LibRar.Org.Ua — Бібліотека українських авторефератів

Загрузка...

Головна Електроніка. Обчислювальна техніка → Цифрові системи керування реального часу для відтворення стаціонарних віброакустичних полів

Національна академія наук України
Національне космічне агентство України

Інститут космічних досліджень






ЗЄЛИК ЯРЕМА ІГОРОВИЧ



УДК 681.513



ЦИФРОВІ СИСТЕМИ КЕРУВАННЯ РЕАЛЬНОГО ЧАСУ ДЛЯ ВІДТВОРЕННЯ СТАЦІОНАРНИХ ВІБРОАКУСТИЧНИХ ПОЛІВ



05.13.03 - системи та процеси керування



автореферат
дисертації на здобуття наукового ступеня

доктора технічних наук


Київ-1999

Дисертацією є рукопис


Робота виконана в Інституті космічних досліджень НАНУ та НКАУ


Науковий консультант: доктор фізико-математичних наук

ЛИЧАК Михайло Михайлович,

Інститут космічних досліджень НАНУ та НКАУ, завідувач відділу

Офіційні опоненти: доктор фізико-математичних наук, професор КИРИЧЕНКО Микола Федорович,

Інститут кібернетики імені В.М. Глушкова НАНУ, провідний науковий співробітник;

доктор технічних наук, старший науковий співробітник

СТЕПАШКО Володимир Семенович,

Міжнародний науково-навчальний центр інформаційних технологій і систем НАН та Міносвіти України, завідувач відділу;

доктор технічних наук

ЯЦЕНКО Віталій Олексійович,

Інститут космічних досліджень НАНУ та НКАУ, провідний науковий співробітник


Провідна установа: Державний науково-дослідний інститут інформаційної інфраструктури Національного агентства з питань інформатизації при президентові України (м. Львів)


Захист відбудеться «25» червня 1999 р. о 15 годині на засіданні спеціалізованої вченої ради Д 26.205.01 в

Інституті космічних досліджень НАНУ та НКАУ

за адресою: 252022 Київ-22, проспект Академіка Глушкова, 40


З дисертацією можна ознайомитися в архіві Інституту космічних досліджень НАНУ та НКАУ

Автореферат розісланий «24» травня 1999 р.


Вчений секретар

спеціалізованої вченої ради _________ Н.М. Куссуль

ЗАГАЛЬНА ХАРАКТЕРИСТИКА РОБОТИ

Актуальність теми. Проблема відтворення акустичних і вібраційних полів виникає при лабораторних дослідженнях віброакустичної міцності і віброакустичної стійкості на етапі відпрацювання нових технологічних виробів, на які за реальних умов функціонування діють інтенсивний звук чи (і) вібрації, та при активній компенсації вказаних полів.

Особливо актуальними лабораторні дослідження віброакустичної міцності виявляються для реактивних літальних апаратів (ЛА). Головними джерелами інтенсивних зовнішніх випадкових акустичних діянь на такий ЛА при його польоті в атмосфері є струмені реактивних двигунів і пульсації акустичного тиску в турбулентному примежевому шарі. У встановленому режимі польоту ці діяння є стаціонарними акустичними полями. До важливих прикладів здійснення такого роду досліджень у світовій практиці можна віднести проведені у США віброакустичні випробування літаків короткого злету та посадки, вертикального злету та посадки, загальновідомих літаків «F-16», «Боінг-737», ракет-носіїв типу «Сатурн», космічного корабля «Аполлон», орбітальної космічної станції «Скайлеб», повітряно-космічних кораблів «Спейс Шаттл», виконані у Європі випробування ракет-носіів «Аріан» і ін. В колишньому СРСР акустичні випробування аналогічних апаратів, принаймні авіаційних, не проводились, а обмежувалися істотно менш адекватними реальним діянням на апарат випробуваннями на вібраційних стендах.

Найбільшого поширення для здійснення лабораторних віброакустичних випробувань через свою універсальність та економічність набули установки на основі ревербераційних акустичних випробувальних камер (АВК). Ревербераційна АВК являє собою закрите приміщення неправильної багатогранної форми з високим коефіцієнтом відбивання звуку внутрішніми стінами, всередині якого встановлюються штучні випромінювачі звуку і випробовуваний виріб з вимірювальними мікрофонами біля його поверхні і давачами вібрацій на ній. Як випромінювачі використовуються електро і пневмоакустичні перетворювачі, керування якими здійснюється за допомогою електричних сигналів.

Загальним недоліком всіх існуючих таких випробувальних установок було те, що в них в принципі не могла бути розв’язана задача відтворення акустичного поля з заданою просторовою кореляцією. Концептуально вирішити цю проблему вдалося у запропонованій за участю здобувача акустичній випробувальній установці, яка захищена авторським свідоцтвом і патентом України.

При відтворенні в АВК акустичних полів з заданою просторово-часовою кореляцією виникає обернена задача випромінювання, що полягає у визначенні характеристик керуючих діянь (електричних сигналів), які необхідно подати на випромінювачі звуку, щоб забезпечити задані характеристики поля. При зафіксованому розташуванні у просторі АВК скінченної кількості мікрофонів (давачів вібрацій) і випромінювачів звуку можна розглядати АВК не як об’єкт з розподіленими параметрами, а як узагальнений перетворювач вхідних електричних сигналів випромінювачів у вихідні сигнали мікрофонів (вібродавачів). При відтворенні в АВК стаціонарних широкосмугових віброакустичних полів скінченновимірну математичну модель АВК як об’єкту керування (ОК) можна представити матричним рівнянням, яке зв’язує оцінювані матриці спектральних густин вихідних i вхідних сигналів. У цьому рівнянні присутня невідома матриця параметрів ОК та враховується дія на процеси в АВК неконтрольованих випадкових збурень. Така специфіка математичних моделей АВК як ОК вимагає використання при розв’язуванні для неї оберненої задачі випромінювання за умов невизначеності системи керування з зворотним зв’язком.

Разом з тим, віброакустичні випробування - це цілий технологічний процес, який потребує керування складною акустичною установкою за допомогою інформаційно-керуючої системи (ІКС). ІКС випробуваннями містить як підсистему вказану систему керування АВК з зворотним зв’язком. ІКС має магістрально-модульну структуру і повинна забезпечувати збирання та обробку даних і керування в реальному масштабі часу, тобто у темпі з ходом самого технологічного процесу випробувань. Крім високопродуктивних і надійних технічних засобів побудови ІКС реального часу, до того ж оптимальних за критерієм продуктивність/вартість, значну роль у підвищенні їх ефективності та якості відіграє використання в них розробленого високопродуктивного алгоритмічного (і створеного на його базі програмного) забезпечення.

Таким чином, актуальною проблемою, яка розв’язується в дисертаційній роботі, є здійснення нового концептуального вирішення акустичних випробувальних систем, що базується на можливості керування просторовою кореляцією віброакустичних полів, створення і дослідження алгоритмічного і програмного забезпечення, проведення дослідницьких і промислових випробувань цифрових систем керування реального часу для відтворення та активної компенсації віброакустичних полів.

Зв’язок роботи з науковими програмами, планами, темами. Робота виконана у Відділі системного аналізу і керування Інституту космічних досліджень НАНУ та НКАУ в рамках таких основних наукових програм і тем.

Тема 0.Ц.027.02.34 «Створити і запровадити в експлуатацію систему