Метод и устройство экспресс-контроля электротехнических параметров для систем управления производством пропорциональных электромагнитов тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 05.13.05, кандидат наук Ланкин Антон Михайлович

• Ланкин Антон Михайлович
• кандидат наук
• 2018

Оглавление диссертации кандидат наук Ланкин Антон Михайлович

ВВЕДЕНИЕ

1. АНАЛИЗ ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО ПРОЦЕССА ПРОИЗВОДСТВА ПРОПОРЦИОНАЛЬНЫХ ЭЛЕКТРОМАГНИТОВ И ПОСТАНОВКА ЗАДАЧ ИССЛЕДОВАНИЯ

1.1. Назначение, характеристики и параметры пропорциональных электромагнитов

1.2. Анализ технологического процесса производства пропорциональных электромагнитов

1.3. Система управления технологическим процессом производства пропорциональных электромагнитов

1.4. Обзор методов и устройств измерения ДХН электромагнитов

1.5. Выводы и постановка задач исследований

2. РАЗРАБОТКА МЕТОДА ЭКСПРЕСС-КОНТРОЛЯ ЭЛЕКТРОТЕХНИЧЕСКИХ ПАРАМЕТРОВ ПРОПОРЦИОНАЛЬНЫХ ЭЛЕКТРОМАГНИТОВ

2.1. Алгоритм метода экспресс-контроля электротехнических параметров пропорциональных электромагнитов

2.2. Снижение размерности ДХН методом главных компонент

2.3. Выбор метода классификации

2.4. Выбор метода построения регрессионной модели

2.5. Анализ значений электротехнических параметров

2.6. Выводы по главе

3. РАЗРАБОТКА СПОСОБА ИЗМЕРЕНИЯ ДИНАМИЧЕСКИХ ХАРАКТЕРИСТИК НАМАГНИЧИВАНИЯ ПРОПОРЦИОНАЛЬНЫХ ЭЛЕКТРОМАГНИТОВ

3.1. Обоснование необходимости разработки нового способа измерения динамических характеристик намагничивания пропорциональных электромагнитов

3.2. Алгоритм способа измерения динамических характеристик намагничивания пропорциональных электромагнитов с использованием

натурно-модельного подхода

3.3. Выбор вида аппроксимирующего выражения для описания динамической характеристики намагничивания

3.4. Исследование потерь полезной информации при использовании полиномиальной аппроксимации ДХН

3.5. Определение погрешности измерения динамической характеристики намагничивания

3.6. Модель пропорционального электромагнита, основанная на методе гармонического баланса

3.7. Экспериментальные исследования разработанного способа измерения динамических характеристик намагничивания

3.8. Выводы по главе

4. РАЗРАБОТКА УСТРОЙСТВА ЭКСПРЕСС-КОНТРОЛЯ

ЭЛЕКТРОТЕХНИЧЕСКИХ ПАРАМЕТРОВ ПРОПОРЦИОНАЛЬНЫХ

ЭЛЕКТРОМАГНИТОВ

4.1. Функциональная схема и алгоритм функционирования устройства экспресс-контроля электротехнических параметров пропорциональных

электромагнитов

4.2 Расчет и выбор элементов принципиальной схемы экспериментального образца устройства экспресс-контроля электротехнических параметров пропорциональных электромагнитов

4.2.1 Выбор платы ввода-вывода

4.2.1.1 Расчет требуемого числа разрядов АЦП и ЦАП

4.2.1.2 Расчет требуемой частоты дискретизации

4.2.2 Выбор шунта для измерения тока

4.3. Программное обеспечение устройства экспресс-контроля электротехнических

параметров пропорциональных электромагнитов

4.3.1 Подпрограмма «Определение динамической характеристики намагничивания» (ПОДХН)

4.3.1.1 Подпрограмма «Выработка управляющего сигнала и получение измерительной информации» (ВУСиПИИ)

4.3.1.2 Подпрограмма «Модель пропорционального электромагнита»

(МПЭ)

4.3.1.3 Подпрограмма «Вычисление функционала» (ВФ)

4.3.1.4 Подпрограмма «Реализация симплекс-оптимизации» (РСО)

4.3.2 Подпрограмма «Обработка информации» (ПОИ)

4.3.3 Подпрограмма «Определение и анализ электротехнических параметров» (ПОАЭП)

4.4 Экспериментальные исследования

4.4.1 Исследование влияния погрешности измерения гармоник тока на погрешность определения ДХН

4.4.2 Исследование погрешности измерения ДХН пропорциональных электромагнитов

4.5. Результаты внедрения устройства экспресс-контроля электротехнических

параметров пропорциональных электромагнитов

4.6. Выводы по главе

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ

ПРИЛОЖЕНИЕ 1. Листинг программы «Симплекс-оптимизация»

ПРИЛОЖЕНИЕ 2. Патент на изобретение «Способ измерения вебер-амперной характеристики электротехнического изделия

и устройство для его реализации»

ПРИЛОЖЕНИЕ 3. Патент на изобретение «Устройство измерения

вебер-амперных характеристик электротехнических устройств»

ПРИЛОЖЕНИЕ 4. Свидетельство о государственной регистрации программы для ЭВМ «Определение погрешности измерения

вебер-амперной характеристики»

ПРИЛОЖЕНИЕ 5. Внедрение результатов исследований

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Метод и устройство экспресс-контроля электротехнических параметров для систем управления производством пропорциональных электромагнитов»

ВВЕДЕНИЕ

Актуальность темы. Современные гидравлические приводы - сложные мехатронные устройства на базе гидравлических исполнительных механизмов, пропорциональных электромагнитов (ПЭ) и электронных систем управления, причем, именно параметры ПЭ определяют точность и быстродействие привода в целом.

Возрастающие требования к точности, быстродействию, миниатюризации и энергоэффективности ПЭ требуют постоянного совершенствования технологического процесса производства. Перспективным направлением обеспечения высокого уровня выхода кондиционных изделий является создание систем управления процессом производства на базе устройств экспресс-контроля, позволяющих на ранних стадиях выявлять тенденции нарушений технологического процесса изготовления не только всего изделия, но и составляющих его деталей.

ГОСТ 19264-82 определяет анализируемые при приемо-сдаточных испытаниях характеристики электромагнитов управления, к которым относятся и ПЭ, однако данные характеристики не являются достаточно информативными для управления технологическим процессом, и их определение в процессе производства требует больших затрат времени. Нарушение режимов технологического процесса наиболее явно проявляется в изменении значений электротехнических параметров деталей ПЭ. Известные методы определения таких параметров требуют применения специальных сенсоров, поэтому не могут быть реализованы при испытаниях готовых изделий. Необходим новый подход к получению измерительной информации о нарушении технологического процесса производства ПЭ, позволяющий свести к минимуму натурные испытания и использовать современные возможности моделирования и обработки информации.

Таким образом, актуальной проблемой создания эффективных систем

управления производством ПЭ является разработка метода и устройства экспресс-контроля электротехнических параметров, позволяющих оперативно получать измерительную информацию, необходимую и достаточную для своевременного принятия решения о корректировке технологических операций процесса производства ПЭ.

В работах таких авторов как Гордон А.В., Сливинская А.Г., Ковалев О.Ф., Горбатенко Н.И., Гречихин В.В., Kallenbach E., Ruderman M. показана связь большинства характеристик электромагнитов с динамической характеристикой намагничивания (ДХН). Данная характеристика может быть получена путем использования в качестве первичного измерительного преобразователя рабочей обмотки ПЭ.

Предлагается проводить экспресс-контроль ПЭ по электротехническим параметрам, полученным в результате анализа ДХН.

Актуальность работы подтверждается ее соответствием приоритетному направлению развития науки, технологий и техники РФ «Энергоэффективность, энергосбережение, ядерная энергетика» и перечню критических технологий (утвержденным указом Президента РФ № 899 от 7.07.11 г.), а так же стратегии научно-технологического развития Российской Федерации по направлению: «Переход к передовым цифровым, интеллектуальным производственным технологиям, роботизированным системам, новым материалам и способам конструирования, создание систем обработки больших объемов данных, машинного обучения и искусственного интеллекта» (утвержденным указом Президента РФ №2 642 от 1.12.16 г.). Работа выполнялась в рамках научного направления Южно-Российского государственного политехнического университета (НПИ) имени М.И. Платова «Теория и методы построения устройств и систем управления, контроля и диагностики» (утверждено решением ученого совета университета от 28.09.2011г.); проекта № 2.7193.2017/8.9 «Разработка научных основ проектирования, идентификации и диагностики систем высокоточного позиционирования с применением методологии обратных задач

электротехники» выполняемого в рамках базовой части государственного задания; проекта № 1.2690.2014^ «Методы решения обратных задач диагностики сложных систем (в технике и медицине) на основе натурно-модельного эксперимента» выполняемого в рамках проектной части государственного задания, а так же с использованием оборудования ЦКП "Диагностика и энергоэффективное электрооборудование" ЮРГПУ (НПИ).

Цель работы. Целью диссертационной работы является разработка и исследование метода и устройства экспресс-контроля электротехнических параметров пропорциональных электромагнитов, позволяющих оперативно получать измерительную информацию, необходимую для эффективного управления их производством.

Для достижения поставленной цели в рамках диссертационной работы решены следующие основные задачи:

- разработка научных основ экспресс-контроля электротехнических параметров для систем управления производством ПЭ;

- разработка нового способа измерения динамической характеристики намагничивания ПЭ, позволяющего повысить точность определения электротехнических параметров его деталей;

- разработка методики выявления изделий, ДХН которых содержит информацию, необходимую для выработки сигналов управления на технологическое оборудование;

- построение математической модели, связывающей ДХН с электротехническими параметрами деталей ПЭ;

- разработка устройства экспресс-контроля электротехнических параметров для систем управления производством ПЭ.

Методы исследования и достоверность полученных результатов. Достоверность научных положений и выводов, сформулированных в диссертации, обеспечивается применением: методов натурно-модельного эксперимента, гармонического баланса, главных компонент, классификации, оптимизации;

теории измерений, математической статистики, математического моделирования с использованием пакетов прикладных программ ЬаЬУЖ^ МюгоСар, 81айв11са; согласованием теоретических положений с результатами экспериментальных исследований; корректностью допущений, принимаемых при математическом моделировании и при разработке устройства; использованием метрологически аттестованного оборудования при проведении экспериментальных исследований разработанного устройства; критическим обсуждением основных результатов работы с ведущими специалистами в области магнито-измерительной техники и систем управления.

На защиту выносятся:

- метод экспресс-контроля электротехнических параметров для систем управления производством ПЭ, основанный на анализе динамической характеристики намагничивания путем комплексного использования методов проецирования, классификации и моделирования;

- способ измерения динамической характеристики намагничивания электротехнических изделий на основе натурно-модельного эксперимента;

- методика снижения размерности измерительной информации о динамической характеристике намагничивания ПЭ, основанная на проецировании исходных данных в пространство главных компонент;

- методика выявления изделий, ДХН которых содержит информацию, необходимую для выработки управляющих сигналов на технологическое оборудование ТП;

- регрессионная модель на латентных структурах, связывающая ДХН в пространстве главных компонент и электротехнические параметры деталей ПЭ;

- принцип действия, структура, электрические схемы и программное обеспечение устройства контроля электротехнических параметров для систем управления производством ПЭ.

Научной новизной обладают следующие результаты работы:

1. Метод экспресс-контроля электротехнических параметров, основанный на измерении и анализе динамической характеристики намагничивания ПЭ путем комплексного использования методов снижения размерности измерительной информации, классификации и построения регрессионной модели на латентных структурах, позволяющий с высоким быстродействием и малыми аппаратными затратами получать достоверную информацию о нарушениях технологического процесса.

2. Способ измерения динамических характеристик намагничивания электротехнических изделий, основанный на натурно-модельном эксперименте. Способ позволяет получить результат измерения в виде аппроксимирующего выражения, что повышает точность определения электротехнических параметров.

3. Методика снижения размерности измерительной информации о динамической характеристике намагничивания ПЭ, основанная на проецировании исходных данных в пространство главных компонент меньшей размерности без потери значимой информации.

4. Методика выявления изделий, ДХН которых содержат информацию, необходимую для выработки управляющих сигналов на технологическое оборудование ТП.

5. Регрессионная модель на латентных структурах, связывающая ДХН в пространстве главных компонент и электротехнические параметры ПЭ.

Теоретическая и практическая значимость результатов работы. Разработан метод экспресс-контроля электротехнических параметров деталей ПЭ, заключающийся в измерении ДХН и ее анализе, основанном на комплексном использовании: проецирования в пространство главных компонент; классификации для выявления изделий с отклонениями и построения регрессионной модели на латентных структурах, связывающей ДХН ПЭ и численные значения электротехнических параметров.

Разработано устройство экспресс-контроля электротехнических параметров ПЭ, реализующее разработанный метод и предназначенное для применения в составе системы управления производством пропорциональных электромагнитов. Устройство позволяет определить степень отклонений значений электротехнических параметров выпускаемых ПЭ от заданных, что дает возможность эффективного и своевременного управления процессом производства обеспечивающего повышение выхода годной продукции.

Апробация работы. Основные положения и научные результаты исследований докладывались на следующих научно-технических конференциях и семинарах: Международной научной конференции по проблемам управления в технических системах CTS'2017 (г. Санкт-Петербург, 2017 г.), Международной научно-практической конференции The Second International Conference on Eurasian scientific development (Vienna, Austria 2014 г.), Международных научно-практических конференциях Пром-Инжиниринг (г. Челябинск, 2015, 2016 г.), Международной научно-практической конференции «Инженерные и научные приложения на базе технологий NI (NIDays)» (г. Москва, 2015 г.), Международной научно-технической конференции «Технолог iя-2013» (г. Се-веродонецьк, 2013 г.), а также на научных семинарах кафедры «Информационные и измерительные системы и технологии» ЮРГПУ (НПИ).

Реализация и внедрение результатов работы. Практические и теоретические результаты работы внедрены:

- на предприятии АО «Шахтинский завод Гидропривод»;

- в учебном процессе на кафедре «Информационные и измерительные системы и технологии» ЮРГПУ (НПИ).

Публикации. Основное содержание диссертации изложено в 14 печатных работах, в том числе 3 публикации в научных журналах, входящих в перечень ВАК, 6 публикаций в журналах, входящих в базу цитирований Scopus, 1 публикация, опубликованная в журнале, входящем в базу цитирований Web of Science, 2 патента РФ на изобретения и 2 свидетельства о регистрации программного продукта.

1 АНАЛИЗ ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО ПРОЦЕССА ПРОИЗВОДСТВА ПРОПОРЦИОНАЛЬНЫХ ЭЛЕКТРОМАГНИТОВ И ПОСТАНОВКА ЗАДАЧ ИССЛЕДОВАНИЯ

1.1 Назначение, характеристики и параметры пропорциональных электромагнитов

Гидравлические приводы обеспечивают быстрое и точное управление перемещениями с большими энергией и усилиями. Благодаря своей высокой удельной мощности они имеют относительно небольшие вес и габариты. Сочетание этих преимуществ открывает широкие возможности для применения гидравлических устройств в различных областях техники, на наземном и морском транспорте и в авиации [1-4].

Особенно эффективно применение гидравлических приводов с пропорциональным управлением (ГППУ), основой которых является пропорциональный клапан, регулирующий давление и расход в гидросистеме. В свою очередь, пропорциональный клапан ГППУ управляется пропорциональным электромагнитом (ПЭ) в соответствии с электрическим сигналом, (рис. 1.1).

ПИТАНИЕ 24 В БС

РЕАГИРОВАНИЕ ПРУЖИНЫ

Электромагнит

Рис. 1.1. Устройство гидравлического привода, управляемого пропорциональным

электромагнитом

Как правило, у электромагнита якорь занимает одно из двух устойчивых положений: полностью втянут или отпущен, в зависимости от того протекает

в рабочей обмотке ток или нет, а у ПЭ якорь может занимать любое промежуточное положение. Эта особенность ПЭ объясняется наличием в его конструкции магнитного шунта, состоящего из магнитного цилиндра и управляющего конуса (п. 1 на рис. 1.2) из немагнитного материала. Такая конструктивная особенность приводит к наличию на тяговой характеристике ПЭ линейного участка.

В зависимости от выполняемых функций различают ПЭ, регулируемые по силе (рис. 1.2) и по положению (рис. 1.3).

Рис. 1.2. Пропорциональный электромагнит, управляемый по силе, и его тяговая

характеристика

а б

Рис. 1.3. Пропорциональный электромагнит с управлением по положению

При управлении по силе, электрический входной сигнал от задающего потенциометра 5 подается на электронный усилитель 7, где преобразуется в соответствии со значением управляющего напряжения в электрический ток. Электрический ток, протекая по рабочей обмотке 2, создает электромагнитное

поле, которое вызывает продольное смещение якоря 3 с силой К Наличие обратной связи по току, значение которого сравнивается с заданным входным сигналом в узле суммирования 6, обеспечивает поддержание силы тока и силы, развиваемой якорем 3, на заданном уровне даже при изменении внешнего сопротивления якорю. Регулируемые по силе ПЭ развивают постоянное по величине усилие во всем диапазоне хода якоря (рис. 1.2, б). Возврат якоря в исходное состояние осуществляется пружиной 4.

Управление ПЭ с обратной связью по положению применяют для устранения влияния гидродинамических сил (рис. 1.3, а). Якорь электромагнита 3 удерживается в позиции, определяемой величиной тока, протекающего по катушке, независимо от противодействующей силы (в рабочем диапазоне значений) посредством замкнутого контура регулирования. Сигнал обратной связи генерируется датчиком положения 1.

Основой ГППУ являются пропорциональные электромагниты. От качества изготовления ПЭ зависит работа всего привода в целом.

В настоящее время определение качества электромагнитов и ПЭ в том числе осуществляется путем измерения и анализа их характеристик [5-7], получаемых при приемо-сдаточных испытаниях [8]:

1. Статическая тяговая характеристика ^с=/1(5) (рисунок 1.4 - кривая 1).

2. Динамическая тяговая характеристика ^д=/2(6) (рисунок 1.4 - кривая 2).

Кривая 1 представляет собой статическую тяговую характеристику, соответствующую установившемуся значению тока в обмотке. Кривая 3 ^п(5) - это

характеристика противодействующей силы, создаваемой возвратной пружиной, на графике принята условно постоянной, не изменяющейся при движении якоря. Динамическая тяговая характеристика (кривая 2) начинается с точки 5о. При неизменном рабочем зазоре 80, соответствующем отпущенному состоянию якоря, электромагнитная сила К,(5) нарастает. Точка а соответствует началу движения якоря, а точка Ь - его окончанию. В стадии движения зазор уменьшается, а динамическая характеристика 2 лежит ниже статической 1, так как ток в катушке меньше установившегося значения. На последней, третьей стадии, когда якорь не движется, и зазор равен конечному 5к, электромагнитная сила нарастает до соответствующей статическому состоянию (отрезок Ь-с) согласно с ростом тока в обмотке до установившегося значения.

3. Зависимости изменения положения якоря х=/3(0 (рисунок 1.5а) и тока в рабочей обмотке во времени ¿=/4(0 (рисунок 1.5б) при подаче напряжения прямоугольной формы на рабочую обмотку.

5)

Рис. 1.5. Зависимости: а) изменения положения якоря х=/3(0; б) изменения

тока в рабочей обмотке ¿=/4(0.

Первый этап испытательного цикла электромагнита (рисунок 1.5) - процесс срабатывания. Он начинается с момента подачи питания на обмотку электромагнита и заканчивается, когда якорь перейдет из своего начального положения хнв конечное хк (рисунок 1.5а). Процесс срабатывания разделяется на

период трогания якоря и период его движения. В период трогания, ток в обмотке электромагнита нарастает до величины /тр, обеспечивающей равенство электромагнитной силы силам, противодействующим движению.

Время трогания t, в течение которого ток нарастает до тока трогания,

определяется как схемой включения обмотки электромагнита и условиями ее питания, так и параметрами самого электромагнита и его нагрузки.

Параметры периода движения зависит от соотношения движущих (электромагнитных) и противодействующих сил, а также массы движущихся частей и силы трения. Характер изменение тока в обмотке электромагнита в процессе движения якоря, (кривая 2 рисунок 1.5б), определяется двумя факторами: процессом установления тока в обмотке, который имел бы место при неподвижном якоре (кривая 1 рисунок 1.5б), и возникновением противо-ЭДС в рабочей обмотке, связанной с движением якоря. Период движения определяет время движения ^дв, которое совместно с временем трогания t составляет время срабатывания.

После окончания перемещения якоря следует период включенного состояния. В начальной стадии этого периода ток в обмотке электромагнита нарастает до установившегося значения (кривая 3, рисунок 1.5б), после чего, если не изменяются напряжение питания и сопротивление обмотки, ток остается неизменным.

Процесс возврата якоря в исходное состояние, так же как и срабатывание, происходит двумя ступенями. Сначала при отключении обмотки ток спадает до

величины тока отпускания ¡отп, при котором электромагнитная сила становится равной силе, стремящейся возвратить якорь в исходное положение. Длительность этого процесса характеризуется промежутком времени tотп, зависящим от нагрузки, условий отключения обмотки и от задерживающего действия вихревых токов в массивных частях электромагнита и короткозамкнутых контурах, если такие имеются. Перемещение подвижных частей в исходное положение

происходит в течение времени tдв, зависящего от в основном от величины перемещающих якорь усилий. Совокупность времени отпускания и времени движения в процессе возврата составляет время возврата ^ .

4. Зависимость изменения температуры электромагнита в ходе нагрева и охлаждения Т =/5(0 (рисунок 1.6).

Т

^ уст

Рис. 1.6. Характеристика нагрева и охлаждения во времени

На рисунке 1.6 представлена характеристика нагрева и охлаждения во времени, где /„ - время нагрева электромагнита, /охл - время охлаждения электромагнита, Туст - установившаяся температура после нагрева.

5. Зависимость магнитного потока от тока Ф=/б(/, 5) при фиксированных значениях зазора 5 между якорем и ярмом электромагнита (рисунок 1.7).

Ф, Вб 1 -5=6 мм 2 -5=3 мм 3-5=1 мм " ° 4 - 5=0.4 ММ

0.50

0 0.25 0,50 0.75

А

Рис. 1.7. Характеристика магнитного потока от тока при фиксированных

значениях зазора

На рисунке 1.7 показаны характеристики зависимости магнитного потока от тока в при различных фиксированных значениях зазора 5.

Введем понятие матрицы характеристик электромагнита С, получаемых при их приемо-сдаточных испытаниях и электротехнических параметров, характеризующих работу электромагнита, Б. Вектор-столбцами матрицы С являются отдельные характеристики, определенные в п точках:

С =

' (5) /21 (5) /31 (0 /41 (0 /51 (0 /61 (1,8)" /2 ( 5) /22 ( 5) /32 (0 /42 (0 /52 (0 / (/,8)

(5) / (5) /3п (0 /4 (0 /5п (О /бп (/,8)_

Рассмотрим взаимосвязь элементов матрицы С и Б, одновременно определив состав и структуру матрицы электротехнических параметров Б. Для этого проанализируем процессы, происходящие в электромагните при его работе [9-15]:

Выражение, описывающее электромагнитную силу [9], имеет вид:

К =

V

(1.1)

7

где, ц0 - магнитная постоянная равная 4л10" Гн/м, £ - площадь торца якоря, V - потокосцепление витков рабочей обмотки электромагнита с магнитным потоком, w - количество витков рабочей обмотки.

Статическая тяговая характеристика Кс=/1(5) с учетом (1.1) имеет вид [16]

К ^(§)2 с 2ц0

Это выражение показывает связь характеристики электромагнита Кс=/1(5) (рисунок 1.4) с электротехническими параметрами электромагнита: зависимостью потокосцепления от тока и зазора у = /7 (1,8), площадью торца якоря

электромагнита Б, количеством витков рабочей обмотки w.

Динамическая тяговая характеристика Кд=/2(5) имеет вид [16]

1

К = Д 2^оБ

. (и())2

+ 2у(8) и(0 г

где г -время, и (г) - напряжение, подаваемое на рабочую обмотку электромагнита. Это выражение показывает связь характеристики электромагнита Гд=/2(5) (рисунок 1.4) с электротехническими параметрами электромагнита: зависимостью потокосцепления от тока и зазора у = / (1,8), площадью торца

якоря электромагнита Б, количеством витков рабочей обмотки ж

Как известно [9], уравнение движения якоря электромагнита имеет вид:

— х

т-= Г — Г — Г

—г2 э п с

г —хл

(1.2)

V —г 0

где т - приведенная масса движущихся частей; гэ - сила, действующая на

якорь электромагнита со стороны электромагнитного поля, создаваемого рабочей обмоткой электромагнита; Гп - сила противодействующего механизма; Гс (сСх/Сг) - сила сопротивления, зависящая от скорости движения (сила трения) [13]. Решение уравнения движения (1.2) относительно перемещения якоря х в общем виде:

ь- /

Г V2

Ст ( - -2 ^

х =--е

к

тр

\КР ^ 0

* + в, (1.3)

где В и С - коэффициенты, зависящие от условий в начальный момент времени г0. Уравнение (1.3) показывает связь характеристики изменения положения якоря во времени х =/3(0 (рисунок 1.5) с электротехническими параметрами электромагнита: зависимостью потокосцепления от тока и зазора у = / (1,8),

а также приведенной массой движущихся частей электромагнита т, площадью торца якоря электромагнита Б и количеством витков рабочей обмотки

Уравнение электрической цепи рабочей обмотки электромагнита имеет

вид:

и(0 = + СУ, (1.4)

с

где Я - активная составляющая сопротивления рабочей обмотки электромагнита; —у - скорость изменения потокосцепления у = /7 (1,8) с витками рабочей обмотки электромагнита.

Найдем из уравнения (1.4) ток, протекающий через рабочую обмотку электромагнита

) - От ]

= V-ОЦ. (1.5).

Я

Уравнение (1.5) показывает связь характеристики - зависимости изменения тока в рабочей обмотке во времени /=/4(0 (рисунок 1.5б) от электротехнических параметров электромагнита: активной составляющей сопротивления рабочей обмотки электромагнита Я и скорости изменения потокосцепления, которая определяется зависимостью потокосцепления от тока и зазора

¥ = /7 (1,8).

Характеристика изменения температуры электромагнита в ходе его нагрева и охлаждения (рисунок 1.6)

Т = / (РЛкл,С) (1.6)

показывает связь характеристики зависимости изменения температуры нагрева и охлаждения электромагнита во времени Т =/5(0 с электротехническими параметрами электромагнита: мощностью Р, выделяющейся в обмотке,

размерами электромагнита G и временем включенного состояния ¿вкл.

Зависимость магнитного потока от тока Ф=/6(/, 5) при фиксированных значениях зазора 5 между якорем и ярмом электромагнита может быть выражена через зависимость потокосцепления от тока и зазора у = /7 (1,8):

Ф = ^. (1.7)

w

Уравнение (1.7) с учетом (1.4) показывает связь характеристики магнитного потока от тока Ф=/6(/, 5) при фиксированных значениях зазора 5 между якорем и ярмом электромагнита (рисунок 1.7) с электротехническими параметрами электромагнита: количеством витков рабочей обмотки w, активной составляющей сопротивления рабочей обмотки электромагнита Я.

Таким образом, функциональная зависимость элементов матрицы характеристик, получаемых при приемо-сдаточных испытаниях G и электротехнических параметров D, имеет следующий вид: V(S)2 .

/<;. =

2\i0Sw2

i

F = Д 2 vl0S

w

+ 2\|/(5)г/(/>

w

Cm x =--e

к

mp

kmpt f

К

к

mp

W

Ar,,,,, 2|j,0Sw2kl

t + B',

(1.8)

mp J

i(t) =

v

dt

R

Ф = -

11'

т.е., зная электротехнические параметры электромагнита, можно определить его характеристики, получаемые при приемо-сдаточных испытаниях.

Анализ системы уравнений (1.8) показывает, что все характеристики, получаемые при приемо-сдаточных испытаниях в той или иной мере связаны с зависимостью потокосцепления от тока и зазора \|/ = (/,8).

Ковалев О.Ф. в работе [17] вводит понятие фазовой траектории как зависимости потокосцепления от тока при совершении якорем рабочего перемещения в состояние с нулевым зазором \|/дин = /8(8,/) (рисунок 1.8).

Вс

0.161- ш

I л

0.12 0.08 0.04

0 0.5 1.0 1.5 2.0 2.5 i, А Рис. 1.8. Фазовая траектория электромагнита

Автором показана связь такой характеристики c энергетическими параметрами и перемещением подвижной части магнитопровода в процессе работы электромагнита.

Гордон А. В., Сливинская А. Г. в работах [9,18] вводят понятие динамической характеристики намагничивания (ДХН) Ф = /9(Г), показанной на рисунке 1.9. Она отражает изменения магнитного потока в зависимости от силы тока в рабочей обмотке электромагнита в процессе совершения его якорем стандартного рабочего циклического перемещения, восходящая ветвь 0-3 является не чем иным, как фазовой траекторией электромагнита .

Рис. 1.9. Динамическая характеристика намагничивания электромагнита

После подачи питания ток в обмотке достигает значения тока трогания, которому соответствует точка 1. В этот момент якорь приходит в движение, в процессе которого рабочий зазор 8 уменьшается, индуктивность обмотки растет, а ток в ней падает до тех пор, пока якорь не притянется к сердечнику, чему соответствует точка 2. Во время движения якоря связь между магнитным потоком Ф и током I определяется кривой 1-2. По окончании движения якоря ток опять начинает возрастать, достигая установившегося значения в точке 3. После отключения питания электромагнита ток в обмотке падает и при достижении значения тока отпускания ¿отп, (точка 4), якорь приходит в движение, а рабочий зазор увеличивается от минимального 8^п до максимального 8^. Точка 5 соответствует окончанию движения якоря электромагнита. Далее ток спадает

Список литературы диссертационного исследования кандидат наук Ланкин Антон Михайлович, 2018 год

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ

1. Иванов Г.М. Цифровая электрогидравлическая автоматика нового поколения / Иванов Г.М., Свешников В.К., Орлик И.В. / Гидравлика и пневматика. - 2006. - № 21. - С. 3-8.

2. Электронный каталог "Гидравлические компоненты". Bosch Rexroth. [Электронный ресурс] URL: https://www.boschrexroth.com/ru/ru/.

3. Свешников, В.К. Гидрооборудование: международный справочник. Номенклатура, параметры, размеры, взаимозаменяемость / В.К. Свешников-М.: ООО "Изд. центр "Техинформ" МАИ", 2001. - 360 с.

4. Korotyeyev, I. Electrotechnical Systems / I. Korotyeyev, V. Zhuikov, R. Kasperek. - Boca Raton: CRC Press, 2010. - 268 p.

5. Roller, F. Electric and Magnetic Measurements and Measuring Instruments / F. Roller. - HardPress, 2012. - 414 p.

6. Singh, S. K. Industrial Instrumentation & Control / S. K. Singh. - Tata McGraw-Hill Education, 2003. - 697 p.

7. Luecke, G. Analog and Digital Circuits for Electronic Control System Applications / G. Luecke - Oxford: Newnes, 2005. - 312 p.

8. ГОСТ 19264-82. Электромагниты управления. Общие технические условия. - М.: Издательство стандартов, 1988. - 31 с.

9. Гордон, А.В. Электромагниты постоянного тока / А.В. Гордон, А.Г. Сливинская - М.: Государственное энергетическое издательство, 1960. -447 с.

10. Огорелков, Б.И. Экспериментальное исследование и математическое моделирование динамики электромагнита постоянного тока / Огорелков Б.И. [и др.] // Электротехнические и информационные комплексы и системы. -2015. - № 1, т. 11. - С. 5-14.

11. Леви, Э. Электромеханическое преобразование энергии / Э. Леви, М. Панцер. - М.: Мир, 1969. - 556 с.

12. Сотсков, Б.С. Основы расчета и проектирования электромеханических элементов автоматических и телемеханических устройств / Б.С. Сотсков. - М.: Госэнергоиздат, 1965. - 576 с.

13. Мильшин, А.Ю. Динамика электромагнитного устройства капельного дозирования жидкого азота: дис. канд. техн. наук: 05.09.01: защищена 20.05.15 / Алексей Юрьевич Мильшин. - Москва, 2015. - 141 с.

14. Татевосян, А. С. Уравнения динамики электромагнита постоянного тока и исследование его динамических характеристик / А.С. Татевосян [и др.] // Современные проблемы науки и образования. - 2015. - № 1-1. - URL: https://www.science-education.ru/ru/article/view?id=17496

15. Shaykhutdinov, D. Application of tensor methodologies for the description of non-linear processes in electromagnetic drive / D. Shaykhutdinov [и др.] // Research Journal of Applied Sciences. -2015. - Т. 10. № 11. - P. 798-800.

16. Таев, И.С. Электрические аппараты автоматики и управления / И.С. Таев - М.: Высшая школа, 1975. - 224 с.

17. Ковалев, О.Ф. Комбинированные методы моделирования магнитных полей в электромагнитных устройствах / О.Ф. Ковалев - Ростов н/Д.:Изд-во СКНЦ ВШ, 2001. - 220 с.

18. Сливинская, А.Г. Электромагниты и постоянные магниты / А.Г. Сливинская - М.: Энергия, 1972. - 248 с.

19. Gadyuchko, A. Magnetische Messung - Neue Wege der Funktionsprüfung bei der Herstellung von Magnetaktoren /A. Gadyuchko, E. Kallenbach // Innovative Klein- und Mikroantriebstechnik. - Würzburg. - 2010. - S. 59-64.

20. Ruderman, M. Phenomenological Modeling and Measurement of Proportional Solenoid with Stroke-dependent Magnetic Hysteresis Characteristics / M. Ruderman, A. Gadyuchko // IEEE International Conference on Mechatronics. -2013. - P. 180-185.

21. Широков, К.М. Устройство магнитного контроля для подсистемы управления производством электротехнических изделий / К.М. Широков [и

др.] // Современные проблемы науки и образования. - 2013. - № 6. - URL: https://www.science-education.ru/ru/article/view?id=11665.

22. ДУЭТ-гидравлик. [Электронный ресурс] URL: http://gidroapparat73.ru/region/irkutsk/.

23. Хвалынский завод гидроаппаратуры [Электронный ресурс] URL: http://www.khvalynsk.lgg.ru/ pem8.php.

24. Электронный каталог "Siemens Drive" [Электронный ресурс] URL: https://www.siemens.com/global/de/home/produkte/antriebstechnik.html.

25. Школа для электрика. [Электронный ресурс] URL: http://electricalschool.info/electronica/1557-primenenie-datchikov-kholla.html.

26. Испытание магнитных материалов и систем / Е.В. Комаров [и др.] - М.: Энергоатомиздат, 1984. - 376 с.

27. Мирошник, И. А. Методы измерения импульсных характеристик малогабаритных магнитных сердечников / И. А. Мирошник, А.И. Пирогов - М.: Энергия, 1977. - 96 с.

28. Кифер, И.И. Испытания ферромагнитных материалов / И.И. Кифер - М.: Энергия, 1969. - 360 с.

29. Автоматический контроль магнитных параметров: Учеб. пособие для втузов / Ю.В. Селезнев [и др.] - М.: Высшая школа, 1971 - 288 с.

30. Крохин В.В. Метрологические характеристики автоматизированного магнитоизмерительного комплекса / В.В. Крохин // Измерительная техника. -1999. - № 11. - С. 36-39.

31. Чернышев, Е.Т. Магнитные измерения / Е.Т. Чернышев [и др.] - М.: Издательство стандартов, 1969. - 248 с.

32. Горбатенко, Н.И. Прибор для определения магнитных характеристик образцов и деталей из магнитомягких материалов / Н.И. Горбатенко, М.В. Ланкин, Н.Д. Наракидзе // Металлургия. Машиностроение. Станкоинструмент - 2006. В рамках Промышленного Конгресса Юга России: сб. тр. Междунар. науч.-техн. конф., г. Ростов-н/Д, 6-8 сент. 2006 г. / Выставочный центр «ВертолЭкспо». - Ростов-н/Д, 2006. - С. 77- 80.

33. Пат. 2390789 Российская Федерация, МПК G01R33/12. Устройство для измерения характеристик магнитомягких материалов / Н.И. Горбатенко, М.В. Ланкин, Д.В. Шайхутдинов, К.М. Широков; заявитель и патентообладатель Юж.-Рос. гос. техн. ун-т (НПИ). - № 20091121158/28; заявл. 01.04.09; опубл. 27.05.10, Бюл. № 15. - 9 с.

34. Каплан, Л.М. Устройства для динамического намагничивания образцов магнитных материалов / Л.М. Каплан, М.Н. Родионов // Измерения параметров магнитных полей и испытания магнитных материалов.: сб. науч. тр. - Л.: [б.и.], 1981. - С. 111-114.

35. Сергеев, В.Г. Магнитоизмерительные приборы и установки / В.Г. Сергеев, А.Я. Шихин - М.: Энергоатомиздат, 1982. - 152 с.

36. Patent DE 10 2006 043 239 A1. Glet U.: Verfahren und Vorrichtung zum Ermitteln von magnetischen Kenngrößen.

37. Затолокин, В.М. Методы анализа качества продукции / В.М. Затолокин - М.: Финансы и статистика, 1985. - 213 с.

38. Шайхутдинов, Д.В. К выбору принципа бессенсорной прогнозирующей диагностики электромагнитных приводов / Д.В. Шайхутдинов [и др.] // Фундаментальные исследования. - 2015. - № 10-3. - С. 542-547.

39. Шайхутдинов, Д.В. Адаптивная подсистема автоматического управления производством интеллектуальных электроприводов / Д.В. Шайхутдинов [и др.] // Современные проблемы науки и образования. -2015. - № 1-2. - С. 103.

40. Ланкин, А.М. Технологический контроль пропорциональных электромагнитов / А.М. Ланкин, М.Ю. Ланкина // Известия высших учебных заведений. Электромеханика. - 2016. - № 5 (547). - С. 20-24.

41. Ланкин, А.М. Метод технологического контроля пропорциональных электромагнитов гидроприводов/ А.М. Ланкин // Фундаментальные исследования. - 2016. - № 9-3. - С. 495-499.

42. Shaikhutdinov D.V. Complex predict fault diagnostics of electromagnetic actuators based on the principle component analyses / Shaikhutdinov D.V., Lankin

A.M., Narakidze N.D., Grechikhin V.V., Shirokov K.M., Gorbatenko N.I. // Research Journal of Applied Sciences. - 2015. - Т. 10. № 10. - P. 555-557.

43. Gorbatenko, N.I. Application of the principal component analysis for control of electrical products / N.I. Gorbatenko, A.M. Lankin, M.V. Lankin // Procedia Engineering. - 2016. - Т. 150. - P. 1027-1031.

44. Ланкин, А.М. Проецирование динамических характеристик намагничивания электромагнитов методом главных компонент / А.М. Ланкин // Современные наукоемкие технологии. - 2016. - № 9-3. - С. 420-424.

45. Лескин, С. Т. Анализ состояния насосов систем безопасности по данным измеряемых параметров при их испытании / С.Т. Лескин [и др.] // Известия вузов. Ядерная энергетика. - 2017. - №1. - С. 42-50.

46. Воронцов, А. А. Применение физико-статистического метода определения главных компонент полей температуры воздуха в прогнозах погоды / А. А. Воронцов, С.Р. Степаненко, В.Н. Яхрюшин // Наука России: цели и задачи: Сборник научных трудов по материалам международной научной конференции 10 февраля 2017 г. - М.: [б.и.], 2017. - С. 51-56.

47. Надтока, И.И. Анализ взаимосвязей главных компонент ортогонального разложения с формой суточного графика электрической нагрузки / И.И. Надтока, Ф.Д. Махмадджонов // Известия вузов. Северо-кавказский регион. Технические науки. - 2016. - № 4. - С. 46-50.

48. Lankin, A. Principal component analysis for electromagnetic drives technological production process control / A. Lankin [и др.] // Journal of Engineering and Applied Sciences. - 2017. - Т. 12. № 2. - С. 363-373.

49. Эсбенсен, К. Анализ многомерных данных. Избранные главы. / Пер. с англ. С.В. Кучерявского. Под ред. О.Е. Родионовой. / К. Эсбенсен - Барнаул: Изд-во Алт. ун-та, 2003. - 157 с.

50. Болч, Б. Многомерные статистические методы для экономики / Б. Болч, К. Д. Хуань - М.: Статистика, 1979. - 317 с.

51. Ибрагимов, И. А Хемометрика / И. А. Ибрагимов, А.К. Чарыков - Л.: Химия. Ленингр. отд-ние, 1989. - 269 с.

52. Елисеева, И.И. Группировка, корреляция, распознавание образов: статистические методы классификации и измерения связей / И.И. Елисеева, В. О. Рукавишников - М.: Статистика, 1977. - 143 с.

53. Мхитарян, В.С. Эконометрика. Учебник. / В.С. Мхитарян - М.: Издательство Проспект, 2014. - 382 с.

54. Солонин, С.И. Метод контрольных карт / С.И. Солонин - М.: Directmedia, 2016. - 215 с.

55. Поляк, Б.Т. Метод главных компонент: робастные версии / Б.Т. Поляк, М.В. Хлебников // Автоматика и телемеханика. - 2017. - № 3. - С. 130-148.

56. Lankin, A.M. Increase robustness of the method of diagnostics and identification of high-precision positioning systems / A.M. Lankin, V.V. Grechikhin, M.V. Lankin // MATEC Web Conf. - 2017. -Volume 132. - P. 04001.

57. Ланкин, А.М. Аппроксимация динамической характеристики намагничивания электромагнитов / А.М. Ланкин // Современные наукоемкие технологии. - 2016. - № 10-1. - С. 86-91.

58. Lankin, A.M. Approximation of dynamic characteristics of the magnetization for electromagnets / A.M. Lankin, M.V. Lankin, M.Y. Lankina // IOP Conference Series: Materials Science and Engineering. - 2017. - № 177. - P. 012075.

59. Lankin, A.M. Approximation of family basic magnetization curves of the magnetic electrical devices for the solution of inverse problems of the diagnostics / A.M. Lankin, M.V. Lankin, O.A. Naugolnov // Procedia Engineering. - 2016. - Т. 150. - С. 1020-1026.

60. Горбатенко, Н.И. Натурно-модельные испытания изделий из ферромагнитных материалов / Н.И. Горбатенко - Изд-во ЛИК, 2001. - 392 c.

61. Горбатенко, Н.И. Определение вебер-амперных характеристик электротехнических устройств методом натурно-модельного эксперимента / Н.И. Горбатенко, В.В. Гречихин, М.В. Ланкин, А.М. Ланкин // Измерительная техника. - 2016. - № 7. - С.45-48.

62. Lankin, A.M. Determination of magnetic characteristics of alternative current electrotechnical devices using the method of full-scale-model tests / A.M. Lankin, M.V. Lankin, V.V. Grechikhin, D.V. Shaikhutdinov // Research Journal of Applied Sciences. - 2015. - Т. 10. № 10. - С. 695-700.

63. Gorbatenko, N.I. Method of harmonic balance in full-scale-model tests of electrical devices / N.I. Gorbatenko, A.M. Lankin, M.V. Lankin // Metal Science and Heat Treatment. - 2017. - Volume 58, Issue 9-10. - P. 635-637.

64. Ланкин, А.М. Применение алгоритма натурно-модельных испытаний для диагностики электротехнических систем / А.М. Ланкин [и др.] // Современные проблемы науки и образования. - 2015. - № 1-2. - URL: https://www.science-education.ru/ru/article/view?id=19975.

65. Пат. 2579868 Российская Федерация, МПК G01R 33/12. Способ измерения вебер-амперной характеристики электротехнического изделия и устройство для его реализации / А.М. Ланкин, М.В. Ланкин. - № 2015100329/2; заявл. 12.01.2015; опубл. 10.04.2016, Бюл. № 10.

66. Орлов, А.И. Теория принятия решений: Учебное пособие / А.И. Орлов -М.: Издательство "Март", 2004. - 656 с.

67. Свидетельство о государственной регистрации программы для ЭВМ № 2015618611 Российская федерация. Реализация симплекс-оптимизации: свидетельство об официальной регистрации программы для ЭВМ / А.М. Ланкин, М.В. Ланкин, Л.Г. Тарасова, В. А. Кучеров. - Заявл. 22.06.2015 Зарег. 12.08.2015.

68. Антонов, В.Г. Средства измерений магнитных параметров материалов / В.Г. Антонов, Л.М. Петров, А.П. Щелкин - Л.: Энергоатомиздат, 1986. - 216 с.

69. Ланкин, А.М. Программа нахождения погрешности измеренных вебер-амперных характеристик электротехнических устройств / А.М. Ланкин, М.В. Ланкин // Компьютерные технологии в науке, производстве, социальных и экономических процессах: материалы XV Междунар. науч.-практ. конф., Новочеркасск, 12 дек. 2014 г. - Новочеркасск : ЮРГТУ, 2015. - С. 57-61.

70. Свидетельство о государственной регистрации программы для ЭВМ № 2015610308 Российская федерация. Определение погрешности измерения вебер-амперной характеристики: свидетельство об официальной регистрации программы для ЭВМ / А.М. Ланкин, М.В. Ланкин. - Заявл. 06.11.2014 Зарег. 12.01.2015.

71. Lankin, M.V. Determination of error measurement by means of the basic magnetization curve / M.V. Lankin, A.M. Lankin // IOP Conference Series: Materials Science and Engineering. - 2016. - Т. 124. № 1. - P. 012031.

72. Бессонов, Л. А. Теоретические основы электротехники: Электрические цепи. Учеб. для студентов электротехнических, энергетических и приборостроительных специальностей вузов / Л. А. Бессонов - М.: Высш. шк., 1978. - 528 с.

73. Ланкин, А.М. Метод измерения вебер - амперной характеристики базирующийся на решении обратной задачи МГБ / А.М. Ланкин, М.В. Ланкин, Н.Д. Наракидзе // Современные проблемы науки и образования. - 2014. - № 4. - URL: https://www.science-education.ru/ru/article/view?id=13942.

74. Амелина, М.А. Программа схемотехнического моделирования Micro-Cap версии 9,10 / М.А. Амелина, С.А. Амелин - М.: НИУ МЭИ, 2012. - 617с.

75. Ланкин, А.М. Метод измерения вебер-амперной характеристики электротехнических устройств / А.М. Ланкин, М.В. Ланкин // Современные проблемы науки и образования. - 2014. - № 1. - URL: https://www.science-education.ru/ru/article/view?id=12186.

76. Gorbatenko, N.I. Determination of weber-ampere characteristic for electrical devices based on the solution of harmonic balance inverse problem / N.I. Gorbatenko [и др.] // International Journal of Applied Engineering Research. - 2015. - Т. 10. № 3. - С. 6509-6519.

77. LABView [Электронный ресурс]. М., 2013. URL: http://www.labview.ru/

78. Пат. 2627559 Российская Федерация, МПК G01R 33/12. Устройство измерения вебер-амперных характеристик электротехнических устройств /

М.В. Ланкин, А.М. Ланкин, Н.И. Горбатенко, К.В. Клевец. - № 2016140771; заявл. 17.10.2016; опубл. 08.08.2017, Бюл. № 22.

79. Зубчук, В.И. Справочник по цифровой схемотехнике / В.И. Зубчук, В .П. Сигорский, А.Н. Шкуро. - К. Техника, 1990. - 448 с.

80. Новиков, Ю.В. Основы цифровой схемотехники / Ю.В. Новиков - М.: Мир, 2001. - 121 с.

81. Шило, В. Л. Популярные цифровые микросхемы: Справочник / В. Л. Шило - М.: Радио и связь, 1987. - 352 с.

82. Техническая документация на Fluke A40B. [Электронный ресурс] URL: http://us. flukecal. com/products/electrical-calibration/electrical-standards/a4 0b-series-precision-dc-and-ac-current-shunts.

83. Лемешко, Б.Ю. Методы оптимизации / Б.Ю. Лемешко - Новосибирск: Изд-во НГТУ, 2009. - 126 с.

84. Халафян, А. А. STATISTICA 6. Статистический анализ данных / А. А. Халафян - Бином-Пресс, 2007. - 512 с.

85. Горбатенко, Н.И. Влияние погрешности измерения гармоник тока на точность определения магнитных характеристик / Н.И. Горбатенко, А.М. Ланкин, М.В. Ланкин // Металловедение и термическая обработка металлов. - 2016. - № 10 (736). - С. 59-61.

86. Тихомиров, В.Б. Планирование и анализ эксперимента / В.Б. Тихомиров - М.: Легкая индустрия, 1974. - 262 с.

ПРИЛОЖЕНИЕ 1

ЛИСТИНГ ПРОГРАММЫ «СИМПЛЕКС-ОПТИМИЗАЦИЯ»

unit Unit1;

interface

uses

Windows, Messages, SysUtils, Classes, Graphics, Controls, Forms, Dialogs, ComCtrls, StdCtrls, Grids, DBGrids, Mask, Buttons;

type

TForm1 = class(TForm) PageControl1: TPageControl; TabSheet1: TTabSheet; TabSheet2: TTabSheet; Label0: TLabel; ComboBox1: TComboBox; Label11: TLabel; Edit2: TEdit; UpDown1: TUpDown; StringGrid1: TStringGrid; RadioButton1: TRadioButton; RadioButton2: TRadioButton; Label 12: TLabel; Label13: TLabel; Label 14: TLabel; Edit1: TEdit; StringGrid2: TStringGrid; StringGrid3: TStringGrid; Label1: TLabel; StringGrid4: TStringGrid; Label2: TLabel; Label3: TLabel; Label4: TLabel; BitBtn1: TBitBtn; StringGrid5: TStringGrid; TabSheet3: TTabSheet; Memo1: TMemo; BitBtn2: TBitBtn; Label5: TLabel; Label6: TLabel; MaskEdit1: TMaskEdit; StaticText1: TStaticText;

procedure ComboBox1Change(Sender: TObject); procedure FormActivate(Sender: TObject);

procedure BitBtn1Qick(Sender: TObject); procedure BitBtn2Click(Sender: TObject); procedure PageControl1Change(Sender: TObject); private

{ Private declarations } public

{ Public declarations } end; const

nrnax=5;//MaK№ManbHaH размерность пространства wpc=12;//ширинa колонки протокола ko^OOOOy/коэффициент округления var

Forml: TForml;

X0:array[1..nmax]of real;//1d-мaссив значений центров факторов H:array[1..nmax]of real;//1d-мaссив значений интервалов варьирования факторов

Xmin:array[1..nmax]of real;//1d-мaссив минимальных значений факторов Xmax:array[1..nmax]of real;//1d-мaссив максимальных значений факторов xn:array[1..nmax,1..nmax+1]of real;//2d-мaссив норм-х значений факторов (симлекс)

X:array[1..nmax,1..nmax+1]of real;//2d-мaссив значений факторов для эксперимента

Y,Yc,Yp,Ym:array[0..nmax+1]of real;//1d-мaссив откликов, копия, прогноз откликов

MPTO:array[1..nmax]of boolean;//1d-мaссив повторения точек отображения

nto:byte;//номер точки отображения

kk:byte;//номер точки лучшего отклика

n:byte;//количество факторов (размерность пространства)

data_ok:boolean;//исходные данные введены

center_change:boolean;//признaк смены центра

eps:real;//точность достижения оптимума

//kr_poisk:boolean;//критерий поиска: false-min, true-max

implementation

{$R *.DFM}

procedure TForm1.FormActivate(Sender: TObject);

var i,j:byte;

begin

// Оформление заголовков таблиц StringGrid 1 .Cell s[0,0]:=№Опыта\'; StringGrid2.Cells[o,o]:=№Опытa\Фaктор'; StringGrid3.Cells[0,0]:='Знaчение\Фaктор'; StringGrid3 .Cells[0,1 ]:='Центр';

StringGrid3 .Cells[0,2]:='Интервал'; StringGrid3 .Cell s[0,3]:='Минимальное'; StringGrid3.Cells[0,4]:='Максимальное'; StringGrid4 .Cell s[o,o]:=' Отклик'; StringGrid5.Cells[0,0]:='nporHO3'; for i:=1 to nmax do begin

StrmgGrid1.Cens[i,0]:=^aKTOp№°'+IntToStr(i); StringGrid2.Cells[i,o]:='Фaктор№^'+IntToStr(i); StringGrid3.Cells[i,o]:='Фaктор№^'+IntToStr(i); end;

for j:=1 to nmax+1 do begin

StringGrid 1 .Cells[0,j ]: =IntToStr(j); StringGrid2.Cells[0,j]:=IntToStr(j); end;

//Заполнение таблицы схемы симплекса for j:=1 to nmax+1 do for i:=j to nmax do begin

StringGrid2.Cells[i,j]:=FloatToStr((Round((sqrt(1/(2*i*(i+1))))*ko))/ko);

StringGrid2.Cells[i,j+1]:=

FloatToStr(StrToFloat(StringGrid2.Cells[i,j])*(-j));

end;

for i:=1 to nmax do for j:=nmax+1 downto i+2 do begin

StringGrid2.Cells[i,j]:=IntToStr(0); end;

//Начальное значение массива повторения точек отображения // for i:=1 to nmax+1 do MPTO[i]:=false; MaskEdit1.Text:='0,0001'; end;

procedure TForm1.ComboBox1Change(Sender: TObject);

//Задание размеров таблиц

begin

case ComboBoxl.Itemlndex of 0:begin

StringGrid 1 .ColCount: =2; StringGrid 1 .RowCount: =3; StringGrid2 .ColCount: =2; StringGrid2.RowCount: =3; StringGrid3 .ColCount:=2; StringGrid4.RowCount: =3; StringGrid5 .RowCount:=3; end; 1:begin

StringGrid1.ColCount:=3; StringGrid1.RowCount:=4; StringGrid2 .ColCount:=3; StringGrid2.RowCount: =4; StringGrid3 .ColCount:=3; StringGrid4.RowCount: =4; StringGrid5 .RowCount: =4; end; 2:begin

StringGrid1.ColCount:=4; StringGrid1.RowCount:=5; StringGrid2.ColCount:=4; StringGrid2.RowCount: =5; StringGrid3 .ColCount:=4; StringGrid4.RowCount: =5; StringGrid5 .RowCount :=5; end; 3:begin

StringGrid1.ColCount:=5; StringGrid1.RowCount:=6; StringGrid2.ColCount:=5; StringGrid2.RowCount:=6; StringGrid3 .ColCount :=5; StringGrid4.RowCount: =6; StringGrid5 .RowCount:=6; end; 4:begin

StringGrid1.ColCount:=6; StringGrid1.RowCount:=7; StringGrid2.ColCount:=6; StringGrid2.RowCount:=7; StringGrid3 .ColCount:=6; StringGrid4.RowCount: =7; StringGrid5 .RowCount:=7; end ; end; end;

procedure TForm1.BitBtn2Click(Sender: TObject);

var i,j:byte;

begin

//Проверка исходных данных на корректность if ComboBox1.ItemIndex<0 then

begin BitBtn2.Font.Color:=ClRed;BitBtn2.Caption:='Еще раз!'; Exit end; for i:=1 to ComboBox1.ItemIndex+1 do for j:=1 to 4 do

try StrToFloat(StringGrid3.Cells[i,j])

except BitBtn2.Font.Color:=ClRed;BitBtn2.Caption:='Еще раз!'; Exit; end;

for i:=1 to ComboBox1.ItemIndex+1 do

if not(((StrToFloat(StringGrid3.Cells[i,4])-StrToFloat(StringGrid3.Cells[i,1]))>= StrToFloat(StringGrid3.Cells[i,2]))and

((StrToFloat(StringGrid3.Cells[i,1])-StrToFloat(StringGrid3.Cells[i,3]))>= StrToFloat(StringGrid3.Cells[i,2]))) then begin BitBtn2.Font.Color:=ClRed;BitBtn2.Caption:='Еще раз!'; Exit end; BitBtn2.Font.Color:=ClGreen; BitBtn2.Caption:='Принять'; //Считывание исходных данных,

n:=ComboBox1.ItemIndex+1 ;//размерность

for i:=1 to n do

begin

X0 [i]:=StrToFloat(StringGrid3 .Cells[i, 1]); H[i]:=StrToFloat(StringGrid3.Cells[i,2]); Xmin[i] :=StrToFloat(StringGrid3 .Cell s[i,3]); Xmax[i]:=StrToFloat(StringGrid3 .Cells[i,4]); end;

//Формирование данных для первой итерации эксперимента for i:=1 to n do for j:=1 to n+1 do begin

xn[i,j]:=StrToFloat(StringGrid2.Cells[i,j]); X[i,j]:=xn[i,j]*H[i]+X0[i]; StringGrid 1.Cells[i,j]: =FloatTo Str(X [i,j ]); end;

data_ok:=true;kk:=0; nto:=0; center_change:=false; end;

procedure TForm1.PageControl1Change(Sender: TObject); begin

if not(data_ok) then

begin PageControl1.ActivePage:=TabSheet1; Exit end; end;

procedure TForm1.BitBtn1Click(Sender: TObject); var ^^m^yte^-No отклика с наихудшим зачением значением //кк-№ отклика с наилучшим зачением значением s: real;zpt,bad_otkl :boolean; Ysr:real;//среднее откликов str,st:string;

all_points_marked:boolean; procedure bad_extr_k;//процедурa поиска № наихудшего отклика (к) var i:byte; begin

s:=Ym[1];k:=1;

if RadioButton1.Checked=true then

for i:=2 to n+1 do if Ym[i]>=s then begin s:=Ym[i]; k:=i end; if RadioButton2.Checked=true then

for i:=2 to n+1 do if Ym[i]<=s then begin s:=Ym[i]; k:=i end; end;

procedure good_extr_kk;//процедурa поиска № наилучшего отклика (к)

var i:byte;

begin

s:=Ym[1];kk:=1;

if RadioButton1.Checked=true then

for i:=2 to n+1 do if Ym[i]<s then begin s:=Ym[i]; kk:=i end; if RadioButton2.Checked=true then

for i:=2 to n+1 do if Ym[i]>s then begin s:=Ym[i]; kk:=i end; end;

procedure otobr_k;//процедурa отображения точки к

var i,j:byte;

begin

for i:=1 to n do begin

s:=0;

for j:=1 to n+1 do s:=s+xn[i,j];

xn[i,k]:=2*s/n-(2/n+1)*xn[i,k];

end;

end;

begin

//Принять значения откликов и eps for i:=1 to n+1 do

try Y[i]:=StrToFloat(StringGrid4.Cells[0,i]); Yp[i]:=Y[i];

eps :=StrToFloat(MaskEdit 1 .Text); except

BitBtn1 .Font.Color:=ClRed; BitBtn1.Caption:='Еще раз!'; Exit; end;

BitBtn1 .Font.Color:=ClGreen; BitBtn1.Caption:='Принять'; //if RadioButton1.Checked=true then kr_poisk:=false else kr_poisk:=true; if ((StrToInt(Edit1.Text)=1) or center_change) then Ym:=Y else Ym[nto]:=Y[nto]; Label5.Caption: =''; center_change:=fal se;//kk:=0;

Label3.Caption:='Проведите эксперимент с указанными данными, введите значения отклика, нажмите кнопку'; //Поиск № наихудшего отклика (к) bad_extr_k;

//Отображение точки к // otobr_k;

//Проверка на совпадение номеров текущей и предыдущей точек отображения if RadioButton1 .Checked then bad_otkl:=(nto=k)and(Y[k]>Yc[k])

else bad_otkl: =(nto=k)and(Y[k]<Yc[k]); if bad_otkl then //при совпадении номеров и ухудшении отклика begin

//заменить отклик на заведомо "лучший" (пометить точку) if RadioButton 1 .Checked then Ym[k]:=-1.7e37 else Ym[k]:=1.7e37; otobr_k;//Отобрaжение точки к (возврат от предыдущего)

//затем найти № следующего наихудшего отклика (к) bad_extr_k;

//проверка: все ли точки помечены all_points_marked:=true;

for j:=1 to n+1 do all_points_marked:=all_points_marked and

((Ym[j]>=1.7e37)or(Ym[j]<=- 1.7e37)); //если момечены не все точки, то begin

if not(all_points_marked) then begin

otobr_k;//отобрaзить точку к //сообщить о возврате точки Label5.Caption:='Возврaт точки №'+IntToStr(nto); end

else

//если помечены все точки begin

Ym:=Yc;//сброс меток массива, возврат к предыдущим откликам good_extr_kk;//нaйти наилучший отклик //сообщить об изменении интервала варьирования Label5.Caption:='Уменьшaется интервал варьирования,'+

' центр переходит в бывшую точку №'+IntToStr(kk); for i:=1 to n do begin

X0 [i]: =xn[i,kk] *H[i]+X0 [i] ;//смена центра H[i]:=H[i]-H[i]/StrToInt(Edit2.Text);//уменьшение интервала end;

//возврат к начальному симплексу for i:=1 to n do for j:=1 to n+1 do begin

xn[ij]:=StrToFloat(StringGrid2.Cells[ij]); end;

center_change: =true; k: =0; end; end; //end;

Y:=Yc; Yp:=Y;//вернуться к предыдущему массиву откликов end

else//если не совпало и не ушудшило

begin

Ym:=Y;//сброс меток массива bad_extr_k;

otobr_k; //Отображение точки к end;

//Формирование данных для следующей итерации эксперимента // if (k=kk)and(kk<>0) then kk:=0; for i:=1 to n do

for j:=1 to n+1 do //if j<>kk then begin

X[ij]:=xn[ij]*H[i]+X0[i];

StringGrid 1 .Cells[i,j ]: =FloatToStr(Round(X[i,j ]*ko)/ko);

//StringGrid2.Cells[i,j ]: =FloatTo Str(xn[i,j ]);

end;

//Формирование прогнозируемого отклика s:=0;

for j:=1 to n+1 do s:=s+Yp[j]; Yp[k]:=2* s/n- (2/n+ 1)*Yp[k];

//Запись в таблицу прогноза и перезапись отклика for j:=1 to n+1 do begin

StringGrid5.Cells[0,j]:=FloatToStr(Yp[j]); StringGrid4.Cells[0,j]:=FloatToStr(Y[j]); end;

//Запомнить массив откликов и № точки отображения Yc:=Y; nto:=k;

//Сообщить о номере точки для ввода очередного отклика Label3.Caption:=Label3.Caption+' (точка №'+IntToStr(nto)+')'; //Проверка условия достижения оптимума Ysr:=0; for j:=1 to n+1 do Ysr:=Ysr+Y[j]; Ysr:=Ysr/(n+1);//среднее откликов s:=0; for j:=1 to n+1 do s:=s+Sqr(Y[j]-Ysr)/n; if sqrt(s)<=eps then Label3.Caption:='Оптимум достигнут'; StaticText1.Caption:=FloatToStr(Round(sqrt(s)*ko)/ko); //Записать результаты итерации в протокол Memo1.Lines.Add('№ Итерации '+Edit1.Text); for j:=1 to n+1 do begin str:='';

for i:=0 to n do str:=str+StringGrid1.Cells[i,j]+' '; str:=str+StringGrid5.Cells[0,j]+' '+StringGrid4.Cells[0,j]+' '; st:='';l:=1;

while l<=length(str) do begin zpt:=false; for m:=1 to wpc do if str[l]<>' ' then begin

if str[l]=',' then zpt:=true; st:=st+str[l]; inc(l); end

else st:=st+' '; if not(zpt) then st:=st+' '; inc(l); end;

Memo 1 .Lines.Add(st); end;

//вывод сообщения о возврате точки

if Label5.Caption<>'' then Memo1.Lines.Add(Label5.Caption); //вывод новых центров и интервалов if center_change then begin

st-Новый центр: '; str:='Новый интервал: '; for i:=1 to n do begin

st:=st+FloattoStr(X0[i])+' '; str:=str+FloattoStr(H[i])+' '; end;

Memo 1 .Lines.Add(st); Memo 1 .Lines.Add(str); end;

Memo 1 .Lines.Add('');

//Инкремент счетчика итераций

Edit 1 .Text:=IntTo Str((StrToInt(Edit 1 .Text)+1));

end;

end.

ПРИЛОЖЕНИЕ 2

ПАТЕНТ НА ИЗОБРЕТЕНИЕ «СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ ВЕБЕР-АМПЕРНОЙ ХАРАКТЕРИСТИКИ ЭЛЕКТРОТЕХНИЧЕСКОГО ИЗДЕЛИЯ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО

РЕАЛИЗАЦИИ»

НЮШЗЙСЖА® ФЩИРАИЩШ

НА ИЗОБРЕТЕНИ К

№ 2579868

СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ ВЕБЕР-АМПЕРИОИ ХАРАКТЕРИСТИКИ ЭЛЕКТРОТЕХНИЧЕСКОГО И ЗДЕЛИЯ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО РЕАЛИ ЗАЦИИ

11ат*чггхк>Гиадатсль(л и): федера. /ьноегосударственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования Южно-Российский государственный политехническийуниверситет

(////Л) имена ЙЖ ШайдМ* ЩЩ Лгггор^ы): см. на обороте

Заявках* 2015100329

Приоритет изобретения 12 январи 2013 I.

ЗарепютнфОвано в Госудлрстшшом р<ччгГр<-изобрегевп!! Российской Ф^рлгрш 11 марта 2016/

Срокдейгпшя патента «стеклег 12 января 2035 г.

Руковоеттель ФёдфюшЫ гяужбы ж, интелжкмуольшт еоСкптенш пш

1.11. И<ииев

ПРИЛОЖЕНИЕ 3

ПАТЕНТ НА ИЗОБРЕТЕНИЕ «УСТРОЙСТВО ИЗМЕРЕНИЯ ВЕБЕР-АМПЕРНЫХ ХАРАКТЕРИСТИК ЭЛЕКТРОТЕХНИЧЕСКИХ УСТРОЙСТВ»

& Ш Œ £ Ki- ®

£

К $

$ &

Ä 8

ЭД ЕЯ й Зй & и

1$ к й

M \ il >ОйГ£ ГЕНИЕ

№ 2627559

Устройство измерении йеГьер-имперньгх характерна нк э. íeiD ротфхн и чес к i г \ устри ист в

федерал ьtute государственное бюджет fiЩ

РГГ/Ь

образ&еания Южно-

Росснисни ù государствени м ù п

хни ческцц уи теас ttfàem

ШПт W&HU \Uf. Платова" (RLJ)

й

AiHuiihi. Л ткни Михаш Владимирович {RL)TJïaitKun Аштш \î t а 7 о í? sí и (RU), Горбатенко Николаи Иванович Й? UU h леве it Кристина Вм10нмирннна {RIJ}

■^эиркэ.ч? tía

4_ , a&Vi я

Прнпрппсг И НУ5рС7СКНЛ 1 7 ПКТЯГрЯ ДМ 0 fh

Л^ГГЙ nX^ÍMlK JWt4HL4Î рбПКТр&йНИ Б

Гвд^вритвфнрч песете И'пбДОГОВИЙ W ссийсяой федерации OS ¡ib густ 2(1 ] 7 г

'..pli .действия Iffi. J|i.:i4I:Ií.:iíHl1J-, ' иряш ■J.i II "Y ■ I-4IH- иггасагг Щ UtroCiM i.

Руководите^ Ï/'lVJi Y?.:I !/<>/'> J ■ M Jfl-Vlií ,'ïH'i- ГмГ.'ГНС. i1 Г Cîï-ffljt lJL Г'- rdíPrif ÍVJÍJl г:

/.7Л /fertig

& $ & шя & & & & & & я в g & в № & & *я $ $ & $ $ Ф $ Ф я

ПРИЛОЖЕНИЕ 4

СВИДЕТЕЛЬСТВО О ГОСУДАРСТВЕННОЙ РЕГИСТРАЦИИ

ПРОГРАММЫ ДЛЯ ЭВМ «ОПРЕДЕЛЕНИЕ ПОГРЕШНОСТИ ИЗМЕРЕНИЯ ВЕБЕР-АМПЕРНОЙ ХАРАКТЕРИСТИКИ»

мешЯюиш фидзиращшш

жжжжжж

ж ж ж ж ж ж ж ж ж ж

ж ж

ж ж ж ж ж ж ж ж ж ж ж ж ж ж ж ж ж ж ж ж ж ж ж

ж

жжжжжж ж ж ж ж ж ж ж ж

СВИДЕТЕЛЬСТВО

о государственной регистрации программы для ЭВМ

№ 2015610308

«Определение погрешности измерения вебер-амперной

характеристики»

Правообладатель: федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования «Южно-Российский государственный политехнический университет (НПИ) имени МЖ Платова» (ФГБОУ ВПО ЮРГПУ(НПИ) имени МЖ Платова) (К11)

Авторы: Панкин Антон Михайлович (КЦ), Панкин Михаил Владимирович (К11)

Заявка № 2014661226

Дата поступления 06 Ноября 2014 Г.

Дата государственной регистрации

в Реестре программ для ЭВМ 12 января 2015 г.

Врио руководителя Федеральной службы по интеллектуальной собственности

Л.Л. Кирий

ж ж ж ж ж ж ж ж ж ж ж ш ж ж ж

ж ж ж ж

жжжжжжжжжжжжжжжжжжжжжжжжжжжжжжжж

ПРИЛОЖЕНИЕ 5

ВНЕДРЕНИЕ РЕЗУЛЬТАТОВ ИССЛЕДОВАНИЙ

шпхтинский знвоп

ГИПРОПРИВОИ

надежная гидравлика для современных машин

— I Net

ЕН[

Акционерное общество

«Шахтинский завод Гидропривод» (АО «ШЗГ»)

346513. Россия, Ростовская область, г. Шахты, пер. Якутский, 2

ИНН 6155010796 КПП 615501001

ОГРН 1026102769417 ОКПО 00221623

Дирекция (приемная): тел. [phone] факс: [phone] Отдел сбыта: тел./факс [phone] Отдел снабжения : тел./факс [phone] web: www.gldroprivod.ai e-mail: [e-mail]

№

b i

от 40. //.2017:

В диссертационный совет Д.ffiff. ОЬН- 0Z 346400, Новочеркасск, ул. Просвещения, 132

АКТ ВНЕДРЕНИЯ* <

результатов диссертационной работы аспиранта кафедры «Информационные и измерительные системы и технологии» Панкина Антона Михайловича «Метод и устройство экспресс-контроля электротехнических параметров для систем управления производством пропорциональных электромагнитов»

Настоящим актом утверждается, что в АО «Шахтинский завод Гидропривод» тщательно изучены теоретические разработки и практические рекомендации диссертационного исследования Ланкина Антона Михайловича. Прежде всего, мы согласны с Ланкиным A.M., что современные гидравлические приводы обеспечивают быстрое и точное управление перемещениями с большими энергиями и усилиями, что открывает широкие возможности для использования их в различных сферах техники. Стоит отметить, что контроль качества выпускаемых пропорциональных электромагнитов является неотъемлемым шагом при производстве гидравлических приводов,

В рамках совместной работы были проведены научные исследования по применению разработанных методов и устройства на реальных пропорциональных электромагнитах, используемых в составе выпускаемых АО «Шахтинский завод Гидропривод» гидравлических приводов.

Результаты диссертационной работы Ланкина A.M. приняты АО «ШЗГ» на рассмотрение для использования нашей компанией при исследовании и разработке эффективного метода экспресс-контроля электротехнических параметров для систем управления производством пропорциональных электромагнитов гидроприводов, а именно метод и устройство, разработанные в рамках диссертационной работы Ланкина A.M. «Метод и устройство экспресс-::онтроля электротехнических параметров для систем управления производством пропорциональных электромагнитов». Наша компания надеется на активное продолжение его работ и нашего сотрудничества.

Управляющ

Н.В.Геркен

АКТ

о внедрении результатов диссертационной работы аспиранта кафедры «Информационные и измерительные системы и технологии» Ланкина Антона Михайловича

«МЕТОД И УСТРОЙСТВО ЭКСПРЕСС-КОНТРОЛЯ ЭЛЕКТРОТЕХНИЧЕСКИХ ПАРАМЕТРОВ ДЛЯ СИСТЕМ УПРАВЛЕНИЯ ПРОИЗВОДСТВОМ ПРОПОРЦИОНАЛЬНЫХ ЭЛЕКТРОМАГНИТОВ»

Мы нижеподписавшиеся, декан Факультета информационных технологий и управления, к.т.н., доцент Гринченков Д.В. и д.т.н. , профессор кафедры «Информационные и измерительные системы и технологии» Гречихин В.В. и составили настоящий акт о том, что результаты диссертационной работы аспиранта кафедры «Информационные и измерительные системы и технологии» Ланкина A.M. внедрены в разделы лекционных курсов дисциплин: «Прикладные вычислительные комплексы» по направлению подготовки 27.03.01 «Стандартизация и метрология», «Введение в прикладную статистику» по направлению подготовки 27.03.01 «Стандартизация и метрология», «Интеллектуальные средства измерений» по направлению подготовки 12.03.01 «Приборостроение», «Методы и средства измерения магнитных величин» по направлению подготовки 12.04.01 «Приборостроение».

в учебном процессе

Гринченков Д.В.

Гречихин В.В