Методы и устройства комбинированного индукционно-гальваномагнитного контроля скорости разгона тел для систем управления магнитоплазменными ускорителями

• Автор: Январёв, Сергей Георгиевич
• Шифр специальности: 05.13.05
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2010
• Место защиты: Новочеркасск
• Количество страниц: 234 с. : ил.

ОГЛАВЛЕНИЕ

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 но 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 индукционногальваномагнитного 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 МАГНИТОПЛАЗМЕНОНЫМ УСКОРИТЕЛЕМ.ИЗ
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 1РХ1.
Выводы по главе 4.
ЗАКЛЮЧЕНИЕ. ПО ОСНОВНЫМ РЕЗУЛЬТАТАМ РАБОТЫ
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ


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. ОБЗОР ИЗВЕСТНЫХ МЕТОДОВ КОНТРОЛЯ СКОРОСТИ и АНАЛИЗ ТРЕБОВАНИЙ К ПОДСИСТЕМЕ КОНТРОЛЯ РАЗГОНА ТЕЛ. В начале XX века впервые была реализована идея линейного разгона внутри соленоида магнитопроводящего сердечника, ускоряемого бегущим магнитным полем [1,]. Подобные электрофизические установки называются индукционными электродинамическими ускорителями. Другой тип ускорителей, интенсивно развивающийся в конце прошлого, начале нынешнего столетий — кондукционные электродинамические ускорители- или МПУ. В’ таких ускорителях само-разгоняемое тело является непроводящим. Перед ним помещается другое тело, состоящее из специального материала; по которому пропускается мощный электрический ток (сотни. А), ЧТО' переводит его в плазменное состояние [1]. Такое разгоняющее плазменное тело — ПП — и разгоняемое тело движутся как одно целое. В самом общем виде МПУ можно представить (рис. В), накоротко замкнутый цепыо из трех элементов - двух неподвижных рельсовых направляющих, между которыми скользит ПП с разгоняемым телом. Таким образом, ГО1 - подвижный элемент электрической цепи. Разгонная сила-по своей природе является силой Лоренца, образующейся от взаимодействия магнитного’поля В вокруг рельсовых направляющих и тока / в плазменном поршне. Теоретически разгонная сила. I т? Ы - дифференциал перемещения плазменного поршня. Прямую цепь системы управления МПУ образуют (рис. ШК, устройство управления. О ? Рисунок 1. Управление разгоном тела реализуется в ограничении его скорости на заданном уровне. Для этого в определенный момент времени с помощью специального ШК прерывается передача электрической энергии от формирователя импульса тока к РК, обуславливающей ускорение тела. Шунтирующий ключ срабатывает по командному сигналу в момент времени /кш, выдаваемому устройством управления. Номинальное значение момента /кш определяется заранее на основе математической модели МГТУ [1,-], исходя из номинальных значений начальных условий разгона и параметров РК, и соответствует теоретической оценке интервала времени, в течение которого тело разгоняется до заданной скорости. Так как существующие математические модели МПУ имеют низкую точность [1,-], а на процесс разгона тела влияют многие случайные и неопределенные факторы, необходимо производить контроль его скорости в режиме реального времени и уточнение момента времени выдачи команды на шунтирование РК. Обратная связь системы управления МПУ образована ПКР (рис. УКС движения плазменного поршня и вычислительное устройство расчета значения момента /кш. Так как движения разгоняющегося тела и толкающего его плазменного поршня синхронны, значения их скоростей в любой момент времени совпадают. Рисунок 1. На рис. ШК и диаграммы, иллюстрирующие характер изменений токов 1,1, /2 и скорости движения тела V. Изначально энергия разгона тела накоплена на конденсаторах Сі и С2. Передний фронт импульса тока /, совпадающий с фронтом 1, формируется при подключении к рельсовому каналу замыканием цепи Сі, Ь9 Ль При этом энергия заряда конденсатора С преобразуется в энергию тока 1 индуктивности Ь. В момент /, одновременно замыкаются ключи 5*2 и ? С2> Я2. Ь, и обеспечивается пологая вершина импульса тока /. Скоростная характеристика разгона 1 на рис. Соответственно моменты выдачи сигнала на шунтирование РК в двух случаях разняться: /кш 1 < (кш2. Рисунок 1. Таким образом, смещением заднего фронта варьируется длительность импульса тока /, обуславливающего процесс разгона тела, и компенсируются разнообразные факторы, по-разному его определяющие. В частности, как показано на рис. С|, С2). Устройство предварительного ускорения, как правило, газодинамического типа предназначено для быстрого (по сравнению с общим временем разгона) сообщения телу начальной скорости К0, которая составляет -% от значения Уз []. Рисунок 1.