WWW.DISUS.RU

БЕСПЛАТНАЯ НАУЧНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА

 

И средстваизмерительного преобразования скорости движенияплазмы для информационно-измерительных и управляющих систем электродинамическихускорителей

На правах рукописи

КИРИЕВСКИЙЕвгений Владимирович

МЕТОДЫ И СРЕДСТВАИЗМЕРИТЕЛЬНОГО ПРЕОБРАЗОВАНИЯ

СКОРОСТИ ДВИЖЕНИЯПЛАЗМЫ ДЛЯ ИНФОРМАЦИОННО-ИЗМЕРИТЕЛЬНЫХ

И УПРАВЛЯЮЩИХ СИСТЕМ ЭЛЕКТРОДИНАМИЧЕСКИХУСКОРИТЕЛЕЙ

Специальность 05.11.16 – Информационно-измерительные иуправляющие

системы (вмашиностроении)

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени

доктора техническихнаук

Новочеркасск ­­–2009

Работа выполнена на кафедре «Информационно-измерительная имедицинскаятехника»

ГОУ ВПО «Южно-Российскийгосударственный технический университет

(Новочеркасскийполитехнический институт)

Научныйконсультант доктор технических наук,профессор Горбатенко НиколайИванович
Официальные оппоненты: доктор технических наук,профессор Заярный Вячеслав Петрович.
доктор технических наук,профессор Сипливый БорисНиколаевич.
доктор технических наук,профессор Фандеев Евгений Иванович.
Ведущаяорганизация Московский инженерно-физический институт (техническийуниверситет) - МИФИ

Защита состоится«6»февраля 2009 г.в ______ часов назаседании диссертационного совета Д 212.028.05при Волгоградском государственномтехническом университете по адресу: 400131, г.Волгоград, пр. Ленина, 28, ауд. 209. С диссертацией можноознакомиться в библиотеке Волгоградскогогосударственного технического университета Автореферат разослан«____» _____________ 200_ г. Ученыйсекретарь диссертационногосовета О.А. Авдеюк

ОБЩАЯХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальностьтемы. Технология разгона плазмы итолкаемых ею тел с помощью магнитоплазменных электродинамическихускорителей (ЭДУ) в последние двадесятилетия активно развивается как за рубежом,так и в нашей стране. Исследованию проблемэлектрофизики, связанных сЭДУ, посвящены труды отечественных изарубежных ученых (Арцимович Л.А.,Бабаков Ю. П., Башкатов Ю. Л., ВенгерскийВ.В., Велихов Е.П., ГаланинМ.П., Глинов А.П., Глухих В. А.,ДодотченкоВ.В., Дрейзин ЮА., Дробышевский Е. М.,Железный В. В., Жуков Б.П., Иерусалимская И.В.,Калихман С.А., Калюжный В.Е., Колядин Н.М.,Кондратенко А.К, Кудрявцев А.В., КузнецовВ.М., Кузнецов М.М., Кучинский В. Г., ЛеоновС.А., Лотоцкий А.П., Минайлос А.Н., Нечаев Н.Н., ОлейникН.И., ОсташевВ.Е., Перков С.А., ПисьменныйВ.Д,, Плеханов А.В., Полищук В.П., Полтанов А.Е., Полянский О.Ю.,Рутберг Ф.Г., Сафонов В.И., Стадниченко И.А.,Сурков А.С., Терентьев В.Г., Титов В. М.,Шамраев И.М., Швецов Г. А., Школьников Э.Я. и др., Batten J.H.,Brooks A.L., Deadrick F.D., Fowler C.M., Hawke R.S, Kemmey P. J., Marshall R.A., Peterson O.R., Powel J.D.,Usuba S.и др.).

Одной из основныхпроблем в этой областиявляется создание информационно-измерительных иуправляющихсистем(ИИУС) ЭДУ сцелью обеспечения управляемого разгона плазмы (толкаемых еютел) ирегистрациирезультатов эксперимента.Решение этой проблемы связано с необходимостью получения измерительнойинформации о скоростидвижения системы«плазменный поршень (ПП) – разгоняемоетело» вканале ЭДУ.При этом достигаются две цели: во-первых,измерение ирегистрацияпараметров движения на участке внутренней баллистики (вканале ЭДУ) и,во-вторых, допусковый контрольскорости разгона для формирования подсистемой автоматического управления (САУ)ИИУС ЭДУв рассчитанный моменткоманды на прекращение подвода энергии к ЭДУдля стабилизациизаданной скорости на выходе. До недавнего времени решалась только перваязадача, а вторая задача находилась в стадиипостановки. Впервые задача управляемого разгона ППи тел в ЭДУ путемстабилизации заданной скорости была теоретическисформулирована ученымиНИИприкладной механики и электродинамики МАИ и ЦНИИМашиностроения Азановым И.Б.,Александровым В.А., Обыденниковым С.С.,Тютиным В.К., Хрусталевым М.М., ЮдасомВ.И., которымибыл предложен алгоритмуправления разгоном с механизмом памяти и коррекцией скорости путем использования измерительнойинформации для вычисления в режиме on-line с несколькимиуточнениями момента формированиякоманд на прекращение подвода энергиик ЭДУ. Этот алгоритмуправления обеспечивает высокуюточность (погрешностьстабилизациискорости не более 3,0%), однако он является сложнымдля реализации, учитывая необходимостьвыполнения нескольких итераций расчета момента формирования команды напрекращение подвода энергии в реальномвремени в течение первых нескольких сотенмикросекунд после начала движения.Сложность этого алгоритмауправления обусловлена и тем, что он требует проведения измерений нетолько средней на интервале пути скорости,но и ряда других параметров движения,в частности, ускорения,координаты и др.. Поэтому актуален поискболее простых, а значит,более надежных, алгоритмовуправления разгоном, не требующих измерения ряда параметров ивыполнения многократных итерационных расчетов в процессе разгона.Проблемаупрощения и повышения надежностиалгоритма управления разгоном при сохранении заданной точностиможет быть решенапутем получения измерительной информациине о средней на интервале пути, а о мгновеннойскорости разгона: при этом отпадаетнеобходимость измерениядополнительных информативных параметров и многократныхитерационных расчетов в режиме on-line с использованиеммеханизма памяти.



Однако такой перспективный путь решенияпроблемы управляемого разгона сталкивается срядомнерешенныхзадач,связанных с созданием важнейшего элемента ИИУС ЭДУ - измерительногопреобразователя скорости (ИПС)движения ПП. Среди них:обоснование методологии выбора принципа управления ЭДУдля обеспечения стабилизации скоростиПП иопределениятребований ксоотношению точности и быстродействияИПС; систематизация известных методов и принциповпостроенияИПС; исследование влияния параметров системы“рельсотрон ЭДУ-датчики положения ПП” на выходные сигналыдатчиковположения; метрологический анализ ИПС и оценка путейснижения различных составляющих погрешностиизмерения; разработка математической модели системы «ЭДУ – ИПС» дляпроведения вычислительных экспериментовпо исследованию точностных характеристикалгоритмов измерительного преобразованияскорости ПП вЭДУ; разработка методов параметрического и структурногосинтеза ИПС идр.

Нерешенностьэтих задач требует проведениядополнительных исследований и обобщенияих

результатов. Поскольку точность управленияразгоном и достижение заданныхбаллистических характеристик разгоняемых ПП и тела зависятот качества контроля их скорости, а в мировойпрактике до сих пор отсутствовали методы исредства измерительногопреобразования мгновенной скоростиразгона ПП ител в ЭДУ, задачаразработки ИПС для ИИУСЭДУ является актуальной.

Данная диссертацияпосвящена разработке методов исредств измерительногопреобразования параметров движения ПП и ускоряемыхтел дляИИУС ЭДУ. Работы порешению этой проблемы втечение ряда лет выполнялись в рамках целевой комплекснойнаучно-технической программы «Качество и безопасность»,утвержденной совместными приказамиМинвуза РСФСР №28/82 от 26.02.81г. и Министерствамашиностроения СССР №91/92 от 24.02.87г., в соответствии с«Перечнем Приоритетных направлений развития науки итехники и критических технологийфедерального уровня» (раздел «Проблемыуправления и автоматизации»),утвержденными Постановлением Правительства РФ от17.04.95 г. №360, «Перечнем критических технологий РоссийскойФедерации», утвержденным Президентом РФ 21.05.06 г. № Пр-842(разделы«Технологии обработки,хранения, передачи и защиты информации»,«Технологии создания интеллектуальныхсистем навигации и управления»), всоответствии с тематикой по единымзаказ-нарядам Минобразования РФ:«Теоретические основы и математическоемоделирование специальных системуправления, измерения и диагностики»№1.10.99Ф, №1.6.99Ф, №1.7 99Ф и №1.9.99Ф» и по научному направлению ЮРГТУ (НПИ) «Теория и принципы построенияинформационно-измерительных систем исистем управления» (утверждено решениемученого совета университета от 25.01.03).

Актуальность ифундаментальность темы настоящегонаучного исследования подтверждается ееподдержкой РФФИ в 2008 году (грант08-08-00667-а по проекту «Разработка основтеории и методов проектированиясистем автоматическогоконтроля параметров движения плазмы вмагнитоплазменных электродинамических ускорителях суправляемым разгоном»).

Целью диссертационнойработы является создание научнойбазы проектирования измерительных преобразователейсредней, квазимгновенной и мгновеннойскорости разгона ПП как элементовИИУС ЭДУпутем проведения комплекса теоретическихисследований и разработки новых методовизмерительного преобразованияскорости, параметрического и структурногосинтеза ИПС, что позволит повысить точностьконтроля скорости ПП и качество управлениямагнитоплазменными ЭДУ.

Всоответствии с поставленнойцельюв диссертационной работе решались следующие основныезадачи:

1. Выбор алгоритмауправления ЭДУ для стабилизации скоростиПП и анализ требований к точности ИПС какэлемента ИИУСЭДУ.

  1. Исследованиезакона движения ПП в ЭДУ методомвычислительного эксперимента и анализ требований ксоотношению точности и быстродействия ИПС какэлемента ИИУС.
  2. Обоснованиебазового метода измерения скорости наоснове анализа современного состояния проблемыконтроля параметров движения ПП и тел вЭДУ.
  3. Разработкаструктурных и параметрических методовповышения помехозащищеннос­ти ИПС.
  4. Исследованиеметодом вычислительного экспериментавлияния на сигналыдатчиков параметров системы“движущийсяПП - датчики положения”.
  5. Метрологическийанализ базового метода измерения скорости.
  6. Разработкаматематической модели системы «ЭДУ – ИПС» и программдля вычислительных экспериментов по исследованиюточности алгоритмов измерительногопреобразования скорости движения ПП вЭДУ.
  7. Разработка иисследование на ЭВМ методовизмерительного преобразования квазимгновенной и мгновеннойскорости разгона ПП вЭДУ.
  8. Разработкаметодологии структурногоипараметрического синтеза ИПС.

Методыисследования идостоверность результатов. Поставленные вдиссертации задачи решались с использованием комплексного подхода, основанного на теоретическоманализе и вычислительном эксперименте.При теоретическом анализе использовались методы теорий: дифференциального и интегрального исчисления,математического анализа, комбинаторного анализа, вероятностей и математической статистики,статистических решений, электромагнитного поля, случайныхпроцессов, нечеткихмножеств, многокритериального ранговогоанализа, измерений иметрологии, информации,оптимальных методов приемапри флуктуационных помехах,параметрического иструктурного синтеза систем, экспертныхоценок. В вычислительном экспериментеиспользоваласьтеория алгоритмов и программ, методыимитационного моделирования.

Достоверность научных результатоввыполненных диссертационных исследованийподтверждается корректным применениемматематических методов и общепринятыхтеорий, обоснованных математическихмоделей, методик расчета, алгоритмовсинтеза ИПС, использованием вматематических моделях в качествеисходных данных известныхэкспериментальных результатов,сопоставлением полученных данных сизвестными теоретическими иэкспериментальными результатами,согласованием теоретических положений срезультатами имитационного моделирования,непротиворечивостью математическихвыводов и преобразований, а такжеподтверждена использованием основныхрезультатов диссертации припроектировании, внедрении разработанныхИПС в ряде отраслей промышленности иопытом их длительной эксплуатации сиспользованием при проведенииэкспериментальных исследований узаказчиков только поверенной высокоточнойаппаратуры и аттестованных специальныхизмерительных стендов. Принятые допущенияне противоречат физике рассматриваемыхпроцессов и являются общепринятыми прирешении соответствующих задач.

На защитувыносятся:

1.Принцип понижения динамическойпогрешности измерения скорости ПП (тела) вЭДУ с питанием от емкостного накопителяэнергии, основанный на использованиирежима измерения мгновенной скорости на участкахквазиравномерного движения,соответствующих окрестностям точекперехода токаплазмы черезнуль.

2.Комплексная математическая модель системы«магнитоплазменный ЭДУ– ИПС» для выполнениясравнительного анализа по точностиалгоритмов вычисления скорости (структурИПС), основанная на совместномиспользовании: модели движения ПП в ЭДУ набазе модифицированной системы уравненийАрцимовича; численной моделиэлектромагнитного поля от тока в ПП;модели индукционного датчика положенияпроводника с током; моделей различныхалгоритмов вычисления скорости движения ПП.

3.Комплекс расчетных формул, обеспечивающихопределение скоростных, временныхпараметров,положения движущегося ПП и методическихпогрешностей измерения скорости сиспользованием различных вариантоввремяпролетного метода.

4. Методизмерительного преобразования средней иквазимгновенной скорости, основанный наформировании промежуточных точек опросамежду двумя группами датчиков положенияпутем попарной коммутации датчиков обеихгрупп и обеспечивающий повышение точностиизмерения на участках траектории между группамидатчиков.

5. Методкоординатной функции с рядом модификаций,обеспечивающих повышение его эффективности, дляизмерительного преобразованияквазимгновенной и мгновенной скорости ПП,основанный наформировании специальной функции,зависящей только от положения ПП, иобеспеченииее инвариантности к сопутствующимпараметрам и факторам.

6. Методизмерительного преобразования скоростиПП, основанный на использовании вкачествеинформативных параметров электрическоготока в цепи ПП и геометрического среднегосигналовдатчиков положения, отличающегосязависимостью только от скорости и тока вцепи ПП и инвариантного ко всем мешающимфакторам, чтопозволяет повысить помехозащищенность ИПСза счет замены операции дифференцированияна операцию непрерывного измерения тока вПП.

7.Методики структурного и параметрическогосинтеза измерительных преобразователейсредней,квазимгновенной и мгновенной скорости ПП,в том числе с применением элементовинтеллектного управления.

8.Комплекс алгоритмов и программ для ЭВМ,структур и схемотехнических решений,реализующих предложенныематематические модели и методыизмерительного преобразованияпараметровдвижения для ИИУС ЭДУ.

Научная новизнаработы состоит вследующем:

1. Впервые предложен итеоретически обоснован простой алгоритмуправления и стабилизации скорости ПП вЭДУ с управляемым разгоном, основанныйна измерении мгновенной скорости ПП иоднократном расчете в процессе разгона ППмомента прекращения подвода энергии ЭДУ,который, в отличие от известногосложного алгоритма, основанного на измеренииряда параметров, в том числе средней скоростии ускорения ПП, не требует введениямеханизма памяти и выполнения в процессеразгона ПП многократногоитерационного расчетамомента прекращения подвода энергии к ЭДУ,что в результате обеспечивает упрощение и повышениенадежности ИИУС ЭДУ при сохраненииточности управления разгоном истабилизациискорости ПП.

2. На основе выявленныхи изученных особенностей закона движенияПП в рельсотроне ЭДУ сформулированытребования к соотношению точности ибыстродействия ИПС, для обеспечениякотороговпервые предложено использование режимапрерывистого измерения мгновеннойскорости на участках квазиравномерногодвижения ПП, что позволило снизить допренебрежимо малых значений динамическуюпогрешность измерения скорости и повысить точностьИИУС ЭДУ.

3. Впервые исследовановлияние параметров системы “движущийся ПП-датчикиположения” на выходнойсигнал ИД, что позволило разработатьрекомендации пообоснованному выбору конструктивныхпараметров ИД и РРК на их основе для обеспечения требуемыхточностных характеристик ИПС приреализации времяпролетного метода измеренияскорости.

4. Впервые выполненметрологический анализ основныхпогрешностей времяпролетного метода измеренияскорости ПП в ЭДУ, в результате чего получены предельные оценкисоставляющих инструментальной погрешностиизмерения средней и мгновенной скорости;с использованием информационного подходаустановлена аналитическая зависимостьмежду погрешностью интерполяции ичисломдатчиков положения в РРК, что позволяетпри проектировании ИПС ИИУС ЭДУ определятьколичество точек опроса, обеспечивающеепренебрежимо малую погрешностьинтерполяции. На основе полученных аналитическихзависимостей, связывающих динамическуюпогрешность с рабочим диапазономскоростей и конструктивными параметрамиРРК выработаны методическиерекомендации по снижению динамическойпогрешности выбором соотношенийпараметров РРК и впервые установлено, что дляминимизации динамической погрешности ИВИнеобходимо обеспечить нормализацию формысигнала на выходе датчиков положения, приближаяеё к форме гауссова сигнала, для чегопредложено включать интеграторы на выходеИД или использовать вместопоследних датчикиХолла.

5. Предложен,запатентован и исследован новый базовыйметод измерительногопреобразования скорости движения ПП - «методкоординатной функции», основанныйна одновременном использованиивыходных сигналов двух датчиков положения,между которыми движется ПП с последующимвычислением различных вариантов ихфункции отношения, что обеспечиваетинвариантность КФ ко всем параметрам, кромеположения ПП, и на его основеразработан ряд запатентованных методовизмерительного преобразования скоростидвижения ПП (с использованиемпрограммируемой попарной коммутациидатчиков положения; сочетания нулевого,дифференциального и логометрическогометодов измерения; геометрическогосреднего сигналов датчиков положения),позволяющихсущественно повысить точность ИПС ИИУС засчет перехода от измерения средней кизмерениюмгновенной (квазимгновенной) скорости разгонаПП.

6. Разработана новаяметодология структурного синтезаоптимальных ИПС, которая в отличие отизвестных подходов, основанных на синтезеструктур по одному из критериев (минимумаошибки обнаружения объекта датчиками илиминимума потери информации о параметрахсигнала датчиков в условиях помех),обеспечивает одновременноедостижение указанных минимумов путемвведения в состав включенного на выходе датчиков фильтра, оптимального по критериюминимума ошибки обнаружения сигнала,дополнительного корректирующего звена,обеспечивающего минимум потери информациио параметрах сигнала датчиков. При этомвпервые решена задачаструктурного синтезаоптимального фильтра каксоставной части ИПС попредложенному критерию «двойногоминимума» ивыведены соотношения, доказывающиеэффективность объединения несколькихдатчиков положения в каждом канале регистрацииРРК для уменьшения вероятности ошибкиобнаружения сигналов датчиков в условияхпомех.

7. Впервые предложена комплекснаяматематическая модель системы «ЭДУ – ИПС» сиспользованием модифицированной системыуравнений движения плазмы Арцимовича,модели электромагнитного поля движущегосяпроводника с током, модели ИД синтегратором на выходе, набора моделей алгоритмовопределения скорости движения ПП,позволяющая проводить вычислительныеэксперименты по исследованию точностиразличных алгоритмов измерительногопреобразования скорости движения ПП в ЭДУ, чтопозволило выбрать оптимальный вариантструктуры нейросетевой реализации ИПС,обеспечивающий минимальную методическуюпогрешность измерительногопреобразования мгновенной скорости ПП.

8. Впервые предложеналгоритм параметрического синтеза РРК(РИК), обеспечивающий минимизациюсуммарной погрешности измерения скорости,основанный на сочетании off-line-планирования для расчета иформирования первого интервала пути иon-line-планирования длярасчета иформирования каждого последующегоинтервала пути между парами датчиков в РРКили точкамиопроса в РИК, что позволяет формироватьоптимальный переменный шаг опроса в РИК с учетомрезультатов измерения времени прохожденияПП предыдущего интервала.

Практическая ценностьи реализация результатов работы:

1. Разработаны основыпроектирования оптимальных измерительныхпреобразователей средней,квазимгновенной и мгновенной скорости дляИИУС ЭДУ, в том числе:

  • получен комплексрасчетных формул для оценкиметрологических параметров двухвариантовреализации времяпролетного методаизмерения средней и квазимгновеннойскорости при равноускоренном движении (при заданнойбазе или заданном временном интервале) иразработана инженерная методика выбораварианта времяпролетного метода,основанная на параметрическом синтезеэлементов ИПС по критерию минимумаметодической погрешности;
  • разработанаинженерная методика графо-аналитическогорасчета минимально допустимого числадатчиков в РРК (точек опроса в РИК) приизмерении, соответственно, средней иквазимгновенной скорости по заданнойпогрешности интерполяции;
  • разработананомограмма в виде семейства графическихзависимостей, связывающих динамическуюпогрешность ИВИ ИПС с рабочим диапазономскоростей ИПС и конструктивными параметрами РРК;
  • разработанаинженерная методика параметрическогосинтеза РРК ИПС, позволяющая, задаваясьдопустимой вероятностью ошибкиобнаружения и порогомчувствительности регистратора сигналов сдатчиков, определять оптимальныеконструктивные параметры РРК (числодатчиков изначения интервалов между ними);
  • разработанаинженерная методика структурного синтезаРРК ИПС по критерию минимальнойвероятности ошибки обнаружения сигналовдатчиков, основанная на интерактивнойпроцедурепоочередного перехода от одного кдругому варианту объединения датчиков,обеспечивающей выбор оптимальнойструктуры РРК.

2. На основаниипредложенной комплексной математическоймодели системы «ЭДУ-ИПС» разработан изарегистрирован в Отраслевом фондеалгоритмов и программ программныйкомплекс MMVSдляпроведенияисследования законов движения ПП в ЭДУ иразличных алгоритмов измерительногопреобразования средней, квазимгновенной имгновенной скорости с оценкой ихметрологических характеристик методом вычислительногоэксперимента, что позволяет на стадиипроектирования ИИУС ЭДУ обойтись без дорогостоящих натурныхэкспериментов на уникальных ЭДУ.

3. Разработана изарегистрирована в Отраслевом фондеалгоритмов и программ компьютернаяпрограмма FuzzyRAV,позволяющая в интерактивном режиме решатьзадачи рангового анализа вариантов (методов)измерительного преобразования средней,квазимгновенной и мгновенной скоростибез ограничений на количество критериев исравниваемых вариантов.

4. Проведенаапробация в смежной областиэлектротехники разработанного методакоординатной функции для контроляпараметров движения контактоввысоковольтных коммутационных аппаратов (в томчисле мгновенной скорости), подтвердившаяего эффективность, универсальность иперспективность при измерениях в широкомдиапазоне скоростей.

5. Разработаныструктурные и функциональные схемы рядаИПС, реализующие предложенные в работеметоды измерительного преобразованиясредней, квазимгновенной и мгновеннойскорости ППв ЭДУ.

6. На основевыполненных исследований:

  • разработано ивнедрено для предприятий различныхотраслей (ЛНПО «Союз», г. Дзержинский Московскойобл.; ЦНИИМаш, г. Королев Московской обл.)7 типов и модификаций ИПС и ИИУСмагнитоплазменных ЭДУ (ПР-ИД, ПР-РИ, ПС-РБХ-1,ПС-РБХ-2, ИИУС «ПРОЛОГ», ИИУС «Молния», ИИУС«Искра»), часть изкоторых включена в Отраслевой каталог продукции;
  • разработано ивнедрено в смежной области электротехникидля ряда энергетических предприятий Литвы и РФ(ОАО «Ростовэнерго», ОАО «Кубаньэнерго»,ОАО «Нижновэнерго», ОАО «Комиэнерго» и др.) 18комплектов регистраторов параметровдвижения контактов высоковольтных выключателей(«МАРС-1»), использующих предложенный вработе «метод координатной функции» дляизмерениямгновенной скорости;
  • материалыдиссертационной работы используются вучебном процессе ЮРГТУ (НПИ) в видеразделов курсов лекций «Измерительныеинформационные системы», при выполнениидипломныхпроектов по направлению 200100 «Приборостроение».

Новизна и практическаяценность результатов диссертационныхисследований подтверждена полученнымиавторскими свидетельствами СССР ипатентами РФ, программами ЭВМ,зарегистрированными в отраслевых фондахалгоритмов и программ (всего 25 охранныхдокументов).

Апробацияработы. Результатыработы докладывались и обсуждались на:1-й межотраслевой научно-техническойконференции по электродинамическимускорителям (г. Дзержинский Московской обл., 1988 г.);Зональном научно-техническом семинаре«Методы и средства измерения механических параметровв системах контроля и управления” (г.Пенза, 1991г.); Всесоюзной научной конференции “Методы исредства измерения механическихпараметров в системах контроля иуправления” (г. Пенза, 1992г.); 1-йВсероссийской научно-техническойконференции Российской метрологическойакадемии “Состояние и проблемытехнических измерений” (г. Москва, МГТУим. Баумана,1994г.); XIV, XV, XVI сессиях семинара РАН «Кибернетикаэлектрических систем» по тематике«Диагностика электрооборудования» (г.Новочеркасск, 1992г., 1994г., 1996г.); IV Всероссийскойнаучно-технической конференции «Методы исредства измерений физических величин»(Нижний Новгород, 1999г.); Международнойнаучно-технической конференции “Контроль,измерения,информатизация” (г. Барнаул, 2000г.);Международной научно - практическойконференции «Теория, методы и средстваизмерений, контроля и диагностики» (г.Новочеркасск, 2000г.); Международных научныхконференциях «Математические методы в технике итехнологиях» (г. Санкт-Петербург, 2000; г.Тамбов, 2002 г.; г. Кострома, 2004 г.); Международнойнаучно - практической конференции «Современные энергетические системы и комплексы и управление ими» (г. Новочеркасск,2001г.); II-йМеждународной научно - практической конференции«Теория, методы и средства измерений,контроля и диагностики» (г. Новочеркасск, 2001г.); 4-йМеждународной научно-техническойконференции «Новые технологии управлениядвижением технических объектов» (г.Ростов-на-Дону, 2001 г.); Международной научно-техническойконференции «Интеллектуальные системы - IEEE AIS’03» (п. Дивноморское, 2003 г.); Международной научно-техническойконференции «Интеллектуальные САПР» (п.Дивноморское, 2003 г., 2004 г.);Международнойнаучно-технической конференции«Интеллектуальные системы - IEEE AIS’04» (п. Дивноморское, 2004 г.);ежегодных научно-техническихконференциях профессорско-преподавательского состава,научных работников, аспирантов и студентовЮРГТУ (НПИ) (г. Новочеркасск, 2006 г., 2007г., 2008 г.).

Публикации по темедиссертации. Порезультатам исследований опубликовано93 печатных работы, в том числе 1 монография и67 научных публикаций (из них 31статья вжурналах, рекомендованных ВАК для публикациирезультатов докторских диссертаций), получено 23 авторских свидетельства СССР ипатента РФ,2 свидетельства о регистрациипрограмм для ЭВМ в Отраслевыхфондахалгоритмов и программ.

Структура и объемработы. Диссертационнаяработа состоит из введения, пяти глав,заключения иприложений. Она содержит 351 стр. основноготекста, 100 рисунков, 9 таблиц, списоклитературыиз 235 наименований и 22 приложения.

Личный вкладавтора заключается в том, что имсформулирован ирешен комплексвзаимно-обусловленныхзадач, обеспечивающих практическую реализацию концепции управляемогоразгона вмагнитоплазменныхэлектродинамических ускорителях, вчастности, предложил иисследовалпростойи точный алгоритм управления разгоном наоснове «прерывистого»измерения мгновеннойскорости плазмы на участках квазиравномерногодвижения и обосновалтребования к соотношениюточности ибыстродействия ИПС как основного элемента ИИУС ЭДУ; разработал иисследовал новые методы измерительного преобразования скорости повышенной точности; разработал комплекснуюматематическую модель системы«ЭДУ-ИПС» длясравнительного анализа по точностипредложенных методов измерительногопреобразования скорости;создал основы методологиипараметрического и структурногосинтезапомехоустойчивых высокоточных ИПС для ИИУСЭДУ, в том числе с применением методовискусственного интеллекта; принялучастие в практической реализации ИИУСЭДУ, обеспечилразработку, изготовление и передачу вопытно-промышленную эксплуатацию программно-технических средствизмерительного преобразования параметровдвижения для ИИУС ЭДУ.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕДИССЕРТАЦИИ

Списоксокращений

ВУ – вычислительноеустройство; ИВИ – измеритель временных интервалов;ИД –индукционный датчик положения; ИИ – искусственныйинтеллект; ИИЭ – импульсный источник энергии; ИИУС–информационно-измерительная и управляющаясистема; ИНС – искусственная нейронная сеть; ИПС- измерительный преобразователь скорости;КФ –координатная функция; КФ DL-типа – координатнаяфункция дифференциально-логометрическоготипа; КФ LDL-типа –координатная функцияразностно-логометрического типа; КФ DSL-типа – координатнаяфункция дифференциально-суммарно-логометрического типа;КФ L- типа–координатная функция логометрическоготипа; КФ LL-типа –координатная функциялогарифмо-логометрического типа; МКФ– методкоординатной функции; ПО – пусковой орган;ПП –плазменный поршень; РИК – распределенныйизмерительный контур; РК - рельсовый канал;РРК –распределенный регистрирующий контур; САУ–подсистемаавтоматического управления; СНП – системы нечеткихправил; СПП – системы продукционных правил; УП– ускорительпредварительный; УУ – устройствоуправления; ШК – шунтирующий ключ ; ЭДУ–электродинамический ускоритель.

Во введении обоснована актуальность проблемы,определены цель и задачиисследования, изложены основныеположения, выносимые на защиту, даны сведения оструктуре работы,апробациии реализацииполученных результатов,кратко рассмотреносодержание основных разделов.

В первой главе «Анализтребований к ИПС для ИИУС ипостановка задач исследования» описан принцип магнитоплазменногоЭДУ с управляемым разгоном как объекта управления (рис. 1), состоящего из ИИЭ,УП, РК сдвижущимся ПП и толкаемым им телом.

ЭДУ снабжено ИИУС сСАУ, содержащей ШК, ИПС, ВУ, УУ с каналомуправления РК и каналом управления коммутаторамиИИЭ. Управление разгоном ПП в ЭДУзаключается в ограничении его скорости назаданном уровне за счет прерывания вопределенный момент процесса передачиэнергии отИИЭ к РК путем шунтирования входарельсотрона с помощью ШК, срабатывающегопо сигналуУУ. Момент tкш выдачикоманды на шунтирование РК являетсяпараметром управления, который в общем случае рассчитывается в ВУ в режиме on-line. Домомента достижения разгоняемым сускорением aтелом заданного значения скорости можно выделить достаточно малыйинтервал времени, когда движение мало отличается от равноускоренного. Именновнутри этого интервала времениследует выполнить всенеобходимыеизмерения и вычисления для определениямомента tкш. Будемназывать этот интервал критическим, амомент времени его начала – критическиммоментом tкр. Таким образом, закондвиженияот момента tкр начала критическогоинтервала времени пренебрежимо малоотличается от линей-





ной функции спостоянным ускорением ,где vкр – скорость ПП итела в момент tкр; a –ускорение. Проанализированыдва алгоритма управления разгоном с формированием команды на прекращение подводаэнергии к рельсотрону ЭДУ в определенныймомент времени: 1-й алгоритм - с расчетом скорости и ускорения,начиная с момента tкр,и 2-й алгоритм – сизмерением скорости в процессе разгона ПП ификсацией момента достижения определенногозначения скорости vкш сдопущением, что на последнем (критическом)интервале времени ПП (тело) движутся сноминальнымускорением.Моментtкш подачи командыот УУ на включение ШК нерассчитывается заранее, как в 1-м алгоритме, а совпадаетс моментом достижения ПП(телом) значения скоростиvкш, когда выдается команда нашунтирование РК. При реализации 2-го алгоритма ВУисключается из схемы.

Получены выражения,связывающие допустимую погрешность ИПСv и заданную погрешность управления разгоном Vз для обоих алгоритмов управления:

для 1-гоалгоритма управления

, (1)

для 2-гоалгоритма управления

, (2)

где , и -моменты времени,определяющие начало и конец интервалаизмерительного дифференцирования для оценкиускорения a; шк – время задержкисрабатывания ШК; шк– относительноеотклонение шк отноминального значения; -относительная погрешность отклоненияускорения от номинального значения на критическоминтервале; v - время одногоизмерения.

На рис. 2 приведеныпостроенные по (1) и (2) поверхности, изкоторых видно очевидное преимущество 2-гоалгоритма управления, так как онпредъявляет значительно меньшие требования к точности ИПС.Выбирая предельноезначениепогрешности управленияразгоном Vз =3,0%, получаем из графиков для 1-го алгоритмадопустимую погрешность ИПС v= 0,6 %, что практически нереализуемо, а для2-го алгоритма требования к точности ИПСболее чем в 4 раза ниже: v= 2,8 %.Поэтому вкачестве основного алгоритма управления разгоном ЭДУвыбран 2-й алгоритм управле-

ния. Вто же время показано, что достижение такойточности ИПС невозможно при измерениисреднейскорости и требует измерения или квазимгновенной(средней на существенно малом интервале),или мгновенной скорости.

Для оценкидинамической погрешности ИПС,определяемой задержкой, вносимой вуправлениеВУ подсистемы управления ИИУС впроцессе расчета каждого значениямгновенной скорости,исследован методом вычислительногоэксперимента закон движения плазмыв ЭДУ с емкостным накопителемэнергии. При построении математическоймодели движения системы «ПП-разгоняемоетело» использованабазовая система дифференциальныхуравнений Арцимовича, описывающаязакон движения плазмы в каналепитающегося от конденсаторной батареирельсотрона ЭДУ. Для перехода от базовой модели движения плазмы кмодели движущейся системы «ПП-разгоняемое тело» учтена

а)б)

суммарная масса ПП и тела. Случайный характер колебанийширины ПП учитывался представлением ее в видесуммы , где - детерминированный процесс,полученный в результате решения базовой системыуравнений Арцимовича; - случайныйпроцесс с нормальным закономраспределения. Для моделирования эффектов,связанных с неустойчивостьюсостояния свободной плазмы,использовался генератор псевдослучайныхчисел, распределенных по нормальному закону сматематическим ожиданием ис.к.о. м. Начальная ширина ПП h0 =0,05 м, его начальная скорость м/с. Суммарнаямасса ПП и телапринималасьравной 2 г.

 На рис. 3 приведеныполученные на мо-делизависимости скорости-19

На рис. 3 приведеныполученные на мо-делизависимости скорости движения системы«ПП-разгоняемое тело» от временипри выбранных типовыхпараметрахрельсотрона, ПП и тела дляразличных значений энер-гетическогопараметра q в диапазоне от 0,01 до 0,06,определяемого отношением характерной величины силмагнитного давления к харак-терной величинесилы инерции ускоряяемой в ЭДУ плазмы.

Так как сростом скорости увеличи-вается погрешность и уменьшается допу-стимое время обработки информации от датчиков, в качестве расчетногозначения, обес-печивающего гарантированныерезультатыоценки предельных значенийдинамической погрешности измерения скоростии времени с запасом выбрано q = 0,04, для которого около 12,5 км/с.

Как следует изрис. 3, при питании ЭДУ от емкостного источникаэнергии между участками нулевогоускорения располагаются участкиразгона, закон которыхблизок кравноускоренному. Таким образом, вцелом закон разгона в этомслучае можно назватьблизким к прерывисто-равноускоренному. Анализ результатовмоделирования позволилпредложить путь уменьшенияпогрешности(и, соответственно, увеличения ), используя описанные выше особенностиграфикаразгона ПП вЭДУ. Было показано, что длительностьэтих участков увеличивается от начала кконцу разгона и если перейти отнепрерывного к «прерывистому»измерению мгновенной скорости, можно свестидинамическую погрешность до уровня,близкого к нулю.

Предложены два путирешения проблемы увеличения при сохранении приемлемыхзна-чений . Первый путьпредполагает смещение во времени началаизмерений, исключив первыенес-

колько участковнулевого ускорения, на которых <1 мкс. Второй путь связан с выполнениемизмерения скорости не научастках нулевого ускорения, а в зонахмалых ускорений, что, хотя и несколькоувеличивает , но приводит к увеличению длительностиэтих зон, а значит, и значения .Расчеты на моделипоказали, что при переходек вычислению скорости по заданномууровню ускорения в зоне малых ускоренийудается получить приемлемые сочетаниязначений и .

Для вычисления скорости в несколькихзонах малых ускорений в течение разгона (нарис. 3 видно, что таких зон - восемь)исследованы различные алгоритмы функционирования ПО, форми рующего пороговый уровеньзаданного малого значения ускорения идающего команду в ИПС на передачу в каналуправления ЭДУ очередного значенияскорости, начало расчета которогосовпадает сначалом очередной зоны малых ускорений,ограниченной этим пороговым уровнем икривой ускорения. Обоснован выбор следующегоалгоритма функционирования ПО:непрерывное измерение электрического тока вПП, а в момент перехода токачерез нуль - формированиевыходного сигнала, являющегося командой для ИПС наначало вычисления с последующей передачей вканал управления ЭДУ очередного значенияскорости. Для реализации алгоритма требуетсявведение в подсистему управленияИИУС измерительного преобразователяэлектрического тока (ИПТ). Установлено, чтозначения растут припереходе от 1-го к 8-му участку (1,6; 2,6; 3,3; 5,9; 9,0;13,3; 18,8 и 33,5 мкс).

 Приведенная нарис. 4 зависимость =f () для -35

Приведенная нарис. 4 зависимость =f () для 2-гоучастка нулевого ускоренияпоказывает, что, пропуская 1-й участок иначиная измерение скорости со 2-гоучастка (задерживаяна-чало измерений на tз = 33мкс на интервале времени разгона 400 мкс),можно при заданной динами-ческойпогрешности 1,0% увеличить почтив 1,5 раза (с 3,4 мкс до 4,8 мкс) или,наоборот, задаваясь = 3мкс, снизить динамическую погрешность с 0,7 % до0,25 %.

Следует учесть, чтов интервал = 3мкс входит задержка на срабатываниеШК шк = 2 мкс.

В результате навычисление значения скорости остается 1 мкс. Дляувеличения этого времени доприемлемогозначения 3 мкс следует до началаизмерения(для канала управления) пропуститьпервые триучастка нулевого ускорения. При этом длительность 4-го участканулевого ускорения 5,9 мкс оказываетсядостаточной для снижения динамическойпогрешности до 0,25% сучетом суммарной задержки = 3мкс и шк = 2 мкс. Для оценкитребований ИИУС ЭДУ к допустимой статическойпогрешности ИПС , которая вместе с динамическойпогрешностью определяетсуммарнуюпогрешность ИПС, используемгеометрическое сложениенекоррелированных составляющих погрешности: = = 2,8%.

Проведены обзор иклассификация методов измерения скоростиПП в ЭДУ и показано, чтонаиболее приемлемыми для данной задачиявляются времяпролетный и доплеровскиеметоды измерения скорости. Сиспользованием теорииоптимальных методов приема прифлуктуационных помехах выполнен сравнительныйанализ времяпролетного и доплеровскогометодов измерения попомехозащищенности.Доказано, что < ,где и - вероятность ошибки измерения интервалавремени при использовании времяпролетногометода и вероятность ошибкиизмерениячастоты при использованиидоплеровского метода, соответственно, т.е. посравнению с доплеровским времяпролетныйметод измерения скорости является болеепомехозащищенным ипринимается в качестве основногометода для дальнейших исследований исинтезаИПС.

Во второй главе «Математическое моделированиесистемы «рельсотрон-датчики положения» проведен сравнительный анализчисленных и аналитических методоврасчетаЭДС навыходе ИД отполя, создаваемого движущимся ПП с током,показавший, что предложенные Cook R.W. упрощенные аналитическиемодели «ось с током» и «полоса с током» посравнению с объемной моделью ПП стоком даютбольшую погрешность идентификацииположения хПП длинойх0 в канале ЭДУ (х = 1,5 х0 и 0,5 х0,соответственно), заниженные в 6 раз и завышенные в 2раза значения ЭДС на выходе датчика(рис. 5). Установлено, чтодля расчетаэлектромагнитного поля от движущегося проводника простогосечения (квадрат, прямоугольник) может бытьиспользована объемная модельс интегрированием по тремкоординатам, а для проводника сложногосечения (трапеция и т.д.) – более простая, ноточная (расхождение менее 1,0%) модель с интегрированиемпо боковой поверхности проводника.

Вычислительнымэкспериментом установлено, что сцелью уменьшения погрешности расчета и измеренияЭДС в условиях электромагнитных помехцелесообразно уменьшение диаметра катушки ИД донескольких мм, что требует увеличениячисла витков до нескольких сотен.Возникающую при малом сечениикатушки проблему точности идентификации положения ППв нерасчетных режимах ЭДУ(появление плазменных перемычек-«лидеров» впереди основного ядра ПП) рекомен-

довано решатьне параметрическим, азапатенто-ванным структурно-схемным способом(объединением ИД в РРКпо схемемаксиселектора). Показано,что погрешность измерения ЭДС ИД из-законечной длины катушки возрастает в 5раз при приближении ПП к месту установки ИД,а при уменьшении длины ка-тушкиИД на порядок погрешностьизмерения ЭДС снижается в 2 раза и при длинекатушки 5,0 мм уменьшается до 5,0 %. Дальнейшее снижение погрешности (до 1,0 %и менее) требует разработкиспециальных алгоритмов обработки сигналовсоседнихИД с использованием метода компенсации. Наоснова-нии этого сделан выводо том, чтоперспективны ме-тоды измерительного преобразованиямгновенной ско-рости, при которыхинформация о положении ПП снимается при егонахождении не над каждым ИД, как приизмерении средней скоростивремяпролетным методом, а на интервалемежду соседними ИД.

Исследовано влияниерасстояния между рельсами ЭДУ на ЭДС ИД и показано,что влиянием вариации этого расстояния наЭДС ИД можнопренебречь (при вариациирасстояния между рельсами 5,0 % ЭДС ИД изменяется менеечем на 1,0 %).

Установлено сильноевлияние на ЭДС ИД расстояния между осямирельсотрона и ИД в РРК. Показано, чтопри расположении оси катушки ИД нарасстоянии менее 3 см от осирельсотрона смещение осей на 1-2 ммвлечет изменение ЭДС более чем на 30%, а приувеличении этого расстояния до 4 см и болеепогрешность из-за смещения осей вэтих же пределах резко уменьшается и придостижении 8 см становится менее1,0%.

Всоответствии с этим рекомендованоустанавливать ИД относительно осирельсотрона на расстоянии 8 см. Дальнейшее удаление ИД от осирельсотрона нецелесообразно из-зауменьшения ЭДС и ухудшенияпомехоустойчивости ИПС. Дляснижения до пренебрежимо малого влияния наЭДС ИДизменяющейся длины ПП рекомендовановыбирать его размеры, приближающимися кразмерамидеального (точечного) ИД: показано, чтодлина катушки ИД должна быть значительноменьшерасстояния между датчиками и, какминимум, на порядок меньше длины ПП.

При реальныхзначениях длины ПП длину катушки ИДследует выбирать не более 0,5 см. Тогда при выборерасстояния между датчи-ками РРК более 10 смпогрешностью влияния длины ПП можно пренебречь. Всвязи с этим перспективна разработкановых ме-тодов измерительного преобразования ско-рости, допускающихрасстояние между датчиками в РРК много больше 10 см.

Моделирование выходных сигналов пар ИДв РРК при прохождениимежду ними ПП показалохарактер зависимости этих сигналовот положения ПП и между собой (рис. 6)и выявило необходимостьисследованиявозможности одновременного использования информации об ЭДС пар соседних ИДдля перехода от регистрациимомента прохождения ППнад ИДк определению положения и скорости ПП в каждойточке траектории между ИД.

В третьей главе «Метрологический анализвремяпролетного метода измерения среднейскорости»проведенаклассификация погрешностейвремяпролетного метода измеренияскорости и исследованысоставляющиеинструментальной погрешности измерения средней и мгновеннойскорости. С использованиемрезультатов компьютерного моделирования ЭДС ИД в процессе разгона ПП в ЭДУ изучены составляющие инструментальной погрешности измеренияскорости иполучены предельные ее оценки приизмерении средней (5,2 %)и мгновенной (1,7 %) скорости. Трехкратное снижениеинструментальной погрешности приизмерении мгновеннойскорости по сравнению с измерениемсредней скорости возможно привыполнении рекомендаций поструктурному и параметрическомусинтезу ИПС и его элементов: решениезадачи параметрическогосинтеза установки базы и иной погрешности,имеющих противоположные знаки;разработка методов и структурныйсинтез ИПС с генерациеймножества бездатчиковых точек опроса иформированием существенно малыхотрезков пути (баз); разработканового метода измерительногопреобразования и структурный синтезИПС, допускающих увеличениерасстояния между соседними ИД до 1,0 м.

Выполнен анализ методической погрешности измерения скорости ПП времяпролетным методом приразличных законахдвижения (с изменением и без изменениязнака ускорения).

Введено понятиеэквивалентного ускорения идоказана следующая теорема:

Теорема: Методическая погрешность измерения скорости объекта,движущегося по произвольному закону с ускорением, достигаетминимального значения при замене егоравноускоренным движением сэквивалентным ускорением ,т.е. при, где определяетсявыражениями: и , соответ-ственно, для случаев и ; - моментывремени, соответствующие началу иконцу интервалаизмерения; - интервал времени прохождения объектом заданной базы ;

-значения скорости, соответственно, в начале и концеинтервала измерения.

Отсюда следует первыйвывод: задача повышения точности измеренияскорости объекта за счет сниженияметодической ошибки может быть решенаавтоматическим разбиением траектории движения надостаточно малые отрезки (базы), в пределахкаждого из которых закон движения может считатьсяравноускоренным. Второйвывод: вкачестве оценки методической погрешностиизмеренияскорости объекта при любом законе егодвижения следует использовать её значениепри равноускоренном движении сэквивалентным ускорением.

Предложенаметодология выбора одного из двух способовреализации времяпролетного метода (измерениеперемещения при заданномвременном интервале между отсчетами или измерение временногоинтервала при заданной базе между ИД), основанная напараметрическом синтезе элементов ИПС покритерию минимума методическойпогрешности при выборе значений варьируемыхпараметров (постоянной базы илипостоянного временного интервала), заданныхограничениях на них и равноускоренномдвижении с эквивалентным ускорением.

Получен сведенныйв табл. 1 комплекс расчетных формул для определенияскоростных и временныхпараметров равноускоренного движения иметодической погрешностиизмерения скорости при двух вариантахреализации времяпролетного метода.

Проведен расчетдисперсии методической погрешностиизмерения скорости времяпролетным методом.Доказано, что при заданным интервале путидисперсия на каждом интервале являетсяфункцией отномера траектории и среднего значенияскорости на интервале измерения и так же,как и абсолютная методическая погрешностьна интервале измерения, резкопадает с ростом номера i-го участкатраектории: ,а при заданном интервале времени аб-солютнаяметодическая погрешность на интервалеизмерения и дисперсия методическойпогрешности независят от номера временного интервала иот значения средней скорости и постоянны на всемконтролируемом участке. Результатыанализа показали, что при контролескорости в ЭДУ с управляемым разгоном, когда помере приближения к предельной (заданной) скорости раз-

Таблица 1– Комплекс расчетныхформул

Параметр Вариант реализациивремяпролетного метода измерения
Вариант первый: Вариант второй:
Абсолютнаяметодическая погрешность на интервале измерения =
Суммарнаяабсолютная методическая погрешность
Мгновеннаяскорость
в концеинтервала измерения
Средняя скорость на интервалеизмерения
Интервал временипрохождениятелом -го (-го) интервала
Координата телапри скорости()
Время с началадвижения до достижения скорости и момента нулевого значения методической погрешности
Время с моментаначала движения до конца -го (-го) интерваладвижения

гона повышаютсятребования к точности измерения,предпочтителен вариант с заданным интервалом пути (), т.е. с использованием РРК.Получено выражение для максимальногопредельногозначения абсолютной методическойпогрешности измерения на 1-м интервале. Установлено, что скорость на базовомотрезке , на которомускорение оказывается равным ,нельзя считать достоверной, поскольку онаизмерена с методической погрешностью,превышающей допустимую.Поэтому для точнойоценки скорости можно дополнительно измерять(рассчитывать) значения ускорения, апри вторичной обработке полученной отдатчиков информации производить селекцию отсчетовускорения в заданных координатахтраектории, идентифицируя «критические» значенияускорения , которымсоответствуют значения скорости,измеренные с максимальнойметодической погрешностью. Полученныев координатах, соответствующих«крити-

ческому»ускорению,значения скорости должны рассматриватьсякак недостоверные. Для умень-шения погрешности интерполяциидля ЭДУ с неуправляемым разгономпредложеналгоритмфункционирования ИПС,предусматривающий иден-

тификацию и исключениенедостоверных значений

измеряемой среднейскорости.

С использованиеминформационного подхода

установленазависимость (рис. 7) между погрешно-

стью интерполяции при измерении скорости время-

пролетным методом иколичеством датчиков N, входя-

щихв РРК: ,где

r–число «недостающих» до оптимальногоколичества

ИД в РРК; - шумоваяпогрешность;

- энергия шума (помех)и энергия информационного сигнала. Судя поотрицательному знакупогрешности, имеет местозанижение показаний ИПС относительноистинной скорости.

Получено выражениедля количества датчиков в ИПС с РРК (илиточек опроса в ИПС с РИК), , обеспечивающего пренебрежимо малуюпогрешность интерполяции, где ; - диапазон частотспектра сигнала и его длительность,соответственно; -коэффициент пропорциональности междуэффективным значением длительности сигнала и его реальнымзначением ; и - минимальное имаксимальное значения скорости, соответственно. Наосновании полученных результатовпредложена инженерная методикаграфо-аналитического расчета минимальнодопустимого числа ИД в РРК ИПС по заданнойпогрешности интерполяции.

Показанаперспективность разработки методовизмерения «квазимгновенной» скорости путемразбиения особым образом интервала путимежду парой соседних «физических»датчиков на множество существенно малых интерваловбез установки датчиков в новых точкахопроса, при этом ошибка интерполяцииможет быть сведена допренебрежимо малого значения.

Проведентеоретический анализ дина-мическойпогрешности ИВИ при использо-вании времяпролетного метода измеренияско-рости ивыведены соотношениядляпостро-ения номограммы (рис. 8) в виде семействазависимостей, связывающих этупогреш-ностьс рабочим диапазоном скоростей и кон-структивнымипараметрами РРК.

Учитывая, чтовремя, в течение которого ПП изменилскорость от до ,

равно, где - длина контролируе-могоучастка; -средняя скорость движения ПП на участке длиной , выражение для динамической погрешности может быть представлено в следующем виде:

, где - значения длитель-ности выходных импульсныхсигналов соседних ИД РРК на уровне порогасрабатывания регистратора; .

Выявлен рядзакономерностей и выработанырекомендации по снижениюдинамической погрешности ИВИ выборомсоотношений конструктивных параметровРРК. Установлено, что для минимизации этойпогрешности необходимо обеспечитьнормализацию формы сигнала на выходекаждого ИД, приближая её к форме гауссова(колоколообразного) сигнала, для чего предложено включатьинтегратор на выходе ИД илииспользовать вместо ИД датчики Холла.

Получены выражениядля инструментальной и методическойсоставляющих погрешности измерения скорости сучетомвероятности ошибки обнаружения сигналов:; ; ; ; = , где < 1 – коэффициенттехнического совершенства ИВИ; , - с.к.о.методической и инструментальнойпогрешностей; -абсолютное значениеметодической погрешности на i-м интервалетраектории; - i- й интервал времени; -текущее время между формированиемсигналов соседних ИД; абсолютнаяинструментальная погрешность на i- м интервале; - погрешность измеренияинтервала пути; - вероятность пропуска сигнала; -вероятность ложной тревоги; P(0) иP(1) – вероятностинепоявления и появления ПП перед ИД,соответственно.

Полученные выраженияпозволяют определять характеристикиодних функциональных блоков ИПС череззаданные характеристики других блоков.Например, задаваясь или регистратора импульсов от ИД РРК изначением с.к.о. вычислителя, можно получитьдопустимое значение с.к.о. ИВИ, т.е. сформулироватьтребования к точностипоследнего.

В четвертой главе «Разработка и анализ методовизмерительного преобразованияквази-мгновенной и мгновенной скорости разгонаплазмы в ЭДУ» выполненыисследования по улучшению метрологическиххарактеристик времяпролетных ИПС путемсинтеза новых методов измерительногопреобразования квазимгновенной и мгновеннойскорости.

Использован принцип «многократногоотражения» в качестве моделидля разработки ряда методовизмерительного преобразованияквазимгновенной скорости и на его основе предложен методизмерительного преобразования среднейскорости с контролем дифференциальногосигнала пары ИД, что, благодаряформированию промежуточной точки опросаИД, позволило уменьшить вдвоеметодическую погрешностьизмеренияскорости ПП.

Разработан методизмерительного преобразованияквазимгновенной скорости с программируемой попарнойкоммутацией ИД, основанный на сочетаниипринципа «двух наблюдателей» и контроля отношениясигналов двух датчиков положения. Сиспользованием аппарата комбинаторикиполученовыражение для числа возможных комбинацийИД одной группы с ИД другой группы попарно , где - число группдатчиков; - число датчиков вкаждой группе. Определено общее количествоточек регистрации как = и полученовыражениедля числа интервалов измерения натраектории между группами . Показано, что интервал между двумясоседними точками регистрации движения ПП(тела) на участке траектории между группами ИДявляется величиной постоянной, равнойполовине базового расстояния между ИД, чтообеспечивает уменьшение вдвоеметодической погрешности измерениясредней скорости.

С целью дальнейшего увеличения числа интервалов измерения скорости безувеличения числа ИД предложен «метод координатной функции» (МКФ) дляизмерительного преобразованияквазимгновенной и мгновенной скорости.Согласно этому методупоследовательностьперехода от координатной функции (КФ) к мгновенной скорости определяется цепьюпреобразований вида Сформулированытребования к идеальной КФ, главным изкоторыхявляется инвариантность ко всемпараметрам, кроме координаты движущегосяПП.Исследованряд модификаций КФ -логометрическая КФ (L-типа) , разностно-логометрическая (LD-типа), дифференциально-логометрическая (DL-типа) , дифференциально-суммарно-логометрическая (DSL-типа) . С использованием численной моделидля исследования выходных сигналов ИД выполнено моделирование на ЭВМразличных КФ. Анализ показал,что свойствами, близкими кидеальной КФ, обладает КФ DSL-типа, для которойвыполняются условия инвариантности,ограниченного динамического диапазона,существования первой и второйпроизводной, а также условиямонотонности и чувствительности КФ кизменениюположения ППна большей части интерваламежду соседними ИД за исключением примыкающих к нимобластей, где имееточень малые значения.

Исследовано влияниенеравномерности распределения тока посечению ПП на значение КФ DSL-типа , которое заключается в увеличенииплотности тока у одной стенки ПП и еёуменьшении -у другой. Это явление по своим последствияманалогично приближению проводящейполосы стоком к ИД или её удалению от него, т.е.изменению расстояния междуосями ИД и полосы с током. Проведенный расчет функции для различных значений и (рис. 9) имитируетрасчет

влияния неравномерностираспределения тока по сечению ПП назначение КФ .

Анализ результатоврасчета показал, что при = 1,0 м кривые 1-4 на рис. 9, г практическисовпадают. Это означает, что при достаточнобольшом расстоянии между датчиками КФ не зависит отрасстояния между осями тока и датчиков, азначит, от неравномерности плотностираспределения тока по сечению ПП,однако «мертвая зона» в этом случаеоказывается более 50 %. Для перекрытия «мертвойзоны» предложено устанавливать несколькопар ИД и проводить их попарную коммутациюметодом, изложенным выше.

При моделированииустановлено, что влияние колебания длиныПП в процессе движения на КФ – ничтожно мало.Обнаруженосильное влияние на эту погрешностьрасстояния между датчиками. Так, приуменьшении с 1,0 м до 0,1 мпогрешность возрастает до 90 %. Отсюда следуетнеобходимость выбора расстояния междудатчи-камипорядка 1,0 м, что совпадает с выводом поусловию инвариантности КФ краспреде-лению плотности тока по сечениюПП.

Недостатком КФDSL-типаявляется нару-шениечувствительности вобласти «мертвых зон», что приводит кувеличению ошибки измерения.Предложены и проанализированыметоды изме-рительного преобразованияквазимгновенной ско-рости на основе нулевого методаконтроля КФ с ликвидацией «мертвых зон»переключением или суммированием КФ. Диаграммы,поясняющие предложенную идею объединения методаконтроля КФ DSL-типа , нулевого метода и принципа «многократного отражения»приведены на рис. 10, а структурная схемаИПС, реализующего эту идею, – на рис. 11.

Суть новогометода измерительного преобразования квазимгновеннойскорости заключаетсяв

организации периодическогосмещения КФ на заранее рассчитанные и запомненныезначения такимобразом, что смещеннаяпараллельно самой себе кривая КФ каждый раз пересекает ось 0x,последовательно формируя множествоточек регистрации координат . Далее с использованием времяпролетногометода определяются значения квазимгновенной скорости на каждом измножества малых интервалов междусоседними точками регистрации квазимгновенной скорости кизмерению истинно мгновенной скоростипредложено сочетание эвристическогосинтеза КФ споследующим формированиемфункции , обратнойсинтезиро-ванной КФ F(x) и ее непрерывнымдифференцированием по времени tв процессе движения ПП (второй вариантиспользования МКФ).

Разработан методизмерительного преобразованиямгновенной скорости с использованиемКФ

DSL-типаи аппроксимацией сигнала ИДэкспоненциальной функцией.Получено выражениедля мгновенного значения скорости в любой моментвремени t:, где - экспериментально определяемыймасштабирующий коэффициент, равныйинтервалу траектории, на границахкоторого сигнал ИД изменяется в =2,73раз. Точность нахождения скорости поэтой формуле определяетсяметодической погрешностьюаппроксимации КФ DSL-типа функцией гиперболическоготангенса. Такимобразом, проблемой при реализацииописанного метода является выбораппроксимирующей функции,которая обеспечивала быминимальную ошибку аппроксимации наконтролируемом интервале путимежду двумя соседними датчикамиРИК. Для решения этойпроблемы в главе 5 исследуетсявозможности применения ИНС в качествеаппроксиматора.

Учитывая многообразиеразработанных методов измерительногопреобразованиясредней и

квазимгновеннойскорости проведена ихсистематизация по 8-ми уровнямкачества.

Отмечено, что для обоснованноговыбора методаизмерительного преобразованияскорости необходимо вследующей главе решить задачумногокритериального рангового анализавариантов сучетом ранжирования заданных критериев.

Для дальнейшегоповышения точности измерительногопреобразования скорости предложен метод сиспользованием КФ DSL-типа и аппроксимацией сигнала ИДобратно-экспоненциальной функцией.Получено выражение для вычисления мгновенной скорости этимметодом: /2. Показано, что по сравнению спредыду-

щим этот методобеспечивает почти двукратное приращениеточности аппроксимации. Недостатком являетсясложность вычислительногоалгоритма.

С целью упрощениязависимостимгновенной скорости от КФ предложен метод измерительного преобразования сиспользованием КФLL-типа иаппроксимацией сигнала ИДэкспоненциальной функцией, полученовыражение для вычисления мгновеннойскорости:.Так как КФ LL-типапредставляет собой прямую линию (несчитая придатчиковые области),этоуменьшает погрешность измерения отнелинейности КФ. Чтокасается присущего МКФ сиспользованием КФ LL-типанизкой точности аппроксимациивыходного сигнала ИД, то этотнедостаток может быть устранен применениемИНС в качестве аппроксиматора.

Для устранениядругого недостатка последнегометода,связанного с использованием априорнозадаваемого неточного коэффициентаSe, предложен и обоснованметод измерительного преобразования, прикотором в качестве масштабирующегокоэффициента используется априориточно известное значение l расстояния междуИД, а значение мгновенной скоростиопределяется по формуле: .

Общим недостатком рассмотренныхметодов на основе МКФявляется наличие в алгоритме вычисления скорости операции дифференцирования КФ,«подчеркивающей»электромагнитные помехи на входе ИПС. Дляего устранения предложен метод измерительногопреобразования с повышеннойпомехозащищенностью, основанный на использовании в измерительномалгоритме операции геометрического усреднениясигналов датчиков положения.

Доказано, чтомгновенная скорость v ПП можетопределяться по формуле ,где - const; ,- выходныенапряжения соседних ИД ;I – ток в цепиПП; N и –соответственно, число витков и площадь сечениякатушкиИД. Введение дополнительной операцииизмерения тока в движущемся ПП позволяет исключить операциюдифференцирования по времени и обеспечивает более высокуюпомехозащищенность ИПС(вывод о включении в структуру подсистемы управления ИИУСизмерительного преобразователя токасовпадает с выводом, полученным в главе 1 при анализеалгоритма работы ПО для формирования команды на началоизмерения очередного значения скорости).

Выражение для скорости было выведено придопущении о том, что в ПП протекает постоянный ток. Однако,учитывая, что фактически этот ток является переменным при питании отемкостногоисточника или носитимпульсныйхарактер при питании отиндуктивного накопителя,показано, что при этом нарушается пропорциональность сигнала ИД искорости ПП:

, (3)

где BnИД – нормальная составляющаямагнитной индукции в точке расположенияИД; 0 –магнитнаяпостоянная; x(t)– координатаположения центра масс ПП, причем за началокоординат принимается точкапересечения траектории движения иортогональной ей линии,проходящей через ИД; y –минимальноерасстояние от траектории движения доточки расположения ИД; l, m, p – геометрическиепараметры ПП (длина, ширина и высота,соответственно) относительно его центра масс; F (x (t), y, l, m, p) – функциявзаимного положения ИД и ПП.

На рис. 12 показан видзависимостей первой и второй составляющейсуммарного сигнала ИД согласно (3)от координаты положения ПП. Длякомпенсации указанной пог-решностипредложен комбинированный методизмерения мгновенной скорости, основанныйна одновременном использовании в ИПС двух типов датчиков положения – ИД и датчиковХолла, расположенных на равныхрасстояниях y от линии, перпендикулярнойтраектории движения ПП.

Получено выражение дляпеременного коэффициента K(t) вида:

K(t) = == и доказано, чтоперемножением еготекущего значения и значения сигналадатчика Холла можно получатьсигнал, равный второй (вызы-

ваемойизменением тока) составляющей сигналаИД согласно (3). Тогда в процессе измеренияскоростисигнал используетсякак входной сигнал дляописанного ИПС с измерением тока, в результате чегокомпенсируется погрешность из-заимпульсного характера тока в ПП.

Описанные последниедва метода измерительного преобразованияскорости требуютпредвари- тельного моделированияпроцессов в конкретномЭДУдля определениязначений ряда параметровв качествеисходных данных. С целью уменьшения объемааприорнойинформации за счет увеличения объемаапостериорной информации, получаемой впроцессе измерения, предложено объединитьв одном ИПС метод МКФ для измерительногопреобразования мгновенной скорости ивремяпролетный метод измерения среднейскорости ПП с последующим перерасчетом получаемыхсредних значений скорости в мгновенные значения вотдельные моменты времени в процесседвижения ПП. Считая эти значенияобразцовыми,можно периодически корректировать врежиме on-line параметры ИПС, основанного наметодеМКФ.

Для реализациибазирующегося на этой идее методас обратной информационной связьюпо каналу измерения среднейскорости получено выражение длязначения мгновенной скорости в любой момент времени ti: где V(ti)– среднеезначение скорости в интервале временимежду моментами ti и.Объединениев ИПС двух контуров (РРК иРИК) на базе одних и тех же датчиков положения позволяетвыполнять измерительноепреобразование мгновенной скорости ПП методом МКФ на базеРИК, а егосредней скорости - с помощьювремяпролетного метода набазе РРК с последующимуточнением согласно последней формулемгновенныхзначенийскорости в дискретные моментывремени. Такимобразом, вдольтраектории организуетсямножество точек коррекции мгновеннойскорости, совпадающих с координатамидатчиковв РРК.

Пятая глава «Структурный ипараметрический синтез измерительныхпреобразователей скорости»посвящена разработке и исследованиюметодов структурного ипараметрического синтеза ИПС дляИИУС ЭДУ. Разработана методологияструктурного синтеза ИПС, которым вусловиях помех обеспечиваетсяодновременное достижение минимума ошибкиобнаружения сигнала (ложной фиксации ППили его пропуска датчиками) и минимумапотери информации о параметрах сигналадатчиков (критерий «двойного минимума»).Для этого предложено в состав включенногона выходе датчиков фильтра, оптимальногопо критерию минимума ошибки обнаружениясигнала, ввести корректирующее звено,обеспечивающее минимум потери информациио параметрах сигнала с выходов датчиков.Решена задача структурного синтеза такогооптимального фильтра как составной частиИПС по предложенному критерию «двойногоминимума» и получено выражение длякоэффициента преобразования корректирующего звенаоптимального фильтра при условии, чтозакон распределения выходных сигналовдатчиков (входных сигналов фильтра) x являетсянормальным, что имеет место для ИД: = , где - дисперсия входного сигналаx фильтра.Для датчиков иного типа с неизвестнымзаконом распределения выходных сигналоврекомендовано между датчиками РРК (РИК) иоптимальным фильтром устанавливатьфункциональный преобразователь ссинтезированной передаточной функцией,обеспечивающий формирование выходногосигнала, распределенного по нормальномузакону независимо от закона распределенияего входного сигнала. Синтез оптимальногофильтра по критерию «двойного минимума»обеспечивает минимум вероятности ошибкиобнаружения движущегося ПП с помощью ИПС впредположении, что сами датчики РРК этогоне обеспечивают. Исследован и другойподход: параметрический синтез самогоРРК по критерию минимума вероятностиошибки обнаружения сигнала датчиков вусловиях помех. Разработана методикапараметрического синтеза РРК сиспользованием теории оптимальных методовприема при флуктуационных помехах,согласно которой, задаваясь длинойконтролируемого участка S, допустимойошибкой обнаружения сигнала и порогом срабатывания регистратора сигналов, можноопределить оптимальные параметры РРК ИПС(число датчиков положения в РРК, значенияинтервалов между соседними датчиками).Особенностью этой методикиявляется необходимостьвыполнениятребования,согласно которому вероятность не должна превышать заданного значения, что достигаетсялибо уменьшением задаваемых вероятностей ошибки типа «ложныйзапуск» регистратора илиошибки типа «отказ запуска» регистратора(это приводит к снижениюнадежности функционирования ИПС), либо уменьшениемчисла каналов регистрации, что, в своюочередь, приводит к снижению точностиизмерения скорости. Для исключения этого проведенструктурныйсинтез РРК по критерию минимальнойошибки обнаружения сигналов датчиков вусловиях помех, выведены соотношения, доказывающиеэффективность схемобъединениядатчиков (СОД) в каждом каналерегистрации РРК дляуменьшения вероятности ошибки обнаружениясигналов и построены соответствующиезависимости.Разработана методикаструктурного синтеза РРК, оптимального покритерию минимальной вероятности ошибкиобнаружения , и выбора однойиз двух структур СОД наэлементе И или на мажоритарном элементе в зависимости от исходных данных.

Дляпроведения вычислительногоэксперимента посравнительному анализу алгоритмов изме-

рительного преобразованияскорости ПП разработана комплекснаяматематическая модель системы «ЭДУ-ИПС», включающая модельдвижения ПП,модель электромагнитного поля тока в ПП,модель ИД, модель алгоритма вычисленияскорости(рис. 13). Вкачестве начальных условийдля модели ис- пользуются:геометрические и электрические параметры канала рельсотрона, напряжение назажимах конденсаторной батареи ИИЭ навходе ЭДУ; скорость предускорения ПП;геометрические и электрические параметрыдатчиков.Основой математическоймодели движения ПП является модификациясистемы нелинейных дифференциальныхуравнений Арцимовича. Для расчетамагнитного поля ПП использованаисследованная в главе2 модель «параллелепипед стоком». Для расчетанапряжения Uна выходе интегратора,подключенного к ИД,использовалось выражение:,где T –время измерения; w –число витков обмотки ИД; S –площадь сечения ИД; - скорость движения ПП; - нормальная к сечению ИДсоставляющая магнитного поля; x – координатагеометрического центра ПП. Комплекснаяматематическая модель системы "ЭДУ – ИПС" реализована ввиде программного комплекса MMVS.

На комплексноймодели, объединенной спрограммой- нейроимитатором NeuroPro, проведенсравнительный анализ по точностивариантов (рис. 14) структуры ИПСна базе МКФ и ИНС, результатыкоторого приведены на рис. 15.Эксперимент на модели показал, чтолучшим по точности ипомехозащищенности является структура нейросетевогоИПС с подачей на вход ИНСзначений КФ LL-типа и ее производной повремени и получением на выходе значений скорости(вариант 3). Доказано, чтоприменение ИНС в качествеаппроксиматора позволяет повыситьточность ИПС в несколькораз по сравнению с аппроксимацией КФэмпирическими выражениями, причем, приувеличении числа слоев ИНС до 2,5 с 10 нейронами вкаждом слое методическая погрешность ИПСможет быть снижена до 1,2%.

Предложеналгоритм параметрическогосинтеза ИПС с переменным шагом опросапо критерию минимума суммарной (методическойи инструментальной) погрешности измеренияскорости, основанный на сочетанииoff-line -планирования для расчета первогоинтервала пути и on-line- планирования для расчета каждогопоследующего интервала пути междуочередными точками опроса в РИК непосредственно впроцессе измерительного преобразования скорости.В результате обеспечиваетсяадаптация шага точек опроса вРИК к результатам измерения в режиме on- line.

Получена формула дляоптимального переменного шага опроса(начиная со 2-го) с его адаптацией крезультатам измерения интервала прохождения ППпредыдущего участка пути:= , а также формула дляоптимального шага на 1-минтервале пути:

где , - с.к.о. методическойпогрешности измерения на i-м и

(i +1)-м интервалах пути,соответственно; i =2, 3, 4,... … n; и -с.к.о. случайных погрешностей измеренияинтервалов времени и пути,соответственно.

Выбирая между точками опроса в РИК по этойформуле, можно обеспечить измерительноепреобразование скорости на i-м интервале(начиная со второго) с минимальнойсуммарной погрешностью .

Показанаэффективность применения систем нечеткихправил для выбора оптимальногометодаизмерительного преобразованияскорости в ЭДУ сиспользованием многокритериальногорангового анализа, который нетребует количественной оценкичастных критериев и решения сложнойоптимизационной задачимногокритериального синтеза. В качестве примерапроведен сравнительный анализ сприменением равновесных инеравновесных критериев четырехвариантов ИПС, основанных на разработанныхразновидностях доплеровского ивремяпролетного методов. Установлено, что прииспользовании равновесных критериевотсутствует преимущество какого-либо метода, апри неравновесных критериях наилучшим изсравниваемых методов, обеспечивающим наибольшуюпомехозащищенность, являетсявремяпролетный метод смаксиселекторнойблокировкойканалов измерения. Использованная методикамногокритериального рангового анализа сприменениемпопарного анализа методов измерительногопреобразования скорости и составлениипарных сравнений ввиде лингвистических высказываний сранжированием по методу Саати, позволяетиз предложенныхметодоввыбиратьоптимальный методизмерительного преобразования скорости с учетом конкретных условий.

Проведенасистематизация вариантов индивидуальногои комбинированногоиспользования различных интеллектных компонент и намеченыперспективы применения методов ИИ взадачах измерительного преобразованияпараметров движения. Предложены вариантыприменения одновременно несколькихинтеллектных компонент при структурномсинтезе ИПС, в том числе сочетание off-lineи on-line планирования с использованиемалгоритмов систем нечетких правил (СНП)на первом этапе и алгоритмов системпродукционных правил (СПП) на втором этапе(сочетание СНП+СПП) илиалгоритмов СНП на первомэтапе и алгоритмов ИНС на второмэтапе

учетом конкретныхусловий.

(сочетание СНП+ ИНС),что обеспе-чивается применениемдинамической ре-конфигурации структурыИПС в процессе эксперимента на ЭДУ.Указано на пер-спективностькомбинации систем, осно-ванных напрецедентах, с идеей дина-мическойреконфигурации ИПС, а такженастраиваемых на нужную структуругибридных сетей на базе СНП и ИНС дляобеспечения точности измери-тельногопреобразования даже при большихизменениях внешних факторов, например,при переходе ЭДУ в нерасчет-ный режимфункционирования. Варианты ИПС сэлементами ИИ показаны в табл. 2, из которойвидно, что в разработанных ИПСиспользуются одна или двеинтеллектные компоненты(ИНС и АГ, СНП и СПП, ИНС и СНП).Возможно объединение ИПС (ИПС соптимизацией 1-го интервала междудатчиками и ИПС с адаптациейшага опроса) одним методом ИИ (Anytime-алгоритм).

В приложениях приведены тексты разработанныхпрограмм ЭВМ, зарегистрированных вОтраслевых фондах алгоритмов и программ,схемы и описания запатентованныхтехнических решений, фотографииразработанных и изготовленных ИПС и ИИУС ЭДУ;акты и справки о внедрении и использованиирезультатовдиссертационной работы.

Основные результатыдиссертационного исследования:

1. Обоснованотребование к точности ИПС как элементуИИУС ЭДУ с управляемым разгоном(допустимая погрешность ИПС2,8 %) при заданнойпогрешности управления 3,0 % для реализации простого алгоритмауправления ЭДУ с однократным расчетом моментаподачи команды на прекращение подводаэнергии к ЭДУ путем шунтирования егорельсового канала. Предложенный и обоснованный режим«прерывистого» измерения мгновеннойскорости только на участках квазиравномерного движения припитании ЭДУ от емкостного источникаэнергии в отличие от традиционногоизмеренияскорости на всей траектории движения ППпозволяет снизить динамическуюпогрешность измеренияскорости до пренебрежимо малых значений(0,25 %) притребовании к быстродействию ИПС – не более 3,0 мкс.

2. Исследование методомвычислительного эксперимента сиспользованием объемной численной модели ПП стоком влияния на ЭДС ИД кон­структивныхпараметров системы “движущийся ПП-датчики положения” впервые позволило строгообосновать выбор границ диапазона базового расстояния междусоседними ИД в РРК для ИИУС ЭДУ прииспользовании времяпролетного методаизмеренияскорости.

3. Проведенное исследование составляющих инструментальнойпогрешности измеренияско-

рости ПП в ЭДУ сисполь-зованием компьютерногомодели-рования позволило получить еепредельные оценки при измерениисредней (5,2 %) и мгновенной(1,7 %) скорости.Полученные выражения для методическойпог-решности измерения скорости плазмы вЭДУ времяпролетным методом позволилитеоретически обосновать выборравноускорен-ного движения в качестве рас-четного режима, обеспечивающегоминимальную методическую пог-решность измерения скорости,и доказать, что при контроле ско-ростивремяпролетным методом в ЭДУ с управляемым разгономпред-почтительным с точки зрениями-нимизацииметодической погреш-ности является вариант с заданным интерваломпути, а в ЭДУ с неуправляемым разгоном - вариант сзаданным интервалом времени.

4.Разработанная и реализо-ванная в виденабора программ комплекснаяматематическая мо-дель системы «ЭДУ-ИПС», осно-ванная насовместном взаимо-связанном использовании модели движения ПП, моделиэлектромаг-нитного поля от тока в ПП, моделиИД, модели алгоритма вычисления скорости, впервыепозволила проводить сравнительный анализпо точности вариантов структуры ИПСметодом вычислительного эксперимента на стадиипроектирования ИПС ИИУС безмногочисленных дорогостоящих натурных экспериментов наЭДУ, в частности, при объединениикомплексной модели с программой – нейроимитаторомпозволила провести выбор вариантаструктуры нейросетевого ИПС с подачей на входнейросети значений логарифмо-логометрической КФ и еепроизводной по времени с получением навыходе значений скорости и доказать, что применение ИНСв качестве аппроксиматора повышаетточность ИПС в несколько раз по сравнению страдиционной аппроксимацией КФэмпирическими выражениями, причем, приувеличении числа слоев ИНС до 2,5 с 10нейронами в каждом слое максимальнаяметодическая погрешность ИПС может быть сниженадо 1,2 %.

5. Полученный комплекс расчетных формул позволяет оцениватьскоростные,временныепараметры и положение(координату) движущегосяПП, а такжеметодические погрешности измерения скорости прииспользовании двух вариантоввремяпролетного метода: и в режиме равноускоренногодвижения, выбранного вкачестве рабочего режима, обеспечивающегоминимальную методическую погрешностьизмерения скорости ПП.

6.Разработанный метод измерительногопреобразования скорости, основанный наформировании промежуточных точек опросапутем программируемой попарной коммутациидатчиков, вотличие оттрадиционного времяпролетного методаобеспечивает возможность перехода отизмерения средней скорости на интервалемежду двумя датчиками к измерениюквазимгновенной скорости ПП при том же числе датчиковположения в РРК ИПС, что позволяет повыситьточность измерения скорости и какследствие точность управления разгоном истабилизации скорости ПП (тела).

7.Предложенные разновидности «методакоординатной функции» для измерительногопреобразования скорости,основанногона сочетании принципа «двух наблюдателей»и логометрического метода измерения, а такженулевого метода измерения сиспользованием КФдифференциально-суммарно-логометрическоготипа и аппроксимацией сигнала датчикаположения экспоненциальной функцией, в отличие отизвестных методов измерительногопреобразования обеспечивают измерениеквазимгновенной и истинно мгновеннойскорости ПП в ЭДУ и, соответственно,повышенную точность измерения скорости ПП (тела) иуправления ЭДУ.

8.Разработанный метод измерительногопреобразования скорости ПП сиспользованием в качестве информативного параметрагеометрического среднего сигналовдатчиков положения, основанный на выявленнойинвариантности этого параметра ко всеммешающим факторам и зависимости еготолько от скорости движения ПП и тока в ПП, вотличие от других методов измерительногопреобразования мгновенной скоростипозволяет повысить помехозащищенность ИПСза счет замены операции дифференцирования на операциюнепрерывного измерения тока в ПП.

9.Разработанные методики параметрического иструктурного синтеза ИПС, в том числеоснованныена предложенном критерии «двойногоминимума» при структурном синтезе иразличных методах ИИ при параметрическом иструктурном синтезе, в отличие отизвестных подходов позволилиобоснованно определять оптимальныеконструктивные параметры РРК (РИК) иструктуруИПС с обеспечением повышенной точности (засчет минимизации составляющих погрешностиизмерительного преобразования и компенсацииразличных составляющих погрешности),помехозащищенности (за счет минимизациипотерь информации о параметрах сигналовдатчиков положения и ошибки обнаружениясигнала оптимальногофильтра на выходе датчиков ИПС), а такжепроводить с использованием аппарата нечетких множествмногокритериальный ранговый анализ ивыбор оптимальных методов измерительногопреобразования без привлечения сложногоаппарата теориивекторногосинтеза технических систем.

10. Наоснове предложенных новых методов исредств измерительного преобразованияпараметровдвижения ПП и тел в ЭДУ, обладающимиэлементами мировой новизны (23 авторскихсвидетельства СССР и патента РФна изобретения) иметодологии проектирования ИПС, отраженной в 67 публикациях и 2-хзарегистрированных программах ЭВМ,разработан ряд ИПС для ИИУС ЭДУ сотносительной приведенной погрешностьюизмерения квазимгновенной скорости 2,5 %, а мгновенной скорости 2,0 % (на базе2,5-слойной ИНС). Их использование приреализации простого алгоритмауправления ЭДУ (с определениеммгновенной скорости, без расчетаускорения и однократным расчетоммомента подачи команды на шунтирование РКв режиме on-line ибез коррекции его расчетного значения)обеспечивает погрешность управленияразгоном ПП3,0 %, а приреализации сложного алгоритма управленияЭДУ (с памятью, определением мгновеннойскорости и ускорения ПП и несколькимикоррекциями в режиме on-line расчетногозначения момента подачи команды нашунтирование РК) (1,0-3,0)%.

По материаламисследований разработано и внедрено напредприятиях страны 7 типов и модификаций ИПС,устройств и подсистем управления дляИИУС ЭДУ, часть которых внесена вОтраслевойкаталог. Подтверждена универсальность ивозможность распространения на смежные отрасли электротехникипредложенногобазового метода измерительногопреобразования скорости МКФ припроведении измерений в широком диапазонескоростей (от единиц м/с до единиц км/с) врезультатеразработки, изготовления и рядавнедрений (18 комплектов) на отечественныхпредприятиях РАО ЕЭС и за рубежом (Литва)измерительного преобразователя ирегистратора мгновенной скорости контактоввысоковольтных коммутационныхаппаратовтипа «МАРС-1».

Результаты вычислительных и физических экспериментов пооценке работоспособности готовыхсхемотехнических решений на основевыполненных исследований подтвержденыпроизводственными испытаниями в условияхзаказчиков, удостоверенными актамивнедрения вопытно-промышленную эксплуатацию ряда разработанных иизготовленных ИПС и ИИУС.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ ПОРЕЗУЛЬТАТАМ РАБОТЫ

Диссертационнаяработа является итогом исследованийавтора за период 1985–2008 г.г. по развитию и обобщению теорииизмерительных преобразователей скоростидвижения плазмы для ИИУСмагнитоплазменных ЭДУ. В результатепроведения комплекса исследованийразработанряд новых оригинальных методов и средствизмерительного преобразования средней,квазимгновенной и мгновеннойскорости для ИИУС магнитоплазменныхЭДУ, что позволило упроститьсуществующие ИИУС ЭДУ при заданной точностистабилизации скорости и повысить качествоуправления разгоном ПП и тел в ЭДУ.

Совокупностьвынесенных на защиту положений иполученных в диссертационной работерезультатов позволяет классифицировать ихкак научно обоснованныетехнические решения, вносящиезначительный вклад в ускорениенаучно-технического прогресса в областиинформационно-измерительных и управляющихсистем для высокоскоростного разгонаплазмы и тел с использованиеммагнитоплазменных ЭДУ, состоящие: вразработке новых методовизмерительного преобразованияквазимгновенной и мгновеннойскорости разгона ПП для ИИУСмагнитоплазменных ЭДУ,обеспечивающих повышениеточности контроля ирегистрации скорости икак следствие высокой точности управленияразгоном и стабилизации скорости ПП прииспользовании простых алгоритмовуправления.

Содержаниедиссертации опубликовано в следующихработах:

МОНОГРАФИЯ

1. Кириевский Е. В.Измерение параметров движения тел вплазменных электродинамических ускорителях(Параметрический и структурный синтезизмерительных преобразователей).–Ростов н/Д:Изд-во СКНЦВШ, 2005.–392 с.


СТАТЬИ ВЖУРНАЛАХ, РЕКОМЕНДОВАННЫХ ВАКРФ

2. Кириевский Е.В.,Калинин И.И. Преобразователи тока,работающие на эффекте Холла, для релейнойзащиты автономныхэнергосистем//Электричество. – 1982. – №3. – С. 10–14.

3. Кириевский Е.В.,Михайлов А.А. Информационный анализфильт­ра,оптимального по критерию минимума ошибкиобнаружения//Изв. Сев.–Кавк. науч. центравысш.шк. Техн. науки.–1988.–№ 4. – С.64–69.

4. Кириевский Е.В.,Михайлов А.А. Использованиефункциональ­ных преобразователей дляполучения максимума полезной ин­формации изсигнала//Изв. вузов. Радиоэлектроника.– 1989.– № 11. – С. 49-51.

5. Кириевский Е.В.,Михайлов А.А. Выбор параметровраспределенного регистрирующегоконтура измерителей скорости времяпролетноготипа // Изв. Сев.–Кавк.науч. центра высш. шк. Техн.науки.–1990.– № 2.– С. 8–13.

6. Кириевский Е.В.,Михайлов В.В., Ханжиев А.С. Перспективыпостроения гибких релейных защит сперестраиваемой архитектурой дляавтономныхэнергосистем // Электричество. –1990. – № 3. – С. 18–25.

7. Кириевский Е.В.,Михайлов А.А. Исследование методическойпогрешности измерителей

скоростивремяпролетного типа//Изв. Сев.-Кавк. науч.центра высш. шк. Техн. науки.–1993.– №3–4.-

С. 84-92.

8. Кириевский Е.В.,Михайлов А.А. Выбор расчетногорежима для оценки методическойпогрешности измерителейскорости времяпролетного типа // Изв.Сев.-Кавк. науч. центра высш. шк. Техн. науки.– 1993. – №3–4. – С. 92-98.

9. Кириевский Е.В.,Михайлов А.А. Метрологическаяоценка допустимойошибки обнаруже-

ния объектаскоростемером с распределеннымрегистрирующим контуром // Изв. вузов.Электромеханика.– 1994. - № 4-5. – С. 71-75.

10. Кириевский Е.В.,Михайлов А.А. Оценка методическойпогрешности измерителя линейной скорости сраспределенным регистрирующимконтуром//Изв. вузов. Электромеханика.–1995.– №1–2. – С. 46-49.

11. Кириевский Е.В.,Михайлов А.А. Анализ предельнойметодической погрешности измерителей скорости сраспределенным регистрирующимконтуром//Изв. вузов. Электромеханика.–1996.–

№1-2. – С. 54-57.

12. Кириевский Е.В.,Михайлов А.А. Анализ зависимостидинами­ческой погрешности скоростемероввремяпролетного типа от диапазонаизмеряемых скоростей // Изв. вузов.Электромеханика.–1997. – №3.– С.46-52.

13. Кириевский Е.В.,Михайлов А.А Структурный синтез системыизмерения линейной скоростивремяпролетного типа//Изв. вузов.Электромеханика.–1999.–№3.–С. 77–80.

14. Долгих В.В.,Кириевский Е.В. Контроль скоростныххарактеристик высоковольтных выключателейемкостным методом//Электротехника.-1999.-№12.–С. 45-49.

15. Кириевский Е.В.,Михайлов А.А. Анализ достоверности методовизмерения линейной скорости по критериюминимальной ошибки в условиях помех//Изв.вузов. Электромеханика. – 2000. – № 1. – С. 85-88.

16. Кириевский Е.В.,Январев С.Г. Моделирование сигналаиндукционного датчика положения движущегосяпроводника с током//Изв. вузов.Сев.-Кавк.регион. Техн.науки.-2000.–№3.-С.7-10.

17. Кириевский Е.В.Измерение параметров движения сиспользованием метода эталонной координатнойфункции//Изв. вузов. Электромеханика.-2000.-№4.-С. 74-80.

18. Кириевский Е.В.Сравнительный анализ методов измеренияскорости с использованием распределенныхрегистрирующего и измерительного контуров// Изв. вузов. Сев.-Кавк. регион. Техн. науки.– 2001. – №1. – С.3-5.

19. Кириевский Е.В.,Михайлов А.А. Параметрический синтезраспределенного регистрирующего контурасистемы измерения скоростивремяпролетного типа//Изв. вузов.Электромеханика. –2001. – №2.– С. 42–47.

20. Кириевский Е.В.,Долгих В.В. Прибор для эксплуатационногоконтроля высоковольтных выключателей попараметрам движения контактов емкостнымметодом// Электрические станции.– 2001.– № 11.– С. 56-61.

21. Кириевский Е.В.,Долгих В.В. Коррекция систематическихпогрешностей логометрическихизмерительных преобразователей //Измерительная техника.–2002.–№ 5.– С. 20-23.

22. Кириевский Е.В.Исследованиедифференциально-логометрическихкоординатных функ-ций для системы измеренияскорости в электродинамическом ускорителемасс // Изв. вузов. Электро-

механика. – 2002. – №5. – С. 57– 61.

23. Кириевский Е.В.,Михайлов А.А. Синтез распределенногорегистрирующего контура времяпролетногоизмерителя скорости с адаптацией шагаустановки датчиков//Измерительнаятехника.– 2002. – №10. - С. 53–56.

24. Кириевский Е.В.Структурные методы повышенияпомехозащищенности систем измерения скорости вэлектродинамических ускорителях масс//Изв.вузов. Электромеханика.-2003.-№ 3.-С.25-31.

25. Кириевский Е.В.Применение нулевого метода контролякоординатной функции для повышения точностисистем измерения линейной скорости // Изв.вузов. Сев.- Кавк. регион. Техн. науки. – 2003. – №2. – С. 41– 46.

26. Кириевский Е.В.Моделирование сигнала индукционногодатчика положения движущейсяплазмы//Метрология: ежемес. прил. к журн.«Измерительная техника».– 2003.– № 6. – С. 36–45.

27. Кириевский Е.В.,Январев С.Г. Комбинированный принципизмерения скорости движения проводника стоком//Изв. вузов. Сев.-Кавк. регион. Техн.науки.–2003.–№ 4. – С.49-57.

28. Кириевский Е.В.Повышение информативности при измерениипараметров дви жения проводника с токомметодом координатной функции//Изв. вузов.Сев.-Кавк. регион. Техн. науки.–2003.– Прил. № 5. – С. 41– 46.

29. Кириевский Е.В.Многокритериальный сравнительный анализметодов измерения скоростиплазмы вэлектродинамическом ускорителес использованием теории нечеткихмножеств//Изв. вузов. Электромеханика.2003.– №6.– С.40–45.

30. Кириевский Е.В.,Кириевский В.Е. Анализ нейросетевыхструктур системы измерения скорости разгона телв электродинамическом ускорителе // Измерительнаятехника. –2004.–№1.–С. 39-43.

31. Кириевский Е.В.,Кириевский В.Е. Исследование динамическойпогрешности измерения мгновенной скороститела в плазменном электродинамическомускорителе//Изв. вузов. Электромеханика. –2006. –№2. – С. 55-60.

32. Кириевский Е.В.,Кириевский В.Е. Анализ динамическойпогрешностиподсистемы контро-

ля мгновеннойскорости в системе функциональнойдиагностики и управления магнитоплазменногоускорителя масс // Контроль. Диагностика. – 2008. – № 1. – С.31-44.

СТАТЬИ В ЖУРНАЛАХ,ТЕЗИСЫ ДОКЛАДОВ В МАТЕРИАЛАХ И СБОРНИКАХТРУДОВ

НАУЧНЫХКОНФЕРЕНЦИЙ

33.Микропроцессорная автоматизированнаясистема управления импульснымиустановками прямого преобразованияэнергии / Е.В. Кириевский, В.В. Михайлов, В.Е.Харитонов, Е.С. Коршунов, А.И. Капустин // Прямоепреобразование различных видов энергии вэлектрическую: информ. бюл. Науч. совета покомплексной проблеме «Методы прямогопреобразования тепловой энергии вэлектрическую» АН ССCР. – 1987.–№ 4(138).– С. 27–36.

34. Кириевский Е.В.,Казаков В.И. Организация вычислительныхпроцессов в микропроцессорныхавтоматизированных системах управленияимпульсными установками//Прямоепреобразование различных видов энергии вэлектрическую: информ. бюл. Науч. совета покомплексной проблеме «Методы прямогопреобразования тепловой энергии вэлектрическую» АН ССCР.–1987.–№ 4 (138).

35. Кириевский Е.В.,Михайлов А.А. Сравнительный анализспособов измерения линейной скоростиметаемого тела в электромагнитныхметательных установках//Проблемыпреобразования энергии: информ. бюл. Научн.совета по комплексной проблеме «Методыпрямого преобразования тепловойэнергии в электрическую» АН ССCР-1989.-№2(148).-С.280-286.

36. Кириевский Е.В.,Михайлов А.А. Синтез структуры измерителяскорости метаемого тела с распределеннымрегистрирующим контуром // Проблемыпреобразования энергии: информ. бюл.Научного совета по комплексной проблеме«Методы прямого преобразования тепловойэнергии в электрическую» АН ССCР – 1989. – № 2 (148). – С.286-293.

37.Микропроцессорная система сбора иобработки информации для определенияпараметров движения сверхзвуковыхпотоков/Е.В. Кириевский, А.А. Михайлов,В.В. Михайлов и др.//Передовойпроизводственный опыт/ЦНИИНТИКПК.–1989.–№5(199).– С.14–16.

38. Kirievsky E.V., MikhailovA.A. Functional transformer application for the obtaining ofmaximum usefulinformation out of signal //Radioelectronics and Communications Systems.–1989.–Vol.32.–P.74-79.–(Published by Allerton PressInc.,USA).

39.Микропроцессорная системамногоканального контроля параметровимпульсов управления /Е.В. Кириевский, А.А.Михайлов, В.В. Михайлов, Е.С.Коршунов//Передовой производственныйопыт/ЦИИНТИКПК.–1991.–№2.–С. 29-36.

40. Кириевский Е.В.Нейросетевая реализация системы измеренияпараметров движения плазмы вэлектродинамических ускорителях масс //Перспективные информационные технологии иинтеллектуальные системы. – 2003.– №1. – С. 50–52.

41. Кириевский В.Е.,Кириевский Е.В. Многокритериальныйнечеткий ранговый анализ вариантов FuzzyRAV 1.0 (Fuzzy Rank Analysis of Versions)//Компьютерныеучебные программы и инновации.–2006.– №12.- С. 24–26.

42. Кириевский В.Е.,Кириевский Е.В. Система моделированияпроцессов измерения скорости вэлектродинамическом ускорителе (MMVS)//Программы дляЭВМ. Базы данных. Топологии интегральныхмикросхем.- 2001. - №1(34). - С.273-274.

43. Кириевский Е.В.,Седых А.И. Структурные методы повышенияточности и достоверности измерениялинейной скорости // Средства и системыуправления в технике и технологии:межвуз. сб.науч. тр. –Новочеркасск: НПИ, 1991. – С. 16-22.

44. Кириевский Е.В.,Седых А.И. Структурный метод повышенияточности и достоверности измерениялинейной скорости//Методы и средстваизмерения механических параметров всистемахконтроля и управления: тез. докл. к зон.науч.-техн. семинару, г. Пенза, янв.1991.– Пенза,1991.– С.16–17.

45. Кириевский Е.В.,Долгих В.В. Микропроцессорныйавтоматический регистратор скоростных характеристиквысоковольтных выключателей: Тез. докл. наXIV сессиисеминара «Кибернетика электрических систем» РАН потематике «Диагностикаэлектрооборудования», г. Новочеркасск, 23-25 сент. 1992г.// Изв. вузов. Электромеханика. 1992. – № 6. – С. 136-138.

46. Кириевский Е.В.,Седых А.И. Повышение точностивремяпролетных измерителей скорости методомформирования специальной координатнойфункции // Методы и средства измерениямеханических параметров в системахконтроля и управления: тез. докл. к Всесоюз.науч. конф., г. Пенза, янв. 1992 г. – Пенза,1992.–С.28-29.

47. Кириевский Е.В., ДолгихВ.В. Регистраторпараметров движенияконтактоввысоковольт-

ных выключателей //Состояние и проблемы техническихизмерений: тез. докл. к Всерос. 1-й науч.-техн.конф., г. Москва, ноябрь 1994 г. /Рос. метрол.акад;. МГТУ им. Баумана. – М.: – С. 66–67.

48. Е.В. Кириевский,В.В. Долгих, П.В. Долгих. Опыт разработкипереносного диагностического прибораконтроля параметров движения контактоввысоковольтных выключателей: Тез. докл. наXV сессиисеминара «Кибернетика электрическихсистем» РАН по тематике «Диагностикаэлектрооборудования», г. Новочеркасск,23-25 сент. 1994 г.// Изв. вузов.Электромеханика. 1994. – № 6. – С. 136–137.

49.Кириевский Е.В., Кириевский В.Е.Экспериментальные исследования иразработка базы данныхкоординатно-емкостных характеристиквысоковольтных выключателей дляпрограммирования диагностических регистраторов«МАРС-1»: тез. докл. на XVI сессии семинара«Кибернетика электрических систем»РАН по тематике «Диагностикаэлектрооборудования», г. Новочеркасск, 23-25сент. 1996г.//Изв. вузов. Электромеханика.–№1– 2. – 1997. – С. 138-139.

50. Kirievsky E.V., Dolgikh V.V.Capacitive Monitoring of the Speed of High-Voltage Cutouts// Russian ElectricalEngineering.–1999.–Vol.70, №12.–Р.67-71 (Published byAllerton Press Inc.(USA), 2001).

51. КириевскийВ.Е., Кириевский Е.В. Подбор эмпирическойформулы зависимости сигнала индукционногодатчика от координаты движущегосяпроводника с током методом вычислительногоэксперимента // Научно-техническоетворчество молодых – возрождению университета: тез.докл. науч.-техн. конф. студентов иаспирантов ЮРГТУ. – Новочеркасск: ЮРГТУ, 1999. – С. 131-133.

52. Кириевский Е.В.Моделирование электромагнитного полядвижущегося плазменного поршня врельсотронном ускорителе// Математическиеметоды в технике и технологиях – ММТТ-2000: сб.трудов Междунар. науч. конф: в 7 т. – Т.2, секции2,8/Санкт-Петербург. гос. технол. ин-т (техн.ун-т).– СПб.,2000. –С.145-147.

53. КириевскийЕ.В., Кириевский В.Е. Применениенейронных сетей для повышения точности измеренияпараметров движения методом эталоннойкоординатной функции//Теория, методы исредстваизмерений, контроля и диагностики:материалы Междунар. науч.-практ. конф., г.Новочеркасск: в 10 ч./Юж-Рос. гос. техн. ун-т(НПИ).–Новочеркасск: ЮРГТУ (НПИ), 2000.– Ч.5. – С. 20–26.

54. Кириевский Е.В.,Январев С.Г. Математическоемоделирование сигнала датчика положения движущегосяобъекта в системе автоматизации научныхисследований электрофизической уста- новки//Контроль,измерения, информатизация: материалыМеждунар. науч.-техн. конф.- Барнаул: АГТУ, 2000. - С. 164-165.

55. КириевскийЕ.В., Кириевский В.Е. Анализ влиянияскорости движущегося проводника с током насигнал датчика положения в системахуправления его разгоном: тез. докл. регион.науч.-техн.конф. "Управление в технических,социально-экономических имедико-биологических системах", (г. Новочеркасск, апр.2000г.)//Изв. вузов. Сев.-Кавк. регион. Техн.науки.–2000.–№ 4.– С.122.

56. КириевскийЕ.В., Кириевский В.Е. Сравнительныйанализ методов измерения скоростидвижения макротел в каналеэлектродинамического ускорителя//Информационные технологии и управление:юбил. сб. науч. тр. факультета информационныхтехнологий и управления/Юж.-Рос. гос. техн.ун-т. –Новочеркасск: Ред. журн. Изв. вузов.Электромеханика, 2001. –С. 17–24.

57. Кириевский Е.В.,Январев С.Г. Измерение скоростидвижения проводника с током методомгеометрического усреднения сигналовдатчиков положения//Теория, методы исредства измерений, контроля и диагностики:материалы IIМеждунар. науч.-практ. конф., г. Новочеркасск, 21 сент.2001 г.: в 4 ч./Юж.-Рос. гос. техн. ун-т (НПИ).-Новочеркасск: ООО НПО «Темп», 2001.-Ч. 3.– С.72-74.

58. Кириевский Е.В.,Январев С.Г. Комбинированный методизмерения разгона для системы управлениямагнитоплазменным ускорителем//Новыетехнологии управления движениемтехническихобъектов: материалы 4-й Междунар. науч.-техн.конф.–Ростов н/Д: Изд-во СКНЦ ВШ, 2001.–С. 94-95.

59.Кириевский Е.В., Кириевский В.Е. Применение метода эталонной координатной функции для измерения скорости движения контактов высоковольтных выключателей//Современные энергетические системы и комплексы и управление ими: материалы Междунар. науч.-практ. конф., г. Новочеркасск, 5 июля 2001 г.: в 3 ч. / Юж.-Рос. гос. техн. ун-т (НПИ). –Новочеркасск:УПЦ "Набла" ЮРГТУ (НПИ), 2001. –Ч.1.– С.72.

60. Кириевский Е.В.Исследование влияния параметровмагнитоплазменного ускорителя нанапряжение индукционного датчика//Математические методы в технике и технологиях– ММТТ-2002:сб. трудов Междунар. науч. конф: в 10 т.-Т.7,секция 7/под общ. ред. В.С.Балакирева.-Тамбов: Тамб. гос. техн. ун-т, 2002.–С.71-73.

61. Kirievskij Evgeny V. NeuralNetwork System for Measurement of Movement Plasma Parameters in ElectrodynamicRailgun//Proceedings of 2002 IEEE International Conference on ArtificialIntelligence Systems ICAIS’2002, 5-10 September 2002, Divnomorskoe // IEEE ComputerSociety, 2002.– Р. 211–212.

62. Кириевский Е.В.Методы искусственного интеллекта взадачах измерения параметров движения // ТрудыМеждунар. науч.-техн. конф.«Интеллектуальные системы (IEEE AIS’03) и «Интеллектуальные САПР» (CAD-2003): в 3-х т. – М.: Изд-во физ.-мат.лит., 2003. –Т.1. – С.293–308.

63. Кириевский Е.В.Контроль параметров движения сиспользованием методов искусственногоинтеллекта//Математические методы втехнике и технологиях – ММТТ-17: сб. тр.XVII Междунар. науч. конф.:в 10 т.–Т.6, секции 6, 13.­- Кострома: Изд-во Костром. гос.технол. ун-та, 2004. – С.57–60.

64. КириевскийЕ.В., Январев С.Г. Система измеренияпараметров движения тела на базе двухнейросетей с раздельными режимамиобучения//Труды Междунар. науч-техн.конф. «Интеллектуальные системы» (IEEE AIS’04) и «Интеллектуальные САПР»(CAD-2004): в 3-хт.-М.:Изд.-во физ.-мат. лит.,2004.-Т.1.-С.360-363.

65.Кириевский Е.В., Январев С.Г. Анализалгоритмов управления разгономтела в магнито-

плазменномэлектродинамическом ускорителе//Изв.вузов. Сев.-Кавк. регион. Техн. науки. – 2008. – № 3. – С. 58 -62.

РУКОПИСИ,ДЕПОНИРОВАННЫЕ В ВИНИТИ

66. Кириевский Е.В.Математическое моделированиеэлектромагнитного поля движущегосяплазменного поршня в каналеэлектродинамического ускорителя масс /Юж.-Рос. гос. техн. ун-т.-Новочеркасск,2003.– 15 с. -Деп. в ВИНИТИ 13.05.2003, № 917-В2003.

67. Кириевский Е.В.Обзор методов и средств измерения скоростиразгона тел в магнитоплазменном ускорителемасс / Юж.-Рос. гос. техн. ун-т.-Новочеркасск,2003.–41с.– Деп. вВИНИТИ18.02.2003, №321-В2003.

СВИДЕТЕЛЬСТВА ОБОТРАСЛЕВОЙ РЕГИСТРАЦИИ ПРОГРАММ ДЛЯЭВМ

68. Кириевский В.Е.,Кириевский Е.В. Многокритериальный нечеткийранговый анализ вари-

антов FuzzyRAV 1.0 (Fuzzy Rank Analysis of Versions): свид.-во оботрасл. регистрации разработки.– № ГР ВНТИЦ 50200501457от 14.10.2005.

69. Кириевский В. Е.,Кириевский Е. В. Система моделированияпроцессов измерения скоро-

сти вэлектродинамическом ускорителе:свид-во об официальнойрегистрации программы для ЭВМ № 2000611373 Рос.Федерация. –Зарег. в Реестре программ для ЭВМ 25.12.2000.

70. Кириевский В.Е.,Кириевский Е.В. Многокритериальныйнечеткий ранговый анализ вариантов:свидетельство №5266 об отраслевойрегистрации разработки/Федеральноеагентство по образованию; Гос. корд. Центр информ.технологий; Отраслевой фонд алгоритмов ипрограмм.–Зарег. 07.10.2005.

АВТОРСКИЕСВИДЕТЕЛЬСТВА И ПАТЕНТЫНА ИЗОБРЕТЕНИЯ

71. А.с. 661354 СССР, МКИG01R. Способ измерениябольших постоянных токов в шинахпрямоугольного сечения / Кириевский Е.В.,Жуковский Ю.Г., Кирьяков А.М., Михайлов В.В.,Фоменко Г.П.– Опубл. 1979,Бюл. №17.

72. А.с. 1004895 СССР, МКИG01R. Датчик тока /Кириевский Е.В., Калинин И.И. – Опубл.1983, Бюл.№20.

73. А.с. по заявке№ 4866978; приоритет 20.08.90. Способ измеренияскорости движения объекта /Кириевский Е.В.,Калинин И.И., Седых А.И.

74. А.с. 1569714 СССР, МКИG 01 Р 3/67.Устройство для измерения скоростилинейного перемещения объекта / Е.В. Кириевский,А.А. Михайлов. – Опубл. 1990, Бюл. № 21.

75. А.с. 1583846 СССР,МКИ G 01Р 3/67.Способ измерения скорости движенияобъекта / Е.В. Кириевский, А.А.Михайлов, А.И.Седых. – Опубл. 1990, Бюл. № 29.

76. А.с. 1615618 СССР,G01Р3/489. Устройство для измеренияскорости перемещения/ Е.В. Кириевский,А.А.Михайлов – Опубл. 1990, Бюл. № 47.

77.А.c. 1661644 СССР,G01Р3/36. Устройство для измеренияскорости линейного перемещения объекта/ Е.В.Кириевский, А.А.Михайлов – Опубл. 1991, Бюл. №25.

78.А.c. 1672377СССР, МКИ G 01Р 3/64. Способ и устройствоизмерения ско­рости движения объекта / Е.В.Кириевский, А.А.Михайлов, А.И.Седых. – Опубл. 1991, Бюл.№ 31.

79.А.с. 1672378 СССР, МКИ G 01Р 3/64. Способ и устройствоизмерения скорости движения объекта / Е.В.Кириевский, А.А. Михайлов, А.И. Седых. – Опубл. 1991,Бюл. № 31.

80. А.с. 1732281 СССР,G01Р 3/489. Устройство для измерения скоростиперемещения/ Е.В. Кириевский, А.А. Михайлов,А.И. Седых. – Опубл. 1992, Бюл. № 17.

81. А.с. 1744652 СССР,МКИ G01P 3/64. Способизмерения скорости движения объекта / Е.В.Кириевский. – Опубл. 1992, Бюл.№24.

82. Пат.1818588 РФ, МКИ 6G01P 3/64. Способ измерения скорости движенияобъекта / Е.В. Кириевский, В.В. Долгих, А.И.Седых и др. –Опубл. 1993, Бюл. №20.

83. А.с. 1817027 СССР,МКИ G01P 3/64. Способизмерения скорости движения объекта / Е.В.Кириевский, И.И. Калинин, А.И. Седых. – Опубл. 1993, Бюл.№19.

84. Пат. 2117309 РФ, МКИ 6G01P 3/64. Способ диагностики электрическогокоммутационного аппарата (его варианты) /В.В. Долгих, Е.В. Кириевский, П.В. Долгих и др.– Опубл.1998, Бюл. №22.

85.Пат. 2130620 РФ, МКИ 6 GO1R. Способ коррекциисистематической погрешности измерительногопреобразователя с параметрическимдатчиком/ Кириевский Е.В., Долгих В.В. – Опубл.1999, Бюл. №14.

86. Пат.2134424 РФ, МКИ 6 GO1R. Способ коррекциисистематической погрешности измерительногопреобразователя с параметрическимдатчиком/ Кириевский Е.В., Долгих В.В.– Опубл.1999, Бюл. №22.

87. Пат.2169926 РФ, МКИ 7 GO1P3/64. Способ измерения скорости движенияобъекта и устройство для егореализации/Кириевский В.Е., Кириевский Е.В.,Щедрин В.Н.–Опубл. 2001, Бюл.№ 18.

88. Пат.2172960 РФ, МКИ 7 GO1P3/64. Способ измерения скорости движенияобъекта и устройство для егореализации./Кириевский В.Е., Кириевский Е.В.,Щедрин В.Н.- Опубл. 2001,Бюл.№ 24.

89.Пат. 2189600 РФ, МКИ 7 GO1P. Способ измерениялинейной скорости локомотива / Кириевский Е.В.,Зарифьян А.А., Колпахчьян П.Г., Январев С.Г.– Опубл. 2002,Бюл. № 26.

90. Пат. 2189599 РФ,МКИ 7 GO1P. Способ измерения линейнойскорости локомотива / Кириевский Е.В.,Зарифьян А.А., Колпахчьян П.Г., ЯнваревС.Г.– Опубл.2002, Бюл. № 26.

91. Пат. 2199753 РФ,МКИ 7 GO1P3/64. Способ измерения скорости движенияобъекта / Кириевский Е.В., Январев С.Г. – Опубл. 2003, Бюл. №6.

92. Пат. 2208793 РФ.МКИ 7 GO1P3/50. Способ измерения скорости движенияпроводника с током / Кириевский Е.В.,Январев С.Г. – Опубл. 2003, Бюл. № 20.

93. Пат. 2208794 РФ, МКИG01P 3/64. Способизмерения скорости линейного перемещенияобъекта / Кириевский Е.В., Михайлов А.А.,Кириевский В.Е. и др. – Опубл. 2003, Бюл.№20.

Личный вкладавтора в опубликованных всоавторстве работах: [1-16, 19-21, 23, 27, 30-39, 41, 43-51,53-59, 64, 68, 71-93] – постановка задачи, основная идея ианализ результатов; [3-5, 7-9, 12, 13, 19, 21, 23, 31, 32, 36, 38, 41]– выводматематических соотношений; [2, 4, 7, 9, 13-16, 19-21,23, 27, 30-, 32, 34, 36, 38, 41, 43, 50, 51, 53, 57-59, 64, 68, 71-93]–разработка принципов и алгоритмов; [2, 14, 27, 31, 32, 35,43, 50, 57, 58] –разработка нового метода измерения; [16, 30-32,34, 42, 53, 69] –построениематематической модели; [2, 4, 14, 20, 21, 37, 38, 53, 57,58] –разработка новых технических решений; [30-32]–выполнение вычислительного эксперимента.

В журналах,рекомендованных ВАК РФ,опубликована 31 статья [2-32].

Без соавторов опубликовано 18 работ [1, 17, 18, 22, 24-26,28, 29, 40, 52, 60-63, 66, 67, 81], в том числе 8 статейв журналах, рекомендованных ВАК РФ [17, 18,22, 24-26, 28, 29].

Кириевский ЕвгенийВладимирович

МЕТОДЫ И СРЕДСТВАИЗМЕРИТЕЛЬНОГО ПРЕОБРАЗОВАНИЯ

СКОРОСТИ ДВИЖЕНИЯПЛАЗМЫ ДЛЯИНФОРМАЦИОННО-ИЗМЕРИТЕЛЬНЫХ

И УПРАВЛЯЮЩИХ СИСТЕМ ЭЛЕКТРОДИНАМИЧЕСКИХУСКОРИТЕЛЕЙ

Автореферат

________________________________________________________________

Подписано в печать………… 2008.

Формат 60х84 1/16. Бумагаофсетная. Ризография.

Усл. печ. л. 2,0 Уч.-изд.л. …. Тираж 120 экз. Заказ …..

_________________________________________________________________

Издательство ЮРГТУ(НПИ)

346428, г. Новочеркасск,ул. Просвещения, 132

Тел., факс (863-52) 5-53-03E-mail: typography@novoch.ru



 





<
 
2013 www.disus.ru - «Бесплатная научная электронная библиотека»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.