WWW.DISSERS.RU

БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА

   Добро пожаловать!


 

На правах рукописи

КИРИЕВСКИЙ Евгений Владимирович



МЕТОДЫ  И СРЕДСТВА ИЗМЕРИТЕЛЬНОГО ПРЕОБРАЗОВАНИЯ

СКОРОСТИ ДВИЖЕНИЯ ПЛАЗМЫ ДЛЯ ИНФОРМАЦИОННО-ИЗМЕРИТЕЛЬНЫХ

И УПРАВЛЯЮЩИХ СИСТЕМ ЭЛЕКТРОДИНАМИЧЕСКИХ УСКОРИТЕЛЕЙ

Специальность 05.11.16 – Информационно-измерительные и управляющие

системы (в машиностроении)


АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени

доктора технических наук

       

Новочеркасск  ­­– 2009

Работа выполнена на кафедре «Информационно-измерительная и медицинская техника»

ГОУ ВПО «Южно-Российский государственный технический университет 

(Новочеркасский политехнический институт)

Научный консультант

  доктор технических наук, профессор

  Горбатенко Николай Иванович

Официальные оппоненты:

  доктор технических наук, профессор

  Заярный Вячеслав Петрович.

  доктор технических наук, профессор

  Сипливый Борис Николаевич. 

  доктор технических наук, профессор

  Фандеев Евгений Иванович.

Ведущая организация

Московский инженерно-физический

институт (технический университет) - МИФИ


Защита состоится «6»  февраля 2009 г. в  ______ часов  на заседании диссертационного совета Д 212.028.05 при Волгоградском государственном техническом университете по адресу: 400131, г. Волгоград, пр. Ленина, 28, ауд. 209.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Волгоградского государственного

технического университета

Автореферат разослан «____» _____________ 200_ г.

Ученый секретарь

диссертационного совета О.А. Авдеюк 


ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ



Актуальность темы. Технология разгона плазмы и толкаемых ею тел с помощью магнитоплазменных электродинамических ускорителей (ЭДУ) в последние два десятилетия активно развивается как за рубежом, так и в нашей стране. Исследованию проблем электрофизики, связанных с ЭДУ, посвящены труды отечественных и зарубежных ученых  (Арцимович Л.А., Бабаков Ю. П., Башкатов Ю. Л.,  Венгерский В.В., Велихов Е.П., Галанин М.П., Глинов А.П., Глухих В. А., Додотченко В.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., Кузнецов В.М., Кузнецов М.М., Кучинский В. Г., Леонов С.А., Лотоцкий А.П., Минайлос А.Н., Нечаев Н.Н., Олейник Н.И., Осташев В.Е., Перков С.А., Письменный В.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 основных проблем в этой области является создание информационно-измерительных и управляющих систем  (ИИУС) ЭДУ с целью обеспечения  управляемого разгона плазмы (толкаемых ею тел) и регистрации результатов эксперимента. Решение этой проблемы связано с  необходимостью получения измерительной информации о скорости движения системы «плазменный поршень (ПП) – разгоняемое тело» в канале ЭДУ. При этом достигаются две цели: во-первых, измерение  и регистрация параметров движения на участке внутренней баллистики (в канале ЭДУ) и, во-вторых, допусковый контроль скорости разгона для формирования подсистемой автоматического управления (САУ) ИИУС ЭДУ в рассчитанный момент команды на прекращение подвода энергии к ЭДУ для стабилизации заданной скорости на выходе. До недавнего времени решалась только первая задача, а вторая задача находилась в стадии постановки. Впервые задача  управляемого разгона ПП и тел в ЭДУ путем стабилизации заданной скорости была теоретически сформулирована учеными НИИ прикладной механики и электродинамики МАИ и ЦНИИ Машиностроения  Азановым И.Б., Александровым В.А., Обыденниковым С.С., Тютиным В.К., Хрусталевым М.М., Юдасом В.И., которыми был предложен алгоритм управления разгоном с механизмом памяти и коррекцией скорости путем использования измерительной информации для вычисления в режиме on-line с  несколькими уточнениями  момента формирования команд на прекращение подвода энергии к  ЭДУ. Этот алгоритм управления обеспечивает высокую точность (погрешность стабилизации скорости  не более 3,0 %), однако  он является сложным для реализации, учитывая  необходимость выполнения нескольких итераций расчета момента формирования команды на прекращение подвода энергии в реальном  времени в течение первых нескольких сотен микросекунд после начала движения. Сложность этого алгоритма управления обусловлена и тем, что он требует проведения измерений не только средней на интервале пути скорости, но и ряда других параметров движения, в частности, ускорения, координаты и др.. Поэтому актуален поиск более простых, а значит, более надежных,  алгоритмов управления разгоном, не требующих измерения ряда параметров и выполнения многократных итерационных расчетов в процессе разгона. Проблема упрощения и повышения надежности алгоритма управления разгоном при сохранении заданной точности может быть решена путем получения измерительной информации не о средней на интервале пути, а о мгновенной скорости разгона: при этом отпадает необходимость измерения дополнительных информативных параметров и многократных итерационных расчетов в режиме on-line с использованием механизма памяти.

Однако такой перспективный путь решения проблемы управляемого разгона сталкивается с рядом нерешенных задач, связанных с созданием важнейшего элемента ИИУС ЭДУ - измерительного преобразователя скорости (ИПС) движения ПП. Среди них: обоснование методологии выбора принципа управления ЭДУ для обеспечения стабилизации скорости ПП и  определения требований к соотношению точности и быстродействия ИПС; систематизация известных методов и принципов построения ИПС; исследование влияния параметров системы “рельсотрон ЭДУ-датчики положения ПП” на  выходные сигналы  датчиков положения; метрологический анализ ИПС и оценка путей снижения различных составляющих погрешности измерения; разработка математической модели системы «ЭДУ – ИПС» для проведения вычислительных экспериментов по исследованию точностных характеристик алгоритмов измерительного преобразования скорости ПП в ЭДУ; разработка методов параметрического  и структурного синтеза ИПС и др.

Нерешенность  этих  задач требует проведения дополнительных исследований и обобщения их

результатов. Поскольку точность управления разгоном и достижение заданных баллистических характеристик разгоняемых ПП и тела зависят от качества контроля их скорости, а в мировой практике до сих пор отсутствовали методы и средства измерительного преобразования  мгновенной скорости разгона ПП и тел  в ЭДУ, задача разработки ИПС для ИИУС ЭДУ является  актуальной.

Данная диссертация посвящена разработке методов и средств измерительного преобразования параметров движения ПП и ускоряемых тел  для ИИУС ЭДУ. Работы по решению этой проблемы в течение ряда лет выполнялись в рамках  целевой комплексной научно-технической программы «Качество и безопасность», утвержденной совместными приказами Минвуза РСФСР №28/82 от 26.02.81г. и Министерства машиностроения СССР №91/92 от 24.02.87г., в соответствии с «Перечнем Приоритетных направлений развития науки и техники и критических технологий федерального уровня» (раздел «Проблемы управления и автоматизации»),  утвержденными Постановлением Правительства РФ от  17.04.95 г. № 360,  «Перечнем критических технологий Российской Федерации»,  утвержденным  Президентом  РФ  21.05.06 г. № Пр-842 (разделы «Технологии обработки, хранения, передачи и защиты информации», «Технологии создания интеллектуальных систем навигации и управления»), в соответствии с тематикой по единым заказ-нарядам Минобразования РФ: «Теоретические основы и математическое моделирование специальных систем управления, 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 построения информационно-измерительных систем и систем управления» (утверждено решением ученого совета университета от 25.01.03).

Актуальность  и фундаментальность темы настоящего научного исследования подтверждается ее поддержкой  РФФИ в 2008 году (грант  08-08-00667-а  по проекту «Разработка основ теории и методов проектирования  систем автоматического контроля параметров движения  плазмы в магнитоплазменных электродинамических ускорителях с управляемым разгоном»).

Целью диссертационной работы является  создание научной базы проектирования измерительных преобразователей средней, квазимгновенной и мгновенной скорости разгона ПП как элементов ИИУС ЭДУ путем проведения комплекса теоретических исследований и разработки новых методов измерительного преобразования скорости, параметрического и структурного синтеза  ИПС, что позволит повысить точность контроля скорости ПП и качество управления магнитоплазменными ЭДУ.

В  соответствии  с  поставленной  целью  в  диссертационной  работе  решались  следующие основные задачи:

1.  Выбор алгоритма управления ЭДУ для стабилизации скорости ПП и анализ требований к точности ИПС как элемента ИИУС ЭДУ.

  1. Исследование закона движения ПП в ЭДУ методом вычислительного эксперимента и анализ требований к соотношению точности и быстродействия ИПС как элемента ИИУС.
  2. Обоснование базового метода измерения скорости на основе анализа современного состояния проблемы контроля параметров движения ПП и тел в ЭДУ.
  3. Разработка структурных и параметрических  методов повышения помехозащищеннос­ти ИПС.
  4. Исследование методом вычислительного эксперимента влияния на  сигналы датчиков параметров системы “движущийся ПП - датчики положения”.
  5. Метрологический анализ базового метода измерения скорости.
  6. Разработка математической модели системы «ЭДУ – ИПС» и программ для вычислительных экспериментов по исследованию точности алгоритмов измерительного преобразования скорости движения ПП в ЭДУ.
  7. Разработка и исследование на ЭВМ методов измерительного преобразования квазимгновенной  и мгновенной скорости разгона ПП в ЭДУ.
  8. Разработка  методологии структурного и  параметрического синтеза ИПС.

Методы исследования и достоверность результатов.  Поставленные в диссертации задачи решались с использованием комплексного подхода, основанного на теоретическом анализе 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,  случайных процессов, нечетких множеств, многокритериального рангового анализа, измерений и метрологии, информации, оптимальных методов приема при флуктуационных помехах, параметрического и структурного синтеза систем, экспертных оценок. В вычислительном эксперименте использовалась теория алгоритмов и программ, методы имитационного моделирования.

Достоверность научных результатов выполненных диссертационных исследований подтверждается корректным применением математических методов и общепринятых теорий, обоснованных математических моделей, методик расчета, алгоритмов синтеза ИПС, использованием в математических моделях в качестве исходных данных известных экспериментальных результатов, сопоставлением полученных данных  с известными теоретическими и экспериментальными результатами, согласованием теоретических положений с результатами имитационного моделирования, непротиворечивостью математических выводов и преобразований, а также подтверждена использованием основных результатов диссертации при проектировании, внедрении разработанных ИПС в ряде отраслей промышленности и опытом их длительной эксплуатации с использованием  при проведении экспериментальных исследований у заказчиков только поверенной высокоточной аппаратуры и аттестованных специальных измерительных стендов. Принятые допущения не противоречат физике рассматриваемых процессов и являются общепринятыми при решении соответствующих задач.

На защиту выносятся:

1. Принцип понижения динамической погрешности измерения скорости ПП (тела) в ЭДУ с питанием от емкостного накопителя энергии, основанный на использовании режима измерения мгновенной скорости на участках квазиравномерного движения, соответствующих окрестностям точек перехода тока плазмы через нуль.

2. Комплексная математическая модель системы «магнитоплазменный ЭДУ– ИПС» для выполнения сравнительного анализа по точности алгоритмов вычисления скорости (структур ИПС), основанная на совместном использовании: модели движения ПП в ЭДУ на базе модифицированной системы уравнений Арцимовича; численной модели электромагнитного поля от  тока в ПП; модели индукционного датчика положения проводника с током; моделей различных алгоритмов вычисления скорости движения ПП.

3. Комплекс расчетных формул, обеспечивающих определение скоростных, временных параметров, положения движущегося ПП и методических погрешностей измерения скорости с использованием различных вариантов  времяпролетного метода.

4. Метод измерительного преобразования средней и квазимгновенной скорости, основанный на формировании промежуточных точек опроса между двумя группами датчиков положения путем попарной коммутации датчиков обеих групп и обеспечивающий повышение точности измерения на участках траектории между группами датчиков.

5. Метод координатной функции с рядом модификаций, обеспечивающих повышение его эффективности, для измерительного преобразования квазимгновенной и мгновенной скорости ПП, основанный на формировании специальной функции, зависящей только от положения ПП, и обеспечении ее инвариантности к сопутствующим параметрам и факторам.

6. Метод измерительного преобразования скорости ПП, основанный на использовании в качестве информативных параметров электрического тока в цепи ПП и геометрического среднего сигналов датчиков положения, отличающегося  зависимостью только от скорости и тока в цепи ПП и инвариантного ко всем мешающим факторам, что позволяет повысить помехозащищенность ИПС за счет замены операции дифференцирования на операцию непрерывного измерения тока в ПП.

7. Методики структурного и параметрического синтеза измерительных преобразователей средней, квазимгновенной и мгновенной скорости ПП, в том числе с применением элементов интеллектного управления.

8. Комплекс алгоритмов и программ для ЭВМ, структур и схемотехнических решений, реализующих  предложенные математические модели и методы измерительного преобразования параметров движения для ИИУС ЭДУ.

Научная новизна работы состоит в следующем:

1. Впервые предложен и теоретически обоснован простой алгоритм управления и стабилизации скорости ПП в ЭДУ с управляемым разгоном, основанный на  измерении мгновенной скорости ПП и однократном расчете в процессе разгона ПП момента прекращения подвода энергии ЭДУ, который, в отличие от  известного сложного алгоритма, основанного на измерении ряда параметров, в том числе средней скорости и  ускорения ПП, не требует введения механизма памяти и выполнения в процессе разгона ПП многократного итерационного расчета момента прекращения подвода энергии к ЭДУ, что в результате  обеспечивает упрощение и повышение надежности ИИУС ЭДУ при сохранении точности управления разгоном и стабилизации скорости ПП.

2. На основе выявленных и изученных особенностей закона движения ПП в рельсотроне ЭДУ сформулированы требования к соотношению точности и быстродействия ИПС, для обеспечения которого впервые предложено использование режима прерывистого измерения мгновенной скорости на участках квазиравномерного движения ПП, что позволило снизить до пренебрежимо малых значений динамическую погрешность измерения скорости и повысить точность ИИУС ЭДУ.

3. Впервые исследовано влияние параметров системы “движущийся ПП-датчики положения” на  выходной сигнал ИД, что позволило разработать рекомендации по обоснованному выбору конструктивных параметров ИД и РРК на их основе для обеспечения требуемых точностных характеристик ИПС при реализации времяпролетного метода измерения скорости.

4. Впервые выполнен метрологический анализ основных погрешностей времяпролетного метода измерения скорости ПП в ЭДУ, в результате чего получены предельные оценки составляющих инструментальной погрешности измерения средней и мгновенной скорости; с использованием информационного подхода установлена аналитическая зависимость между погрешностью интерполяции и числом датчиков положения в РРК,  что позволяет при проектировании ИПС ИИУС ЭДУ определять количество точек опроса, обеспечивающее пренебрежимо малую погрешность интерполяции. На основе полученных аналитических зависимостей, связывающих динамическую погрешность с рабочим диапазоном скоростей и конструктивными параметрами РРК выработаны методические рекомендации по снижению динамической погрешности выбором соотношений параметров РРК и впервые установлено, что для минимизации динамической погрешности ИВИ необходимо обеспечить нормализацию формы сигнала на выходе датчиков положения, приближая её к форме гауссова сигнала, для чего предложено включать интеграторы на выходе ИД или использовать вместо последних датчики Холла.

5. Предложен, запатентован и исследован новый базовый метод измерительного преобразования скорости движения ПП - «метод координатной функции», основанный  на  одновременном использовании выходных сигналов двух датчиков положения, между которыми  движется ПП с последующим вычислением различных вариантов их функции отношения, что обеспечивает инвариантность КФ ко всем параметрам, кроме положения ПП,  и  на его основе разработан ряд запатентованных методов измерительного преобразования скорости движения ПП (с использованием программируемой  попарной коммутации датчиков положения; сочетания нулевого, дифференциального и  логометрического методов измерения; геометрического среднего сигналов датчиков положения), позволяющих существенно повысить точность ИПС ИИУС за счет  перехода от измерения средней к измерению мгновенной (квазимгновенной) скорости разгона ПП.

6. Разработана новая методология структурного синтеза оптимальных ИПС, которая в отличие от известных подходов, основанных на синтезе структур по одному из критериев (минимума ошибки обнаружения объекта датчиками или минимума потери информации о параметрах сигнала датчиков в условиях помех), обеспечивает одновременное достижение указанных минимумов путем введения в состав включенного на выходе датчиков фильтра, оптимального по критерию минимума ошибки обнаружения сигнала, дополнительного корректирующего звена, обеспечивающего минимум потери информации о параметрах сигнала датчиков. При этом впервые решена задача структурного синтеза оптимального фильтра как составной части ИПС по предложенному критерию «двойного минимума» и выведены соотношения, доказывающие эффективность объединения нескольких датчиков положения в каждом канале регистрации РРК для уменьшения вероятности ошибки обнаружения сигналов датчиков в условиях помех.

7. Впервые предложена комплексная математическая модель системы «ЭДУ – ИПС» с использованием модифицированной системы уравнений движения плазмы Арцимовича, модели электромагнитного поля движущегося проводника с током, модели ИД с интегратором на выходе, набора моделей алгоритмов определения скорости движения ПП, позволяющая проводить вычислительные эксперименты по исследованию точности различных алгоритмов измерительного преобразования скорости движения ПП в ЭДУ, что позволило выбрать оптимальный вариант структуры нейросетевой реализации ИПС, обеспечивающий минимальную методическую погрешность измерительного преобразования мгновенной скорости ПП.

8. Впервые предложен алгоритм параметрического синтеза РРК (РИК), обеспечивающий минимизацию суммарной погрешности измерения скорости, основанный на сочетании off-line-планирования для расчета и формирования первого интервала пути и on-line-планирования для расчета и формирования каждого последующего интервала пути между парами датчиков в РРК или точками опроса в РИК, что позволяет формировать  оптимальный переменный шаг опроса в РИК с учетом результатов измерения времени прохождения ПП предыдущего интервала.

Практическая ценность и реализация результатов работы:

1. Разработаны основы проектирования оптимальных измерительных преобразователей средней, квазимгновенной и мгновенной скорости для ИИУС ЭДУ, в том числе:

  • получен комплекс расчетных формул для оценки метрологических параметров двух вариантов реализации времяпролетного метода измерения средней и квазимгновенной скорости при равноускоренном движении (при заданной базе или заданном временном интервале) и разработана инженерная  методика выбора варианта времяпролетного метода, основанная на параметрическом синтезе элементов ИПС по критерию минимума методической погрешности;
  • разработана инженерная методика графо-аналитического расчета минимально допустимого числа датчиков в РРК (точек опроса в РИК) при измерении, соответственно, средней и квазимгновенной скорости по заданной погрешности интерполяции;
  • разработана номограмма в виде семейства графических зависимостей, связывающих динамическую погрешность ИВИ ИПС с рабочим диапазоном скоростей ИПС и конструктивными параметрами РРК;
  • разработана инженерная методика параметрического синтеза РРК ИПС, позволяющая,  задаваясь допустимой вероятностью ошибки обнаружения  и порогом чувствительности  регистратора сигналов с датчиков, определять оптимальные конструктивные параметры РРК (число датчиков и значения интервалов между ними);
  • разработана инженерная методика структурного синтеза РРК ИПС по критерию минимальной вероятности ошибки обнаружения сигналов датчиков, основанная на интерактивной процедуре поочередного перехода от одного к другому варианту объединения датчиков, обеспечивающей выбор оптимальной структуры РРК.

2. На основании предложенной комплексной математической модели системы «ЭДУ-ИПС» разработан и зарегистрирован в Отраслевом фонде алгоритмов и программ программный комплекс MMVS для проведения исследования законов движения ПП в ЭДУ и различных алгоритмов измерительного преобразования средней, квазимгновенной и мгновенной скорости с оценкой их метрологических характеристик методом вычислительного эксперимента, что  позволяет на стадии проектирования ИИУС ЭДУ обойтись без дорогостоящих натурных экспериментов на уникальных ЭДУ.

3. Разработана  и зарегистрирована в Отраслевом фонде алгоритмов и программ компьютерная программа FuzzyRAV,  позволяющая в интерактивном режиме решать задачи рангового анализа вариантов (методов) измерительного преобразования средней, квазимгновенной  и мгновенной скорости без ограничений на количество критериев и сравниваемых вариантов.

4.  Проведена апробация в смежной области электротехники разработанного метода координатной функции для контроля параметров движения контактов высоковольтных коммутационных аппаратов (в том числе мгновенной скорости), подтвердившая его эффективность, универсальность и перспективность при измерениях в широком диапазоне скоростей.

5. Разработаны структурные и функциональные схемы ряда ИПС, реализующие предложенные в работе методы измерительного преобразования средней, квазимгновенной и мгновенной скорости ПП в ЭДУ.

6. На основе выполненных исследований:

  • разработано и внедрено для предприятий различных отраслей (ЛНПО «Союз», г. Дзержинский Московской обл.;  ЦНИИМаш, г. Королев Московской обл.) 7 типов и модификаций ИПС и ИИУС магнитоплазменных ЭДУ (ПР-ИД, ПР-РИ, ПС-РБХ-1, ПС-РБХ-2, ИИУС «ПРОЛОГ», ИИУС «Молния», ИИУС «Искра»), часть из которых  включена в Отраслевой каталог продукции;
  • разработано и внедрено в смежной области электротехники для ряда энергетических предприятий Литвы и РФ (ОАО «Ростовэнерго», ОАО «Кубаньэнерго», ОАО «Нижновэнерго», ОАО «Комиэнерго» и др.) 18 комплектов регистраторов параметров движения контактов высоковольтных выключателей («МАРС-1»), использующих предложенный в работе «метод координатной функции» для измерения мгновенной скорости;
  • материалы диссертационной работы используются в учебном процессе  ЮРГТУ (НПИ) в виде разделов курсов лекций  «Измерительные информационные системы», при выполнении дипломных проектов по направлению 200100 «Приборостроение».

Новизна и практическая ценность результатов диссертационных исследований подтверждена полученными  авторскими свидетельствами СССР и патентами РФ, программами ЭВМ, зарегистрированными в отраслевых фондах алгоритмов и программ (всего 25 охранных документов).

Апробация работы.  Результаты работы докладывались и обсуждались на: 1-й межотраслевой научно-технической конференции по электродинамическим ускорителям (г. Дзержинский Московской обл., 1988 г.); Зональном научно-техническом семинаре «Методы и средства измерения механических параметров в системах контроля и управления” (г. Пенза, 1991г.); Всесоюзной научной конференции “Методы и средства измерения механических параметров в системах контроля и управления” (г. Пенза, 1992г.); 1-й Всероссийской научно-технической конференции Российской метрологической академии “Состояние и проблемы технических измерений” (г. Москва,  МГТУ им. Баумана, 1994г.);  XIV,  XV,  XVI сессиях семинара РАН «Кибернетика электрических систем» по тематике «Диагностика электрооборудования» (г. Новочеркасск, 1992г., 1994г., 1996г.); IV Всероссийской научно-технической конференции «Методы и средства измерений физических величин» (Нижний Новгород, 1999г.);  Международной научно-технической конференции “Контроль, измерения, информатизация” (г. Барнаул, 2000г.); Международной научно - практической конференции «Теория, методы и средства измерений, контроля и диагностики»  (г. Новочеркасск, 2000г.); Международных научных конференциях «Математические методы в технике и технологиях» (г. Санкт-Петербург, 2000; г.Тамбов, 2002 г.;  г. Кострома, 2004 г.); Международной научно - практической конференции «Современные энергетические системы и комплексы и управление ими» (г. Новочеркасск, 2001г.); II-й Международной научно - практической конференции «Теория, методы и средства измерений, контроля и диагностики» (г. Новочеркасск, 2001 г.); 4-й Международной научно-технической конференции «Новые технологии управления движением технических объектов» (г. Ростов-на-Дону, 2001 г.); Международной научно-технической конференции «Интеллектуальные системы  - IEEE AIS’03» (п. Дивноморское, 2003 г.); Международной научно-технической конференции «Интеллектуальные САПР»  (п. Дивноморское, 2003 г., 2004 г.); Международной научно-технической конференции «Интеллектуальные системы  - IEEE AIS’04» (п. Дивноморское, 2004 г.); ежегодных научно-технических конференциях профессорско-преподавательского состава, научных работников, аспирантов и студентов ЮРГТУ (НПИ) (г. Новочеркасск, 2006 г., 2007 г., 2008 г.).

Публикации по теме диссертации.  По результатам исследований опубликовано 93 печатных работы, в том числе 1 монография и 67 научных публикаций (из них 31 статья в журналах, рекомендованных ВАК для публикации результатов докторских диссертаций), получено  23 авторских свидетельства СССР и патента РФ, 2 свидетельства о регистрации программ для ЭВМ  в Отраслевых фондах алгоритмов и программ.

Структура и объем работы. Диссертационная работа состоит из введения, пяти глав, заключения и приложений. Она содержит 351 стр. основного текста, 100 рисунков, 9 таблиц, список литературы из 235 наименований и 22 приложения.

Личный вклад автора заключается в том, что им сформулирован и решен комплекс взаимно-обусловленных задач, обеспечивающих практическую реализацию концепции управляемого разгона в  магнитоплазменных электродинамических ускорителях, в частности, предложил и исследовал простой и точный алгоритм управления разгоном на основе «прерывистого» измерения мгновенной скорости плазмы на участках квазиравномерного движения и обосновал требования к соотношению точности и быстродействия ИПС как основного элемента ИИУС ЭДУ; разработал и исследовал новые методы измерительного преобразования скорости повышенной точности; разработал комплексную математическую модель системы «ЭДУ-ИПС» для сравнительного анализа по точности предложенных методов измерительного преобразования скорости; создал основы методологии параметрического и структурного синтеза  помехоустойчивых высокоточных ИПС для ИИУС ЭДУ, в том числе с применением методов искусственного интеллекта; принял участие в практической реализации ИИУС ЭДУ, обеспечил разработку, изготовление и передачу в опытно-промышленную эксплуатацию программно-технических средств измерительного преобразования параметров движения для ИИУС ЭДУ. 

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ ДИССЕРТАЦИИ


Список сокращений

ВУ – вычислительное устройство; ИВИ – измеритель временных интервалов; ИД – индукционный датчик положения; ИИ – искусственный интеллект; ИИЭ – импульсный источник энергии; ИИУС – информационно-измерительная и управляющая система; ИНС – искусственная нейронная сеть; ИПС - измерительный преобразователь скорости; КФ – координатная функция; КФ DL-типа  – координатная функция дифференциально-логометрического типа; КФ LDL- типа  – координатная функция разностно-логометрического типа; КФ DSL-типа  – координатная функция дифференциально-суммарно-логометрического типа; КФ L- типа  – координатная функция логометрического типа; КФ LL -типа  – координатная функция логарифмо-логометрического типа; МКФ – метод координатной функции; ПО – пусковой орган; ПП – плазменный поршень; РИК – распределенный измерительный контур; РК - рельсовый канал; РРК – распределенный регистрирующий контур; САУ – подсистема автоматического управления; СНП – системы нечетких правил; СПП – системы продукционных правил; УП – ускоритель предварительный; УУ – устройство управления; ШК – шунтирующий ключ ; ЭДУ– электродинамический ускоритель.

Во введении обоснована актуальность проблемы, определены цель и задачи исследования, изложены основные положения, выносимые на защиту, даны сведения о структуре работы, апробации и реализации полученных результатов, кратко рассмотрено содержание основных разделов.





В первой главе «Анализ требований к ИПС для  ИИУС  и  постановка задач  исследования» описан принцип магнитоплазменного ЭДУ с управляемым разгоном как объекта управления (рис. 1),  состоящего из ИИЭ,  УП, РК с движущимся ПП и толкаемым им телом.

ЭДУ снабжено ИИУС с САУ,  содержащей ШК, ИПС, ВУ, УУ с каналом управления РК и каналом управления коммутаторами ИИЭ.  Управление разгоном ПП в ЭДУ заключается в ограничении его скорости на заданном уровне за счет прерывания в определенный момент процесса передачи энергии от ИИЭ к РК путем  шунтирования входа рельсотрона с помощью ШК, срабатывающего по сигналу УУ. Момент tкш  выдачи  команды  на шунтирование РК является параметром управления, который в общем случае рассчитывается в ВУ в режиме on-line.  До  момента  достижения  разгоняемым с ускорением a телом заданного значения скорости можно выделить достаточно малый интервал времени, когда движение мало отличается от равноускоренного.  Именно  внутри  этого  интервала времени следует выполнить все необходимые измерения и вычисления для определения момента tкш.  Будем называть этот интервал критическим, а момент времени его начала – критическим моментом tкр.  Таким образом,  закон  движения  от  момента tкр начала критического интервала времени пренебрежимо мало отличается от линей-

ной функции  с постоянным ускорением ,  где  vкр – скорость ПП и тела в момент tкр;  a –ускорение. Проанализированы два алгоритма управления разгоном с формированием команды на прекращение подвода энергии к рельсотрону ЭДУ в определенный момент времени: 1-й алгоритм - с расчетом скорости и  ускорения, начиная с момента tкр ,  и 2-й алгоритм – с измерением скорости в процессе разгона ПП и фиксацией момента достижения определенного значения скорости vкш с допущением, что на последнем (критическом) интервале времени ПП (тело) движутся с номинальным ускорением. Момент tкш  подачи команды от УУ на включение ШК не рассчитывается заранее, как в 1-м алгоритме, а совпадает с моментом достижения ПП (телом) значения скорости vкш, когда выдается команда на шунтирование РК.  При реализации 2-го алгоритма ВУ исключается из схемы.

Получены выражения, связывающие допустимую погрешность ИПС δv и заданную погрешность управления  разгоном  δVз  для обоих алгоритмов управления:

для 1-го алгоритма  управления

  , (1)

для 2-го алгоритма управления

  ,  (2)

где , и - моменты времени, определяющие начало и конец интервала измерительного дифференцирования для оценки ускорения a;  τшк – время задержки срабатывания ШК; ξτ шк – относительное отклонение  τшк  от номинального значения; - относительная погрешность отклонения ускорения от номинального значения на критическом интервале; τv - время одного измерения.

На рис. 2 приведены построенные по (1) и (2) поверхности, из которых видно очевидное  преимущество 2-го алгоритма управления,  так как он предъявляет значительно меньшие требования к точности ИПС. Выбирая  предельное  значение  погрешности управления разгоном δVз =3,0 %,  получаем из графиков для 1-го алгоритма допустимую погрешность ИПС  δv = 0,6 %, что практически нереализуемо, а для 2-го алгоритма требования к точности ИПС более чем в 4 раза ниже: δv = 2,8 %. Поэтому  в  качестве  основного алгоритма управления разгоном ЭДУ выбран  2-й  алгоритм  управле-

ния. В то же время показано, что достижение такой точности ИПС  невозможно при измерении средней скорости и требует измерения или квазимгновенной (средней на существенно малом интервале), или мгновенной скорости.

Для оценки динамической погрешности ИПС, определяемой задержкой, вносимой в управление ВУ  подсистемы управления ИИУС  в  процессе  расчета  каждого значения мгновенной скорости, исследован методом вычислительного эксперимента закон движения плазмы  в  ЭДУ  с емкостным накопителем энергии.  При построении математической модели движения  системы  «ПП-разгоняемое тело»  использована базовая система дифференциальных уравнений Арцимовича, описывающая закон движения плазмы в канале питающегося от конденсаторной батареи рельсотрона ЭДУ. Для перехода от базовой модели движения плазмы к модели движущейся системы  «ПП- разгоняемое тело» учтена

а)  б)

суммарная масса ПП и тела. Случайный характер колебаний ширины ПП учитывался представлением ее в виде суммы  ,  где - детерминированный процесс, полученный в результате решения базовой системы уравнений Арцимовича; - случайный процесс с нормальным  законом распределения. Для моделирования эффектов, связанных с неустойчивостью состояния свободной плазмы, использовался генератор псевдослучайных чисел, распределенных по нормальному закону с математическим ожиданием и с.к.о. м. Начальная ширина ПП h0 = 0,05 м, его начальная скорость м/с.  Суммарная масса ПП и тела принималась равной  2 г. 

На  рис. 3 приведены полученные на мо-дели  зависимости скорости движения системы «ПП-разгоняемое тело»  от  времени  при  выбранных типовых параметрах рельсотрона,  ПП и тела  для  различных  значений энер-гетического параметра q  в диапазоне от 0,01 до 0,06, определяемого отношением характерной величины сил магнитного  давления  к харак-терной величине силы инерции ускоряяемой в ЭДУ плазмы. 

Так как с ростом  скорости увеличи-вается погрешность  и  уменьшается допу-стимое время обработки информации от  датчиков, в качестве  расчетного значения, обес-печивающего гарантированные результаты оценки предельных значений динамической погрешности измерения скорости и времени с  запасом выбрано q = 0,04, для которого около 12,5 км/с.

Как  следует  из рис. 3,  при питании  ЭДУ от емкостного источника  энергии между участками нулевого ускорения располагаются участки разгона, закон которых близок к равноускоренному.  Таким образом, в целом закон разгона в этом случае можно назвать близким к прерывисто-равноускоренному. Анализ результатов моделирования позволил предложить путь уменьшения погрешности(и, соответственно, увеличения ), используя описанные выше особенности графика разгона ПП в ЭДУ.  Было показано, что длительность этих участков увеличивается от начала к концу разгона и если  перейти  от непрерывного  к  «прерывистому»  измерению  мгновенной скорости, можно свести динамическую погрешность до уровня, близкого к нулю.

Предложены два пути решения проблемы увеличения при сохранении приемлемых зна-чений .  Первый путь предполагает смещение во времени начала измерений, исключив первые нес-

колько участков нулевого ускорения, на которых <1 мкс.  Второй  путь  связан  с выполнением измерения скорости не на участках нулевого ускорения, а  в зонах малых ускорений, что, хотя и несколько увеличивает , но приводит к увеличению длительности этих зон, а значит, и значения . Расчеты на модели показали, что при переходе к  вычислению скорости по заданному уровню ускорения в зоне малых ускорений удается получить приемлемые сочетания значений и .

Для вычисления скорости в нескольких зонах малых ускорений в течение разгона (на рис. 3 видно, что таких зон - восемь) исследованы различные алгоритмы функционирования ПО, форми рующего пороговый уровень заданного малого значения ускорения и дающего команду в ИПС на передачу в канал управления ЭДУ очередного значения скорости, начало расчета которого совпадает с началом очередной зоны малых ускорений, ограниченной этим пороговым уровнем и кривой ускорения. Обоснован выбор следующего алгоритма функционирования ПО: непрерывное измерение электрического тока в ПП, а в момент перехода тока через нуль - формирование выходного сигнала, являющегося командой для ИПС на начало вычисления с последующей передачей в канал управления ЭДУ очередного значения скорости. Для реализации алгоритма требуется  введение  в  подсистему управления  ИИУС  измерительного преобразователя электрического тока (ИПТ). Установлено, что значения растут при переходе 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  на  рис. 4  зависимость = f () для  2-го  участка  нулевого ускорения  показывает, что,  пропуская 1-й участок и начиная измерение скорости  со  2-го участка  (задерживая на- чало измерений на  tз = 33 мкс на интервале времени разгона 400 мкс), можно  при  заданной динами-ческой погрешности 1,0 % увеличить  почти в 1,5 раза (с 3,4 мкс до 4,8 мкс)  или,  наоборот,  задаваясь = 3 мкс,  снизить динамическую погрешность с 0,7 % до0,25 %.

Следует учесть, что  в интервал  = 3 мкс входит задержка на срабатывание ШК τшк = 2 мкс.

В  результате на вычисление значения скорости остается 1 мкс. Для  увеличения  этого  времени до приемлемого значения  3 мкс следует до начала измерения (для канала управления) пропустить первые три участка нулевого ускорения. При этом длительность 4-го участка нулевого ускорения  5,9 мкс  оказывается достаточной  для снижения динамической погрешности до 0,25% с учетом суммарной задержки  = 3 мкс  и  τшк = 2 мкс. Для оценки требований ИИУС ЭДУ к допустимой статической погрешности ИПС , которая вместе с динамической погрешностью определяет суммарную погрешность ИПС, используем геометрическое сложение некоррелированных составляющих погрешности: = = 2,8%.

Проведены обзор и классификация методов измерения скорости ПП в ЭДУ и показано, что наиболее приемлемыми для данной задачи являются  времяпролетный и доплеровские методы измерения скорости. С использованием теории оптимальных методов приема при флуктуационных помехах выполнен сравнительный  анализ времяпролетного и доплеровского методов измерения по помехозащищенности. Доказано, что < , где и  - вероятность ошибки измерения интервала времени    при  использовании  времяпролетного метода и вероятность ошибки измерения частоты при  использовании доплеровского метода,  соответственно,  т.е.  по  сравнению  с доплеровским времяпролетный метод измерения скорости является более помехозащищенным  и принимается  в качестве основного метода для дальнейших исследований и синтеза ИПС.

Во второй главе  «Математическое моделирование системы «рельсотрон-датчики положения» проведен сравнительный анализ численных и аналитических методов расчета ЭДС на выходе ИД от поля, создаваемого движущимся ПП с током, показавший, что предложенные  Cook R.W. упрощенные аналитические модели «ось с током» и «полоса с током» по сравнению с объемной моделью ПП с током дают большую погрешность идентификации положения х ПП длиной  х0  в канале ЭДУ (х = 1,5 х0  и 0,5 х0, соответственно), заниженные в 6 раз и завышенные в 2 раза значения ЭДС на выходе датчика (рис. 5). Установлено, что для расчета электромагнитного поля от движущегося проводника простого сечения (квадрат, прямоугольник) может быть использована  объемная  модель  с  интегрированием по трем координатам,  а для проводника  сложного сечения (трапеция и т.д.) – более простая, но точная (расхождение менее 1,0 %) модель с интегрированием по боковой поверхности проводника.

Вычислительным  экспериментом  установлено,  что  с целью уменьшения погрешности расчета и измерения  ЭДС в условиях электромагнитных помех целесообразно уменьшение диаметра катушки ИД до нескольких мм, что требует увеличения числа витков до нескольких сотен. Возникающую  при  малом  сечении  катушки проблему точности идентификации положения ПП в нерасчетных режимах ЭДУ (появление плазменных  перемычек- «лидеров»  впереди  основного ядра ПП) рекомен-

довано  решать не  параметрическим, а  запатенто-ванным структурно-схемным способом (объединением ИД  в РРК по схеме  максиселектора). Показано, что  погрешность измерения ЭДС  ИД  из-за конечной длины катушки  возрастает в 5 раз при  приближении  ПП к месту установки  ИД,  а  при  уменьшении  длины ка-тушки ИД  на порядок  погрешность  измерения ЭДС снижается в 2 раза и при длине катушки 5,0 мм уменьшается до 5,0 %.  Дальнейшее снижение погрешности  (до 1,0 % и  менее)  требует  разработки специальных  алгоритмов обработки сигналов соседних  ИД с использованием  метода компенсации.  На основа-нии  этого сделан вывод  о том, что перспективны  ме-тоды  измерительного  преобразования  мгновенной ско-рости, при которых информация о положении ПП снимается при его нахождении не над каждым ИД, как при измерении средней скорости времяпролетным методом, а  на интервале между соседними ИД. 

Исследовано влияние расстояния между рельсами ЭДУ на ЭДС ИД и показано, что влиянием вариации этого расстояния на ЭДС ИД можно пренебречь (при вариации  расстояния  между рельсами  5,0  % ЭДС ИД  изменяется менее чем на 1,0 %).

Установлено сильное влияние на ЭДС ИД расстояния между осями рельсотрона и ИД в РРК. Показано,  что при  расположении оси катушки ИД на расстоянии менее  3 см  от  оси  рельсотрона смещение осей на 1-2 мм  влечет изменение ЭДС более чем на 30 %, а при увеличении этого расстояния до 4 см и более погрешность  из-за  смещения осей  в этих же пределах резко уменьшается и при достижении 8 см становится менее 1,0 %. 

В соответствии с этим рекомендовано устанавливать ИД относительно оси рельсотрона на расстоянии 8 см.  Дальнейшее удаление ИД от оси рельсотрона нецелесообразно из-за уменьшения ЭДС и  ухудшения помехоустойчивости ИПС. Для снижения до пренебрежимо малого влияния на ЭДС ИД изменяющейся длины ПП рекомендовано выбирать его размеры, приближающимися к размерам идеального (точечного) ИД: показано, что длина катушки ИД должна быть значительно меньше расстояния между датчиками  и,  как  минимум, на порядок меньше длины ПП. 

При реальных значениях длины ПП  длину катушки ИД следует выбирать не более 0,5 см. Тогда при выборе расстояния между датчи-ками РРК более 10 см погрешностью влияния длины ПП можно пренебречь. В связи  с этим перспективна разработка новых ме-тодов измерительного преобразования ско-рости, допускающих расстояние между датчиками в РРК много больше 10 см.

Моделирование выходных  сигналов  пар  ИД в РРК при прохождении между ними  ПП показало характер зависимости этих сигналов  от  положения  ПП  и  между собой  (рис. 6) и выявило необходимость исследования  возможности одновременного использования информации об ЭДС пар соседних ИД для перехода от регистрации момента прохождения ПП  над  ИД к определению положения  и  скорости ПП в каждой точке траектории между ИД.

В третьей главе «Метрологический анализ времяпролетного метода измерения средней скорости» проведена классификация погрешностей времяпролетного метода  измерения  скорости  и  исследованы составляющие  инструментальной погрешности измерения средней и мгновенной  скорости.  С использованием результатов компьютерного  моделирования  ЭДС  ИД в  процессе разгона ПП в ЭДУ  изучены  составляющие инструментальной  погрешности измерения скорости и получены предельные ее оценки при измерении  средней (5,2 %) и мгновенной (1,7 %) скорости. Трехкратное снижение инструментальной погрешности  при  измерении  мгновенной  скорости по  сравнению  с  измерением  средней скорости возможно  при  выполнении рекомендаций по структурному  и  параметрическому  синтезу  ИПС  и его элементов:  решение  задачи  параметрического синтеза установки базы и иной погрешности, имеющих противоположные  знаки;  разработка  методов  и  структурный  синтез  ИПС  с  генерацией  множества  бездатчиковых точек опроса и формированием существенно малых отрезков пути (баз);  разработка нового  метода  измерительного  преобразования и структурный синтез ИПС,  допускающих  увеличение расстояния между соседними ИД до 1,0 м.

Выполнен  анализ методической погрешности измерения  скорости  ПП  времяпролетным  методом при  различных  законах  движения  (с  изменением и без изменения знака ускорения). 

Введено понятие эквивалентного ускорения и доказана следующая теорема:

Теорема: Методическая погрешность измерения скорости объекта, движущегося по произвольному закону с ускорением , достигает минимального значения при замене его равноускоренным движением с эквивалентным ускорением , т.е. при , где определяется выражениями:  и ,  соответ-ственно, для случаев и ; - моменты времени, соответствующие началу и концу  интервала  измерения;  -  интервал  времени  прохождения  объектом  заданной  базы  ;

  - значения скорости, соответственно, в начале и конце интервала измерения.

Отсюда следует первый вывод: задача повышения точности измерения скорости объекта за счет снижения методической ошибки может быть решена автоматическим разбиением траектории движения на достаточно малые отрезки (базы), в пределах каждого из которых закон движения может считаться  равноускоренным. Второй вывод: в качестве оценки методической погрешности измерения скорости объекта при любом законе его движения следует использовать её значение при равноускоренном  движении с эквивалентным ускорением.

Предложена методология выбора одного из двух способов реализации времяпролетного метода (измерение перемещения при заданном временном интервале между отсчетами или измерение временного интервала при заданной базе между ИД), основанная на параметрическом синтезе элементов ИПС по критерию минимума методической погрешности при выборе значений варьируемых параметров (постоянной базы или постоянного временного интервала),  заданных ограничениях на них и равноускоренном движении с эквивалентным ускорением. 

Получен  сведенный  в  табл. 1  комплекс  расчетных  формул  для определения скоростных и временных параметров равноускоренного движения и методической  погрешности  измерения  скорости  при  двух  вариантах  реализации времяпролетного метода.

Проведен расчет дисперсии методической погрешности измерения скорости времяпролетным методом. Доказано, что при заданным интервале пути дисперсия на каждом интервале является функцией от номера траектории и среднего значения скорости на интервале измерения и так же, как и абсолютная методическая погрешность на  интервале измерения,  резко  падает  с  ростом  номера i-го  участка  траектории:  ,  а  при  заданном интервале времени аб-солютная методическая погрешность на интервале измерения и  дисперсия методической погрешности  не зависят от номера временного интервала и от значения средней скорости и постоянны на всем контролируемом участке. Результаты  анализа показали, что при контроле скорости  в  ЭДУ с  управляемым разгоном,  когда по мере  приближения к предельной (заданной) скорости раз-

Таблица 1 – Комплекс расчетных формул

Параметр

Вариант реализации времяпролетного метода

измерения

Вариант первый:

Вариант второй:

Абсолютная методическая

погрешность на интервале

измерения

=

Суммарная абсолютная

методическая погрешность

Мгновенная скорость
в конце интервала измерения

Средняя скорость

на интервале измерения

Интервал времени прохождения телом -го (-го) интервала

Координата тела при скорости ()

Время с начала движения до достижения скорости 

и момента нулевого значения

методической погрешности

Время с момента начала

движения до конца -го 

(-го) интервала движения

гона повышаются требования к точности измерения, предпочтителен вариант с заданным интервалом пути  (), т.е. с использованием РРК.  Получено выражение для максимального предельного значения абсолютной методической погрешности измерения  на 1-м интервале . Установлено, что скорость на базовом отрезке , на котором ускорение оказывается равным , нельзя считать достоверной, поскольку она измерена с методической погрешностью,  превышающей  допустимую. Поэтому для  точной оценки скорости можно дополнительно измерять (рассчитывать) значения ускорения,  а  при вторичной обработке полученной от датчиков информации производить селекцию отсчетов ускорения в заданных координатах траектории, идентифицируя «критические» значения ускорения , которым соответствуют значения скорости, измеренные с максимальной  методической  погрешностью.  Полученные  в  координатах, соответствующих «крити-

ческому» ускорению, значения скорости должны рассматриваться как недостоверные.  Для умень-шения погрешности интерполяции для ЭДУ с неуправляемым  разгоном предложен алгоритм функционирования ИПС, предусматривающий иден-

тификацию  и  исключение  недостоверных значений

  измеряемой средней скорости.

  С  использованием  информационного подхода

установлена зависимость (рис. 7) между погрешно-

стью интерполяции при измерении скорости время-

пролетным методом и количеством датчиков  N, входя-

щих  в РРК: ,  где 

r – число  «недостающих» до оптимального количества 

ИД  в  РРК;    -  шумовая погрешность;

  - энергия  шума  (помех) и энергия информационного  сигнала.  Судя  по отрицательному  знаку  погрешности,  имеет  место занижение показаний ИПС относительно истинной скорости.

Получено выражение для количества датчиков  в ИПС с РРК (или  точек  опроса  в  ИПС с РИК), , обеспечивающего  пренебрежимо  малую  погрешность интерполяции,  где ; - диапазон частот спектра сигнала и его длительность, соответственно; - коэффициент пропорциональности между эффективным значением длительности сигнала и его реальным значением ; и - минимальное и максимальное значения скорости, соответственно. На основании полученных результатов предложена инженерная методика графо-аналитического расчета минимально допустимого числа ИД в РРК ИПС по заданной погрешности интерполяции.

Показана перспективность разработки методов измерения «квазимгновенной» скорости путем разбиения особым образом интервала пути между парой соседних «физических» датчиков на множество существенно малых интервалов без установки датчиков в новых точках опроса, при этом ошибка интерполяции может быть сведена до пренебрежимо малого значения.

Проведен  теоретический  анализ  дина-мической  погрешности ИВИ при использо-вании времяпролетного метода измерения ско-рости и выведены соотношения  для  постро-ения  номограммы (рис. 8)  в виде семейства зависимостей,  связывающих  эту  погреш-ность с рабочим диапазоном скоростей  и  кон-структивными  параметрами РРК. 

Учитывая,  что  время,  в  течение которого  ПП  изменил  скорость  от  до ,

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

, где  - значения длитель-ности выходных импульсных сигналов соседних ИД РРК на уровне порога срабатывания регистратора; .

Выявлен ряд закономерностей  и  выработаны рекомендации  по  снижению  динамической погрешности ИВИ выбором соотношений конструктивных параметров РРК. Установлено, что для минимизации этой погрешности необходимо обеспечить нормализацию формы сигнала на выходе каждого ИД, приближая её к форме гауссова (колоколообразного) сигнала, для  чего  предложено включать интегратор на выходе ИД или использовать вместо ИД датчики Холла.

Получены  выражения для инструментальной и  методической составляющих погрешности измерения скорости с учетом  вероятности ошибки обнаружения сигналов:; ; ; ; =  , где < 1 – коэффициент  технического совершенства  ИВИ; , -  с.к.о. методической и инструментальной погрешностей; -  абсолютное  значение  методической  погрешности на i-м интервале траектории; - i - й  интервал времени;  - текущее время между формированием сигналов соседних ИД; абсолютная инструментальная погрешность на  i- м  интервале;  - погрешность измерения  интервала пути; - вероятность пропуска сигнала;  -  вероятность  ложной  тревоги; P(0) и P(1) –  вероятности непоявления и появления ПП перед ИД, соответственно.

Полученные выражения позволяют  определять  характеристики  одних  функциональных блоков ИПС через заданные характеристики других блоков. Например, задаваясь    или регистратора  импульсов  от  ИД  РРК  и  значением с.к.о. вычислителя,  можно  получить  допустимое значение  с.к.о.    ИВИ,  т.е. сформулировать требования к точности  последнего.

В четвертой главе  «Разработка и анализ методов измерительного преобразования квази-мгновенной и мгновенной скорости разгона плазмы в ЭДУ» выполнены исследования по улучшению метрологических характеристик времяпролетных ИПС путем синтеза новых методов измерительного преобразования квазимгновенной и мгновенной скорости.

Использован принцип «многократного отражения»  в  качестве  модели  для разработки  ряда  методов  измерительного преобразования квазимгновенной скорости и  на  его  основе  предложен метод  измерительного преобразования средней скорости с контролем дифференциального сигнала пары ИД, что, благодаря формированию промежуточной точки опроса ИД, позволило уменьшить вдвое методическую погрешность измерения скорости ПП.

Разработан метод измерительного преобразования квазимгновенной скорости с программируемой попарной коммутацией ИД, основанный на сочетании принципа «двух наблюдателей» и контроля отношения сигналов  двух датчиков положения. С использованием аппарата комбинаторики получено выражение для числа возможных комбинаций ИД одной группы с ИД другой группы попарно , где - число групп датчиков; - число датчиков в каждой группе. Определено общее количество точек регистрации как  – = и  получено выражение для числа интервалов измерения на траектории между группами .  Показано, что интервал между двумя соседними точками регистрации движения ПП (тела) на участке траектории между группами ИД является величиной постоянной, равной половине базового расстояния между ИД, что обеспечивает уменьшение вдвое методической погрешности измерения средней скорости.

С целью дальнейшего увеличения числа интервалов измерения скорости без увеличения числа ИД предложен «метод координатной функции» (МКФ) для измерительного преобразования квазимгновенной и мгновенной скорости. Согласно этому методу последовательность перехода от координатной функции (КФ) к мгновенной скорости  определяется цепью преобразований вида Сформулированы требования к идеальной КФ, главным из которых является инвариантность ко всем параметрам, кроме координаты движущегося ПП.  Исследован ряд модификаций КФ - логометрическая КФ (L-типа) , разностно-логометрическая (LD-типа), дифференциально-логометрическая (DL-типа)  , дифференциально-суммарно-логометрическая (DSL-типа) . С использованием численной модели для исследования выходных сигналов ИД выполнено моделирование на ЭВМ различных КФ. Анализ показал, что свойствами, близкими к идеальной КФ, обладает КФ DSL-типа, для которой выполняются условия инвариантности, ограниченного динамического диапазона, существования первой и второй производной,  а также условия  монотонности и  чувствительности КФ к изменению положения ПП на большей части интервала между соседними ИД за исключением примыкающих к ним областей, где  имеет очень малые значения.

Исследовано влияние неравномерности распределения тока по сечению ПП на значение КФ DSL-типа , которое заключается в увеличении плотности тока у одной стенки ПП и её уменьшении - у другой. Это явление по своим последствиям аналогично приближению проводящей полосы с током к ИД или её удалению от него, т.е. изменению расстояния между осями ИД и полосы с током. Проведенный расчет функции для различных значений и (рис. 9) имитирует расчет

влияния неравномерности распределения тока по сечению ПП на значение КФ .

Анализ результатов расчета показал, что при  = 1,0 м  кривые 1-4 на рис. 9, г  практически совпадают. Это означает, что при достаточно большом расстоянии между датчиками КФ не зависит от расстояния между осями тока и датчиков, а значит, от неравномерности плотности распределения тока по сечению  ПП,  однако «мертвая зона» в этом случае оказывается более 50 %.  Для перекрытия «мертвой зоны» предложено устанавливать несколько пар ИД и проводить их попарную коммутацию методом, изложенным выше.

При моделировании установлено, что влияние колебания длины ПП в процессе движения на КФ – ничтожно мало. Обнаружено сильное влияние на эту погрешность расстояния между датчиками. Так, при уменьшении с 1,0 м до 0,1 м погрешность возрастает до 90 %. Отсюда следует необходимость выбора расстояния между датчи-ками порядка 1,0 м, что совпадает с выводом по условию инвариантности КФ к распреде-лению плотности тока по сечению ПП. 

Недостатком  КФ DSL-типа  является  нару-шение чувствительности  в области «мертвых зон», что приводит к увеличению ошибки  измерения. Предложены и проанализированы методы изме-рительного преобразования квазимгновенной ско-рости на основе нулевого метода контроля  КФ с ликвидацией «мертвых зон» переключением или суммированием КФ. Диаграммы, поясняющие  предложенную  идею  объединения метода контроля  КФ  DSL-типа  ,  нулевого  метода  и  принципа «многократного отражения» приведены на рис. 10, а структурная схема ИПС, реализующего эту идею, – на рис. 11.

Суть нового метода измерительного преобразования квазимгновенной скорости заключается в

организации периодического смещения КФ на заранее рассчитанные и запомненные значения  таким образом, что смещенная параллельно самой себе кривая КФ каждый раз пересекает ось 0x, последовательно формируя множество точек регистрации координат  . Далее с использованием времяпролетного метода определяются  значения  квазимгновенной скорости на каждом из  множества  малых  интервалов между соседними точками регистрации  квазимгновенной скорости  к  измерению истинно мгновенной скорости  предложено сочетание эвристического синтеза КФ с последующим формированием функции  , обратной синтезиро-ванной КФ F(x) и ее непрерывным дифференцированием по времени  t  в процессе движения ПП (второй вариант использования МКФ). 

  Разработан  метод измерительного преобразования мгновенной скорости с использованием КФ

DSL-типа и аппроксимацией  сигнала  ИД  экспоненциальной  функцией. Получено  выражение  для мгновенного значения скорости в любой момент времени t: , где - экспериментально определяемый  масштабирующий коэффициент, равный интервалу траектории, на  границах которого сигнал ИД изменяется в  =2,73 раз. Точность нахождения скорости по этой формуле  определяется  методической погрешностью аппроксимации КФ DSL-типа функцией  гиперболического тангенса.  Таким образом, проблемой при реализации описанного метода является выбор аппроксимирующей  функции,  которая  обеспечивала  бы минимальную ошибку аппроксимации на  контролируемом  интервале  пути  между  двумя  соседними  датчиками РИК. Для решения этой проблемы в главе 5 исследуется возможности  применения ИНС в качестве аппроксиматора.

Учитывая  многообразие  разработанных  методов  измерительного  преобразования  средней  и

квазимгновенной скорости проведена их систематизация по 8-ми уровням качества.

Отмечено,  что  для  обоснованного  выбора  метода измерительного  преобразования скорости необходимо  в следующей главе решить задачу многокритериального рангового анализа вариантов с учетом ранжирования заданных критериев.

Для дальнейшего повышения точности измерительного преобразования скорости предложен метод с использованием КФ DSL-типа и аппроксимацией сигнала ИД обратно-экспоненциальной функцией. Получено выражение для вычисления мгновенной скорости этим методом: /2.  Показано,  что  по  сравнению с предыду-

щим этот метод обеспечивает почти двукратное приращение точности аппроксимации. Недостатком является сложность  вычислительного алгоритма.

С целью упрощения зависимости мгновенной скорости  от КФ предложен метод измерительного преобразования с  использованием  КФ LL-типа  и аппроксимацией сигнала  ИД  экспоненциальной функцией, получено выражение  для  вычисления  мгновенной скорости: . Так как КФ LL-типа  представляет собой  прямую  линию (не считая придатчиковые области),  это  уменьшает погрешность измерения от нелинейности КФ. Что касается присущего МКФ с использованием КФ LL-типа низкой точности аппроксимации выходного  сигнала ИД, то этот недостаток может быть устранен применением ИНС в качестве аппроксиматора. 

Для  устранения  другого недостатка последнего метода, связанного с использованием априорно задаваемого неточного  коэффициента  Se, предложен и обоснован  метод  измерительного преобразования,  при котором  в качестве масштабирующего коэффициента  используется априори точно известное значение l расстояния между ИД, а  значение мгновенной скорости определяется по формуле: .

  Общим недостатком рассмотренных методов на основе МКФ является наличие в алгоритме вычисления скорости операции дифференцирования КФ, «подчеркивающей» электромагнитные помехи на входе ИПС.  Для  его  устранения предложен метод измерительного преобразования  с повышенной помехозащищенностью, основанный на использовании  в измерительном алгоритме операции геометрического усреднения сигналов датчиков положения.

Доказано, что мгновенная скорость v  ПП может определяться по формуле , где - const;  ,- выходные напряжения соседних ИД ; I – ток в цепи ПП;  N  и – соответственно, число витков и площадь сечения катушки ИД.  Введение дополнительной операции измерения тока в движущемся ПП позволяет исключить операцию  дифференцирования по времени и обеспечивает более высокую помехозащищенность ИПС (вывод о включении в структуру подсистемы управления ИИУС измерительного преобразователя тока совпадает с выводом, полученным в главе 1 при анализе алгоритма работы ПО для формирования команды на начало измерения очередного значения скорости).

Выражение для скорости было выведено при допущении о том, что в ПП протекает постоянный ток. Однако, учитывая, что фактически этот ток является переменным при питании от емкостного источника  или носит импульсный характер при питании от индуктивного накопителя, показано, что при этом нарушается пропорциональность сигнала ИД и скорости ПП:

 

, (3)

где Bn ИД – нормальная составляющая магнитной индукции в точке расположения ИД; μ0 – магнитная постоянная; x (t)– координата положения центра масс ПП, причем за начало координат принимается точка пересечения траектории движения и ортогональной  ей  линии,  проходящей через ИД; y – минимальное расстояние от траектории движения до  точки расположения ИД; l, m, p – геометрические параметры ПП (длина, ширина и высота, соответственно) относительно его центра масс; F (x (t), y, l, m, p) – функция взаимного положения ИД и ПП.

На рис. 12 показан вид зависимостей первой и второй составляющей суммарного сигнала  ε  ИД согласно (3) от координаты положения ПП. Для компенсации указанной пог-решности  предложен  комбинированный метод измерения мгновенной скорости, основанный на одновременном  использовании  в ИПС двух типов датчиков положения  – ИД  и датчиков Холла, расположенных на равных  расстояниях  y  от  линии, перпендикулярной траектории движения ПП.

  Получено выражение для переменного коэффициента K(t) вида:

K(t) = = = и  доказано,  что перемножением его текущего значения и значения  сигнала датчика  Холла  можно получать сигнал, равный второй (вызы-

ваемой изменением тока)  составляющей сигнала ИД согласно (3). Тогда в процессе измерения скорости сигнал используется  как  входной  сигнал  для  описанного ИПС с измерением тока, в результате чего компенсируется погрешность из-за импульсного характера тока  в ПП.

Описанные последние два метода измерительного преобразования скорости требуют предвари-  тельного моделирования процессов в конкретном  ЭДУ  для  определения значений ряда параметров в качестве исходных данных. С целью уменьшения объема априорной информации за счет увеличения объема апостериорной информации, получаемой в процессе измерения, предложено объединить в одном ИПС метод МКФ для измерительного преобразования мгновенной скорости и времяпролетный метод измерения  средней скорости  ПП с последующим перерасчетом получаемых средних значений скорости в мгновенные значения в отдельные моменты времени в процессе движения ПП. Считая эти значения образцовыми, можно периодически корректировать в режиме on-line  параметры ИПС, основанного на методе МКФ.

Для реализации базирующегося  на  этой идее метода  с  обратной  информационной связью по  каналу измерения  средней скорости получено  выражение для значения  мгновенной скорости  в любой момент времени ti :  где V(ti) – среднее значение скорости в интервале времени между моментами ti и . Объединение в ИПС двух контуров (РРК и РИК) на базе одних и тех же датчиков положения  позволяет выполнять измерительное преобразование мгновенной скорости ПП методом МКФ на базе РИК, а его средней скорости - с помощью времяпролетного метода на базе РРК с последующим уточнением согласно последней формуле  мгновенных значений скорости в дискретные моменты времени. Таким образом,  вдоль траектории организуется множество точек коррекции мгновенной скорости, совпадающих с координатами датчиков в РРК.

Пятая глава «Структурный и параметрический синтез измерительных преобразователей скорости» посвящена разработке и исследованию методов структурного и параметрического  синтеза ИПС  для ИИУС ЭДУ. Разработана методология структурного синтеза ИПС, которым в условиях помех обеспечивается одновременное достижение минимума ошибки обнаружения сигнала (ложной фиксации ПП или его пропуска датчиками) и минимума потери информации о параметрах сигнала датчиков (критерий «двойного минимума»). Для этого предложено в состав включенного на выходе датчиков фильтра, оптимального по критерию минимума ошибки обнаружения сигнала, ввести корректирующее звено, обеспечивающее минимум потери информации о параметрах сигнала с выходов датчиков. Решена задача структурного синтеза такого оптимального фильтра как составной части ИПС по предложенному критерию «двойного минимума» и получено выражение для коэффициента преобразования корректирующего звена оптимального фильтра при условии, что закон распределения выходных сигналов датчиков (входных сигналов фильтра) x является нормальным, что имеет место для ИД: = , где - дисперсия входного сигнала  x  фильтра. Для датчиков иного типа с неизвестным законом распределения выходных сигналов рекомендовано между датчиками РРК (РИК) и оптимальным фильтром устанавливать функциональный преобразователь с синтезированной передаточной функцией, обеспечивающий формирование выходного сигнала, распределенного по нормальному закону независимо от закона распределения его входного сигнала. Синтез оптимального фильтра по критерию «двойного минимума» обеспечивает минимум вероятности ошибки обнаружения движущегося ПП с помощью ИПС в предположении, что сами датчики РРК этого не обеспечивают. Исследован и другой подход: параметрический синтез самого  РРК по критерию минимума вероятности ошибки обнаружения сигнала датчиков в условиях помех. Разработана методика параметрического синтеза РРК с использованием теории оптимальных методов приема при флуктуационных помехах, согласно которой, задаваясь длиной контролируемого участка S, допустимой ошибкой обнаружения сигнала и порогом срабатывания регистратора сигналов, можно определить оптимальные параметры РРК ИПС (число датчиков положения в РРК, значения интервалов между соседними датчиками). Особенностью этой методики является необходимость выполнения требования, согласно которому  вероятность не должна превышать заданного значения, что достигается либо уменьшением задаваемых вероятностей ошибки типа «ложный запуск»  регистратора или ошибки типа «отказ запуска» регистратора (это приводит к снижению надежности  функционирования ИПС), либо уменьшением числа каналов регистрации, что, в свою очередь, приводит к снижению точности измерения скорости. Для исключения этого проведен структурный синтез РРК по критерию минимальной ошибки обнаружения сигналов датчиков в условиях помех, выведены соотношения, доказывающие эффективность схем объединения датчиков (СОД) в каждом канале регистрации РРК для уменьшения вероятности ошибки обнаружения сигналов и построены соответствующие зависимости.  Разработана методика структурного синтеза РРК, оптимального по критерию минимальной вероятности ошибки обнаружения  ,  и  выбора одной из двух структур СОД на элементе И  или на мажоритарном элементе в зависимости от исходных данных.

Для  проведения вычислительного эксперимента по сравнительному анализу алгоритмов изме-

рительного преобразования скорости ПП разработана  комплексная математическая модель системы «ЭДУ-ИПС», включающая модель движения ПП, модель электромагнитного поля тока в ПП, модель ИД, модель алгоритма вычисления скорости (рис. 13). В качестве начальных условий для модели ис- пользуются: геометрические и электрические параметры канала рельсотрона, напряжение на зажимах конденсаторной батареи ИИЭ на входе ЭДУ; скорость предускорения ПП; геометрические и электрические параметры датчиков. Основой математической модели движения ПП является модификация системы нелинейных дифференциальных уравнений Арцимовича. Для расчета магнитного поля ПП использована  исследованная в главе  2 модель «параллелепипед с током». Для расчета напряжения U на 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 ИД составляющая магнитного поля; x – координата геометрического центра ПП. Комплексная математическая модель системы "ЭДУ – ИПС" реализована в виде программного комплекса MMVS.

На комплексной модели,  объединенной  с  программой- нейроимитатором NeuroPro, проведен сравнительный анализ по  точности  вариантов (рис. 14)  структуры  ИПС на  базе МКФ и ИНС,  результаты которого приведены на рис. 15.  Эксперимент на модели показал, что лучшим  по точности  и помехозащищенности является структура нейросетевого ИПС  с  подачей на  вход  ИНС  значений КФ LL-типа и ее производной по времени и получением на выходе  значений скорости (вариант 3).  Доказано,  что  применение  ИНС в  качестве аппроксиматора позволяет повысить точность  ИПС  в  несколько  раз  по сравнению с аппроксимацией КФ эмпирическими выражениями,  причем, при увеличении числа слоев ИНС до 2,5 с 10 нейронами в каждом слое методическая погрешность ИПС может быть снижена до 1,2 %.

Предложен алгоритм параметрического синтеза ИПС с переменным шагом опроса  по  критерию  минимума  суммарной (методической и инструментальной) погрешности измерения скорости, основанный на сочетании  off-line -планирования для расчета первого интервала пути и on-line- планирования для расчета каждого последующего интервала пути между очередными точками опроса в РИК непосредственно в процессе измерительного пре образования  скорости. В результате обеспечивается  адаптация  шага  точек  опроса в  РИК к результатам измерения в режиме on- line.

Получена формула для оптимального переменного  шага   опроса  (начиная со 2-го)  с  его адаптацией к результатам  измерения  интервала прохождения ПП предыдущего участка пути: = , а  также  формула для оптимального шага на  1-м  интервале пути:

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

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

Выбирая между точками опроса в РИК по этой формуле, можно обеспечить измерительное преобразование скорости на  i-м интервале (начиная со второго)  с  минимальной суммарной погрешностью .

Показана эффективность применения систем нечетких правил для выбора оптимального  метода  измерительного  преобразования  скорости  в  ЭДУ  с  использованием  многокритериального  рангового  анализа,  который не требует  количественной  оценки  частных критериев и решения сложной оптимизационной задачи многокритериального синтеза. В качестве примера проведен сравнительный анализ  с  применением  равновесных и неравновесных  критериев  четырех  вариантов ИПС, основанных на разработанных разновидностях доплеровского и времяпролетного методов. Установлено, что при использовании  равновесных критериев отсутствует преимущество какого-либо метода, а при неравновесных критериях наилучшим из сравниваемых методов, обеспечивающим наибольшую помехозащищенность, является времяпролетный метод с максиселекторной блокировкой каналов измерения. Использованная методика многокритериального рангового анализа с применением попарного анализа методов измерительного преобразования скорости и составлении парных  сравнений  в  виде  лингвистических высказываний с ранжированием по методу Саати, позволяет из  предложенных  методов  выбирать оптимальный метод измерительного преобразования скорости с учетом конкретных условий.

Проведена систематизация вариантов индивидуального и комбинированного использования различных интеллектных компонент и намечены перспективы применения методов ИИ в задачах измерительного преобразования параметров движения. Предложены варианты применения одновременно нескольких интеллектных компонент при структурном синтезе  ИПС, в том числе сочетание off-line и on-line планирования с использованием алгоритмов  систем нечетких правил (СНП) на первом этапе и  алгоритмов систем продукционных правил (СПП) на втором этапе (сочетание  СНП+СПП)  или  алгоритмов  СНП  на  первом  этапе и алгоритмов ИНС на втором этапе

учетом конкретных условий.

(сочетание СНП+ ИНС), что обеспе-чивается применением динамической ре-конфигурации структуры ИПС в процессе эксперимента на ЭДУ. Указано  на  пер-спективность комбинации систем, осно-ванных на прецедентах, с идеей дина-мической реконфигурации ИПС, а также настраиваемых  на нужную структуру гибридных сетей на базе СНП и ИНС для обеспечения точности  измери-тельного преобразования даже  при  больших изменениях внешних факторов,  например, при  переходе ЭДУ в нерасчет-ный режим функционирования. Варианты ИПС с элементами ИИ показаны в табл. 2, из которой видно, что в  разработанных ИПС  используются одна или  две  интеллектные компоненты (ИНС  и  АГ, СНП и СПП, ИНС и СНП). Возможно объединение ИПС (ИПС с оптимизацией 1-го интервала между датчиками  и  ИПС с  адаптацией  шага опроса) одним методом ИИ (Anytime -алгоритм).

В приложениях приведены тексты разработанных  программ  ЭВМ, зарегистрированных в Отраслевых фондах алгоритмов и программ, схемы и описания запатентованных технических решений, фотографии разработанных и изготовленных ИПС и ИИУС ЭДУ; акты и справки о внедрении и использовании результатов диссертационной работы.

Основные результаты диссертационного исследования:

1. Обосновано требование к точности ИПС как элементу ИИУС ЭДУ с управляемым разгоном (допустимая погрешность ИПС 2,8 %) при заданной погрешности управления  3,0 % для реализации простого алгоритма управления ЭДУ с однократным расчетом момента подачи команды на прекращение подвода  энергии к ЭДУ путем шунтирования его рельсового канала. Предложенный и обоснованный режим «прерывистого» измерения  мгновенной скорости только на участках квазиравномерного движения при питании ЭДУ от емкостного источника энергии в отличие от традиционного измерения скорости на всей траектории движения ПП позволяет снизить динамическую погрешность измерения скорости до пренебрежимо малых значений (0,25 %) при  требовании  к быстродействию ИПС – не более 3,0 мкс.

2. Исследование методом вычислительного эксперимента с использованием объемной численной модели ПП с током влияния на ЭДС ИД кон­структивных параметров системы “движущийся ПП-датчики положения” впервые позволило строго обосновать выбор границ диапазона базового расстояния между соседними ИД в РРК для ИИУС ЭДУ при использовании времяпролетного метода измерения скорости.

3. Проведенное исследование составляющих инструментальной  погрешности  измерения ско-

рости ПП в ЭДУ с исполь-зованием компьютерного модели-рования позволило получить ее предельные оценки при измерении  средней (5,2 %) и мгновенной (1,7 %) скорости. Полученные выражения для методической пог-решности измерения скорости плазмы в ЭДУ времяпролетным методом позволили теоретически обосновать выбор равноускорен-ного движения в качестве рас-четного режима, обеспечивающего минимальную методическую пог-решность измерения скорости, и доказать, что при контроле ско-рости времяпролетным методом в ЭДУ с управляемым разгоном пред-почтительным с точки зрения ми-нимизации методической погреш-ности является вариант с заданным интервалом пути, а в ЭДУ с неуправляемым разгоном - вариант с заданным интервалом времени. 

4. Разработанная и реализо-ванная в виде набора программ комплексная математическая мо-дель системы «ЭДУ-ИПС», осно-ванная на совместном взаимо-связанном использовании модели движения ПП, модели электромаг-нитного поля от тока в ПП, модели ИД, модели алгоритма вычисления скорости, впервые позволила проводить сравнительный анализ по точности  вариантов структуры ИПС методом вычислительного эксперимента на стадии проектирования ИПС ИИУС без многочисленных дорогостоящих натурных экспериментов на ЭДУ, в частности, при объединении комплексной модели с  программой – нейроимитатором позволила провести выбор  варианта структуры нейросетевого  ИПС с подачей на вход нейросети значений логарифмо-логометрической КФ  и ее производной по времени с получением на выходе значений скорости и доказать, что применение ИНС в качестве аппроксиматора повышает точность ИПС в несколько раз по сравнению с традиционной аппроксимацией КФ эмпирическими выражениями, причем, при увеличении числа слоев ИНС до 2,5 с 10 нейронами в каждом слое максимальная методическая погрешность ИПС может быть снижена до 1,2 %.

5. Полученный комплекс расчетных формул позволяет оценивать скоростные, временные параметры и положение (координату) движущегося ПП, а также методические погрешности измерения скорости при использовании двух вариантов  времяпролетного метода: и в режиме равноускоренного движения, выбранного в качестве рабочего режима, обеспечивающего минимальную методическую погрешность измерения скорости ПП.

6. Разработанный метод измерительного преобразования скорости, основанный на формировании промежуточных точек опроса путем программируемой попарной коммутации датчиков, в отличие от традиционного времяпролетного метода обеспечивает возможность перехода от измерения средней скорости на интервале между двумя датчиками к измерению квазимгновенной скорости ПП при том же числе датчиков положения в РРК ИПС, что позволяет повысить точность измерения скорости и как следствие точность управления разгоном и стабилизации скорости ПП (тела).

7. Предложенные разновидности «метода координатной функции» для измерительного преобразования скорости, основанного на сочетании принципа «двух наблюдателей» и логометрического метода измерения, а также нулевого метода измерения с использованием КФ дифференциально-суммарно-логометрического типа и аппроксимацией сигнала датчика положения экспоненциальной функцией, в отличие от известных методов измерительного преобразования обеспечивают измерение квазимгновенной и истинно мгновенной скорости ПП в ЭДУ и, соответственно, повышенную точность измерения  скорости ПП (тела) и управления ЭДУ.

8. Разработанный метод измерительного преобразования скорости ПП с использованием в качестве информативного параметра геометрического среднего сигналов датчиков положения, основанный на выявленной инвариантности этого параметра ко всем мешающим факторам и зависимости его только  от скорости движения ПП и тока в ПП, в отличие от других методов измерительного преобразования мгновенной скорости позволяет повысить помехозащищенность ИПС за счет замены операции дифференцирования на операцию непрерывного измерения тока в ПП.

9. Разработанные методики параметрического и структурного синтеза ИПС, в том числе основанные на предложенном критерии «двойного минимума» при структурном синтезе и различных методах ИИ при параметрическом и структурном синтезе, в отличие от известных подходов позволили обоснованно  определять оптимальные конструктивные параметры  РРК (РИК) и структуру ИПС с обеспечением повышенной точности (за счет минимизации составляющих погрешности измерительного преобразования и компенсации различных составляющих погрешности), помехозащищенности (за счет минимизации потерь информации о параметрах сигналов датчиков положения и ошибки обнаружения сигнала оптимального фильтра на выходе датчиков ИПС), а также проводить с использованием аппарата нечетких множеств многокритериальный ранговый анализ и выбор оптимальных методов измерительного преобразования без привлечения сложного аппарата теории векторного синтеза технических систем.

10. На основе предложенных новых методов и средств измерительного преобразования параметров движения ПП и тел в ЭДУ, обладающими элементами мировой новизны (23 авторских свидетельства СССР и патента РФ на изобретения) и методологии проектирования ИПС, отраженной в 67 публикациях и 2-х зарегистрированных программах ЭВМ, разработан ряд  ИПС для  ИИУС ЭДУ с относительной приведенной погрешностью измерения квазимгновенной скорости 2,5 % , а  мгновенной скорости 2,0 % (на базе 2,5-слойной ИНС). Их использование при реализации простого алгоритма управления ЭДУ  (с  определением мгновенной скорости, без расчета ускорения  и однократным расчетом момента подачи команды на шунтирование РК в режиме  on-line и без коррекции его расчетного значения) обеспечивает погрешность управления разгоном ПП3,0 %, а при реализации сложного алгоритма управления ЭДУ (с памятью, определением мгновенной скорости  и ускорения ПП и несколькими коррекциями в режиме on-line расчетного значения момента подачи команды на шунтирование РК) (1,0-3,0) %.

По материалам исследований разработано и внедрено на предприятиях страны 7 типов и модификаций ИПС, устройств и  подсистем управления для ИИУС  ЭДУ, часть которых внесена в Отраслевой каталог. Подтверждена универсальность и возможность распространения на смежные отрасли электротехники предложенного базового  метода измерительного преобразования скорости МКФ при проведении измерений в широком диапазоне скоростей (от единиц м/с до единиц км/с) в результате разработки,  изготовления и ряда внедрений (18 комплектов) на отечественных предприятиях РАО ЕЭС и за рубежом (Литва) измерительного преобразователя  и регистратора мгновенной скорости  контактов высоковольтных коммутационных аппаратов типа «МАРС-1».

Результаты вычислительных и физических экспериментов  по оценке работоспособности готовых схемотехнических решений на основе выполненных исследований подтверждены производственными испытаниями в условиях заказчиков, удостоверенными актами внедрения в опытно-промышленную эксплуатацию ряда разработанных и изготовленных ИПС и ИИУС.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ ПО РЕЗУЛЬТАТАМ РАБОТЫ

Диссертационная работа является итогом исследований автора за период 1985–2008 г.г. по развитию и обобщению теории измерительных преобразователей скорости движения плазмы для ИИУС магнитоплазменных ЭДУ. В результате проведения комплекса исследований разработан ряд новых оригинальных методов и средств измерительного преобразования средней,  квазимгновенной  и  мгновенной  скорости  для  ИИУС магнитоплазменных ЭДУ,  что позволило упростить существующие ИИУС ЭДУ при заданной точности стабилизации скорости и повысить качество управления разгоном ПП и тел в ЭДУ.

Совокупность вынесенных на защиту положений и полученных в диссертационной работе результатов позволяет классифицировать их как научно обоснованные технические  решения, вносящие значительный вклад в ускорение научно-технического прогресса в области информационно-измерительных и управляющих систем для высокоскоростного разгона плазмы и тел с использованием магнитоплазменных ЭДУ, состоящие:  в разработке новых методов  измерительного  преобразования  квазимгновенной  и  мгновенной  скорости разгона ПП для ИИУС  магнитоплазменных  ЭДУ,  обеспечивающих  повышение  точности  контроля  и  регистрации  скорости и как следствие высокой точности управления разгоном и стабилизации скорости ПП при использовании простых алгоритмов управления.

Содержание диссертации опубликовано в следующих работах:

МОНОГРАФИЯ

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


СТАТЬИ В ЖУРНАЛАХ, РЕКОМЕНДОВАННЫХ ВАК РФ

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

3. Кириевский Е.В., Михайлов А.А. Информационный анализ фильт­ра, оптимального по критерию минимума ошибки обнаружения//Изв. Сев.–Кавк. науч. центра высш.шк. Техн. науки.–1988.– № 4. – С. 64–69.

4. Кириевский Е.В., Михайлов А.А. Использование функциональ­ных преобразователей для получения максимума полезной ин­формации из сигнала//Изв. вузов. Радиоэлектроника.– 1989.– № 11. –  С. 49-51.

5. Кириевский Е.В., Михайлов А.А. Выбор параметров распределенного регистрирующего контура  измерителей скорости времяпролетного типа // Изв. Сев.–Кавк.науч. центра высш. шк. Техн. науки.–1990.– № 2.– С. 8–13.

6. Кириевский Е.В., Михайлов В.В., Ханжиев А.С. Перспективы построения гибких релейных защит с перестраиваемой архитектурой для автономных энергосистем // Электричество. –1990. – № 3. – С. 18–25.

7. Кириевский Е.В., Михайлов А.А. Исследование методической погрешности  измерителей

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

С. 84-92.

8. Кириевский Е.В., Михайлов А.А. Выбор расчетного режима для  оценки методической погрешности  измерителей  скорости  времяпролетного типа //  Изв. Сев.-Кавк. науч. центра высш. шк. Техн. науки. – 1993. – №3–4. – С. 92-98.

9. Кириевский Е.В., Михайлов А.А.  Метрологическая  оценка  допустимой  ошибки обнаруже-

ния объекта скоростемером с распределенным регистрирующим контуром // Изв. вузов. Электромеханика.– 1994. - № 4-5. – С. 71-75.

10. Кириевский Е.В., Михайлов А.А. Оценка методической погрешности измерителя линейной скорости с распределенным регистрирующим контуром//Изв. вузов. Электромеханика.–1995.– №1–2. – С. 46-49.

11. Кириевский Е.В., Михайлов А.А. Анализ предельной методической погрешности измерителей скорости с распределенным регистрирующим контуром//Изв. вузов. Электромеханика.–1996. –

№1-2. – С. 54-57.

12. Кириевский Е.В., Михайлов А.А. Анализ зависимости динами­ческой погрешности скоростемеров времяпролетного типа от диапазона измеряемых скоростей // Изв. вузов. Электромеханика.– 1997 . – №3. – С. 46-52.

13. Кириевский Е.В., Михайлов А.А Структурный синтез системы измерения линейной скорости времяпролетного типа//Изв. вузов. Электромеханика.–1999.–№3.–С. 77–80.

14. Долгих В.В., Кириевский Е.В. Контроль скоростных характеристик высоковольтных выключателей емкостным методом//Электротехника.-1999.-№12.–С. 45-49.

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

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

17. Кириевский Е.В. Измерение параметров движения с использованием метода эталонной координатной функции//Изв. вузов. Электромеханика.-2000.-№ 4.-С. 74-80.

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

19. Кириевский Е.В., Михайлов А.А.  Параметрический синтез распределенного регистрирующего контура системы измерения скорости времяпролетного типа//Изв. вузов. Электромеханика. –2001. – №2.– С. 42–47.

20. Кириевский Е.В.,  Долгих В.В. Прибор для эксплуатационного контроля высоковольтных выключателей по параметрам движения контактов емкостным методом// Электрические станции.– 2001.– № 11.– С. 56-61.

21. Кириевский Е.В.,  Долгих В.В. Коррекция систематических погрешностей логометрических измерительных преобразователей // Измерительная техника.–2002.–№ 5.– С. 20-23.

22. Кириевский Е.В. Исследование дифференциально-логометрических координатных функ-ций  для системы измерения скорости в электродинамическом ускорителе масс // Изв. вузов. Электро-

механика. – 2002. – №5. – С. 57– 61.

23. Кириевский Е.В., Михайлов А.А. Синтез распределенного регистрирующего контура времяпролетного измерителя скорости с адаптацией шага установки датчиков//Измерительная техника. – 2002. – №10. - С. 53–56.

24. Кириевский Е.В. Структурные методы повышения помехозащищенности систем измерения скорости в электродинамических ускорителях масс//Изв. вузов. Электромеханика.-2003.-№ 3.-С.25-31.

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

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

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

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

29. Кириевский Е.В.  Многокритериальный сравнительный анализ методов измерения  скорости  плазмы в электродинамическом  ускорителе  с  использованием теории нечетких множеств//Изв. вузов. Электромеханика. 2003.– № 6.– С. 40–45.

30. Кириевский Е.В., Кириевский В.Е. Анализ нейросетевых структур системы измерения скорости разгона тел в электродинамическом ускорителе // Измерительная техника. –2004.–№1.–С. 39-43.

31. Кириевский Е.В., Кириевский В.Е. Исследование динамической погрешности измерения мгновенной скорости тела в плазменном электродинамическом ускорителе//Изв. вузов. Электромеханика. –2006. –№2. – С. 55-60.

32. Кириевский Е.В., Кириевский В.Е. Анализ динамической погрешности подсистемы контро-

ля мгновенной скорости в системе функциональной диагностики и управления магнитоплазменного ускорителя масс // Контроль. Диагностика. – 2008. – № 1. – С.31-44.

СТАТЬИ В ЖУРНАЛАХ, ТЕЗИСЫ ДОКЛАДОВ В МАТЕРИАЛАХ И СБОРНИКАХ ТРУДОВ

НАУЧНЫХ КОНФЕРЕНЦИЙ

33. Микропроцессорная автоматизированная система управления импульсными установками прямого преобразования энергии / Е.В. Кириевский, В.В. Михайлов, В.Е. Харитонов, Е.С. Коршунов, А.И. Капустин // Прямое преобразование различных видов энергии в электрическую: информ. бюл. Науч. совета по комплексной проблеме «Методы прямого преобразования тепловой энергии в электрическую» АН ССCР. – 1987.–№ 4(138).– С. 27–36.

34. Кириевский Е.В., Казаков В.И. Организация вычислительных процессов в микропроцессорных автоматизированных системах управления импульсными установками//Прямое преобразование различных видов энергии в электрическую: информ. бюл. Науч. совета по комплексной проблеме «Методы прямого преобразования тепловой энергии в электрическую» АН ССCР.–1987.– № 4 (138).

35. Кириевский Е.В., Михайлов А.А. Сравнительный анализ способов измерения линейной скорости метаемого тела в электромагнитных метательных установках//Проблемы преобразования энергии: информ. бюл. Научн. совета по комплексной проблеме  «Методы прямого преобразования тепловой энергии в электрическую» АН ССCР-1989.-№2(148).-С.280-286.

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

37. Микропроцессорная система сбора и обработки информации для определения параметров движения сверхзвуковых потоков/Е.В. Кириевский, А.А. Михайлов,  В.В. Михайлов и др.//Передовой производственный опыт/ЦНИИНТИКПК.–1989.–№5(199).– С. 14–16.

38. Kirievsky E.V., Mikhailov A.A.  Functional  transformer  application for the obtaining of maximum useful information out of signal //Radioelectronics and Communications Systems.–1989.–Vol.32.–P.74-79.–(Published by Allerton Press Inc.,USA).

39. Микропроцессорная система многоканального контроля параметров импульсов управления /Е.В. Кириевский, А.А. Михайлов,  В.В. Михайлов, Е.С. Коршунов//Передовой производственный опыт/ЦИИНТИКПК.–1991.–№2.–С. 29-36.

40. Кириевский Е.В. Нейросетевая реализация системы измерения параметров движения плазмы в электродинамических ускорителях масс // Перспективные информационные технологии и интеллектуальные системы. – 2003.– №1. – С. 50–52.

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

42. Кириевский В.Е., Кириевский Е.В. Система моделирования процессов измерения скорости в электродинамическом ускорителе (MMVS)//Программы для ЭВМ. Базы данных. Топологии интегральных микросхем .- 2001. - №1(34). - С. 273-274.

43. Кириевский Е.В., Седых А.И. Структурные методы повышения точности и достоверности измерения линейной скорости // Средства и системы управления в технике и технологии: межвуз. сб. науч. тр. – Новочеркасск: НПИ, 1991. – С. 16-22.

44. Кириевский Е.В., Седых А.И. Структурный метод повышения точности и достоверности измерения линейной скорости//Методы и средства измерения механических параметров в системах контроля 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. Микропроцессорный автоматический регистратор скоростных характеристик высоковольтных выключателей: Тез. докл. на XIV сессии семинара «Кибернетика электрических систем» РАН по тематике «Диагностика электрооборудования», г. Новочеркасск, 23-25 сент. 1992 г.// Изв. вузов. Электромеханика. 1992. –  № 6. – С. 136-138.

46. Кириевский Е.В., Седых А.И. Повышение точности времяпролетных измерителей скорости методом формирования специальной координатной функции // Методы и средства измерения механических параметров в системах контроля и управления: тез. докл. к Всесоюз. науч. конф., г. Пенза, янв. 1992 г. –  Пенза, 1992.–С. 28-29.

47. Кириевский Е.В., Долгих В.В.  Регистратор  параметров  движения  контактов высоковольт-

ных выключателей // Состояние и проблемы технических измерений: 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 разработки переносного диагностического прибора контроля параметров движения контактов высоковольтных выключателей: Тез. докл. на XV сессии семинара «Кибернетика электрических систем» РАН по тематике «Диагностика электрооборудования», г. Новочеркасск, 23-25 сент. 1994 г.// Изв. вузов. Электромеханика. 1994. –  № 6. – С. 136–137.

49.  Кириевский Е.В., Кириевский В.Е.  Экспериментальные исследования и разработка базы данных координатно-емкостных характеристик высоковольтных выключателей для программирования диагностических регистраторов «МАРС-1»: тез.  докл. на XVI сессии семинара «Кибернетика электрических систем» РАН по тематике «Диагностика электрооборудования», г. Новочеркасск, 23-25 сент. 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 Electrical Engineering.–1999.–Vol.70, №12.–Р.67-71 (Published by Allerton Press Inc. (USA), 2001).

51.  Кириевский В.Е., Кириевский Е.В. Подбор эмпирической формулы зависимости сигнала индукционного датчика от координаты движущегося проводника с током методом вычислительного эксперимента // Научно-техническое творчество молодых – возрождению университета: тез. докл. науч.-техн. конф. студентов и аспирантов ЮРГТУ. – Новочеркасск: ЮРГТУ, 1999. – С. 131-133.

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

53. Кириевский Е.В.,  Кириевский В.Е. Применение нейронных сетей для повышения точности измерения параметров движения методом эталонной координатной функции//Теория, методы и средства измерений, 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.  Математическое моделирование сигнала датчика положения движущегося объекта в системе автоматизации научных исследований электрофизической уста- новки//Контроль, измерения, информатизация: материалы Междунар. науч.-техн. конф.- Барнаул: АГТУ, 2000. - С. 164-165.

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

56. Кириевский Е.В.,  Кириевский В.Е. Сравнительный анализ методов измерения скорости движения макротел в канале электродинамического ускорителя //Информационные технологии и управление: юбил. сб. науч. тр. факультета информационных технологий 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 скорости движения проводника с током методом геометрического усреднения сигналов датчиков положения//Теория, методы и средства измерений, контроля и диагностики: материалы II Междунар. 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 метод измерения разгона для системы управления магнитоплазменным ускорителем//Новые технологии управления движением технических объектов: 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 параметров магнитоплазменного ускорителя на напряжение 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. Neural Network System for Measurement of Movement Plasma Parameters in Electrodynamic Railgun//Proceedings of 2002 IEEE International Conference on Artificial Intelligence Systems ICAIS’2002, 5-10 September 2002, Divnomorskoe // IEEE Computer Society, 2002. – Р. 211–212.

62. Кириевский Е.В. Методы искусственного интеллекта в задачах измерения параметров движения // Труды Междунар. 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 с использованием методов искусственного интеллекта//Математические методы в технике 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. Кириевский Е.В.,  Январев С.Г. Система измерения параметров движения тела на базе двух нейросетей с раздельными режимами обучения//Труды  Междунар. науч-техн. конф. «Интеллектуальные системы» (IEEE AIS’04) и «Интеллектуальные САПР» (CAD-2004): в 3-х т.-М.:Изд.-во физ.-мат. лит., 2004.-Т.1.-С.360-363.

65. Кириевский Е.В., Январев С.Г.  Анализ  алгоритмов  управления  разгоном  тела  в магнито-

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

РУКОПИСИ, ДЕПОНИРОВАННЫЕ В ВИНИТИ

66. Кириевский Е.В. Математическое моделирование электромагнитного поля движущегося плазменного поршня в канале электродинамического 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 скорости разгона тел в магнитоплазменном ускорителе масс / Юж.-Рос. гос. техн. ун-т.-Новочеркасск, 2003.–41 с.– Деп. в ВИНИТИ 18.02.2003, №321-В2003.

СВИДЕТЕЛЬСТВА ОБ ОТРАСЛЕВОЙ РЕГИСТРАЦИИ ПРОГРАММ ДЛЯ ЭВМ

68. Кириевский В.Е., Кириевский Е.В.  Многокритериальный  нечеткий ранговый анализ вари-

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

69. Кириевский В. Е.,  Кириевский Е. В. Система моделирования процессов измерения скоро-

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

70. Кириевский В.Е., Кириевский Е.В. Многокритериальный нечеткий ранговый анализ вариантов: свидетельство №5266 об отраслевой регистрации разработки/Федеральное агентство по образованию; Гос. корд. Центр информ. технологий; Отраслевой фонд алгоритмов и программ.–Зарег. 07.10.2005.

АВТОРСКИЕ СВИДЕТЕЛЬСТВА И ПАТЕНТЫ НА ИЗОБРЕТЕНИЯ

71. А.с. 661354 СССР, МКИ G01R. Способ измерения больших постоянных токов в шинах прямоугольного 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, МКИ G01R. Датчик тока / Кириевский Е.В.,  Калинин И.И. – Опубл. 1983,  Бюл. №20.

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

74. А.с. 1569714 СССР, МКИ G 01 Р 3/67. Устройство для измерения скорости линейного 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 движения объекта / Е.В. Кириевский, А.А.Михайлов, А.И. Седых. – Опубл. 1990, Бюл. № 29.

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

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

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

79. А.с.  1672378 СССР, МКИ G 01 Р 3/64. Способ и устройство измерения 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 скорости перемещения/ Е.В. Кириевский, А.А. Михайлов, А.И. Седых. – Опубл. 1992, Бюл.  № 17.

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

82. Пат.1818588 РФ, МКИ 6G 01P 3/64. Способ измерения скорости движения объекта / Е.В. Кириевский, В.В. Долгих, А.И. Седых и др. – Опубл. 1993, Бюл. №20.

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

84. Пат. 2117309 РФ, МКИ 6G 01P 3/64. Способ диагностики электрического коммутационного 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 коррекции систематической погрешности измерительного преобразователя с параметрическим датчиком/ Кириевский Е.В., Долгих В.В. – Опубл.1999, Бюл. № 14.

86. Пат. 2134424  РФ, МКИ 6 GO1R.  Способ коррекции систематической погрешности измерительного преобразователя с параметрическим датчиком/ Кириевский Е.В., Долгих В.В.– Опубл.1999, Бюл. № 22.

87. Пат. 2169926 РФ,  МКИ 7 GO1P  3/64. Способ измерения скорости движения объекта и устройство для его реализации/Кириевский В.Е., Кириевский Е.В., Щедрин В.Н.–Опубл. 2001, Бюл.№ 18.

88. Пат. 2172960 РФ,  МКИ 7 GO1P  3/64. Способ измерения скорости движения объекта и устройство для его реализации./Кириевский В.Е., Кириевский Е.В., Щедрин В.Н.- Опубл. 2001,Бюл.№ 24.

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

91. Пат. 2199753 РФ,  МКИ 7 GO1P  3/64. Способ измерения скорости движения объекта / Кириевский Е.В., Январев С.Г. – Опубл. 2003, Бюл. № 6.

92. Пат. 2208793 РФ.  МКИ 7 GO1P  3/50. Способ измерения скорости движения проводника с током / Кириевский Е.В., Январев С.Г. –  Опубл. 2003, Бюл. № 20.

93. Пат. 2208794 РФ, МКИ G01P 3/64. Способ измерения скорости линейного перемещения объекта / Кириевский Е.В., Михайлов А.А., Кириевский В.Е. и др. – Опубл. 2003, Бюл. №20.

Личный вклад автора в опубликованных в соавторстве работах: [1-16, 19-21, 23, 27, 30-39, 41, 43-51, 53-59,  64, 68, 71-93] – постановка задачи, основная идея и анализ результатов; [3-5, 7-9, 12, 13, 19, 21, 23, 31, 32, 36, 38, 41] – вывод математических 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] – построение математической 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 статей  в журналах, рекомендованных ВАК  РФ [17, 18, 22, 24-26,  28, 29].

Кириевский Евгений Владимирович

МЕТОДЫ  И СРЕДСТВА ИЗМЕРИТЕЛЬНОГО ПРЕОБРАЗОВАНИЯ

СКОРОСТИ ДВИЖЕНИЯ ПЛАЗМЫ ДЛЯ ИНФОРМАЦИОННО-ИЗМЕРИТЕЛЬНЫХ

И УПРАВЛЯЮЩИХ СИСТЕМ ЭЛЕКТРОДИНАМИЧЕСКИХ УСКОРИТЕЛЕЙ

Автореферат

________________________________________________________________

Подписано в печать ………… 2008.

Формат 60х84 1/16. Бумага офсетная. 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) 5-53-03 E-mail: typography@novoch.ru






© 2011 www.dissers.ru - «Бесплатная 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.