Модификация модели и создание алгоритма преобразования обобщенных параметров пассивных датчиков (стр. 17 )

ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ И ВЫВОДЫ

В диссертации получено решение важной научной задачи расширения функциональных возможностей аппаратных средств параметрической идентификации пассивных многоэлементных датчиков на основе метода обобщенных параметров. Результаты исследований могут найти практическое применение в перспективных аппаратных средствах первичной обработки информации в системах управления различными технологическими процессами.

В ходе решения этой задачи получены следующие основные результаты:

1. Предложена модифицированная модель двухполюсной цепи с нулевым сопротивлением на постоянном токе при возбуждении его тестовым импульсом напряжения и двухполюсника с бесконечным сопротивлением на постоянном токе при возбуждении его тестовым импульсом тока, позволяющая находить значения параметров с погрешностью не более 7.5% на 5 параметре.

2. Разработан алгоритм преобразования обобщенных параметров датчиков  с нулевым и бесконечным сопротивлением на основе модифицированной модели. Это позволило втрое расширить область применения созданных преобразователей на основе метода обобщенных параметров.

3. Предложены модели частотно-независимых двухполюсников (ЧНДП) в рамках метода обобщенных параметров, а также варианты реализации ЧНДП  с последовательным и параллельным включением  RLC секций.

4. Разработаны и исследованы схемы преобразователей на основе ЧНДП с регулированием Z-и Y-параметров.

5. Основные теоретические результаты проверены путем моделирования в программе Multisim. Исследование устройств преобразования обобщенных параметров пассивных RLC-двухполюсников с числом элементов до шести подтвердило справедливость теоретических положений диссертационной работы. Выявлены факторы, определяющие предел количества измеряемых параметров.

Табл.3. Сравнительный анализ различных устройств идентификации МДП

Устройства определения параметров
Мосты с синусои-дальным питанием	На переход-ном процессе	Мосты с импульс-ным питанием	На основе метода обобщен-ных парамет-ров (прототип)	На основе метода обобщен-ных параметров (модифици-рованный)
Кол-во параметров	? 4	? 4	? 5	6	6
Унификация алгоритма	Нет	Нет	Нет	Да	Да
Необходимость изменения конфигурации ИС	Да	Да	Нет	Нет	Нет
Сложность вычислительных операций	Высокая	Очень высокая	Высокая	Малая	Малая
Возможность автоматизации с применением МПК	Нет	Да	Нет	Да	Да
Возможность измерения параметров в нетипичных двухполюсниках	Нет	Нет	Нет	Нет	Да
Погрешность при определенном количестве параметров (на последнем параметре)	n=3	0,05%	5%	1%	? 0,15%	? 0,1%
n=4	0,1%	10%	2%	? 1,12%	? 1,1%
n=5	Нет данных	Нет данных	Нет данных	? 7,3%	? 7,5%

Как видно из таблицы, по основным показателям разработанные в диссертации устройства не уступают известным устройствам (необходимость изменения конфигурации ИС, возможность автоматизации с применением МПК, погрешность при определении параметров), а по таким показателям, как унификация алгоритма, сложность вычислительных операций и возможность измерения параметров нетипичных двухполюсников, существенно превосходят.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Анализ существующих алгоритмов и устройств параметрической идентификации пассивных RLC-датчиков, основанных на применении обобщенных параметров объектов измерения, показал необходимость поиска решений с целью расширения класса измеряемых объектов.

Одним из путей модернизации алгоритмов преобразования обобщенных параметров RLC-датчиков является применение частотно-независимых цепей в измерительных схемах с уравновешиванием сигнала датчика.

Найдены принципы построения частотно-независимых двухполюсников с последовательным и параллельным включением RLC звеньев с емкостным и индуктивным характером.

Предложены и обоснованны варианты уравновешивания Z - и Y - параметров объекта в мостовых цепях и схемы с уравновешиванием токов ЧНДП и ДПОИ. Доказаны преимущества измерителей с уравновешиванием токов.

Рассмотрены особенности применения метода обобщенных параметров для идентификации RLC-двухполюсников с нулевым и бесконечным сопротивлением по постоянному току с возбуждением ДПОИ импульсами напряжения и тока.

Обоснованы преимущества использования степенных импульсов напряжения для возбуждения RLC-двухполюсников с коротким замыканием между полюсами через индуктивный элемент и импульсов тока для питания RLC-двухполюсников с разрывом цепи по постоянному току через емкостной элемент.

Предложены алгоритмы преобразования обобщенных параметров двухполюсников с использованием модифицированных системных функций Z(p) и Y(p).

Модели и алгоритмы преобразования обобщенных параметров RLC-датчиков исследованы с помощью программ схемотехнического моделирования и подтвердили работоспособность устройств идентификации объектов, схемы замещения которых, содержат не менее 5 элементов.

ЛИТЕРАТУРА

1. Захаров, электрические цепи с расширенными функциональными возможностями / , , // Электричество. – 2009. – № 9. – С. 26–31.

2. Иванов, В. И., Мостовые цепи с импульсным питанием и расширенными функциональными возможностями / , Г. И.  Передельский // Измерительная техника. – 2009. – № 4. – С. 91–94.

3. Иванов, обобщенных параметров измерительной цепи для  идентификации многоэлементных двухполюсников / , , // Датчики и системы. – 2010. – № 8. – С. 43–45.

4. Иванов, параметров многоэлементных двухполюсников с уравновешиванием токов / , , // Известия вузов – Приборостроение. – 2012. – №2. – С. 73–78.

5. Иванов, В. И.  Эквивалентные преобразования обобщенных параметров двухполюсников при идентификации сложных измерительных цепей [Текст] / , // Датчики и системы. – 2012. – № 5. – С. 11–16.

6. Иванов, параметров многоэлементных двухполюсников с дифференцированием сигналов / , , // Измерительная техника. – 2012. – № 9. – С. 51-54.

7. Ivanov, V. I. Conversion of the parameters of multicomponent two-terminal networks with signal differentiation / V. I. Ivanov, V. S. Titov, A. S. Petrov // Measurement Techniques. Vol. 55. No 9, 2012. P. 1071?1076.

8. Иванов, параметров пассивных двухполюсников с разрывом цепи на постоянном токе / , // Известия Юго-Зап. гос. ун.-та. Сер.  Управление, вычислительная техника, информатика. Медицинское приборостроение. – № 2. Часть 1. –2012. – С. 142-147.

9. Иванов, пассивных двухполюсников с коротким замыканием между полюсами на постоянном токе / , // Известия Юго-Зап. гос. ун.-та. Сер.  Управление, вычислительная техника, информатика. Медицинское приборостроение. – № 2. Часть 2. –2012. – С. 24-28.

10. Иванов, параметры частотно-независимых двухполюсников / , // Известия Юго-Зап. гос. ун.-та. Сер.  Управление, вычислительная техника, информатика. Медицинское приборостроение. – № 2. Часть 3. –2012. – С. 79-84.

11. Кнеллер, параметров многоэлементных двухполюсников / , . – М.: Энергоатомиздат, 1986. – 144 с.

12. Мартяшин, инвариантного преобразования параметров электрических цепей / , К. Л.  Куликовский, , ; Под ред. . М.: Энергоатомиздат, 1990. – 214 с.

13. Мартяшин, параметров многополюсных электрических цепей [Текст] / , , . - М. : Энергоиздат, 1981. - 71 с. - (Библиотека по автоматике. Вып. 621)

14. Патент РФ 2.144.195, G01R 17/10. Мостовой измеритель параметров многоэлементных пассивных двухполюсников / , .  Опубл. 10.01.2000. Бюл. № 1.

15. Патент РФ 2.212.677, G01R 27/02. Устройство для определения параметров многоэлементных двухполюсных цепей / , .  Опубл. 27.03.2003. Бюл. № 9.

16. Патент РФ 2.365.921, G01R 17/00. Мостовой измеритель параметров пассивных двухполюсников / , . Опубл. 27.08.2009. Бюл. № 24        

17. Патент РФ № 000, G01R 17/10. Способ измерения параметров многоэлементных пассивных двухполюсников и устройство для его реализации / , , опубл. 27.05.2010. Бюл. № 15.

18. Патент РФ № 000, G01R 27/02. Измеритель параметров многоэлементных пассивных двухполюсников / , , опубл. 27.05.2010. Бюл. № 15.

19. Патент РФ № 000, G01R 27/02. Способ и устройство измерения параметров многоэлементных двухполюсников / , , опубл. 10.06.2010. Бюл. № 16.

20. Патент РФ 2.399.918, G01R 17/10. Мостовой измеритель параметров пассивных двухполюсников / , . Опубл. 20.09.2010. Бюл. № 26

21. Патент РФ 2.422.838, G01R 27/26. Способ и устройство измерения параметров многоэлементных двухполюсников / , , .  Опубл. 27.06.2011. Бюл. № 18.

22. Патент РФ 2.434.234, G01R 27/02. Способ определения параметров многоэлементных двухполюсников и устройство для его реализации / , , ., М. Ю. Cохэн. Опубл. 20.11.2011. Бюл. № 32         23. Патент РФ 2.461.840, G01R 17/00. Мостовой измеритель параметров n-элементных двухполюсников / , . Опубл. 20.09.2012. Бюл. № 26.

24. Патент РФ 2.463.614, G01R 17/00.  Мостовой измеритель параметров n-элементных двухполюсников / , . Опубл. 10.10.2012. Бюл. № 28.

25. Патент РФ 2.466.412, G01R 17/00.  Измеритель параметров многоэлементных пассивных двухполюсников / . Опубл. 10.11.2012. Бюл. № 31.

26. Передельский, цепи с импульсным питанием. –М.: Энергоатомиздат, 1988. 192 с.

27. Передельский, Г. И.        Мостовая цепь с расширенными функциональными возможностями / , // Известия вузов – Приборостроение. 2010. № 1. – С. 40-45.