LibRar.Org.Ua — Бібліотека українських авторефератів

Загрузка...

Головна Електроніка. Обчислювальна техніка → Цифрові перетворювачі енергетичних характеристик на основі малохвильового перетворення сигналів

розроблення відповідних алгоритмів і структур синтезу вагових функцій з заданими спектральними характеристиками. Зрозуміло, що при таких перетвореннях і вимірюваннях необхідна апріорна інформація про тип і характер завади, що робить неможливим їх використання у швидкодіючих вимірювачах, особливо коли вони працюють в реальному масштабі часу. Крім того рівень завадостійкості великою мірою залежить від точності синтезу вагових функцій і комплексності завад (наявність одночасно кількох типів завад). Досягнення необхідного рівня завадостійкості ускладнюється або взагалі унеможливлюється при оцінці неперіодичних сигналів. Тому ряд проблем теорії і практики побудови завадостійких перетворювачів енергетичних параметрів сигналів досі залишаються нерозв'язаними.

Таким чином, актуальним слід вважати завдання пошуку нових алгоритмів перетворення і побудови структур перетворювачів та вимірювачів енергетичних характеристик сигналів, які забезпечували б задану завадостійкість без зниження швидкодії і точності вимірювання.

Зв'язок роботи з науковими програмами, планами, темами. Основний зміст дисертаційної роботи складають результати теоретичних і практичних розробок, які проведені автором при виконанні: держбюджетної теми „Проблемно-орієнтовані перетворювачі інформації" (ДБ/ЧІП) на кафедрі „Автоматика і телемеханіка" Національного університету „Львівська політехніка", номер державної реєстрації 0102U001206 за 2002 р; ДКР „Розробка уніфікованої бортової системи збору інформації" у відділі № 121 Львівського центру Інституту космічних досліджень НАНУ та НКАУ; науково-технічних програм з синтезу робастних цифрових перетворювачів енергетичних характеристик сигналів у Центрі стратегічних досліджень еко-біо-технічних систем.

Мета і задачі дослідження. Мета роботи полягає в розробленні нових ефективних методів перетворення та виділення вимірювальних сигналів на фоні завад і створення на цій основі структур цифрових перетворювачів енергетичних характеристик як періодичних, так і неперіодичних сигналів, які б забезпечували високу завадостійкість без зниження швидкодії і точності вимірювання.

Згідно з поставленою метою задачами дослідження є:

  • аналіз принципів побудови цифрових перетворювачів енергетичних характеристик періодичних і неперіодичних сигналів, які використовуються для звичайних та завадостійких методів перетворення;

  • порівняльний аналіз перетворення Фур'є і малохвильового перетворення та вибір найбільш доцільної форми його перетворення;

  • розроблення алгоритмів малохвильового перетворення енергетичних параметрів сигналів;

  • розроблення та дослідження структур завадостійкого цифрового вимірювання активної та реактивної потужностей на основі малохвильового перетворення сигналів;

  • аналіз похибок перетворювачів енергетичних характеристик, які використовують малохвильове перетворення сигналів.

Об'єкт дослідження – малохвильове перетворення енергетичних характеристик сигналів.

Предмет дослідження – інформаційна ефективність засобів перетворення та оцінки енергетичних характеристик сигналів, для підвищення завадостійкості яких використовується малохвильова область перетворення.

Методи дослідження. Теоретичні дослідження базуються на використанні основних положень математичного аналізу, теорії рядів і цифрової фільтрації, теорії сигналів, спектрального аналізу, теорії імовірності, теорії похибок. Для підтвердження достовірності теоретичних досліджень використано методи комп'ютерного моделювання.


Наукова новизна одержаних результатів:

  • на підставі аналізу методів і засобів цифрового перетворення енергетичних характеристик сигналів показано, що існуючі методи не завжди є ефективними з точки зору завадостійкості, особливо коли здійснюється перетворення неперіодичних сигналів;

  • запропоновано використовувати теорію широкосмугових узгоджених фільтрів для оцінки розрідженості точок масштаб-зміщення в малохвильовій області, що дає можливість встановлювати допустимі межі втрат енергії сигналу, змінювати чутливість пристрою до шуму та оптимізувати об'єм перетворень;

  • на основі проведеного аналізу способів дискретного малохвильового перетворення вперше отримано вирази для оцінки середньоквадратичного значення напруги, активної, реактивної та повної потужностей і енергії сигналів безпосередньо в малохвильовій області, які визначаються лише масштабними коефіцієнтами найнижчої частотної підсмуги розкладу та малохвильовими коефіцієнтами усіх підсмуг;

  • показано, що у випадку вимірювання активної та реактивної потужностей окремі підсмуги напруги і струму реєструються як в часі, так і в частоті і кожний діючий сумісно добуток напруги і струму підсмуги представляє вклад цієї смуги в загальний сумарний елемент середньої потужності або циклу енергії, що дозволяє проводити оцінку потоків активної і реактивної потужностей та енергії через навантаження системи на кожному малохвильовому рівні;

  • на основі розроблених імітаційних моделей процесів вимірювання активної та реактивної потужностей запропоновані нові структури їх оцінки безпосередньо у малохвильовій області, які забезпечують суттєве підвищення завадостійкості, при цьому точність вимірювання може сягати сотих часток відсотка в широкому динамічному діапазоні зміни вхідних періодичних та неперіодичних сигналів;

  • отримано аналітичні вирази для оцінки похибки цифрових фільтрів та пристроїв обчислення малохвильових коефіцієнтів, що дозволяє оцінювати внесок окремих складових у сумарну похибку перетворення та їх залежність від умов перетворення вимірювального сигналу.

Практичне значення одержаних результатів:

  • застосування розробленого завадостійкого методу перетворення та вимірювання енергетичних характеристик практично не вимагає апріорної інформації про вид сигналу та тип завади, що підвищує ефективність проектування таких структур;

  • використання запропонованих пристроїв надає можливість розробляти перетворювачі та вимірювачі енергетичних характеристик з покращаними метрологічними характеристиками та ефективністю обчислень;

  • використання розробленої структури вимірювання активної потужності з незначними апаратними затратами дає можливість легко реалізувати систему з проміжним малохвильовим перетворенням сигналів для вимірювання широкого набору енергетичних параметрів, а саме СКЗ напруги та струму, імовірнісної, повної, активної, реактивної потужностей та потужності спотворень і енергії.

Особистий внесок. Основний зміст роботи, усі теоретичні розробки, висновки та рекомендації виконані та розроблені автором особисто на основі досліджень, проведених на кафедрі „Автоматика та телемеханіка" Національного університету „Львівська політехніка". В друкованих працях, опублікованих у співавторстві, автору належать: [1] – вибір алгоритму для оцінки дискретного малохвильового перетворення; [5] – використання пристроїв прямого та зворотного малохвильового