Разработка и исследование преобразователей импеданса с расширенными функциональными возможностями для систем управления и сбора данных

• Автор: Хасцаев, Марат Борисович
• Шифр специальности: 05.13.01
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2012
• Место защиты: Владикавказ
• Количество страниц: 178 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ

ГЛАВА 1. ИССЛЕДОВАНИЕ ПУТЕЙ РАСШИРЕНИЯ ФУНКЦИОНАЛЬНЫХ

ВОЗМОЖНОСТЕЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЕЙ ИМПЕДАНСА

1.1.Задача улучшения характеристик преобразователей импеданса

1.2.Анализ путей улучшения характеристик ПИ

ГЗ.Структурные способы и их классификация

1.4.Улучшение характеристик ПИ на основе их интеллектуализации

1.5.Постановка задачи диссертационного исследования

1.6.Основные результаты

ГЛАВА 2. РАЗРАБОТКА ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЕЙ ИМПЕДАНСА С УЛУЧШЕННЫМИ СТРУКТУРНЫМИ СПОСОБАМИ ХАРАКТЕРИСТИКАМИ И ОСНОВ ИНТЕЛЛЕКТУАЛИЗА ЩИ ПИ
2.1.Методы исследования
2.2.Синтез структурных способов целенаправленного изменения функции преобразования ИЦ, использование ИИ в ПИ
2.3.Разработка методики и алгоритма улучшения характеристик ПИ структурными способами и ее применение
2.4.Разработка ПИ на основе МЦ
2.5.Разработка ПИ на основе МЦ с обратными связями
2.6.Разработка интеллектуальных преобразователей импеданса
2.7.Разработка алгоритма интеллектуального анализа исходных данных
2.8.Основные результаты
ГЛАВА 3. ПОСТРОЕНИЕ КВАЗИУРАВНОВЕШЕННБХ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЕЙ ИМПЕДАНСА С РАСШИРЕННЫМИ
ФУНКЦИОНАЛЬНЫМИ ВОЗМОЖНОСТЯМИ
3.1.Задача улучшения характеристик квазиуравновешенных ПИ
структурными способами
3.2.Анализ свойств линеаризованных МЦ в режиме квазиуравновешивания
3.3.остроснис КПИ на основе линеаризованных МЦ в фазовом режиме
квазиуравновешивания
ЗАИсследование полууравновешенных МЦ и построение
КПИ на их основе
3.5.Улучшение полууравновешенных ИЦ структурными способами
3.6.Разработка базы знаний для интеллектуальных КПИ
3.7.Исследование областей применения КПИ и их приборное обеспечение
3.8.0сновные результаты
ГЛАВА 4.РАЗРАБОТКА ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНЫХ И ИНВАРИАНТНЫХ К НЕИНФОРМАТИВНЫМ ПАРАМЕТРАМ ЭЛЕМЕНТОВ СОЕДИНЕНИЯ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЕЙ ИМПЕДАНСА
4.1.Применение структурноитерационного метода в проектировании Г1И с желаемыми свойствами
4.2.Построение инвариантных ПИ на основе МЦ
4.3.Разработка ПИ на основе структурных способов, интеллектуальных ПИ в режиме иеуравновешивания и их применение
4.4.Структурный синтез графов с желаемыми свойствами на основе
автоматизированного проектирования
4.5.0сновные результаты
ЗАКЛЮЧЕИЕ
ЛИТЕРАТУРА


МК), блока сопряжения (интерфейса) с компьютером (ПК) - 5-2, буферного усилителя (БУ), стабилизатора напряжения (СН), а также из источника опорного напряжения (ИОН), переключателя каналов. В схему еще входят: ключ (К), кварцевый резонатор (КР) и индикатор работы системы (ИР). Важнейшим элементом ее является высокопроизводительный флеш-микроконтроллер (МК), в который встроены АЦП. Частота работы микроконтроллера задается внутренним тактовым генератором и стабилизируется при помощи внешнего кварцевого резонатора (КР). Для выбора нужного канала измерения применен внешний переключатель каналов, что обеспечивает использование всего одного буферного усилителя БУ с переменным коэффициентом усиления, который зависит от состояния ключа К. С МК сигналы передаются на блок сопряжения с ПК, который выполняет функции преобразования сигналов МК для последующей их передачи через последовательный интерфейс Я5-2. Индикаторы работы показывают текущее состояние системы. Очевидно, что ПИ соединяются со схемой переключателем каналов и имеют на выходе аналоговые сигналы. В схеме с помощью МК возможна выработка сигналов управления исполнительными органами (ИО), подаваемые вначале на блок усиления управляющих сигналов (БУУС), а затем только на ОИ. Таким образом, БУУС, образуя цепь обратной связи, тем самым способствует организации управления различными процессами, а система из системы сбора данных перерастает в систему управления. Рисунок 1. Структурная схема системы сбора данных с параллельным сбором данных от импедансных датчиков с функциями управления. Широкие возможности, открываемые ПИ, до последнего времени реализованы в малой степени из-за отсутствия достаточно совершенных ПИ и измерителей. Например, с помощью имеющихся сейчас в мире наиболее универсальных устройств - ЦАМ переменного тока, решается относительно небольшая часть задач, основанных на измерениях импеданса. Обеспечивая высокую точность измерения известные ЦАМ сложны и дорогостоящи, в то же время их быстродействие чаще всего оказывается неудовлетворительным. Подобные недостатки свойственны прецизионным ПИ и других типов. По существу работ)- по созданию ПИ необходимо активно развивать. Появление прецизионных и универсальных приборов для измерений параметров импеданса лишь серьезный задел по созданию средств для автоматического измерения импеданса и его составляющих. Уже сегодня для решения многих практических важных задач необходимо создание проблемно-ориентированных, интеллектуальных ПИ, способных выполнять измерения в характерных для определенной группы задач специфических условиях [2]. Анализ современных областей применения ПИ позволил представить в обобщенном виде структурную схему устройств для измерения импеданса (импедансных характеристик) ОИ так, как это показано на рис. Из рисунка видно, что одноканальная схема таких устройств состоит из ОИ, элементов соединения (Э), собственно преобразователя импеданса (ПИ), устройства интеллектуальной обработки и хранения данных УИОД, устройства отображения и регистрации информации У ОРИ, устройства управления УУ, а многоканальная схема - дополнительно включает в себя мультиплексор М и (п-1) элементов соединения. Поскольку в этих устройствах ПИ обеспечивает преобразование первичной информации, то ясно, что от точности, быстродействия, чувствительности, функциональных возможностей ПИ существенно и зависят характеристики устройств для измерения импеданса, а значит характеристики систем сбора данных, АСУ, ИИС и других систем, использующих в своем составе ПИ [5 - ]. Отмеченное еще раз показывает важность ПИ и значимость открытия новых путей построения ПИ с улучшенными характеристиками. Таким образом, под термином “преобразователь импеданса” в работе понимается устройство, обеспечивающее преобразование параметров импеданса в активные или кодовые величины, а решаемая в ней задача определяется поиском путей создания ПИ с улучшенными характеристиками. Рисунок 1. Известно, что характеристики ПИ зависят от характеристик элементов и блоков, входящих в состав ПИ. На рис.