Методы и устройства комбинированного индукционно-гальваномагнитного контроля скорости разгона тел для систем управления магнитоплазменными ускорителями тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 05.13.05, кандидат технических наук Январёв, Сергей Георгиевич

• Январёв, Сергей Георгиевич
• кандидат технических наук
• 2010

Оглавление диссертации кандидат технических наук Январёв, Сергей Георгиевич

СПИСОК СОКРАЩЕНИЙ.

ВВЕДЕНИЕ.

1 ОБЗОР ИЗВЕСТНЫХ МЕТОДОВ КОНТРОЛЯ СКОРОСТИ И АНАЛИЗ ТРЕБОВАНИЙ К ПОДСИСТЕМЕ КОНТРОЛЯ РАЗГОНА ТЕЛ СИСТЕМЫ УПРАВЛЕНИЯ МПУ.

1.1 МПУ как объект управления.

1.2 Анализ требований к подсистеме контроля разгона по точности и быстродействию.

1.3 Исследование алгоритмов управления разгоном тела.

1.3.1 Неуправляемый разгон.

1.3.2 Алгоритм управления по номинальному времени разгона до заданной скорости.

1.3.3 Алгоритм управления по моменту прохождения телом заданной координаты.

1.4 Анализ существующих методов контроля скорости разгона тела.

Выводы по главе 1.

2 РАЗРАБОТКА И ИССЛЕДОВАНИЕ МЕТОДОВ КОНТРОЛЯ СКОРОСТИ ДВИЖЕНИЯ,ТЕЛ ДЛЯ УПРАВЛЕНИЯ ИХ РАЗГОНОМ.

2.1 Анализ сигналов возмущения гальваномагнитных и индукционных датчиков движущимся плазменным поршнем.

2.2 Разработка и исследование базового метода контроля скорости.

2.3 Алгоритм параметрического синтеза устройства контроля скорости с подбором расстояния между двумя датчиками.

2.4 Разработка и исследование метода комбинированного индукционно-гальваномагнитного контроля скорости.

2.5 Разработка и обоснование метода коррекции функции преобразования сигналов датчиков.

Выводы по главе 2.

3 СИНТЕЗ АЛГОРИТМА УПРАВЛЕНИЯ РАЗГОНОМ И ПРИНЦИПОВ ПОСТРОЕНИЯ ПОДСИСТЕМЫ КОНТРОЛЯ РАЗГОНА.

3.1 Разработка и обоснование метода снижения методической погрешности контроля скорости.

3.2 Дополнительный анализ сигналов возмущения гальваномагнитных и индукционных датчиков движущимся плазменным поршнем.

3.3 Разработка и анализ алгоритмов управления разгоном с контролем мгновенной скорости тела.

3.4 Пример использования логометрической функции двух информативных параметров в смежной области электротехники.

Выводы по главе 3.

4 ВЫЧИСЛИТЕЛЬНЫЙ ЭКСПЕРИМЕНТ И РАЗРАБОТКА УСТРОЙСТВА КОНТРОЛЯ СКОРОСТИ ДЛЯ СИСТЕМЫ УПРАВЛЕНИЯ МАГНИТОПЛАЗМЕННЫМ УСКОРИТЕЛЕМ.

4.1 Разработка алгоритма и компьютерной программы вычислительного эксперимента.

4.2 Анализ результатов вычислительного эксперимента.

4.3 Разработка структуры и проектирование устройства контроля скорости на базе интерфейса N1PXI.

Выводы по главе 4.

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Методы и устройства комбинированного индукционно-гальваномагнитного контроля скорости разгона тел для систем управления магнитоплазменными ускорителями»

Создание управляемых физико-технических систем для прикладного1 использования является показателем достаточного освоения любого фундаментального направления современной науки.

Одним из направлений физики плазмы является наука об ее электродинамическом линейном ускорении с помощью специальных электрофизических установок - магнитоплазменных ускорителей (МПУ), до скоростей космического и сверхкосмического уровня. При этом возможно разогнать не только« саму плазму, но и некоторое тело1 массой до нескольких граммов, находящееся в канале МПУ перед движущимся сгустком плазмы. В таком случае о последнем говорят как о плазменном поршне (1JLL1), а о самом ускорителе - как об ускорителе макрочастиц. Такая* техника аналогична и одновременно противоположна в сравнении с другими электрофизическими установками современной экспериментальной физики - ускорителями элементарных микрочастиц. Одной из основных областей применение обоих типов ускорителей является физика вещества, но, в одном случае, на уровне элементарных микрочастиц, а в другом -на уровне термодинамических макросистем.

Значительный прогресс техники МПУ сделал актуальными, кроме задач экспериментальной физики, и другие направления прикладного применения подобных устройств, такие как термические технологии плазменного упрочнения материалов, технологии прочных испытаний конструкций, перспективный электродинамический способ вывода на орбиту малогабаритных искусственных спутников Земли и ряд других задач.

Актуальность темы. Научные исследования технологии МПУ отражены во многих трудах отечественных и зарубежных ученых (Арцимович JI.A., Велихов Е.П., Галанин П.П., Глухих В.А., Дробышевский Е.М., Лотоцкий А.П., Полтанов А.Е, Рутберг Ф.Г., Терентьев В.Г., ШкольниковЗ.Я. и др., Batten J.H, Deadrick F.D., Fowler C.M., Hawke R.S., Marshall R.A., Peterson O.R., Usuba S. и

ДР-)

Во многих направлениях прикладного применения МПУ возникает задача обеспечения стабильности выходной скорости разгоняемых тел на* участке внутренней баллистики, то есть в канале МПУ, и регламентации, таким образом, определенного паспортного значения скорости разгона для конкретного ускорителя. Следовательно, в этом случае речь идет об управляемом разгоне, для чего необходимо в режиме реального времени контролировать скорость тела.

Исследование эффективных технологий управляемого разгона отражено в трудах ученых Института прикладной механики и электродинамики МАИ и ЦНИИ Машиностроения Азанова И.Б., Александрова В.А., Обыденникова С.С., Тютина ВЖ., Хрусталева М.М, Юдаса В.И«

В течение последних 20 лет, сначала в Особом конструкторско-технологическом бюро "Старт" (г. Новочеркасск, Ростовской обл.), а затем в Южно-Российском государственном техническом университете (Новочеркасском политехническом институте) ведутся научные исследования по созданию методов и средств контроля скорости движения плазмы для информационно-измерительных и управляющих систем МПУ. В трудах Кириевского Е.В., Михайлова A.A., Кириевского В.Е., посвященных этим исследованиям, предложены, научно« обоснованы», и синтезированы такие методы и технические средства контроля скорости движения плазмы, которые, в отличие от известных в мировой практике ранее, позволяют получать в процессе разгона информацию не только о средней, но и о мгновенной скорости перемещения контролируемого 1111. Очевидно, что переход от контроля средней скорости к контролю ее мгновенных значений позволил существенно повысить точность управления МПУ. Однако известные методы и устройства контроля скорости разгона требуют учета труднопрогнозируемых нестационарных случайных параметров, в частности — продольной длины 1111. Для расчета упомянутых коэффициентов необходимо использовать сложные и неточные имитационные модели движения 1-Я 1 в МПУ, что приводит к снижению точности измерения скорости и управления МПУ. В диссертационной работе предложено решение этой проблемы путем разработки новых методов и устройств контроля скорости разгона, инвариантных к слабопрогнозируемым параметрам МПУ, в частности — продольной^длине ГШ. Это позволяет вместо использования сложных и неточных имитационных моделей МПУ ограничиться применением гарантированного подхода на базе принципа "наихудшего случая" с учетом только крайних -максимального и минимального возможных значений длины 1111. Как показано в диссертации, реализация этой цели возможна при одновременном использовании первичных магнитометрических преобразователей двух типов. Речь идет о преобразователях, основанных на индукционном и гальваномагнитном эффектах - индукционных датчиках (ИД) и, датчиках Холла (ДХ). Известные же устройства предполагают применение-1 преобразователей одного типа: либо ИД, либо ДХ.

В диссертационной работе разрабатывается и исследуется методы и устройства комбинированного индукционно-гальваномагнитного контроля скорости разгона тела в МПУ, обладающие свойством робастности к колебаниям продольной длины 1111, что позволяет отказаться от использования сложных имитационных моделей МПУ, отображающих эти колебания, в пользу простых моделей, информирующих о границах диапазона изменения продольной длины ПП.

Актуальность темы подтверждается' ее поддержкой Российским фондом фундаментальных исследований' (РФФИ): грант 08-08-00667-а 2008 года по проекту "Разработка основ теории и методов проектирования систем автоматического контроля параметров движения плазмы в магнитоплазменных электродинамических ускорителях с управляемым разгоном"; грант 08-08-01812 2008 года "Создание материально-технической базы, для экспериментального подтверждения результатов исследований по разработке теории и методологии проектирования систем автоматического контроля параметров движения плазмы в магнитоплазменных электродинамических ускорителях с управляемым разгоном".

Тема исследований выполнялась в соответствии с "Перечнем критических технологий Российской Федерации", утвержденным Президентом Российской Федерации 21.05.06 г. № Пр-842 (раздел "Технологии обработки, хранения, передачи и защиты информации"), по научному направлению ЮРГТУ (НПИ) "Теория и принципы построения информационно-измерительных систем и систем управления", утвержденному ученым советом университета от 25.01.03 г., а также в соответствии с НИР № 1.1.09 "Развитие теории автоматического контроля параметров движения плазмы в гиперскоростных магнитоплазменных электродинамических ускорителях с управляемым разгоном (фундаментальное исследование)", включенной в Тематический план госбюджетных НИР ЮРГТУ (НПИ) в рамках Аналитической ведомственной целевой программы Минобр-науки "Развитие потенциала высшей школы РФ (мероприятие 1)" на 2009-2010 г.г.

Целью диссертационной работы является создание методов и устройств контроля скорости разгона тел для систем управления МПУ, инвариантных к слабопрогнозируемым случайным параметрам МПУ, что позволит повысить i точность измерения скорости 1111 и управления разгоном тела.

Для достижения поставленной цели в диссертации решены задачи по разработке:

1. Алгоритма управления разгоном тел в МПУ.

2. Нового базового метода контроля скорости разгона тел в МПУ, обеспечивающего повышение помехозащищенности УКС.

3. Нового метода и устройства комбинированного индукционно-гальваномагнитного контроля скорости разгона тел в МПУ, позволяющего повысить точность измерения скорости движения 1111 при управлении разгоном.

4. Метода коррекции в режиме реального времени функции преобразования сигналов двух датчиков, обеспечивающего повышение точности измерения скорости движения 1111 при управлении разгоном тел в МПУ.

5. Метода снижения методической погрешности измерения скорости движения ПП при управлении разгоном тел в МПУ, обусловленной неинформативной составляющей сигналов ИД.

6. Алгоритма и компьютерной программы вычислительного эксперимента по определению метрологических характеристик новых методов контроля скорости разгона тел в МПУ.

7. Устройства комбинированного индукционно-гальваномагнитного контроля скорости разгона тел на базе набора модульных приборов с использованием интерфейса №-РХ1.

Методы исследования. Методология диссертационного исследования основана на сочетании теоретического анализа и вычислительного эксперимента. При анализе использовались методы теории дифференциального и интегрального исчисления, математического анализа, теории электрических и магнитных цепей, теории электромагнитного поля, метрологии. Для вычислительного эксперимента применялись теория алгоритмов и программ.

Достоверность и обоснованность научных положений и выводов. сформулированных в диссертации, обусловлены:

1 - применением фундаментальных законов теории электромагнитного поля, теории электрических и магнитных цепей, методов математического анализа, теории алгоритмов и программ, метрологии;

2 - корректным применением математического аппарата при выводе аналитических выражений;

3 - подтверждением теоретических положений результатами вычислительного эксперимента;

4 - критическим обсуждением результатов диссертации с ведущими специалистами в области техники контроля параметров движения и техники МПУ на Всероссийских и Международных научных конференциях.

На защиту выносятся:

1. Базовый метод контроля скорости разгона тел в МПУ, основанный на использовании функции преобразования сигналов двух ИД в виде геометрического усреднения значений их сигналов на определенных интервалах, что обеспечивает повышение помехозащищенности УКС за счет замещения традиционной операции дифференцирования операцией измерения тока в цепи ГШ.

2. Метод и устройство комбинированного индукционно-гальваномагнитного контроля скорости, основанные на одновременном применении датчиков двух типов и использовании двух функций преобразования сигналов пары датчиков каждого типа в виде геометрического усреднения значений сигналов каждой пары с последующим формированием логометрической функции двух упомянутых функций преобразования, что позволяет повысить точность измерения скорости движения ПП при управлении разгоном тел в МПУ за счет обеспечения инвариантности результатов измерения к слабопрогнозируемому случайному параметру - продольной длине ПП.

3. Метод коррекции в режиме реального времени функции преобразования сигналов двух датчиков, основанный на использовании экспоненциальной аппроксимации функций этих сигналов на определенных интервалах и применении дополнительного датчика положения, что обеспечивает повышение точности измерения скорости движения ПП при управлении разгоном тел в МПУ за счет введения обратной информационной связи по координате 1111.

4. Метод снижения методической погрешности измерения скорости движения 1111 при управлении разгоном тел в МПУ, основанный на введении в реальном времени поправок к значениям сигналов ИД, рассчитываемых по значениям сигналов дополнительных ДХ, что позволяет скомпенсировать неинформативную составляющую в сигналах ИД.

5. Алгоритм и компьютерная программа вычислительного эксперимента по определению метрологических характеристик новых методов контроля скорости разгона тел в МПУ.

Научная новизна работы состоит в следующем:

1. На основе сравнительного метрологического анализа предложен и исследован алгоритм управления разгоном тел в МПУ, заключающийся в определении момента времени выдачи командного сигнала исполнительному устройству системы управления МПУ на основе непрерывной информации о мгновенной скорости тела на определенном участке и с учетом инерционности исполнительного устройства.

2. На основе исследования особенностей формы сигналов ИД, возмущаемых движущимся ПП, предложена функция преобразования сигналов двух датчиков в виде геометрического усреднения значений их сигналов на определенных интервалах, в результате чего предложен, обоснован и запатентован новый базовый метод контроля скорости разгона тел в МПУ, позволяющий повысить помехозащищенность УКС за счет замещения традиционной операции дифференцирования операцией измерения тока в ПП.

3. Впервые выполнено сравнительное исследование влияния на сигналы датчиков различных типов вариаций продольной длины ПП. На основе этого анализа предложен, теоретически обоснован и запатентован новый метод комбинированного индукционно-гальваномагнитного контроля скорости разгона тел в МПУ. При этом впервые предлагается одновременное применение-датчиков двух типов и использование двух функций преобразования сигналов пары датчиков каждого типа в виде геометрического усреднения значений сигналов каждой пары с последующим формированием логометрической функции двух упомянутых функций преобразования. Это позволяет повысить точность измерения скорости движения ПП при управлении разгоном тел в МПУ за счет обеспечения инвариантности результатов измерения к слабопрогнозируемому случайному параметру - продольной длине 1111.

4. Предложен, обоснован и запатентован новый метод коррекции в режиме реального времени функции преобразования сигналов- двух датчиков, основанный на использовании экспоненциальной аппроксимации функций этих сигналов на определенных интервалах и применении дополнительного датчика положения, что обеспечивает повышение точности измерения скорости движения 1111 при управлении разгоном тел в МПУ за счет введения обратной информационной связи по координате ПП.

5. Предложен и обоснован метод снижения методической погрешности измерения скорости движения 1111 при управлении разгоном тел в МПУ, основанный на введении в реальном времени поправок к значениям сигналов ИД, рассчитываемых по значениям сигналов дополнительных ДХ, что позволяет скомпенсировать неинформативную составляющую в сигналах ИД.

Практическая ценность и реализация результатов работы:

1. Разработана инженерная методика метрологического анализа алгоритмов управления разгоном тел в МПУ, основанная на использовании параметров, связанных с номинальными кинематическими характеристиками процесса разгона и номинальным временем задержки срабатывания исполнительного устройства, а также коэффициентов возможного< относительного отклонения этих параметров от своих номинальных значений.

2. Разработано устройство контроля скорости разгона тел для# систем управления МПУ на базе предложенных новых методов контроля скорости с использованием интерфейса NI. PXI, применением крейтовой измерительной станции производства компании National Instruments с контроллером и операционной средой Real-time и набором модульных приборов, что позволило упростить проектирование и сборку устройства контроля скорости за счет использования метода компоновочного проектирования.

3. Разработана в среде графического программирования Lab VIEW 8.5 компьютерная программа вычислительного эксперимента по контролю скорости разгона тел в МПУ, что позволяет на стадии проектирования УКС для систем управления МПУ обойтись без натурных экспериментов на дорогостоящих электрофизических установках.

4. Результаты диссертационной работы использованы в НИР, выполненной по гранту Российского фонда фундаментальных исследований (РФФИ) 08-08-00667-а 2008 года по проекту "Разработка основ теории и методов проектирования систем автоматического контроля параметров движения плазмы в магни-топлазменных электродинамических ускорителях с управляемым разгоном", в учебном процессе ЮРГТУ (НПИ) в виде разделов курсов лекций "Информационно-измерительные системы", при выполнении дипломных проектов по направлению 200100 "Приборостроение" и специальности 20010665

Информационно-измерительная техника и технологии", а также приняты к использованию в научно-исследовательских разработках Национального ядерного университета (МИФИ) и Всероссийского НИИ электровозостроения.

Новизна и практическая ценность результатов диссертационных исследований подтверждена полученными 5 патентами РФ на изобретения.

Апробация диссертации. Результаты работы докладывались и обсуждались на: международной научно-технической конференции "Измерение, контроль, информатизация" (г. Барнаул, 2000), научно-технических конференциях профессорско-преподавательского состава, научных работников, аспирантов и студентов ЮРГТУ (НПИ) (г. Новочеркасск, 2000, 2001), международных научно-практических конференциях "Теория, методы и средства измерений, контроля и диагностики" (г. Новочеркасск, 2000, 2001), IV научно-технической конференции "Новые технологии управления движением технических объектов" (г. Новочеркасск, 2001), на международной научно-технической конференции "Интеллектуальные системы - IEEE AIS'04" (п. Дивноморское, 2004), XV, XVI и XXII международных научных конференциях "Математические методы в технике и технологиях" (г. Тамбов, 2002, г. Ростов-на-Дону, 2003, г. Псков, 2009).

Публикации по теме диссертации. По результатам исследований опубликовано 19 печатных работ, в том числе 14 научных публикаций (из них 5 - в журналах, рекомендованных ВАК), получено 5 патентов РФ на изобретения.

Личный вклад автора. Автором сформулированы идеи защищаемых методов и устройств контроля скорости разгона тела для систем управления МГГУ. При его непосредственном участии разработаны запатентованные алгоритмы и технические средства, реализующие полученные научные результаты. Выполненные в соавторстве работы подчинены предложенным автором основным идеям и принципам контроля скорости.

Структура и краткое содержание диссертации по главам.

Диссертационная работа состоит из введения, четырех глав, заключения и приложений. Она содержит 162 стр. основного текста, 78 рисунков, 6 таблиц,

Заключение диссертации по теме «Элементы и устройства вычислительной техники и систем управления», Январёв, Сергей Георгиевич

Основные результаты диссертационного исследования:

1. Сформулированы требования к ПКР как элементу системы управления МПУ. Они заключаются, во-первых, в ограничении диапазона допустимых значений относительной* погрешности 5,кш определения- момента выдачи команды на шунтирование электрической;цепи РК МПУ, чем прерывается разгон тела и, во-вторых, в ►ограничение диапазона допустимых значений времени задержки т, определения упомянутого момента. Таким образом, к ПКР предъявляются определенные требования по точностей быстродействию. Обосновано количественное выражение этих требований для обеспечения требуемой допустимой ошибки управления: 15; | < 3,6 %, | т,кш | < 35ч мкс.

2. В'результате сравнительного метрологического анализа предложен и исследован алгоритм управления разгоном тела, реализуемый ПКР, заключающийся в- определении момента времени выдачи командного сигнала исполнительному устройству системьь управления МПУ на основе непрерывной информации- о мгновенной скорости тела на заданном участке и с учетом инерционности исполнительного устройства, обеспечивающий согласование ПКР с исполнительным устройством системы управления МПУ. Обосновано требование по точности к- УКС как элементу системы, управлениял в составе ПКР. Доказано, что для соблюдения допустимой погрешности 5,кш — + 3,6 % определения момента выдачи командного сигнала, что в свою очередь обеспечивает приемлемую ошибку управления разгоном ± 3 %, допустимая погрешность контроля скорости Ьу3 составляет ± 2,3 %.

3. На основе исследования особенностей формы сигналов ИД, возмущаемых движущимся ПИ, предложена функция преобразования сигналов« двух ИД в^виде геометрического усреднения значений их сигналов на определенных интервалах, в результате чего предложен и обоснован новый базовый метод контроля скорости, позволяющий повысить помехозащищенность контроля за счет исключения традиционной операции дифференцирования и замещения ее операцией измерения тока в 1111.

4. Впервые выполнено сравнительное исследование влияния на сигналы датчиков различных типов вариаций продольной длины ПП. На основе этого анализа предложены и теоретически обоснованы^ новые метод и устройство комбинированного индукционно-гальваномагнитного контроля скорости. При этом впервые предлагается одновременное*применение датчиков,двух типов,и использование двух функций преобразования.сигналов'пары датчиков каждого типа в виде геометрического усреднения значений сигналов каждой пары- с последующим формированием логометрической функции двух упомянутых функций преобразования. Это позволяет примерно в 1,5 раза повысить точность измерения скорости за счет обеспечения его инвариантности к слабо прогнозируемому параметру - продольной длине 1111.

5. Предложен и обоснован новый метод коррекции в режиме реального времени функции преобразования сигналов двух датчиков, основанный на ис пользовании экспоненциальной аппроксимации функций сигналов датчиков на определенных интервалах и применении дополнительного датчика положения, что обеспечивает примерно в 1,2 раза повышение точности контроля скорости за счет введения обратной информационной связи по координате ПП.

6. Предложен и обоснован метод снижения методической погрешности контроля скорости, основанный на введении поправок к значениям сигналов ИД, рассчитываемых по значениям сигналов дополнительных ДХ, что позволяет скомпенсировать неинформативную составляющую в сигналах ИД.

7. Выполнен вычислительный эксперимент с использованием разработанной компьютерной программы, работающей в соответствии с предложенным алгоритмом по исследованию разработанных методов контроля скорости разгона. Доказано; что погрешность, измеренияше превышает ± 1,5 %, что меньше допустимого для УКС значения 5V = ± 2,3 %. Это гарантирует, что погрешность определения момента выдачи команды на шунтирование РК не превысит значения 8,кш = ± 3,6 %, что в свою очередь, обеспечивает управление разгоном тела в МПУ с ошибкой, не превышающей допустимое значение 8к3 = ± 3 %. Таким образом, в результате вычислительного эксперимента доказано, что реализованное на базе предложенных методов; УКС в, составе ПКР удовлетворяет требованиями стороны системы управления МПУ.

8. Наl базе предложенных новых методов- контроля скорости разработан УКС как элемент ПКР и системы;: управления» МПУ, в которых: используются; шестьмагнитометрическихдатчиковгчетыре; основных идвадополнительных. Группу основных первичных преобразователей? составляют два ДХ и два ИД. Дополнительными: датчиками'; является« еще; одна; пара- ДХ. Также- применяется;; магнитометрический преобразователь,— "пояс.Роговского" для контроля за- скоростью «изменения тока вцепиРК. Проектирование УКС выполнено на базе интерфейса N1 PXI с использованием, крейтовой измерительной станции производства1, компании National; Instruments с набором из 7 модульных устройств: 4-х; цифровых осциллографов, 1-го переключателя, 1; контроллера: с операционной средой Real-time,. 1-го программируемого источника питания. Технические характеристики- этой станцию позволяют, выполнять вычисления в режиме реального времени моментам ¿кш выдачи команды, на, шунтирование i ' электрической цепи РК МПУ за интервал времени^ не превышающий ¿допустимой задержки, равной 35 мкс.

Результаты-диссертационной работы в виде алгоритма и компьютерной программы вычислительного эксперимента, и технической реализации: УКС на базе интерфейса N1 PXI подтвердили правомерность предложенного метода комбинированного индукционно-гальваномагнитного контроля скорости разгона тел в МПУ.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ ПО ОСНОВНЫМ РЕЗУЛЬТАТАМ РАБОТЫ

Управление разгоном тел в МПУ позволяет обеспечить стабильность их выходной скорости на участке внутренней баллистики, то есть в канале МПУ, и регламентировать, таким образом, определенное паспортное значение скорости разгона для конкретного ускорителя. Для осуществления управляемого разгона необходимо контролировать в режиме реального времени скорость движущегося тела.

Нерешенная до настоящего времени проблема в создании «УКС разгоняемого тела заключалась в том, что методология их синтеза предполагала наличие адекватной математической модели физических процессов, сопутствующих разгону тела и, соответственно, достоверное предсказание формы сигналов первичных преобразователей. На практике это условие трудно выполнимо вследствие нестационарности процессов, протекающих в ускорителе: Существующие математические модели на основе системы уравнений Арцимовича Л. А. отличаются большой сложностью и невысокой точностью. Таким образом, актуальной является задача создания методов и устройств контроля скорости разгоняемого тела, для настройки которых на нестабильные, сложно прогнозируемые параметры, такие как продольная длина ПП, не требовались бы сложные имитационные модели МПУ, а было бы достаточно использования гарантированного подхода на основе принципа наихудшего случая. В диссертации предложено решение описанной проблемы путем разработки методов и устройств комбинированного индукционно-гальваномагнитного контроля скорости разгона тела в МПУ, обладающих свойством ро-бастности к колебаниям продольной длины ПП, что позволяет отказаться от использования, сложных имитационных моделей МПУ, отображающих эти колебания, в пользу простых моделей, информирующих о границах диапазона изменения продольной длины ПП.

Список литературы диссертационного исследования кандидат технических наук Январёв, Сергей Георгиевич, 2010 год

1. Колесников, П.М. Электродинамическое ускорение плазмы/ П.М.Колесников. -М.: Атомиздат, 1971. 389 с.

2. Высокоскоростное взаимодействие тел/В.М. Фомин и др. Новосибирск: Изд-во СО РАН; 1999. - 600 с.

3. Лернер, Э. Дж. В космос —с помощью электричества /Дж.Э. Лернер// Аэрокосмическая техника. 1990. - № 11. - С. 102-103.

4. Джонс, Р. М. Микро КЛА научного назначения, запускаемые с помощью электродинамических ускорителей массы/Р.М. Джонс // Аэрокосмическая техника. - 1990.-№ 11.-С. 14-21.

5. Macroparticle Launch.Velocity Control in,Rail Accelerators / I. B. Azanov,. V.A. Alexandrov, S.S. Obydennikov at al.//IEEE Trans. Magn.-1997.-Vol. 33, № l. -P. 213-218.

6. Usuba S., Sawaoka A., Kondo K. Railgun experiment at Tokyo Institute of Technology // IEEE Trans. Magn. -1986. Vol: 22, № 6. - P. 1790-1792.

7. Driga M: D:, Weldon W. F., Woodson H. Hi Electromagnetic Induction Launchers«// IEEE Trans. Magn. 1986. - Vol. 22, № 6. - P. 1453-1459.

8. Государственный научный центр РФ «Троицкий институт инновационных и термоядерных исследований» ГНЦ РФ ТРИНИТИ, г. Троицк Московской обл. <http://www.triniti.ru/Plasmaaccel.html>.

9. Экспериментальное исследование магнитоплазменного ускорения- диэлектрических ударников в рельсотроне/1 М.М: Кондратенко и др. // Теплофизика высоких температур: 1988. - Т. 26, № 1. - С. 159-164.

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

11. Dedrik F.D. Macpac a railgun simulation program // IEEE Trans. Magn. -1982.-Vol. 18, № l.-P. 22.

12. Михайловский, А.Б. Теория плазменных неустойчивостей. — 2-е изд., перераб. и доп./А.Б.Михайловский. — М.: Атомиздат, 1977- Т.2.— 360 с.

13. Арцимович, JI.А. Элементарная физика плазмы/Л.А.Арцимович. М.: Атомиздат, 1969i- 191 с.

14. Чернетский, А.В. Введение в физику плазмы/А.В.Чернецкий. М.: Атомиздат, 1969. - 303 с.

15. Арцимович, Л.А. Что каждый физик должен знать о плазме. -2-е изд./Л.А.Арцимович. М.: Атомиздат, 1977. - 112 с.

16. Kareev Yu.A., Lototsky А.Р., Halimullin Yu.A. Metal Projectile Acceleration in Muzzle -Fed Railgun//6 European Symposium on EML Technolodgy (The Hague, 25-28*May 1997): Proceedings. Hague, 1997. - P. 314-321.

17. Electromagnetic Launchers The New Concept /A.V. Kozlov, S.N. Luzga-nov, V.V. Polistchook, A.V. Shurupov // IEEE Trans. Magn. -2004. - №1 - P. 146152.

18. Галанин, М.П: Квазистационарные электромагнитные поля в неоднородных средах. Математическое моделирование/М.П.Галанин, Ю.П.Попов.

19. M.: Наука: Физматлит, 1995 320 с.

20. Кириевский, Е.В. Обзор методов и средств измерения скорости разгона тел в магнитоплазменном ускорителе масс/Е.В .Кириевский; Юж.-Рос. гос. техн. ун-т. Новочеркасск, 2003. - 41 е.- Деп. в ВИНИТИ 18.02.2003, №321-В2003.

21. Левидов, В.А. Измерение скоростей (измерительное дифференцирова-ние)/В.А.Левидов, О.Н.Тихонов, Г.П.Цивирко. М.: Изд-во стандартов, 1972259 с.

22. Меш Ф., Даухер Х.-Х., Фриче Р. Измерение скорости корреляционным способом // Mebtechnik, Карлсруэ, 1971. -214 с.

23. Викторов, В.В. Устройство для измерения скорости движения метаемых тел/В.В.Викторов, Т.М.Караджали, А.С.Чурсин//Приборы и техника эксперимента- 1983. -№ 5. С. 212-14.

24. Викторов, В.А. Высокочастотный метод измерения неэлектрических величин/В.А.Викторов, Б.В.Лункин, А.С.Совлуков. М.: Наука, 1978. - 280 с.

25. Викторов, В.А. Радиоволновые измерения параметров технологических процессов/ В.А.Викторов, Б.В.Лункин, А.С.Совлуков. — М.: Энергоатомиз-дат, 1989. -207 с.

26. Пат. 2544821 ФРГ, МКИ G01P 3/64. Коррелятор для бесконтактного измерения скорости с несколькими датчиками / F. Mesch, R.Fritsche. -Приоритет 03.10.75.

27. Пат. 2506024 ФРГ, МКИ G OIP 3/50, В21С 51/00. Устройство для измерения скорости перемещаемого изделия корреляционным методом /Р. Petit, P. Veijux. Приоритет 10.10.76.

28. Михайлов, А. А. Робастные устройства контроля скорости в системах управления специализированными электрофизическими установками: дис. канд. техн. наук. Новочеркасск, 1993.

29. Михайлов, A.A. Основы теории построения алгоритмов оценивания параметра по результатам измерения/А.А.Михайлов. Ростов н/Д: Изд-во Ростовского ун-та, 2002. - 226 с.

30. Кириевский, Е.В. Анализ предельной методической погрешности измерителей скорости с распределенным регистрирующим конту-ром/Е.В.Кириевский, А.А.Михайлов// Изв. вузов. Электромеханика. 1996. -№1-2.-С. 54-57.

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

32. Кириевский, Е.В. Структурный синтез системы измерения линейной скорости времяпролетного типа1 Е.В.Кириевский, А.А.Михайлов // Изв. вузов. Электромеханика. -1999. №3. - С. 77-80.

33. Кириевский, Е.В. Параметрический синтез распределенного регистрирующего контура системы измерения скорости времяпролетного типа /j

34. Е.В.Кириевский, А.А.Михайлов // Изв. вузов. Электромеханика. — 2001. — №2. -С. 42-47.

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

36. Кириевский, В.Е. Устройства измерения мгновенной скорости;разгона' для системы управления магнитоплазменным электродинамическим ускорителем: автореф. дис. канд. техн. наук: 05.13.05/Кириевский Владимир Евгеньевич Новочеркасск, 2001. — 20 с.

37. Пат. 2208794 РФ, МКИ G01P 3/64. Способ измерения скорости линейного перемещения объекта / Кириевский Е.В.и др.; опубл. 2003, Бюл. №20.

38. Cook R.W. Observation and analysis of current carrying plasmas in rails gun// IEEE Trans.Magn. -1986. Vol. 22, №.6. - P.1423-1428.

39. Плазменные ускорители / А.И. Морозов и др.; под ред. JI.A. Арцимо-вича. М.: Машиностроение, 1972. - 312 с.

40. Январёв, С. Г. Дихотомическая классификация методов измерения линейной скорости движущегося тела/С.Г.Январёв // Известия ВУЗов. Сев.-Кавк. регион. Техн. науки. Спец. выпуск-2009-№3. С.53-55.

41. Кириевский, Е.В. Математическое моделирование электромагнитного поля движущегося плазменного поршня в канале электродинамического ускорителя масс/Е.В.Кириевский; Юж.-Рос. гос. техн. ун-т.-Новочеркасск, 200315 с. Деп. в ВИНИТИ 13.05.2003, № 917-В2003.

42. Рабинович, С.Г. Погрешности измерений/С.Г.Рабинович. М.: Энергия, 1978.-262 с.

43. Корн, Г. Справочник по математике для научных работников и инже-неров/Г.Корн, Т.Горн. М.: Наука, 1973. - 832 с.

44. Панин, В. В. Практическая магнитометрия/В.В.Панин; Б.М.Степанов. -М.: Машиностроение, 1978.

45. Панин, В. В. Измерение импульсных магнитных и электрических полей/ В.В.Панин, Б.М.Степанов. М.: Энергоатомиздат, 1987. — 119 с.

46. Соколов, А. А. О метрологическом обеспечении измерений напряженности импульсных электрических и магнитных по лей/А. А. Соколов // Вопросы изучения и измерения нестационарных магнитных полей: сб. статей. — М.: ВНИИОФИ, 1980.

47. Васенин, A.B. Измерение индукции постоянных, переменных и импульсных магнитных полей на основе использования эффекта Холла / A.B. Васенин и др. // Электронная измерительная техника. М: Атомиздат, 1978. Вып.1.— С.5-8.

48. Кобус, А. Датчики Холла и, магниторезисторы /А.Кобус, Я.Тушинский.-М.: Энергия, 1971.

49. Хомерики, O.K. Гальваномагнитные элементы и устройства автоматики и вычислительной техники/О.К.Хомерики- М.: Энергия, 1975. 176 с.

50. Хомерики, O.K. Полупроводниковые преобразователи магнитного поля/ О.К.Хомерики.-М.: Энергоатомиздат, 1986. — 135с.

51. Хомерики, O.K. Применение гальваномагнитных датчиков в устройствах автоматики и измерений/ О.К.Хомерики.- М.: Энергия, 1971. 112 с.

52. Курс общей физики, том IL Электричество / Савельев И. В.- М.: Наука, 1973«.

53. Новицкий, П.В. Оценка погрешностей результатов измерений/П.В.Новицкий, И.А.Зограф. Л.: Энергоиздат. Ленингр. отд-ние, 1991. -301 с.

54. Амосов, А.А. Вычислительные методы для инженеров: учеб. по-соб/А".А.Амосов, Ю.А.Дубинский, Н.В.Колченкова. М.: Высш. шк., 1994. — 138 с.

55. Белов, Ю.А. Математическое* обеспечение- сложного эксперимента / Ю.А.Белов. Киев.: Наукова думка, 1982. - 187с.

56. Кузнецов, В.А. Основы метрологии/В.А.Кузнецов, Г.В.Ялунина. — М.: Изд-во стандартов, 1995.-388 с.

57. Круглов, В.В. Нечеткая логика и искусственные нейронные сети/В .В:Круглов, М.И.Дли, Р.Ю.Годунов. М.: Физматлит, 2001. - 224 с.

58. Кириевский, Е.В. Нейросетевая реализация системы измерения пара- ' метров движения плазмы в электродинамических ускорителях масс/Е.В.Кириевский // Перспективные информационные технологии и интеллектуальные системы. 2003. — №1. — С. 50-52.

59. Кириевский, Е.В. Моделирование сигнала индукционного датчика положения движущейся плазмы/ Е.В .Кириевский //Метрология: ежемес. прил. к журн. «Измерительная техника». — 2003. — № 6. С. 36-48.

60. Кириевский, Е.В. Исследование дифференциально-логометрических координатных функций для системы измерения скорости-в электродинамическом ускорителе масс/ Е.В .Кириевский // Изв. вузов. Электромеханика. 2002. -№5.-С. 57-61.

61. Яковлев, Н.И. Бесконтактные электроизмерительные приборы/Н.И.Яковлев. Л.: Энергоатомиздат, 1990. — 256 с.

62. Кехтарнаваз, И. Цифровая-обработка сигналов на системном уровне сIиспользованием ЬаЬУ1Е\¥/Кехтарнаваз Н., Ким И. — М.: Издательский дом «Додэка-ХХ1», 2007. 304 с.

63. Пат. 2169926-РФ; МКИ 7 001Р 3/64. Способ измерения скоростиIдвижения объекта и устройство для его реализации / Кириевский-В.Е., Кириевский Е.В., Щедрин В.Н. Опубл. 2001, Бюл. № 18.

64. Пат. 2172960 РФ, МКИ 7 в01Р 3/64. Способ измерения скорости движения объекта и устройство для его реализации. / Кириевский В.Е., Кириевский Е.В., Щедрин В.Н. Опубл. 2001, Бюл. № 24.

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

66. Кириевский, Е.В. Повышение информативности» прю измерении* параметров движения проводника с током методом координатной функции/ Е.В.Кириевский // Изв. вузов. Сев.-Кавк. регион. Техн. науки. - 2003. - Прил. №5:-С. 41-46.I

67. Кириевский, Е.В. Сравнительный анализ методов измерения скорости движения макротел в канале электродинамического ускорителя/I

68. Е.В .Кириевский,-В.Е.Кириевский//Информационные технологии и управление: юбил. сб. науч. тр. факультета информационных технологий и управле-ния/Юж—Рос. гос. техн. ун-т. -Новочеркасск: Ред. журн. Изв. вузов. Электромеханика, 2001. С. 17-24.I

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

70. Яковлев, К.П. Математическая обработка результатов измерений/К.П.Яковлев. М.: НГИТЛ, 1950. - 384'с.

71. Новиков, Ю.В. Разработка устройств сопряжения для персонального компьютера типа IBM PC/ Ю. В. Новиков,1 О.1 А. Калашников, С. Э. Гуляев. -М.: ЭКОМ, 2000.-224 с.

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

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

74. Кириевский, Е.В. Исследование динамической погрешности измерения мгновенной скорости тела в плазменном электродинамическом ускорите-ле/Е.В.Кириевский, В.Е.Кириевский// Изв. вузов. Электромеханика. —2006. -№2. С. 55-60.

75. Исследование устройств и систем автоматики методом планирования эксперимента: учебник для вузов/Под редакцией В.Г. Воронова. Харьков: Вища школа, 1986. - 240 с.

76. Орнатский, П.П. Теоретические основы информационно-измерительной техники/П.П.Орнатский. — Киев: Вища школа, 1983. 455 с.

77. Гольденберг, Л.М. Цифровая обработка сигналов: Справочник/ Л.М. Гольденберг, Б.Д. Матюшкин, М.Н. Поляк. М.: Радио и связь, 1985. - 312с.

78. Степаненко, И.П. Основы микроэлектроники. Учеб. пособие для вузов. 2-е изд., перераб. и доп./И.П.Степаненко. М.: Лаборатория базовых знаний, 2000.

79. Новиков, Ю.В. Основы цифровой схемотехники. Базовые элементы и схемы. Методы проектирования/Ю.В.Новиков. М.: Мир, 2001.

80. Родионов, В.Д. Технические средства АСУТП: Учеб. пособие для ву-зов/В.Д. Родионов, В.А. Терехов, В.Б. Яковлев. -М.: Высш. школа, 1989.

81. Лазарев, В.Г. Интеллектуальные цифровые сети. Справочник/В.Г. Лазарев— М.: Финансы и статистика, 1996.

82. Кириевский В. Е., Кириевский Е. В. Система моделирования процессов измерения скорости в электродинамическом ускорителе: свид-во об официальной регистрации программы для ЭВМ № 2000611373 Рос. Федерация. -Зарег. в Реестре программ для ЭВМ 25.12.2000.

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

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

85. Пат. 2199753 РФ, МКИ 7 G01P 3/64. Способ измерения скорости движения объекта / Кириевский Е.В., Январев С.Г. Опубл. 2003, Бюл. № 6.

86. Пат. 2208793 РФ. МКИ 7 G01P 3/50. Способ измерения скоростидвижения проводника с током?/ Кириевский Е.В., Январев С.Г. Опубл. 2003; Бюл. № 20.

87. Кириевский, Е.В. Анализ алгоритмов управления разгоном тела в магнито плазменном- электродинамическом, у скорителе/Е.В .Кириевский, С.Г.Январёв // Изв. вузов. Сев.-Кавк. регион. Техн: науки. 2008. - № 3. - С. 58-62.

88. Львовский., Е.Н; Статистические методы построения эмпирических формул: Учеб. Пособие для втузов. 2-е изд., перераб. и доп./Е.Н.Львовский. -М.: Высшая школа, 1988. - 239 с.

89. Январёв, С. Г. Метод измерения скорости движения проводника с током с нестабильной пространственной конфигурацией/С.Г.Январёв // Известия ВУЗов. Сев.-Кавк. регион. Техн. науки-2009.-№2- С.9-11.

90. Пат. 2381509 РФ, МПК G 01 Р 3/50. Способ измерения скорости движения проводника с током / Е.В. Кириевский, С.Г. Январёв. Опубл. 2010, Бюл. №4.

91. Пат. 2189599 РФ МКИ7 G OlP 3/64. Способ измерения линейной скорости локомотива / A.A. Зарифьян, Е.В. Кириевский, П.Г. Колпахчьян, С.Г. Январёв. № 2001119755/28 ; заявл. 16.07.2001 ; опубл. 20.09.2002, Бюл. 26.

92. Пат. 2189600 РФ МКИ7 G OlP 3/64. Способ измерения линейной скорости локомотива / A.A. Зарифьян, Е.В. Кириевский, С.Г. Январёв, П.Г. Колпахчьян. № 2001119756/28 ; заявл. 16.07.2001 ; опубл. 20.09.2002, Бюл. 26.