LibRar.Org.Ua — Бібліотека українських авторефератів

Загрузка...

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

акустичних, вібраційних і теплових випробувань виробів нової техніки в Інституті кібернетики АН УРСР» цільової комплексної програми 0.Ц.027., затвердженої Постановою ДКНТ, Держплану СРСР і АН УРСР.

Тема 1.12.6.4 «Розробити нові методи математичного моделювання, ідентифікації та адаптивного керування полями різної фізичної природи», що виконувалась за Постановою ДКНТ СРСР і Президії АН УРСР.

Державна науково-технічна програма 6.4.2. (ДКНТ України) «Інтелектуальні системи автоматизації управління виробничими комплексами i технологіями»; проект «Інформаційно-керуюча автоматизована система моніторингу температурних і віброакустичних режимів роботи виробничих установок, їх корекції та забезпечення заданих режимів для технологічних процесів» («ІНКА»).

Проект, виконаний за постановою Секції прикладних проблем АН України, «Розроблення методів активного впливу на віброакустичні поля з метою їх компенсації або спеціального формування на літаках військово-транспортної авіації» («Вистика-УА»).

Державна науково-технічна програма 06.01 (Міністерство України у справах науки і технологій) «Сучасні інформаційні технології в створенні інтегрованих виробничих комплексів»; проект «Розроблення програмно-алгоритмічного та апаратного забезпечення системи автоматизації лабораторних і стендових випробувань в промисловості» («Монітор»).

Мета і завдання дослідження. Мета роботи - теоретичне обгрунтування і практична реалізація нового концептуального вирішення акустичних випробувальних систем, що забезпечує відтворення віброакустичних полів з заданою просторовою кореляцією в широкому частотному діапазоні, створення і дослідження алгоритмічного та програмного забезпечення, проведення дослідницьких і промислових випробувань цифрових систем керування реального часу для відтворення та активної компенсації стаціонарних віброакустичних полів.

У відповідності з сформульованою метою в роботі вирішуються такі задачі:

- розгляд поняття випадкового стаціонарного акустичного поля, аналіз крайових задач хвильової акустики, зокрема, обернених задач випромінювання, та існуючих методів їх розв’язання;

- відновлення полігармонічних акустичних полів у закритих приміщеннях за дискретними вимірюваннями;

- вивчення стану проблеми наближеного лабораторного відтворення реальних віброакустичних полів з метою дослідження віброакустичної міцності виробів і проблеми активної компенсації шуму;

- теоретичне обгрунтування і практична реалізація нового концептуального вирішення акустичних випробувальних установок для відтворення полів з заданою просторовою кореляцією в широкому частотному діапазоні;

- розроблення і дослідження методів та алгоритмів ідентифікації і керування при відтворенні та активній компенсації полігармонічних і при відтворенні стаціонарних широкосмугових віброакустичних полів на основі скінченновимірних математичних моделей ОК;

- формулювання загальних принципів побудови і реалізація конкретних алгоритмів функціонування цифрових систем керування віброакустичними полями в реальному масштабі часу;

- реалізація, дослідницькі та промислові випробування цифрових систем керування віброакустичними полями в реальному часі.

Наукова новизна одержаних результатів:

- Дістали подальший розвиток методи вирішення обернених задач випромінювання в акустиці, що базуються на застосуванні запропонованих здобувачем скінченновимірних лінійних математичних моделей віброакустичних трактів як ОК. Алгоритми, розроблені у відповідності з цими методами, орієнтовані на реалізацію в цифрових системах керування реального часу з зворотним зв’язком.

- Вперше запропонований оригінальний підхід до наближеного об’єктивного відновлення полігармонічних акустичних полів в закритих приміщеннях за дискретними вимірюваннями, що грунтується на апроксимації поля відрізком потрійного ряду по системі відомих функцій, коефіцієнти якого знаходяться в результаті вирішення трикритеріальної екстремальної задачі, один з критеріїв якої враховує саме акустичну природу поля в приміщенні.

- Вперше запропоноване (на паритетних засадах з співавторами відповідного винаходу і патенту України) та реалізоване нове концептуальне вирішення акустичних випробувальних систем, що дозволяє відтворювати в точках спостереження поля з заданою просторовою кореляцією в широкому частотному діапазоні, і цим істотно відрізняється від світових аналогів та прототипу. Винайдена концепція акустичних випробувальних систем має світовий пріоритет.

- Запропоновані та досліджені у відношенні швидкодії, обсягу необхідної оперативної пам’яті та досяжної точності рекурентні алгоритми поточної ідентифікації лінійного стаціонарного ОК методом найменших квадратів на основі векторно-матричних і матричних рівнянь математичних моделей ОК за умов дії на нього неконтрольованих випадкових збурень.

- Вперше запропоновані і досліджені з точки зору швидкодії та збіжності векторно-матричні і матричні стохастичні регуляризуючі алгоритми керування з зворотним зв’язком, які розв’язують некоректні екстремальні задачі (до яких зводяться обернені задачі випромінювання в акустиці) при довільних скінченних розмірностях лінійного ОК за умов дії на ОК адитивного багатовимірного випадкового некорельованого шуму, нестохастично заданих обмежень на параметри ОК і вхідні діяння.

- Вперше запропонований (на паритетних засадах з науковим консультантом) і практично досліджений у промислових ІКС швидко збіжний адаптивний алгоритм двоетапного на кожному кроці спільного керування середньоквадратичним відхиленням (СКВ) і спектральною густиною скалярного широкосмугового випадкового процесу на виході ОК, у процесі реалізацїі якого паралельно здійснюється поточне рекурентне оцінювання параметрів ОК та неконтрольованого збурення.

- Вперше запропонований орієнтований на реалізацію в цифрових ІКС реального часу алгоритм точного виявлення частоти основної гармоніки полігармонічного віброакустичного шуму на основі двоетапного ШПФ і ДПФ-аналізу та точного генеруванням за допомогою цифро-аналогового перетворювача (ЦАП) і синхронізатор-таймера з використанням оберненого ДПФ полігармонічного сигналу активної компенсації. Алгоритм забезпечує когерентність генерованого компенсуючого сигналу з сигналом шуму.

- Вперше запропонований і реалізований у цифровій ІКС метод і алгоритм підвищення точності цифрового генерування гармонічних сигналів за допомогою ЦАП, який полягає у вирахуванні та здійсненні належної поправки кодового представлення часової реалізації генерованого гармонічного сигналу в оперативній пам’яті ЦАП (комп’ютера).

Практичне значення одержаних результатів. Нове концептуальне вирішення акустичних випробувальних систем, захищене патентом України, покладене в основу створеної і запровадженої за участю здобувача в дослідницьку експлуатацію в Інституті кібернетики імені В.М. Глушкова автоматизованої системи керування акустичними випробуваннями, у якій використані розроблені здобувачем матричні алгоритми ідентифікації та керування і відповідне програмне забезпечення.

- Розроблені методи, алгоритми, програми і документи метрологічної атестації систем віброакустичних випробувань та запроваджені в промисловій вібровипробувальній системі «Спектр-М».

-