Математические и структурно-параметрические модели нелинейных физико-технических эффектов для синтеза элементов систем управления

• Автор: Ветрова, Анжелика Амировна
• Шифр специальности: 05.13.18
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2004
• Место защиты: Астрахань
• Количество страниц: 112 с. : ил.

Содержание
ВВЕДЕНИЕ .
Глава 1. Обзор методов анализа и синтеза нелинейных цепей различной физической природы.

1.1 Классификация нелинейных элементов систем управления.

1.2 Классификация методов расчета нелинейных электрических цепей

1.2.1 Графические методы расчета.

1.2.1.1 Последовательное соединение нелинейных элементов.

1.2.1.2 Параллельное соединение нелинейных элементов.

1.2.1.3 Последовательнопараллельное смешанное соединение нелинейных элементов.

1.2.2 Аналитические методы расчета.

1.2.2.1 Метод аналитической аппроксимации.

1.2.2.2 Метод кусочнолинейной аппроксимации
1.2.2.3 Метод линеаризации
1.2.3 Итерационные методы расчета
1.3 Анализ методов синтеза нелинейных элементов электрических цепей
1.4 Синтез и расчет нелинейных цепей неэлектрической природы
1.5 Энерго информационный метод анализа и синтеза цепей различной физической природы.
1.6 Обзор автоматизированных систем анализа и синтеза элементов СУ на основе ЭИМЦ
1.6.1 Автоматизированная система поиска новых технических решений Интеллект.
1.6.2 Автоматизированная система поиска физического принципа действия ЧЭ в архитектуре клиентсервер.
1.6.3 Программноинструментальный комплекс синтеза
ФПД ЧЭ систем управления, поиска аналогов и
прототипов
1.7 Выводы
Глава 2. Математические , структурнопараметрические и
энергоинформационные модели нелинейных ФТЭ.
2.1 Математическая модель для описания нелинейных ФТЭ.
2.1.1 Обоснование выбора функции для математического описания характеристик НЭ
2.1.2 Выбор методики расчета коэффициентов аппроксимации
2.1.3 Исследование погрешности и обоснование выбора степени аппроксимирующего полинома.
2.2 Развитие аппарата параметрических структурных схем при моделировании нелинейных ФТЭ.
2.3 Энергоинформационные модели нелинейных ФТЭ.
2.3.1 Энерго информационная модель эффекта зависимости тока через рппереход от напряжения полупроводниковый диод.
2.3.2 Энергоинформационная модель терморезистивного эффекта в полупроводниках
2.3.3 Энергоинформационная модель эффекта зависимости сопротивления полупроводникового резистора от напряжения
2.3.4 Энергоинформационная модель магниторезистивного эффекта в полупроводниках
2.3.5 Энергоинформационная модель эффекта зависимости емкости рп перехода от обратного напряжения.
2.3.6 Энергоинформационная модель туннельного эффекта в полупроводниках.
2.4 Выводы.
Глава 3. Концептуальная модель автоматизированной системы синтеза элементов СУ.
3.1 Синтез нелинейных элементов систем управления с использованием аппарата параметрических структурных схем и расчет их эксплуатационных характеристик
3.1.1 Синтез физического принципа действия НЭ СУ, содержащих один нелинейный ФТЭ.
3.1.2 Синтез физического принципа действия НЭ СУ, содержащих несколько нелинейных ФТЭ
3.2 Концептуальная модель системы автоматизированного проектирования нелинейных элементов на основе ЭИМЦ .
3.3 Информационное обеспечение синтеза нелинейных элементов СУ.
3.4 Методика составления паспорта нелинейного ФТЭ .
3.5 Выводы.
Глава 4. Исследование адекватности применимости
моделей НЭ ФТЭ для синтеза элементов СУ
4.1 Автоматизированная система синтеза ФПД нелинейных элементов СУ
4.1.1 Линеаризация выходной характеристики синтезированного элемента
4.1.2 Синтез нелинейных элементов СУ с Ыобразными и Эобразными характеристиками
4.2 Результаты тестирования автоматизированной системы синтеза ФПД нелинейных элементов СУ.
4.2.1 Синтез датчика температуры на основе терморезисторов.
4.3 Выводы
Основные выводы и заключение
Список литературы


Энерго информационная модель эффекта зависимости тока через рппереход от напряжения полупроводниковый диод. Энергоинформационная модель эффекта зависимости емкости рп перехода от обратного напряжения. Энергоинформационная модель туннельного эффекта в полупроводниках. Выводы. Глава 3. Концептуальная модель автоматизированной системы синтеза элементов СУ. Синтез физического принципа действия НЭ СУ, содержащих один нелинейный ФТЭ. Концептуальная модель системы автоматизированного проектирования нелинейных элементов на основе ЭИМЦ . Информационное обеспечение синтеза нелинейных элементов СУ. Методика составления паспорта нелинейного ФТЭ . Выводы. Глава 4. Результаты тестирования автоматизированной системы синтеза ФПД нелинейных элементов СУ. Синтез датчика температуры на основе терморезисторов. Список литературы. Приложение 1. Приложение 2. Приложение 3. В настоящее время, в условиях научнотехнической революции, сокращения сроков морального старения изделий особенно важны требования к совершенствованию технологий производства контрольноизмерительных и преобразовательных устройств, расширению областей их применения и масштабов производства. На рис. Строитель . Рис. Поэтому для сокращения времени и трудоемкости процесса поискового конструирования при синтезе новых элементов систем управления, для уменьшения их стоимости актуальной становится задача создания автоматизированных систем анализа и синтеза новых технических решений чувствительных элементов систем управления СУ различного назначения. Решением этой задачи занимались многие ученые Г. С.Ллышуллер, В. М.Цуриков. В.Н. Глазунов. М.Ф. Зарипов. И.Ю. Пегрова, К. В.Кумунжиев, Л. И.Половннкнп, В. А.Камаев, Л. М.Дворянкии, С. Л.Фоменков, Филин В. Л., Р. Коллер, К. Джо не и другие. Дня анализа и синтеза линейных чувствительных элементов существует множество методов, а использование банков данных физикотехнических эффектов ФТЭ позволяет автоматизировать процесс поискового конструирования и существенно снизить затраты на их проектирование. В настоящее время существует несколько автоматизированных систем поиска новых технических решений, использующих различные методы поискового конструирования, и предназначенных для создания различных классов технических объектов. ФТЭ в этих системах представлены в виде моделей, которые преобразуют величину входного воздействия в выходную величину в соответствии с некоторым правилом функцией преобразования. Такие датчики имеют ярко выраженную нелинейную выходную характеристику. В то же время, в современных системах управления все большее применение находят различные нелинейные элементы НЭ. Для НЭ СУ функция преобразования входного воздействия в выходную величину не является линейной, т. Пример представленной на рис. НЭ и разнообразии их характеристик. Лампы накаливания с металлической нитью. А Б
Гириюяые. ЮИТОВЫС. Фотоэлектронные и огтп. Маи миторстисторы. Рис. Хотя разработано немало частных методов решения задач анализа и синтеза НЭ, многие вопросы остаются неразрешенными, не существует единого метода их решения и систематическому изложению вопросов синтеза НЭ посвящено небольшое количество работ. Трудность состоит в том, что математические модели, описывающие поведение нелинейных элементов, достаточно сложны и зачастую приводят к решению нелинейных дифференциальных уравнений, что делает их непригодными для выполнения аналитических расчетов 3. Поэтому проблема проектирования нелинейных устройств тесно связана с проблемой математического моделирования на этапе аппроксимации функций преобразования. Создание математических моделей, сочетающих достаточную точность с простотой математических выражений, позволит существенно упростить алгоритмы расчета и снизить затраты машинного времени при проектировании устройств. Таким образом, актуальной становится задача формализации описания НЭ посредством таких математических моделей, которые достаточно точно описывают поведение НЭ и являются пригодными для использования в автоматизированных методах синтеза новых технических решений.