Методы и средства измерительного преобразования скорости движения плазмы для информационно-измерительных и управляющих систем электродинамических ускорителей

• Автор: Кириевский, Евгений Владимирович
• Шифр специальности: 05.11.16
• Научная степень: Докторская
• Год защиты: 2009
• Место защиты: Новочеркасск
• Количество страниц: 491 с. : ил.

ОГЛАВЛЕНИЕ

СПИСОК СОКРАЩЕНИЙ

ВВЕДЕНИЕ

Е АНАЛИЗ ТРЕБОВАНИЙ К ИПС ДЛЯ ИИУС ЭДУ И ПОСТАНОВКА ЗАДАЧ ИССЛЕДОВАНИЯ

1.1 Описание магнитоплазменного ЭДУ как объекта управления

1.2 Анализ алгоритмов управления разгоном тела в ЭДУ и анализ требований к точности ИПС
1.3 Исследование закона движения плазмы в ЭДУ и путей уменьшения динамической погрешности ИПС

1.4 Обзор методов и устройств измерения скорости плазмы в ЭДУ

1.4.1 Времяпролетный метод измерения скорости

1.4.2 Метод измерения с СВЧ—зондированием
короткозамкнутой передающей линии (резонансный метод)
1.4.3 Корреляционный метод измерения скорости
1.4.4 Доплеровский метод измерения скорости
1.4.5 Другие методы измерения скорости разгона
тела в рельсотроне
1.5 Сравнительная оценка наиболее перспективных методов измерения скорости
1.6 Анализ помехозащищенности доплеровского метода
и модификаций времяпролетного метода на базе РРК
1.7 Постановка задач дальнейшего диссертационного исследования... 107 Выводы
2. МАТЕМАТИЧЕСКОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ СИСТЕМЫ «РЕЛЬСОТРОН-ДАТЧИКИ ПОЛОЖЕНИЯ»
2.1 Сравнительный анализ методов расчета электромагнитного поля движущегося ПП с током и э.д.с на выходе индукционного датчика положения
2.2 Исследование методом вычислительного эксперимента влияния параметров системы “движущийся ПП-датчики положения” на ЭДС индукционного датчика положения
2.2.1 Исследование влияния па ЭДС индукционного датчика положения его конструктивных параметров
2.2.2 Исследование влияния на ЭДС индукционного датчика положения конструктивных параметров системы “движущийся ПП-датчики положения ”
2.2.3 . Исследование влияния на ЭДС индукционного датчика положения линейных размеров движущейся плазмы с током
2.3 Оценка результатов моделирования
Выводы
3. МЕТРОЛОГИЧЕСКИЙ АНАЛИЗ ВРЕМЯПРОЛЕТНОГО МЕТОДА ИЗМЕРЕНИЯ СРЕДНЕЙ СКОРОСТИ
3.1 Классификация погрешностей
3.2 Выбор расчетного режима для оценки методической погрешности измерения скорости
3.3 Исследование методической погрешности измерения скорости
при различных способах реализации врсмяпролетного метода
3.4 Анализ предельной методической погрешности и разработка рекомендаций по снижению ошибки интерполяции
3.5 Информационный подход к оценке погрешности интерполяции
3.6 Исследование динамической погрешности ИВИ
при использовании времяпролетного метода измерения
3.7 Исследование связи между метрологическими характеристиками
функциональных блоков времяпролетного ИПС
Выводы
4. РАЗРАБОТКА И АНАЛИЗ МЕТОДОВ ИЗМЕРИТЕЛЬНОГО ПРЕОБРАЗОВАНИЯ КВАЗИМГНОВЕННОЙ И МГНОВЕННОЙ СКОРОСТИ РАЗГОНА ПЛАЗМЫ В ЭДУ
4.1 Общие положения
4.2 Метод многократного отражения
4.3 Метод измерительного преобразования средней скорости
с контролем дифференциального сигнала пары датчиков
4.4 Метод измерительного преобразования квазимгновенной скорости с программируемой попарной коммутацией датчиков
4.5 Метод координатной функции
4.5.1 Сочетание принципа «двух наблюдателей» и контроля отношения сигналов двух датчиков положения как основа
метода координатной функции
4.5.2 Синтез координатных функций по критерию инвариантности к переменным параметрам движущегося

4.5.3 Математическое моделирование координатных функций
и выбор конструктивных параметров РИК
4.5.4 Измерительное преобразование квазимгновенной скорости на основе нулевого метода контроля координатной функции
4.5.5 Измерительное преобразование квазимгновенной скорости с ликвидацией «мертвых зон» переключением координатных функций
4.5.6 Измерительное преобразование квазимгновенной скорости с ликвидацией «мертвых зон» суммированием координатных функций
4.5.7 Сравнение методов измерительного преобразования
с ликвидацией «мертвых зон» КФ
4.6 Систематизация методов измерительного преобразования средней и квазимгновенной скорости
4.7 Измерительное преобразование мгновенной скорости
с использованием КФ ОБЬ-типа и аппроксимацией сигнала датчика экспоненциальной функцией
4.8 Измерительное преобразование мгновенной скорости
с использованием КФ ОБЬ-типа и аппроксимацией сигнала датчика обратно-экспоненциальной функцией
4.9 Измерительное преобразование мгновенной скорости
с использованием КФ ЬЬ-типа и аппроксимацией сигнала датчика экспоненциальной функций
4.10 Повышение точности измерительного преобразования мгновенной скорости при использовании КФ ЬЬ-типа
4.11 Измерительное преобразование мгновенной скорости

Сила Лоренца действует на ПП, который начинает вести себя как проводник, движущийся вдоль рельсов и толкающий впереди себя разгоняемое тело. По мере движения ПП растет индуктивность Ьц, которая, так же как и нарастающий ток, обеспечивает быстрый рост силы Лоренца и разгон тела. Направление протекания тока в данном случае не влияет на направление силы Лоренца, поэтому смена полярности тока в ходе колебательных переходных процессов [16] в системе «источник энергии - рельсы» не препятствует процессу разгона. Очевидно, что для повышения скорости разгона необходимо обеспечить форсирование передачи в нагрузку (рельсотрон) запасенной энергии с помощью импульса тока I с крутым фронтом. Как показано на рис. 1.1,6, это может быть реализовано, например, с помощью индуктивного накопителя ИН [20] и коммутирующих ключей К1 - К4.
В такой схеме при включении ключа К1 через нормально-замкнутые контакты размыкателя К4 производится накачка индуктивного накопителя ИН током от первичного источника (конденсаторной батареи С). При достижении током максимального значения осуществляется одновременное срабатывание замыкателей К2, КЗ и размыкателя К4. При этом происходит следующая последовательность переключений:
- энергетическое отделение контура ИН и нагрузки (рельсотронного ускорителя) от первичного источника С;
- подключение нагрузки к накопителю энергии ИЩ
- переключение тока ИН на нагрузку с заданной крутизной фронта. В качестве коммутационной аппаратуры обычно используются взрывные сверхбыстродействующие ключи. Следует отметить, что на практике большинство ЭДУ вне зависимости от типа являются двухступенчатыми. На первом этапе объект ускоряется до скорости порядка 2000-4000 км/с газодинамическим методом [19], [21], например, при помощи легкогазовой газодинамической установки, а затем попадает в канал рельсотрона, где и происходит окончательное-ускорение до требуемой скорости. Ускоряемое тело, как правило, является непроводящим элементом, поэтому, используя магнитные датчики, например, индукционные или гальваномагнитные, можно фиксировать по изменению ЭДС