Адаптивный цифровой измерительный преобразователь параметров гармонических сигналов на основе тройного развертывающего преобразования

• Автор: Байдаров, Андрей Александрович
• Шифр специальности: 05.13.05
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2012
• Место защиты: Пермь
• Количество страниц: 173 с. : ил.

Содержание
Введение.

1. Состояния и перспективы развития измерительных преобразователей

гармонических сигналов в составе современных систем управления.

1.1. Современные информационноизмерительные системы как элемент

устройств вычислительной техники и систем управления

1.1.1. Современные подходы к организации измерительного процесса

1.1.2. Измерительные преобразователи в составе современных ИИС.

1.2. Методы и подходы, реализуемые в измерительных преобразователях

при измерении параметров гармонического сигнала.

1.2.1. Методы измерения с использованием преобразования Фурье

1.2.2. Методы измерение параметров гармонических сигналов на основе
мгновенных отсчетов с использованием вычислительных операций .
1.2.3 Измерение параметров гармонических сигналов во вторичных
преобразователях на базе метода синхронного детектирования
1.2.4. Методы измерения параметров гармонических сигналов на основе
интегральных выборок
1.2.5. Метод измерения параметров гармонических сигнала с
использованием отношения К отсчетов амплитуд
1.3. Анализ и сопоставление методов преобразования и измерения
параметров гармонических сигналов.
1.4. Выводы
2. Разработка способа измерения параметров гармонических сигналов на
основе тройного развертывающего преобразования.
2.1. Анализ подхода и структуры способа измерения параметров
гармонических сигналов на основе зависимых временных отсчетов.
2.2. Оценка влияния значений составляющих параметров на поиск
параметров гармонического сигнала.
2.2.1. Оценка влияния значений текущей начальной фазы на поиск
параметров гармонического сигнала.
2.2.2. Оценка соотношений коэффициентов пропорциональности
уравновешивающих сигналов
2.3. Решение системы уравнений с применением численных методов
2.3.1. Расчет системы нелинейных уравнений с использованием метода
Ньютона.
2.3.2. Расчет системы нелинейных уравнений с использованием
градиентного метола.
2.3.3. Расчет системы нелинейных уравнений с использованием
модифицированного метода Ньютона
2.4. Решение системы нелинейных уравнений в полиномиальном виде с
использованием разложения функций i и в ряд.
2.5. Сопоставление методов определения параметров гармонического
сигнала при неизвестных параметрах гармонического сигнала
2.6. Выводы
3. Разработка механизмов адаптации параметров алгоритмов формирования зависимых отсчетов к изменению параметров гармонического сигнала
3.1. Структура и формат представления рассматриваемых сигналов
3.2. Оценка поиска решений при использовании метода тройного
развертывающего преобразования на основе зависимых временных отсчетов
3.3. Разработка механизма адаптации параметров алгоритма
формирования зависимых отсчетов временного развертывания
3.4. Разработка механизма адаптации параметров алгоритма
формирования зависимых отсчетов к изменению частоты гармонического сигнала
3.4.1. Адаптация по частоте гармонического сигнала.
3.5. Механизмы совместной адаптации по наклону уравновешивающего
сигнала и шага дискретизации
3.6. Сравнительная оценка технических характеристик адаптивных и
неадаптивных преобразователей
3.7. Выводы.
4. Разработка структурнофункциональной модели адаптивного цифрового измерительного преобразователя параметров гармонического сигнала на базе метода тройного развертывания с использованием зависимых временных отсчетов
4.1. Структура преобразователя параметров гармонических сигналов на
базе метода зависимых временных отсчетов.
4.2. Построение имитационной модели структуры преобразователя
4.3. Выводы.
5. Разработка и реализация адаптивного цифрового преобразователя параметров гармонических сигналов на основе тройного развертывающего преобразования в системе автоматизации испытаний.
5.1. Описание аппаратурного и программного обеспечения системы
автоматизации испытаний
5.1.1. Характеристика объекта автоматизации.
5.1.2. Назначение разрабатываемой САИ.
5.1.3. Структура разрабатываемой САИ
5.1.4. Функционирование системы.
5.1.5. Результаты опытной эксплуатации САИ
5.2. Разработка мультиплицированного преобразователя параметров датчиков угловых и линейных перемещений
5.3. Разработка совместного преобразователя амплитуды, частоты и
начальной фазы сигналов датчика вибрации.
5.4. Выводы.
Заключение.
Список литературы


Роль управляющих вычислительных машин в автоматизированных системах управления и в цифровых системах автоматического управления техническими объектами различного назначения в последние годы непрерывно растет. Кроме того существенной чертой современных производств является использование автоматики на объектах, территориально расположенных на больших расстояниях друг от друга, например крупные промышленные и энергетические комплексы, системы управления летательными аппаратами, системы авиационной промышленности и т. Для связи между отдельными элементами и устройствами в подобных системах применяются средства телемеханики, которые совместно с устройствами управления и управляемыми объектами образуют телеавтоматические системы. При этом цель управления связывается с изменением во времени регулируемой управляемой величины выходной величины управляемого объекта. Для осуществления цели управления, с учтом особенностей управляемых объектов различной природы и специфики отдельных классов систем, организуется воздействие на управляющие органы объекта управляющее воздействие, которое предназначено также для компенсации внешних возмущающих воздействий, стремящихся нарушить требуемое поведение регулируемой величины. Управляющее воздействие вырабатывается устройством управления У У. Совокупность взаимодействующих управляющего устройства и управляемого объекта образует систему автоматического управления 8. Современное развитие измерительной техники, как было отмечено выше, характеризуется расширяющимся применением технических средств, позволяющих получить все более полную информацию о состоянии исследуемого или управляемого объекта на основании одновременного многопараметрического измерения физических величин, которые характеризуют этот объект 1. Одновременно с расширением номенклатуры измеряемых величин на порядки возрастали диапазоны измерений и уменьшались погрешности измерения. Кроме улучшения метрологических показателей средств измерений СИ, существенно расширяются их функциональные возможности и повышаются эргономические свойства. Растет удельный вес автоматизированных СИ, увеличивается объем получаемой и обрабатываемой измерительной информации. Автоматизированные СИ встраиваются в системы автоматического управления различного уровня и становятся составными частями автоматизированного производства наряду с обрабатывающим и другим технологическим оборудованием 9, . При этом результатом выполняемых измерений являются не только отдельные числа, соответствующие истинным значениям параметров объекта, но и большие массивы числовых данных, нарастающие во времени и составляющие поток измерительной информации на выходе информационноизмерительной системы ИИС. Появление и развитие ИИС неразрывно связано с появлением и развитием вычислительной техники и практически полностью определялось ее состоянием. Па начальном этапе появления ИИС е годы существовали как аналоговые, так и цифровые вычислительные устройства, что, в частности, нашло отражение в применявшейся классификации ИИС . В последующие десятилетия шло интенсивное развитие цифровых вычислительных устройств, которые в настоящее время практически вытеснили аналоговые устройства, хотя аналоговые и гибридные ЭВМ еще находят некоторое применение . При этом изменялся и уровень используемых в ИИС цифровых вычислительных устройств. В е годы использовались ламповые триггеры и другие дискретные элементы, а основным элементом памяти был магнитный сердечник с катушками один сердечник обеспечивал один бит памяти. В е годы на смену лампам пришли транзисторы, а затем микросхемы малой и средней интеграции. Характерной особенностью ИИС является обязательное наличие в их составе вычислительных устройств, используемых для сбора, обработки, отображения и хранения больших массивов измерительной информации, что недоступно для других видов средств измерений. В настоящее время идет существенная миниатюризация всех компонентов измерительной и вычислительной техники, особенно электронных компонентов. Отечественные ИИС х годов занимали помещения в м2.