Теоретичне обґрунтування, методи і засоби узгодженого вторинного перетворення вібросигналів у системах керування енергетичними установками

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

Теоретичне обґрунтування, методи і засоби узгодженого вторинного перетворення вібросигналів у системах керування енергетичними установками

Автореферат

дисертації на здобуття наукового ступеня кандидата технічних наук

Загальна характеристика роботи

Актуальність теми. Енергетичні установки (ЕУ) широко застосовуються у сучасній техніці. Це турбіни, корабельні і ракетні двигуни, компресори та ін. При роботі ЕУ виникають вібрації, що генерують низькочастотні вібросигнали (ВС), найбільш потужні спектральні складові яких розташовані в діапазоні до 10000 Гц. У структурі цих сигналів закладено великий об'єм інформації про стан машини. У реальній роботі ЕУ при виникненні аварійної ситуації в досліджуваному сигналі з'являються спектральні складові, які не пов'язані із частотою руху робочого органу: гармонічні, випадкові вузько- і широкосмугові складові вібросигналу. Вони визначають форму ВС та характеризують стан окремих вузлів і елементів енергетичних установок при впливі динамічних навантажень в умовах нормальної роботи або екстремальних умов експлуатації.

Продовження терміну служби ЕУ великої вартості та впровадження засобів їхнього захисту в аварійних ситуаціях, пов'язано з розвитком систем керування і розробкою методів, алгоритмів, апаратно-програмних заходів виявлення і аналізу вібросигналів, які трансформуються вимірювальними датчиками.

Для виділення із ВС інформаційних складових, що придатні для управління ЕУ, застосовують спектральні, кореляційні, кепстральні методи аналізу, які реалізуються фільтровим, послідовним або паралельним аналізаторами, а в цифровому виді розраховуються за допомогою швидкого перетворення Фур'є.

При цьому суттєвим фактором, який впливає на можливості використання ВС і його складових у якості основи для управління ЕУ, є шум, нейтралізація дії котрого традиційними методами представляється малоефективною.

У зв'язку з вище викладеним, розробка підходу, який дозволяє виділяти інформаційні складові ВС на тлі шуму з можливістю їх використання для управління функціонування означених об'єктів являється актуальним напрямком у розв'язанні задач ефективної технічної експлуатації ЕУ.

Зв'язок роботи з науковими програмами, планами, темами. Дисертаційна робота виконувалася відповідно до одного з наукових напрямків Одеського національного політехнічного університету «Діагностика» і з держбюджетними темами: 1. №97-58 «Дослідження методів контролю віброакустичної діагностики роторних машин і механізмів» (реєстраційний №0193U0305069, 1993 р.). 2. №300-58 «Методи та засоби віброакустичної діагностики машин і механізмів» (2001 р.). 3. №438-58 «Дослідження та розробка моделей і алгоритмів обробки діагностичних сигналів роторних машин енергетичних установок загального та спеціального призначення» (реєстраційний №0103U000039, 2003 р.). Автор дисертації був виконавцем даних робіт.

Мета і завдання дослідження.

Метою дисертації є розробка теоретичного обґрунтування, методів і засобів узгодженого вторинного перетворення вібросигналів (УВПВС) ЕУ для виділення заданих інформативних складових з їхнього спектру та формуванням відповідних впливів для систем керування ЕУ.

Для досягнення поставленої мети необхідно вирішити наступні завдання:

1. Провести аналіз ВС ЕУ, їх інформативних складових і можливих методів їхнього виділення та перетворення для систем керування.

2. Проаналізувати властивості шумової складової ВС ЕУ і теоретично обґрунтувати можливості її придушення.

3. Проаналізувати властивості інформативної складової ВС ЕУ і теоретично обґрунтувати можливості формування керуючого сигналу на її основі.

4. Розробити методи УВПВС зі змінним перетворенням ВС ЕУ.

5. Розробити методи УВПВС із постійним перетворенням ВС ЕУ.

6. Провести схемотехнічну розробку засобів, що реалізують методи УВПВС зі змінним перетворенням ВС ЕУ.

7. Провести схемотехнічну розробку засобів, що реалізують методи УВПВС з постійним перетворенням ВС ЕУ.

8. Оцінити стійкість розроблених засобів УВПВС для їхнього практичного застосування.

Об'єктом дослідження є процеси, що відбуваються в енергетичних установках, і системи керування ними.

Предметом дослідження є методи і засоби УВПВС у системах керування енергетичними установками.

Методи дослідження базуються на використанні: основ теорії оптимальної фільтрації в напрямку формування узгоджених фільтрів з максимальним відношенням сигнал/шум; елементів кореляційного, ймовірносно-статистичного та спектрального аналізу; окремих критеріїв і теорем, зокрема, Пелі-Вінера, Шварца-Буняковського, Вінера-Хінчина, Фубіні та ін.; спеціальних функцій Хевісайда, Дірака, інтегралів Френеля та ін.; основ теорії сигналів і електронних схем; елементів теорії автоматичного керування; методів математичного та схемотехнічного моделювання та аналізу із застосуванням СхСАПР.

Наукова новизна отриманих результатів:

1. Вперше розроблено теоретичні основи УВПВС ЕУ, включаючи узагальнену структуру перетворення і теоретично досліджено властивості інформативної та шумової складової ВС, і їхній зв'язок з параметрами опорного сигналу.

2. Вперше запропоновано аналітичні перетворення відгуку УВПВС ЕУ для формування управляючих впливів у системах керування ЕУ.

3. Вперше розроблено методи УВПВС ЕУ зі змінним перетворенням, зокрема фільтровий метод нульового порядку, фільтровий метод першого порядку, гетеродинний метод першого порядку і сформовано та проаналізовано функціональні моделі цих методів.

4. Вперше запропоновано методи УВПВС ЕУ з постійним перетворенням, зокрема, дисперсійний метод нульового порядку, сформовано функціональну модель методу УВПВС ЕУ та проведено аналіз її основних особливостей.

5. Вперше розроблено функціональні структури засобів і сформовано схемотехнічні моделі, що реалізують запропоновані методи УВПВС ЕУ зі змінним і постійним перетворенням. Проведено аналіз стійкості та термокомпенсації на основі цих моделей.

Практичне значення отриманих результатів.

Розроблені в дисертації теоретичні основи та методи УВПВС ЕУ дозволили запропонувати схемотехнічні рішення для наступних пристроїв УВПВС ЕУ:

- пристрій фільтровий нульового порядку;

- пристрій фільтровий першого порядку;

- пристрій гетеродинний першого порядку;

- пристрій дисперсійний нульового порядку.

Ці пристрої призначені для функціонування в системах керування ЕУ з метою виділення інформативних складових з ВС та придушення шумових складових і формуванням сигналів, що впливають на режими роботи ЕУ (швидкість обертання, потужність і т. п.).

На основі розроблених у дисертації теоретичних рішень виконано розробку структурної, функціональної та принципової схем, виконано макетування, експериментальні дослідження пристрою дисперсійного другого порядку на основі приладів із зарядовим зв'язком. Пристрій впроваджено у контрольно-вимірювальний комплекс у вигляді підсистеми перетворення ВС з метою формування керуючих сигналів та аварійного захисту. Крім того, впроваджений пристрій використовується для отримання еталонних сигналів призначених для контролю параметрів установок в процесі експлуатації. Результати дисертаційної роботи також впроваджено в навчальному процесі Одеського національного політехнічного університету на кафедрі «Радіотехнічних пристроїв» у дисципліни: «Пристрої прийому та обробки сигналів», «Комп'ютеризований прийом і передача інформації», в яких використовуються теоретичні положення та практичні реалізації систем керування енергетичними установками.

Особистий внесок здобувача - всі основні результати дисертаційної роботи отримані автором особисто. У роботах, написаних у співавторстві, здобувачеві належить: [1,7,8] - розробка теоретичних питань побудови дисперсійного аналізатора ВС, розробка алгоритмів моделювання складових вібросигналу; [2-4] - розробка концепції побудови дисперсійного аналізатора ВС з нерівномірною структурою, розробка теоретичних питань нерівномірного інтервалу дискретизації імпульсної характеристики (ІХ) узгодженого фільтра (УФ), розробка алгоритмів моделювання дисперсійного аналізатора ВС з нерівномірним інтервалом дискретизації ІХ УФ; [5] - обґрунтування алгоритмів виявлення ВС.

Апробація результатів дисертації. Основні положення і результати дисертаційної роботи доповідалися на наступних конференціях:

- Науково-технічна конференція професорсько-викладацького складу і наукових співробітників Української державної академії зв'язку ім. А.С. Попова, яка присвячена п'ятиліттю незалежності України (м. Одеса, 1996 р.);

- III Міжнародна конференція з електрозв'язку, телевізійному і звуковому мовленню Укртелеконф-97 (м. Одеса, 1997 р.);

- Друга Українська конференція з перспективних космічних досліджень (Кацивелі, Крим, 2002 р.);

- Шоста міжнародна науково-практична конференція «Сучасні інформаційні та електронні технології» (м. Одеса, 2005 р.);

- Міжнародна науково-практична конференція «Дні науки «2005» (м. Дніпропетровськ, 2005 р.).

Публікації. Основні результати роботи відображено в 10 друкованих працях, 7 зі співавторами, 3 самостійно, у тому числі в сімох статтях і трьох тезах до наукових конференцій.

Структура дисертації. Дисертація включає вступ, 4 розділи, висновки й додатки. Повний обсяг дисертації 232 стор., з них: 44 стор. - рисунків, 1 стор. - таблиця, 10 стор. - список літератури, 40 стор. - додатків. Дисертація містить посилання на 107 використаних джерел, 168 рисунків, 6 таблиць.

Основний зміст роботи

вібросигнал шумовий інформативний

У вступі наведено загальну характеристику роботи, розкрито її актуальність, сформульовано завдання дослідження, методи їхнього вирішення. Визначено наукову новизну та практичну цінність роботи, представлено дані про апробацію і впровадження результатів досліджень.

У першому розділі визначено клас ЕУ та завдання керування ними. Серед основних можна виділити: пуск, останов, аварійний захист, оптимізацію робочих режимів з метою дотримання технологічного процесу.

Завдання керування передбачають одержання, первинну обробку та аналіз отриманої інформації про стан ЕУ, прийняття рішень і формування керуючих впливів. Джерелами інформації для цього є детерміновані показники вимірювальних пристроїв, а також параметри ВС. Рішення приймається шляхом порівняння детермінованих і ВС з еталонними значеннями. На основі цього формуються керуючі сигнали, що впливають на елементи регулювання: поворотні заслінки, відсічні клапани, засувки, які змінюють потужність, частоту обертання, виводячи ЕУ в технологічний режим і виключають аварійні ситуації.

Останнім часом для формування керуючих впливів спостерігається перехід до використання ВС. Вони містять інформацію про часові зміни параметрів ЕУ і можуть використовуватись для їхнього діагностування і формування керуючих впливів.

Експлуатація енергетичних установок приводить згодом до зношування, і руйнування елементів конструкції. Це веде до зміни складових ВС і може характеризувати аварійну ситуацію.

Синтезований пристрій повинен формувати сигнали керування, які надалі будуть використані в алгоритмах прийняття рішень з управління та аварійного захисту.

Зміна керуючих сигналів може вироблятись при появі нових спектральних складових вібросигналу; зміні амплітуди спектральних складових ВС в неприпустимих межах і т. п.

Для аналізу ВС використовують методи синхронного накопичення, спектрального та кореляційного аналізу, статистичні методи одержання рішень.

Цим методам притаманна суттєва залежність від рівня шумів у ВС. Тому для багатьох реальних ЕУ їх застосування обмежене. Разом з тим, узгоджена фільтрація, як підхід, є вільним від цієї залежності. Тому в дисертації запропоновано використовувати вторинну обробку ВС на основі цього підходу і проведено відповідний аналіз можливостей такого рішення.

За результатами виконаного аналізу сформульовано завдання досліджень дисертаційної роботи.

У другому розділі розглянуто теоретичні основи узгодженого вторинного перетворення вібросигналів ЕУ (УВПВС ЕУ), які визначають базу для створення методів і засобів керування ЕУ. Запропоновано узагальнену структурну схему УВПВС ЕУ.

Для розробки методів УВПВС ЕУ у другому розділі були розглянуті властивості як сигналів цієї схеми, так і функціональних характеристик її блоків.

На ЕУ, що є джерелом ВС, встановлюють первинні перетворювачі ВС - датчики вібрацій. Потім ВС x(t) перемножується з опорним сигналом g(t) і їх добуток z(t) подається на блок узгодженої фільтрації. Оскільки ВС у загальному випадку є випадковим, то фільтр узгоджено з опорним сигналом. Використання узгодженої фільтрації необхідно для максимізації відношення сигнал/шум, оскільки інформативні складові ВС перебувають в оточенні шумових.

З урахуванням цього, ВС x(t) подається як адитивна суміш інформативних складових s(t) і шумових складових о(t)

. (1)

Інформативну складові s(t) представимо у вигляді

, (2)

де .

Тоді на вході узгодженого фільтра (УФ) присутні сигнали

. (3)

Сигнал на виході УФ прийме вигляд:

.(4)

У роботі досліджено властивості шумових і інформативних складових ВС. Взаємний вплив складових ВС оцінювався через відношення сигнал/шум (С/Ш) на виході УФ: , де - середня потужність інформативної складової в момент часу ; - потужність шумової складової в той же момент часу.

В роботі доведено (теорема 1), що для запропонованої структури (рис. 1) відношення С/Ш на виході блоку УФ для адитивної перешкоди обмежено відносною величиною його енергії до дисперсії шуму і не залежить від форми опорного сигналу, тобто ; (); ж - тривалість опорного сигналу.

В роботі доведено (терема 2), що властивістю інформативних складових, які необхідно враховувати при формуванні керуючих впливів, є їх тривалість на виході УФ, яка дорівнює подвоєної тривалості опорного сигналу ж.

Розглянуто опорні сигнали:

- нульового порядку

; (5)

- першого порядку

; (6)

- другого порядку

, (7)

де ; - одинична функція; R, а_i () - числові коефіцієнти.

Досліджено вплив порядку опорного сигналу на форму інформативної складової w(t) на виході УФ. Це буде використано для формування керуючих впливів.

Залежно від методу, який використовується, у блоці додаткової обробки ВС, сигнал з виходу УФ w(t) за потребою може піддаватися функціональному перетворенню , де F[·] - деяка нелінійна функція. Одним з варіантів є використання дисперсійної лінії затримки (ДЛЗ) для формування часового спектру ВС.

У блоці формування керуючого впливу сигнал з виходу блоку додаткової обробки y(t) порівнюється із заданим еталонним сигналом, у результаті чого формується керуючий сигнал u(t). Крім того, u(t) може формуватися на основі аналізу сигнатур або на основі аналізу обвідної y(t). У роботі докладно представлено результати моделювання керуючого впливу при різних змінах інформативних складових ВС, які у свою чергу, сигналізують про відхилення в технічному стані ЕУ, що вимагають оперативного втручання.

Теоретичні положення які розроблено в цьому розділі, носять узагальнений характер і не залежать від конкретного методу УВПВС.

У третьому розділі на базі запропонованої узагальненої структурної схеми УВПВС ЕУ (рис. 1) розроблено ряд методів, які здатні вирішувати задачі керування енергетичними установками на базі параметрів ВС.

Основними вимогами до методів УВПВС ЕУ є придушення адитивних шумових завад і виділення із ВС інформативних складових з певним рівнем амплітуди. При цьому запропоновано два напрямки у створенні методів УВПВС ЕУ. У першому - перетворювач підлаштовується під окремі складові ВС (змінне перетворення) з метою послідовного отримання інформації про об'єкт керування. Другий напрямок забезпечує одночасний розгляд складових ВС по типу спектрального розкладання (постійне перетворення), тобто паралельне отримання інформації. Крім того, окремі методи визначаються типом опорного сигналу, який використано в перетворенні.

Так методи УВПВС ЕУ взагалі можна розділити на два класи: змінного і постійного перетворення

Методи, які побудовано на основі принципів першого класу, включють два підкласи: фільтрові та гетеродинні методи. У фільтрових методах передбачається підстроювання параметрів узгодженого фільтра під контрольовану інформативну складову вібросигналу при постійному опорному сигналі, а для гетеродинних методів передбачається регулювання параметрів опорного сигналу.

До методів другого класу належать дисперсійні та ЛЧМ (лінійно - частотно модульовані) методи. Перші з них базуються на використанні ДЛЗ, а другі застосовують ЛЧМ сигнали.

У ЛЧМ методах, відповідно до назви, застосовуються методи тільки другого порядку. У відмінності від попереднього підкласу для ЛЧМ методів немає необхідності у використанні додаткової ДЛЗ.

Крім перерахованих класів і підкласів методів УВПВС ЕУ можливе використання різних комбінацій з них відповідно до виникаючої потреби застосування процесу керування енергетичними установками.

Опираючись на узагальнену структурну схему УВПВС ЕУ, розроблено структурну схему фільтрового методу нульового порядку (ФМНП). Оскільки фільтровий метод вибірково перетворює складові ВС, то представимо (1) у вигляді . Опорний сигнал має вигляд (5). Імпульсна характеристика визначається опорним сигналом і для ФМНП матиме вигляд:

(8)

де або , що визначає два методи: з підсумовуванням і відніманням фази відповідно. Тоді сигнал на виході УФ буде визначатися виразом (4) і для ФМНП матиме вигляд:

=,

=. (9)

Питання фізичної реалізації методу розглядалися у роботі на основі функціонального моделювання в середовищі СхСАПР. Для цього вирази (8), (9) були перетворені таким чином, щоб сформувати модель УФ ФМНП:

;, (10)

де d₁=; b₁=; с₁=; d₂=; b₂=; с₂=.

Одну із функціональних структур узгодженого фільтра ФМНП з урахуванням описів (10) представлено на рис. 5, на підставі якої було сформовано функціональну модель ФМНП у середовищі СхСАПР.

Для перевірки працездатності методу було проведено моделювання ВС і сигналів на базі функціональної моделі метода. ВС представлено сумою інформативних складових s(t) та шумових складових о(t) і він x(t) має форму.

Моделювання ФМНП проводилося для шостої складової ВС. Для цього у (2), (8) було використано наступні параметри: Q=10; i=6; С₆=-0,9В, щ₆=6·10³рад/с; ц₆=25⁰, К₀=1, R=1, а₀=р/4 і обрано схему с підсумовуванням фази.

Для формування керуючого сигналу u(t) на основі інших складових ВС необхідно провести переналагодження УФ (рис. 4), (рис. 6) за допомогою елементів С1, R2, C2 і С3, R5, C4 (R2= b₁, C1=, C2=с₁, R5=b₂, C3=, C4=с₂).

Аналогічно було розроблено фільтровий метод першого порядку (ФМПП), у якому в якості опорного використовувався сигнал (6). Отримано аналітичні вирази для обґрунтування функціональної моделі УФ ФМПП. Проведено моделювання в середовищі СхСАПР, отримано моделі сигналів, показано здатність схеми виробляти керуючий сигнал u(t) на підставі інформативної складової ВС s(t), що перебуває в шумовому оточенні.

Гетеродинний метод першого порядку (ГМПП) є методом змінного перетворення. У цьому методі виконується підстроювання генератора опорного сигналу під задану складову ВС (2). Тобто в ГМПП послідовно (вибірково) перетворюються окремі складові вібросигналу х(t) у керуючий вплив u(t). З урахуванням структурної схеми (рис. 1) розроблено функціональну модель ГМПП. Аналіз роботи цієї моделі проведено, опираючись на і-у складову ВС. З урахуванням цього методу опорний сигнал g(t) (6), що підлаштовується, представимо у виді

g(t) = R cos(f_i + v_it) Щ(t). (11)

Для одержання функціональної моделі УФ ГМПП було проведено перетворення аналогічні ФМНП, тобто було отримано аналітичний вираз сигналу w(t) на виході УФ:

(12)

де ; .

Після дворазового диференціювання співвідношення (12) одержуємо вирази:

, ,

де q=, r=, p=, q=, r=, p=.

Після інтегрування другого рівняння (12), побудовано функціональну структуру узгодженого фільтра ГМПП (рис. 14), де використано наступні позначення: m n; l. Всі параметри УФ у ГМПП є постійними. Перестройка в цьому методі здійснюється за допомогою зміни параметрів генератора опорного сигналу (11) f для методу віднімання аргументу.

Як і для інших методів, тут можна запропонувати додаткові представлення функціональної структури узгодженого фільтра ГМПП.

Для перевірки фізичної реалізуємості запропонованого методу була сформована модель у середовищі СхСАПР. Як вхідний вплив використовувався ВС (рис. 9). Аналіз функціональної моделі ГМПП проводився для тієї ж шостої гармоніки вібросигналу (4), а відповідні параметри мають наступні значення: рад/с; .

Сигнал опорного генератора g(t) має вигляд, який зображено на рис. 15. На вхід УФ надходить сигнал z(t), форму якого наведено на рис. 16. При цьому сигнал на виході узгодженого фільтру має вигляд, який наведено на рис. 17, а керуючий сигнал u(t) - на рис. 18.

У роботі проведено порівняння сигналів (рис. 17) і u(t) (рис. 18) з «ідеальним» варіантом, при якому вхідний сигнал z(t) містить лише шосту гармоніку, помножену на опорний сигнал. «Ідеальні» відгуки наведено на рис. 19 і рис. 20 відповідно. Наявні відмінності (рис. 17 і рис. 19; рис. 18 і рис. 20) необхідно враховувати при організації керування ЕУ за допомогою сигналу u(t).

Дисперсійні методи відносяться до другого напрямку, у якому перетворювач настроєно на деякий заданий (постійний) частотний стан і він одночасно визначає ряд інформативних складових ВС (2) з наступним формуванням керуючих сигналів u(t). При цьому можна використовувати дисперсійні методи нульового та першого порядку.

Опорний сигнал g(t) аналогічний щодо ФМНП (8). Узгоджену фільтрацію 1,…, узгоджену фільтрацію m (рис. 21), призначено для виділення m гармонік з вібросигналу (1). Тому сигнал на вході УФ z(t) з урахуванням цих гармонічних складових подається у такий спосіб:

.

Фільтри, що забезпечують виконання операцій узгодженої фільтрації, мають наступні імпульсні характеристики:

де = (± з підсумовуванням або з відніманням фази.

Сигнали на виході УФ , i= мають вигляд (9). Сигнал на виході ДЛЗ:

Як і в попередніх випадках, на підставі сигналу на виході УФ сформовано функціональну модель ДМНП. Вона характеризується відсутністю елементів підстроювання, тому що цей метод є методом з постійним перетворенням ВС із паралельним формуванням сигналів керування u(t).

Проведене моделювання методу в середовищі СхСАПР показало здатність ДМНП одночасно виділяти декілька складових ВС, які є інформативними параметрами.

У четвертому розділі запропоновано засоби, що реалізують методи узгодженого вторинного перетворення ВС для систем керування ЕУ.

Тут ЕУ представлено блоком 4 з вихідною функцією F_вих(t), вібраціями v(t) і сигналами електричного та неелектричного характеру r(t), що несуть додаткові дані про стан ЕУ. Вібросигнали ЕУ надходять на блок 5 - первинний перетворювач інформації (датчик), з якого електричний сигнал x(t) подається на перемножувач 6. На цей же блок приходить опорний сигнал з генератора (блок 7). Добуток сигналів x(t) і g(t) - z(t) надходить на блок узгодженої фільтрації (блок 9) і після перетворення відгук w(t) подається на восьмий блок - формувач керуючого сигналу u(t). У блок 3 входять пристрої безпосереднього керування ЕУ, які впливають на неї (блок 4) на основі сигналів . Третій блок контролюється впливами u(t), o(t) (контроль оператора) і е(t) (контроль спеціалізованої ЕОМ (блок 2)). Додаткова інформація для другого блоку y(t) надходить із другого первинного перетворювача (блок 1) і, крім цього, при формуванні сигналу е(t) використовується спеціальна база даних.

Загалом структура (рис. 23) може бути доповнена окремими блоками або частина її пристроїв може бути виключена залежно від типу конкретних ЕУ та завдань, які розв'язуються з їхнього керування.

Разом з тим, у пристрої УВПВС ЕУ обов'язково повинні входити блоки 6-9.

Для схемотехнічної реалізації пристроїв УВПВС ЕУ вирішено наступні задачі: розроблено принципові схеми пристроїв для всіх розглянутих методів з вибором конкретних типів елементів з рекомендаціями до можливої їхньої заміни або вдосконалення; проведено моделювання процесу функціонування запропонованих схем з аналізом їхніх характеристик; оцінено стійкість розроблених схем до зміни параметрів їхніх елементів моделюванням пристроїв УВПВС ЕУ в середовищі СхСАПР. Останній етап проведено у вигляді температурних випробувань запропонованих пристроїв на ЕОМ, а також на основі випробувань методом Монте-Карло та методом найгіршого випадку. Для окремих схем запропоновано заходи з термокомпенсації.

Висновки

В дисертаційній роботі вирішена важлива народно-господарча задача вдосконалення та створення елементів систем керування енергетичними установками за допомогою узгоджених вторинних перетворювачів вібросигналів, які мають високі якісні показники.

1. Огляд літературних джерел показав, що відчутні результати по одержанню сигналів у системах керування ЕУ можуть бути отримані радіотехнічними методами при аналізі вібросигналів.

2. Розроблено теоретичні основи узгодженого вторинного перетворення вібросигналів у рамках рішення задач керування ЕУ. Запропоновано два підходи, що базуються на змінному й постійному перетворенні вібросигналів на основі узгодженої фільтрації.

3. Розроблено теоретичні положення по обробці шумових та інформаційних складових вібросигналів. Досліджено їхні властивості у відповідності зі структурою УВПВС ЕУ для різних варіантів опорних сигналів. Проведено моделювання виділення інформативної складової на тлі впливу шумової складової. Показано можливість формування керуючого впливу на ЕУ при значному шумовому оточенні.

4. Запропоновано методи узгодженого вторинного перетворення ВС для керування ЕУ: фільтровий метод нульового і першого порядків, гетеродинний метод першого порядку, дисперсійний метод. Розроблено функціональні структури методів, проведено оцінку їх фізичної реалізуємості. Визначено області використання.

5. Розроблено функціональні моделі методів у середовищі СхСАПР. Доведено працездатність і ефективність методів шляхом моделювання їхньої роботи.

6. Розроблено засоби реалізації методів УВПВС для керування ЕУ: пристрій фільтровий нульового і першого порядків, пристрій гетеродинний першого порядку, пристрій дисперсійний нульового і другого порядку. Розглянуто питання стійкості схемних рішень.

7. На базі розробленої узагальненої моделі узгодженого вторинного перетворення ВС для керування ЕУ виготовлено пристрій дисперсійний другого порядку. У якості основи лінії затримки узгодженого фільтра використано прилади із зарядовим зв'язком. Після проведення випробувань і експериментальних досліджень пристрій прийнято до впровадження.

Список опублікованих робіт за темою дисертації

1. Ермилов В.А., Тарабуев С.Т., Тесленко П.А., Ямпольский Ю.С. Обнаружение виброакустических сигналов с неизвестной частотой // Автоматизация судовых технических средств: научно-технический сборник, вып. 1. - Одесса, ОГМА, 1993. - С. 38-44.

2. Ямпольский Ю.С., Ермилов В.А, Тесленко П.А. Исследование пары: сигнал-согласованный фильтр с неравномерной структурой // Тр. Одес. политехн. ун-та. - Одесса, 1996. - Вып. 2. - С. 39-40.

3. Ямпольский Ю.С., Ермилов В.А., Тесленко П.А. Анализ свойств согласованного фильтра с неравномерной структурой // Тр. Одес. политехн. ун-та. - Одесса, 1997. - Вып. 2. - С. 88-91.

4. Ямпольский Ю.С., Ермилов В.А., Тесленко П.А. Дисперсионный анализатор спектра с неравномерной структурой // Конференция УкрТелеКонф-97, Одесса, 1997. - С. 57-60.

5. Ямпольский Ю.С., Ермилов В.А., Тесленко П.А. Обнаружение вибросигналов с неизвестной частотой // Тр. Одес. политехн. ун-та. - Одесса, 1998. - Вып. 2. - С. 93-97.

6. Тесленко П.А. Устройство временного сжатия // Тр. Одес. политехн. ун-та. - Одесса, 1999. - Вып. 2. - С. 200-202.

7. Ямпольский Ю.С., Ермилов В.А., Тесленко П.А. Анализ случайных вибросигналов дисперсионным анализатором // Проблемы управления и информатики: Международный научно-технический журнал. - Киев, 2003. - №4. - С. 127-133.

8. Ямпольский Ю.С., Ермилов В.А., Тесленко П.А., Ермилов Ю.В., Венидиктова Л.М. Анализ случайных вибросигналов дисперсионным анализатором // Сборник тезисов. Вторая Украинская конференция по перспективным космическим исследованиям. Кацивели, Крым, 2002. - С. 137.

9. Тесленко П.А. Согласованное вторичное преобразование вибросигналов энергетических установок // Труды шестой международной научно-практической конференции «Современные информационные и электронные технологии». Одесса, 2005. - С. 54.

10. Тесленко П.А. Методы согласованного преобразования вибросигналов энергетических установок для систем управления // Матеріали Міжнародної науково-практичної конференції «Дні науки 2005». Том 36. Техніка. - Дніпропетровськ: Наука і освіта, 2005. - С. 61-63.

Размещено на Allbest.ru

...