Воспроизведение нестационарной вибрации силовым приводом, установленным на вязкоупругом основании

• Автор: Ситников, Дмитрий Владимирович
• Шифр специальности: 01.02.06
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2007
• Место защиты: Омск
• Количество страниц: 144 с. : ил.

ГЛАВА 1. ЦЕЛИ И ЗАДАЧИ ИССЛЕДОВАНИЯ
§1.1. Постановка задачи
§ 1.2. Методы синтеза оптимальных систем управления
§ 1.3. Сравнительный анализ типов приводов
Выводы по главе 1 «Цели и задачи исследования»
ГЛАВА 2. МАТЕМАТИЧЕСКАЯ МОДЕЛЬ СИСТЕМЫ ИЗЛУЧАТЕЛЬ-СРЕДА И ЕЁ
ИДЕНТИФИКАЦИЯ
§ 2.1. Математическая модель электродинамического преобразователя
2.1.1. Экспериментальное определение упругой характеристики мембранного подвеса
2.1.2. Экспериментальное определение индуктивности катушек
§ 2.2. Разработка конструкции излучателя
§2.3. Модель вязкоупругой среды
§ 2.4. Математическая модель системы излучатель-среда
§ 2.5. Идентификация системы
2.5.1. Постановка задачи идентификации
2.5.2. Задача идентификации излучателя и вязкоупругой среды
2.5.3. Частотный метод идентификации
2.5.4. Экспериментальное определение параметров излучателя
ВЫВОДЫ ПО ГЛАВЕ 2 «ДИНАМИКА ЭЛЕКТРОДИНАМИЧЕСКОГО ИЗЛУЧАТЕЛЯ»
ГЛАВА 3. СИНТЕЗ ОПТИМАЛЬНОЙ СИСТЕМЫ УПРАВЛЕНИЯ ДИНАМИКОЙ
ИЗЛУЧАТЕЛЯ
§ 3.1. Динамика медицинского вибратора с обратной связью по скорости
§3.2. Методы синтеза оптимальных регуляторов
§ 3.3. Постановка задачи
§ 3.4. Выбор минимизируемого функционала
§ 3.5. Структура системы управления
3.5.1. Решение уравнения Риккати
3.5.2. Построение регулятора при неполной информации о векторе состояния
§3.6. Адаптивное управление
3.6.1. Фоновая идентификация
§ 3.7. Оценка качества управления
§3.8. Расчет параметров управляющего устройства
ВЫВОДЫ ПО ГЛАВЕ 3 «СИНТЕЗ ОПТИМАЛЬНОЙ СИСТЕМЫ УПРАВЛЕНИЯ ДИНАМИКОЙ ИЗЛУЧАТЕЛЯ»
ГЛАВА 4. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ СИСТЕМЫ
§ 4.1. Программно-аппаратурный комплекс генерации нестационарной вибрации

§ 4.2. Алгоритм системы управления
§ 4.3. Экспериментальные исследование работы аппаратно-программного комплекса
4.3.1. Вычислительный эксперимент
4.3.2. Физический эксперимент
Выводы по главе 4 «Экспериментальные исследования системы»
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
СПИСОК УСЛОВНЫХ ОБОЗНАЧЕНИЙ
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
ПРИЛОЖЕНИЕ

В настоящее время большинство устройств, создающих упругие волновые поля, работает либо в стационарном режиме, формируя гармонический сигнал, либо в режиме линейной частотной модуляции с достаточно длительной разверткой по частоте. В этих случаях штамп источника упругих волн, установленный на линейной вязкоупругой среде, преобразует задающий сигнал в перемещение среды практически без искажений. Однако есть ряд задач, в которых необходимо преобразовать сигнал сложной формы (в диапазоне 0-300 Гц) в перемещение среды. Так, при создании кодоимпульсных источников сейсмических волн, необходимо учитывать возможное динамическое искажение формы сигнала при преобразовании его в перемещение штампа.
При разработке аппаратных средств сейсмического мониторинга сейсмоопасных зон и результатов техногенного воздействия на естественную среду особенно актуальной является задача повторяемости зондирующего сигнала через достаточно длительные промежутки времени. В течение этих промежутков изменяются характеристики среды, на которую устанавливается источник сейсмических волн. Вследствие этого разработка метода и технических средств, позволяющих воспроизвести сложный сигнал с минимальными искажениями вне зависимости от характеристик вязкоупругой среды под штампом, является актуальной проблемой.
Не менее важной и актуальной является задача определения в процессе воспроизведения нестационарной вибрации механических характеристик среды под штампом.
Так же актуальной является задача минимального искажения формы сигнала при перемещении штампа вибрационного устройства, установленного на биологическую ткань, в медицинской технике.
Глава 2. Математическая модель системы излучатель-среда и её идентификация

Если обозначить Ш] = т, Ьс + Ън = Ь, сс + си = с, X; = х, то получим линейное дифференциальное уравнение второго порядка т х(0 + Ьх(0 + с х(0 = F(7)
Объединим уравнения электромагнитной (2.5) и механической (2.6) компонент. Получим систему дифференциальных уравнений излучателя
Данная система уравнений представляет собой математическую модель излучателя в виде дифференциальных уравнений.
Для обеспечения заданной динамики движения вязкоупругой среды будут использованы методы теории автоматического управления. Для их применения необходимо представить математическую модель системы в виде передаточной функции.
Найдем передаточную функцию, соответствующую системе уравнений (2.7). Входным сигналом будет напряжение £/, выходным -перемещение х или напряжение датчика 11д (в дальнейшем будут использоваться передаточные функции и по перемещению и по напряжению датчика).
Запишем систему уравнений (2.7) в операторной форме, преобразовав её по Лапласу

т х(() + Ъ х(і) + сх(і) = &ціц(ї)
(2.6)
ку и (і) - (Ну + Яц) 1П(0 + Ьи Ы) + @п х(0 ,
< 03 і(>) = ^ ид(1) + ^ ОдЮ + ГШ, (2.7)
ч т х(1) + Ь х(0 + с х(і) — @п 1п(0
куи - (11У + Яц)Іп + Япріп + @прх ,

{ тр х + Ьрх + сх = &п 1п •
л А АЛ Л
^ _і_ I. ~ Л ~ — іСІ Т