Формирователь сигнала параметрических датчиков "токовая петля" и его применение в высокоточных измерительных и управляющих системах

• Автор: Пыльский, Виктор Александрович
• Шифр специальности: 05.13.05
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2008
• Место защиты: Саратов
• Количество страниц: 168 с. : ил.

ВВЕДЕНИЕ

Глава 1. ЗАДАЧА ФОРМИРОВАНИЯ СИГНАЛА ПАРАМЕТРИЧЕСКИХ

ДАТЧИКОВ И СУЩЕСТВУЮЩИЕ МЕТОДЫ ЕЕ РЕШЕНИЯ

1.1. Задача формирования сигнала параметрических датчиков с активным, реактивным и смешанным импедансом.
1.2 Обзор существующих методов формирования сигнала параметрических датчиков измерительных и управляющих систем.

1.2.1 Мостовые методы формирования сигнала параметрических датчиков.

1.2.2 Потенциометрические методы формирования сигнала параметрических датчиков.

1.2.3 Генераторные, резонансные и временные методы формирования сигнала параметрических датчиков.
1.2.4 Применение дифференциальных методов в задачах формирования сигнала параметрических датчиков.
1.3 Обзор некоторых подходов к математической обработке сигналов в задачах формирования сигнала параметрических датчиков с использованием средств цифровой вычислительной техники

Выводы по главе 1.

Глава 2. МЕТОД ФОРМИРОВАНИЯ СИГНАЛА ПАРАМЕТРИЧЕСКИХ ДАТЧИКОВ ТОКОВАЯ ПЕТЛЯ И ПОСТРОЕНИЕ
ФОРМИРОВАТЕЛЕЙ НА ЕГО ОСНОВЕ
2.1 Формулировка требований к разработке метода формирования сигнала параметрических датчиков
2.2 Формирование сигнала параметрических датчиков методом токовой петли.
2.3 Построение формирователей сигнала параметрических датчиков на основе метода токовой петли.
2.4 Математическая модель формирователя сигнала параметрических датчиков токовая петля в непрерывной и дискретной формах
Выводы по главе 2.
Глава 3. РАЗРАБОТКА ОПТИМАЛЬНЫХ АЛГОРИТМОВ ЦИФРОВОЙ ОБРАБОТКИ ИЗМЕРИТЕЛЬНОЙ ИНФОРМАЦИИ ФОРМИРОВАТЕЛЯ СИГНАЛА ПАРА М ЕТРИЧЕС К ИХ ДАТЧИКОВ ТОКОВАЯ ПЕТЛЯ.
3.1 Оценивание параметров канальных сигналов токовой петли переменного тока.
3.2 Оценивание параметров канальных сигналов токовой петли постоянного тока.
3.3 Оценивание параметров канальных сигналов токовой петли переменного тока с уточнением частоты и разделением по каналам.
3.4 Совместное оценивание параметров канальных сигналов токовой петли переменного тока с уточнением частоты.
3.5 Оптимальный выбор частоты дискретизации сигналов методами теории планирования эксперимента.
3.6 Численное моделирование алгоритмов оптимальной оценки параметров канальных сигналов формирователя сигнала токовая петля
Выводы по главе 3.
Глава 4. ПРИМЕНЕНИЕ ФОРМИРОВАТЕЛЯ СИГНАЛА
ПАРАМЕТРИЧЕСКИХ ДАТЧИКОВ ТОКОВАЯ ПЕТЛЯ В ВЫСОКОТОЧНЫХ ИЗМЕРИТЕЛЬНЫХ И УПРАВ ЛЯЮЦИХ СИСТЕМАХ.
4.1 Классификация приложений формирователя сигнала токовая петля в высокоточных измерительных и управляющих системах
4.2 Применение формирователя сигнала токовая петля в распределенных системах управления
4.2.1 Принципы применения формирователя сигнала токовая петля в распределенных системах управления
4.2.2 Оптимальное оценивание параметров канальных сигналов формирователя токовая петля в распределенных измерительных и управляющих системах
4.3 Алгоритм настройки трактов формирователя сигнала параметрических датчиков токовая петля.
4.4 Внедрение результатов работы в производственные и учебные процессы.
Выводы по главе
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
ЛИТЕРАТУРА


Универсальный ИЕСизмеритель ФСТПОЗЦ был внедрен в учебный процесс на кафедре технической кибернетики и информатики ГОУ ВПО Саратовский государственный технический университет. Соответствующие акты внедрения прилагаются к диссертационной работе. Апробация работы. Воронеж, г. Ярославль, г. Саратов, г. Международной научнотехнической конференции Актуальные проблемы электронного приборостроения Саратов, г. Всероссийской научной конференции Управление и информационные технологии Пятигорск, г. Международной научной конференции Аналитическая теория автоматического управления и ее приложения Саратов, г. ШЕЕ Ii , I, , I ii i i, I, , Международной научной конференции Системный синтез и прикладная синергетика Пятигорск, г. ГОУ ВПО Саратовский государственный технический университет. Публикации. По теме диссертации опубликовано печатных работ, из них 2 в изданиях, рекомендованных ВАК, 2 в зарубежных изданиях. Структура и объем диссертации. Диссертационная работа состоит из введения, четырех глав, заключения, списка использованной литературы из 6 наименований, приложения. Работа содержит 4 страницы основного текста, включая рисунка, 4 таблицы. Во введении обосновывается актуальность темы диссертационной работы, сформулированы цели и задачи исследования, дана общая характеристика результатов исследования, представлены основные положения, выносимые на защиту. В первой главе рассмотрена постановка задачи формирования сигнала параметрических датчиков. Показано, что она является более сложной по сравнению с задачей формирования сигнала генераторных датчиков, так как требует решения дополнительной задачи возбуждения питания измерительной цепи. Рассмотрены применяемые в настоящее время методы формирования сигналов параметрических датчиков мостовые, потенциометрические, генераторные, резонансные, временные. Также отмечено, что для данной задачи практически не разрабатываются специализированные оптимальные алгоритмы обработки измерительной информации. Вторая глава посвящена разработке нового метода формирования сигнала параметрических датчиков токовая петля, построению формирователей па его основе и их математическим моделям. В первом параграфе главы на основе анализа недостатков существующих методов формирования сигнала сформулирован перечень требований к новому методу. Среди них линейность статической характеристики, независимость результатов измерения от сопротивления соединительных проводников, возможность обработки сигналов широкого класса датчиков с различным характером импеданса универсальность. Во втором параграфе рассмотрена структура формирования сигнала параметрических датчиков методом токовая петля, представлены принципы функционирования и основные математические уравнения, описывающие ее работу. Далее рассмотрены варианты реализации одного из образующих формирователь узлов устройства сравнения дифференциальных напряжений УСДН аналоговый и цифровой. Для этих вариантов получены математические модели в виде непрерывных и гпередаточных функций для использования в задачах синтеза систем автоматического управления. Третья глава посвящена разработке оптимальных алгоритмов обработки информации, специализированных для работы с формирователями ТП и обеспечивающие повышение точности результатов измерений. Применяя аппарат теории планирования оптимальных экспериментов, разработан алгоритм выбора частоты дискретизации сигналов ТП. В четвертой главе рассмотрены вопросы практического применения формирователя сигнала параметрических датчиков токовая петля. Разработана классификация приложений, для которых применение данного формирователя является оптимальным и позволяет решить задачи, вызывающие затруднения при использовании ныне существующих методов формирования сигнала. Далее рассматриваются принципы применения формирователя токовая петля в измерительных подсистемах распределенных систем автоматического управления, характеризующаяся наличием большого количества однотипных датчиков. Последний параграф главы посвящен описанию и результатам испытания устройств, разработанных в результате внедрения метода формирования сигнала токовая петля в производственные процессы.