізованих платформ у режимі реального часу та точне, забезпечуючи надійну підтримку необроблених даних для контролю орієнтації платформи, що також є основною передумовою для досягнення стабілізованими платформами функції «стабілізації орієнтації». Основна вимога стабілізованих платформ полягає в тому, щоб ізолювати порушення орієнтації носія (наприклад, літаків, транспортних засобів, кораблів, супутників тощо), щоб навантаження (таке як оптичні камери, радари, пускові установки зброї, прилади виявлення тощо) завжди підтримувало стабільне просторове положення або орієнтацію. На основі ефекту сили Коріоліса дво{6}}осьові MEMS-гіроскопи за допомогою вібраційних структур, виготовлених на кремнієвих пластинах за допомогою технології мікрофабрикації, можуть чутливо фіксувати зміни кутової швидкості платформи навколо двох ортогональних чутливих осей, перетворювати сигнали механічного обертання в електричні сигнали, які можна виявити, і виводити параметри зміни орієнтації, такі як тангаж і крен платформи, у реальному часі. Завдяки швидкій швидкості реагування та високій чутливості вони можуть фіксувати незначні перешкоди в орієнтації, надаючи точну та своєчасну інформацію зворотного зв’язку для подальшого контролю компенсації та вирішуючи проблеми традиційних гіроскопів, такі як повільна реакція та нездатність вловити незначні перешкоди.
У замкнутому-контурі керування положенням двоосьові гіроскопи MEMS відіграють основну роль «моніторингу положення та зворотного зв’язку», що є ключовою ланкою для стабілізованих платформ для досягнення динамічної компенсації та підтримки стабільності положення. Робочий механізм стабілізованої платформи полягає у виявленні збурення несучої, приводі приводу для створення зворотного руху та компенсації відхилення положення, спричиненого збуренням. Реалізація цього процесу повністю покладається на-зворотний зв’язок у реальному часі дво{5}}осьових гіроскопів MEMS. Коли носій зазнає змін у орієнтації (наприклад, кораблі коливаються в океанських хвилях, літаки зіштовхуються під час польоту, танки під час подорожі), дво-осьовий гіроскоп MEMS негайно виявляє відповідні зміни кутової швидкості та передає сигнал на контролер платформи. Контролер розраховує відхилення орієнтації на основі точних даних, виведених гіроскопом, а потім приводить в рух виконавчий механізм, наприклад серводвигун, для керування внутрішньою та зовнішньою рамами стабілізованої платформи для створення руху, протилежного напрямку збурення та рівного за величиною, реалізуючи компенсацію орієнтації та гарантуючи, що навантаження залишається стабільним у будь-який час. Наприклад, у стабілізованій-платформі бортової електро{11}}оптичної платформи з подвійною осею, двоосі-МЕМС-гіроскопи встановлюються на внутрішньому кільці (кільце кроку) та зовнішньому кільці (кільце азимуту) відповідно для визначення кутової швидкості обертання двох кілець у реальному часі. Контролер керує двигуном для налаштування відповідно до сигналу зворотного зв’язку, ізолює вібрацію літака-носія, гарантує, що електро-оптичне навантаження може стабільно відслідковувати ціль, і запобігає зниженню точності виявлення, спричиненому збуренням носія.
Характеристики мініатюризації та низького енергоспоживання дво{0}}осьових MEMS-гіроскопів сприяли мініатюризації та полегшенню розробки стабілізованих платформ і розширили сценарії їх застосування, що є однією з їхніх основних переваг порівняно з традиційними гіроскопами. Традиційні механічні гіроскопи та лазерні гіроскопи мають великі розміри, велику вагу та високе енергоспоживання, що ускладнює їх застосування на мініатюрних та портативних стабілізованих платформах. Навпаки, двовісні гіроскопи MEMS можна інтегрувати в крихітні мікросхеми розміром лише кілька міліметрів, вагою в десятки грамів і споживаною потужністю лише від кількох міліват до десятків міліват. Їх можна гнучко встановлювати в обмеженому просторі, не займаючи багато додаткового простору для носіїв і не збільшуючи загальне навантаження на платформу, ефективно сприяючи модернізації стабілізованих платформ у бік мініатюризації та полегшення. Ця перевага уможливила їх широке застосування в таких сценаріях, як невеликі повітряні підвіси БПЛА, портативні геологорозвідувальні стабілізовані платформи та невеликі корабельні радіолокаційні системи стабілізації. Наприклад, під час аерофотозйомки БПЛА дво{7}}осьові гіроскопи MEMS інтегровані в систему стабілізації карданного підвісу, щоб виявляти тремтіння положення БПЛА в реальному часі, швидко керувати підвісом для компенсації та гарантувати чіткі та стабільні зображення зйомки; у портативному геологорозвідувальному обладнанні стабілізована платформа, що підтримується дво-осьовими гіроскопами MEMS, може ізолювати тремтіння обладнання на складній місцевості та підвищити точність збору даних розвідки.
У стабілізованих платформах у різних галузях важлива роль дво{0}}осьових гіроскопів MEMS забезпечує цільове значення та стає «основною гарантією» нормальної роботи стабілізованих платформ у різних галузях. В аерокосмічній галузі стабілізована платформа супутників із двома-осьами покладається на гіроскопи MEMS із двома{3}}осьами для виявлення змін орієнтації супутників, спричинених космічними перешкодами, такими як тиск сонячного випромінювання та нерівномірне гравітаційне поле Землі, у режимі реального часу, забезпечуючи стабільну роботу корисного навантаження супутників (таких як оптичні камери та антени зв’язку) через контроль компенсації та гарантуючи точність спостереження Землі та супутникового зв'язку. У цивільній сфері, на стабілізованій морській пошуково-рятувальній платформі, подвійні-осьові гіроскопи MEMS можуть підтримувати стабільність встановленої 360-градусної сферичної камери, забезпечуючи чітке захоплення морських цілей під час процесу пошуку та рятування та покращуючи ефективність пошуку та рятування. У промисловій сфері на платформі промислових роботів, стабілізованій кінцевим ефектором, двоосьові MEMS-гіроскопи виявляють зміни положення суглобів у режимі реального часу, забезпечуючи стабільний рух і точну траєкторію роботизованої руки, а також покращуючи виробництво та точність складання.
Крім того, низька-вартість і легкість масового виробництва характеристик дво-осьових MEMS-гіроскопів знизили вартість виробництва стабілізованих платформ і сприяли їх широкомасштабному-застосуванню. Порівняно з традиційними лазерними гіроскопами та волоконно-оптичними гіроскопами, у дво-вісних гіроскопах MEMS використовується технологія мікро-електро-механічної обробки, що дозволяє реалізувати масове виробництво, значно знижуючи вартість одного пристрою. Це дає змогу широко використовувати стабілізовані платформи в галузях, чутливих до вартості, таких як споживча електроніка та цивільне тестування, порушуючи обмеження, пов’язані з тим, що традиційні стабілізовані високоточні платформи є дорогими та їх важко популяризувати. Водночас за допомогою технічної оптимізації, як-от температурна компенсація та придушення шуму, точність дво{10}}осьових MEMS-гіроскопів постійно вдосконалювалася, що може відповідати високим-вимогам до точності стабілізованих платформ для систем тактичної зброї та високо{12}}точного обладнання виявлення, що ще більше розширює сферу їх застосування.
Підсумовуючи,подвійні-осьові гіроскопи MEMSвиконувати ключові ролі визначення ставлення,-зворотного зв’язку в реальному часі та точної компенсації на стабілізованих платформах. Вони не тільки забезпечують надійну підтримку інерційного зондування для стабілізованих платформ, забезпечуючи робочу точність і стабільність навантажувальних пристроїв, але також їхні переваги мініатюризації, низького енергоспоживання та низької вартості сприяють технологічній модернізації та розширенню застосування стабілізованих платформ. Двоосьові гіроскопи MEMS є незамінними основними компонентами стабілізованих платформ у -галузях високого класу, таких як аерокосмічне та військове обладнання, чи в звичайних галузях, таких як цивільна електроніка та промислові випробування. Покращення їхньої продуктивності безпосередньо сприяє оптимізації загальної продуктивності стабілізованих платформ, забезпечуючи важливу підтримку для технологічного розвитку різних сфер.