автореферат диссертации по электротехнике, 05.09.03, диссертация на тему:Автоматизированный мобильный электромеханический комплекс для непрерывного измерения фрикционных свойств аэродромных и автодорожных покрытий



Путов Антон Викторович

АВТОМАТИЗИРОВАННЫЙ МОБИЛЬНЫЙ ЭЛЕКТРОМЕХАНИЧЕСКИЙ КОМПЛЕКС ДЛЯ НЕПРЕРЫВНОГО ИЗМЕРЕНИЯ ФРИКЦИОННЫХ СВОЙСТВ АЭРОДРОМНЫХ И АВТОДОРОЖНЫХ ПОКРЫТИЙ

Специальность: 05.09.03 - Электротехнические комплексы и системы

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

2 3 ДЕК 2010

Санкт-Петербург - 2010

004618782

Работа выполнена в Санкт-Петербургском государственном электротехническом университете «ЛЭТИ» им. В. И. Ульянова (Ленина)

Научный руководитель-

кандидат технических наук, доцент Шелудько Виктор Николаевич Официальные оппоненты:

доктор технических наук, профессор Лохин Валерий Михайлович кандидат технических наук, доцент Яковенко Николай Григорьевич

Ведущая организация - государственное научное учреждение «Центральный научно-исследовательский и опытно-конструкторский институт робототехники и технической кибернетики»

Защита диссертации состоится «¿^»декабря 201 Ог. в // часов на заседании совета по защите докторских и кандидатских диссертаций Д212.238.05 Санкт-Петербургского государственного электротехнического университета «ЛЭТИ» им. В. И. Ульянова (Ленина) по адресу: 197376, Санкт-Петербург, ул. Проф. Попова, 5.

С диссертацией можно ознакомится в библиотеке университета. Автореферат разослан «^"»ноября 2010 г.

Ученый секретарь

совета по защите докторских и кандидатски Д 212.238.05 к.т.н., доцент

сертации

М.П. Белов

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы. Несовершенство существующего мирового парка мобильных средств непрерывного контроля фрикционных свойств аэродромных и автодорожных покрытий в экстремальных погодных условиях, с одной стороны, и необходимость обеспечения гарантированной безопасности посадки воздушных судов и надежного торможения наземных транспортных средств в условиях все возрастающих требований к их безопасности, расширение самолетного и автомобильного парков и повышение интенсивности авиа- и автоперевозок, с другой стороны, предъявляют высокие требования к созданию точных, высокоэффективных, оперативных, универсальных и отвечающих самым современным международным требованиям автоматизированных мобильных комплексов измерения фрикционных свойств аэродромных и автодорожных покрытий.

В области методов средств измерения фрикционных свойств покрытий наиболее востребованной сегодня является техника предпосадочного оперативного контроля покрытий аэродромов гражданской авиации, так как от состояния взлетно-посадочных полос зависит благополучная посадка пассажирских воздушных судов, а значит, здоровье и жизнь одновременно десятков и даже сотен людей.

Предпосадочное измерение свойств сцепления поверхности покрытий с колесами воздушных судов при их торможении на посадке осуществляется в настоящее время в аэропортах всего мира прокаткой по полосе с задаваемым кинематически постоянным скольжением измерительных колес с помощью мобильных (буксируемых или самоходных) установок аэродромного и дорожного обслуживания. Во всем мире техническая эволюция устройств такого назначения преодолела большой путь, начав со сравнительно простых деселерометров и громоздких неуклюжих машин диагонального торможения, и остановившись на современных самоходных или буксируемых установках, осуществляющих непрерывную прокатку измерительных колес. При этом во всех современных мобильных установках, представленных сегодня на международном рынке наземных средств обслуживания аэродромов гражданской авиации, измерительное колесо кинематически связывается с транспортными (ведущими) колесами мобильной установки с помощью редуктора, чем обеспечивается его принудительное торможение с постоянным скольжением, равным, например, 0,1. Предполагается, что такому значению скольжения соответствуют действительные режимы торможения колес воздушного судна на посадке. Однако ни пилоты не могут, ни автоматы торможения колес не позволяют обеспечить режимы торможения колес с постоянным значением скольжения, поэтому расчеты прогнозируемых величин тормозного пути, опирающиеся на результаты измерений в таких установках, могут значительно отличаться от истинных величин, тогда как просчеты здесь недопустимы, так как могут привести к аварии самолета при посадке и гибели людей.

Мировым лидером разработки мобильных установок, реализующих принцип механического подтормаживания измерительного колеса с постоянным скольжением, является шведская компания ASFT (Airport Surface Friction Tester). Мобильные установки этой копании используют более 200 аэропортов Европы и Америки. Все установки ASFT содержат бортовой контроллер, принтер, панель управления, монитор, электрогидравлический подъемный механизм измерительного колеса с системой, обеспечивающей постоянное давление прижима его к покрытию, датчики момента трения, положения измерительного колеса и пройденного расстояния. Все установки снабжены современной компьютерной системой обработки информации и системами радиопередачи данных в диспетчерскую службу аэропорта в режиме реального времени и являются, с точки зрения компьютерной автоматизации, наиболее современным воплощением указанного механического принципа подтормаживания. В мире существуют и другие разработки систем измерения коэффициентов сцепления с поверхностью, реализующие принцип механического подтормаживания измерительного колеса с постоянным скольжением. Таковы, например, ус-

тановка SFT5041 (SFT 5042) американской компании ICC - International Cybernetics Corporation или аналогичная установка английской компании Tradewind Scientific типа Grip Tester, а также установка Mu-Meter английской компании Specialist Electronic Services, все состоящие из трехколесной буксируемой тележки, оборудованной электронной измерительной системой, которая управляется компьютером. Широко используется в мире буксируемая установка измерения модели Skiddometer BV 11, выпускаемая финской компанией «Patria Industries Oyj». Она также снабжена современной компьютерной системой обработки данных, легка в использовании наземным персоналом и надежна в обслуживании. На российских аэродромах гражданской авиации уже более 30 лет находится единственное национальное средство измерения коэффициента сцепления - буксируемая аэродромная тормозная тележка АТТ-2, представляющая собой простую реализацию принципа механического подтормаживания в виде двухколесного прицепа с ведущим и измерительными колесами разных диаметров, чем и обеспечивается постоянное скольжение измерительного колеса относительно ведущего, равное отношению разности диаметров колес к большему диаметру ведущего колеса. Тензометрические измерения значений коэффициента сцепления в АТТ-2 усиливаются и регистрируются стрелочным прибором и вручную заносятся в протокол оператором, который следит за его показаниями. Очевидно, что такая установка в настоящее время уже не удовлетворяет международным стандартам, глубоко морально устарела и требует замены. Компания «АвтоВАЗ» пыталась освоить возникшую отечественую нишу, разрабатывая измеритель сил трения "Лада-Аэро", в основе своей копирующий продукцию ASFT и устанавливаемый на автомобиле ВАЗ-2108, но так и не приступила к его серийному производству.

Цель диссертационной работы - создание, исследование и практическая реализация автоматизированного мобильного электромеханического комплекса для непрерывного измерения коэффициента сцепления аэродромных и автодорожных покрытий, осуществляемого путем прокатки измерительного (транспортного) колеса с одновременным торможением с помощью автоматически управляемого электромеханического устройства.

В диссертационной работе ставятся и решаются следующие задачи:

1. Разработать управляемое электромеханическое устройство торможения (ЭМУТ) измерительного (транспортного) колеса, применяемое в создаваемом мобильном комплексе для измерения коэффициента сцепления.

2. Разработать математическую модель динамических процессов торможения колеса в рамках ЭМУТ, учитывающую срывной характер процесса торможения измерительного колеса, обусловленный нелинейными упругими свойствами пневматика и особенностями характеристики сухого трения.

3. Разработать адаптивную систему автоматического управления ЭМУТ колеса, обеспечивающую возможность приблизить режимы торможения измерительного колеса к реальным режимам торможения транспортных колес в условиях неопределенности параметров, действия нелинейностей и внешних возмущений.

4. Разработать эскизную компоновку конструкции мобильного электромеханического комплекса в виде буксируемой установки.

5. Разработать схемотехническое, алгоритмическое и программное обеспечение адаптивной системы автоматического управления ЭМУТ, реализованной на базе средств силовой электроники и микроконтроллера в виде бортового электрошкафа управления.

6. Разработать функциональную схему, алгоритмическое и программное обеспечение автоматизированной информационно-управляющей системы мобильного электромеханического комплекса, реализованной в виде переносного компьютерного пульта управления и индикации на базе промышленного компьютера.

7. Разработать методику поверочного метрологического обслуживания мобильного электромеханического комплекса как измерительного средства и программное и аппаратное обеспечение ее реализации в виде переносного калибровочного стенда.

Методы исследования. Основные теоретические и прикладные результаты работы получены в рамках методов электротехники, электромеханики и электроники; беспоисковых методов построения адаптивных систем управления нелинейными динамическими объектами, базирующихся на их приближенных с мажорирующими функциями математических моделях; алгебраических методов теории систем; методов аналитической механики, уравнений Лагранжа и малых колебаний упругих систем; численных методов интегрирования дифференциальных уравнений; компьютерных методов исследования (моделирования) на базе стандартных программных продуктов; методов программирования на языках различных уровней; методов проектирования, конструирования и экспериментального исследования макетов, экспериментальных и опытных образцов электронных и микроконтроллерных плат, механических конструкций; методик сертификационных испытаний аэродромной техники.

Научные положения, выносимые на защиту:

1. Функциональные схемы управляемых электромеханических устройств торможения (ЭМУТ) измерительного (транспортного) колеса, построенных на базе управляемых электрических машин и преобразователей энергии торможения.

2. Математическая модель динамических процессов электромеханического торможения колеса с пневматической шиной.

3. Адаптивная система автоматического управления процессами элктромехаиического торможения (скольжения) колеса, построенная на основе предложенной математической модели.

4. Эскизная конструкторская проработка мобильного электромеханического комплекса в виде буксируемой электромеханической установки (тележки) (БЭТ),

5. Алгоритмическое, программное и схемотехническое обеспечение реализации адаптивной системы автоматического управления ЭМУТ на базе микроконтроллера и средств силовой электроники.

6. Алгоритмическое, программное и схемотехническое обеспечение реализации автоматизированной информационно-управляющей системы мобильного электромеханического комплекса на базе промышленного компьютера.

7. Методика метрологического обслуживания (калибровки) мобильного электромеханического комплекса и ее программная и аппаратная реализация.

Научная новизна работы состоит в следующем:

1. Управляемые электромеханические устройства торможения колеса разработаны на базе электромеханического каскада из двух электрических машин постоянного тока и на базе синхронной электрической машины переменного тока с динамическим торможением.

2. Математическая модель динамических режимов торможения колеса с ЭМУТ учитывает одновременно упругие свойства пневматической шины и главную особенность характеристики сухого трения, имеющей резко падающий участок в начале скольжения обода шины по поверхности покрытия (эффект Штрибека), обуславливающие вместе сдвиг максимальных значений срывной силы сухого трения в область ненулевых значений скольжения,

3. Адаптивная система автоматического управления торможением (скольжением) измерительного (транспортного) колеса с ЭМУТ построена по структуре прямой беспоисковой системы с параметрической настройкой, причем в закон адаптивного управления и алгоритмы настройки его параметров дополнительно введены специальные функции, приближенно учитывающие нелинейный характер упругих деформаций пневматика и сухого трения, а реализация системы в условиях недоступности измерения упругих деформаций пневматика обеспечивается наблюдателем состояния.

4. Эскизная конструкторская проработка мобильного комплекса в виде буксируемой электромеханической установки как средства непрерывного измерения коэффициента сцепления определяет облик нового мобильного комплекса с управляемым электромеха-

ническим прокатыванием измерительного колеса и является основой разработки конструкторской документации для его серийного освоения.

5Хомплексное алгоритмическое, программное и схемотехническое обеспечение реализации в реальном времени адаптивной системы автоматического управления торможением (скольжением) колеса с ЭМУТ является неотъемлемой частью любых модификаций создаваемого мобильного комплекса изащинетокжсбьекгишшкгаушьнойообсшенносш.

6. Комплексное алгоритмическое и программное обеспечение автоматизированной информационно-управляющей системы, осуществляющей полную автоматизацию процессов управления, измерения и компьютерной обработки результатов, их визуализацию и протоколирование, определение текущего маршрута движения мобильного комплекса по вРв-приемнику и его визуализацию на электронной карте аэродрома, формирование и передачу по ОЗМ-каналу компьютерной экспертной информации на электронные табло автомагистралей или на диспетчерский пункт аэродрома для принятия решения о посадке подлетающего воздушного судна, является неотъемлемой частью любых модификаций создаваемого мобильного комплекса и зашдпенокжобьаа'ителпаауальнойсюбсгвеяносш.

7. Методика калибровки и ее программное и аппаратное обеспечение являются основой для разработки серийных средств метрологического обслуживания мобильных комплексов различной конструкции и защищены как объект ишешяауальнойсюбявенности.

Обоснованность и достоверность полученных научных и практических результатов. Обоснованность и достоверность результатов диссертационной работы в построении управляемых ЭМУТ, математической модели и адаптивной системы управления процессами торможения измерительного (транспортного) колеса с ЭМУТ обуславливается корректным применением перечисленных выше методов исследования. Достоверность результатов работы по созданию схемотехнического, алгоритмического и программного обеспечения мобильного комплекса подтверждается результатами разработки и отладки электрошкафа управления бортовым микроконтроллером и компьютерного пульта управления и индикации с промышленным контроллером, макетной отладки электронных схем силовой и управляющей электроники ЭМУТ, многоэтапными аэродромными сертификационными испытаниями опытных образцов мобильного электромеханического комплекса по утвержденным методикам Межгосударственного авиационного комитета, завершившимися выдачей Сертификата государственного образца, лицензии на серийный выпуск сертифицированной типовой конструкции комплекса и Свидетельства о государственной регистрации комплекса как измерительного средства для аэродромов гражданской авиации РФ.

Практическая ценность состоит в следующем: результаты диссертационной работы по созданию мобильного электромеханического комплекса, состоящего из ЭМУТ измерительного колеса с адаптивной системой управления процессами торможения, реализованными на базе синхронной электрической машины переменного тока и средств силовой и управляющей электроники в виде бортового электрошкафа (ЭШУ) управления, автоматизированной информационно-управляющей системы, реализованной на базе промышленного компьютера ТРС 1260Н в виде переносного компьютерного пульта управления и индикации (ПУИ), механической конструкции, реализованной в виде буксируемой установки, выполненной на базе переднего моста шасси серийного автомобиля «Нива-СЬеуго1еЬ>, и средств метрологического обслуживания мобильного комплекса как аэродромного измерительного оборудования, реализованного в виде переносного калибровочного стенда с программным управлением, послужили основой для разработки полного комплекта конструкторской документации и программного обеспечения; совместно с холдинговой компанией «Созвездие Водолея» созданы три идентичных опытных образца комплекса, проведены государственные сертификационные летние и зимние испытания, по результатам которых выданы сертификат типа № 483 Межгосударственным авиационным комитетом (25.06.2009 г.) и лицензия № 005574-ИР от 10.06.2009 г. на серийный вы-

пуск Федеральным агентством по техническому регулированию и метрологии Министерства промышленности и торговли РФ, а также получено Регистрационное удостоверение № 224-06-2009 о включении комплекса в государственный «Перечень специальных средств измерений гражданской авиации РФ» Федерального агентства воздушного транспорта «РОСАВИАЦИЯ» Министерства транспорта РФ. Разработка защищена патентом № 2369856 от 10.10.2009, а программное обеспечение - свидетельствами об официальной регистрации №2007613124 от 20.12.2007, № 2009610238 от 11.01.2009, № 2010615788 от 07.09.2010.

Реализация результатов работы. Теоретические положения и практические результаты диссертационной работы использованы в 19 НИР и НИОКР, выполненных при участии автора в течение 2001 - 2010 г.г., источниками финансирования которых являлись федеральный бюджет, гранты РФФИ, Правительства Санкт-Петербурга, министерства образования и науки, министерство обороны, внебюджетные средства. Разработка внедрена в серийное производство на предприятиях ОАО «Экспериментальный завод» Х/К «Ленинец»и научно-производственной компании «Созвездие» Х/К «Созвездие Водолея». В СПбГЭТУ в 2007 году при кафедре систем автоматического управления создана учебно-научная лаборатория «Мехатронные комплексы подвижных объектов и мобильные установки аэродромного обслуживания», в рамках которой созданы действующие образцы нескольких модификаций мобильных электромеханических комплексов и уникальный испытательный и метрологический стенд «с бегущей дорожкой», позволяющий имитировать прокатку измерительного колеса в лабораторных условиях, сертифицированы три программы переподготовки и повышения квалификации специалистов аэродромных служб по эксплуатации и обслуживанию мобильных электромеханических комплексов. Документы, подтверждающие внедрение, приведены в Приложении к диссертации.

Апробация работы. Основные теоретические и практические результаты диссертации были доложены и получили одобрение на 28 международных и всероссийских научно-технических конференциях, в том числе: на XIV международной конференции -выставке «Fourteenth Annual NASA Tire/Runway Friction Workshop» May 14-18,2007, Wallops Flight Facility, VA, на XIV-XXI всероссийских научно-техн. конф. «Экстремальная робототехника» (2003 - 2010 годы, г. Санкт-Петербург), на IX-XIII межд. конф. и выставках «Современные методики контроля и восстановления искусственных покрытий аэродромов и автомобильных дорог» (2006 - 2010 годы, г. Санкт-Петербург), межд. научно-технической конференции «Проблемы автоматизации и управления в технических системах», Пенза, 2004 г., межд. научно-техн. конф. «Наука, образование и общество в XXI веке», (СПб, 2006 г.), Первой Российской мультиконференции по проблемам управления, (СПб, 2006 г.), конф. молодых ученых «Навигация и управление движением» (СПб, 2007 г.), межд. конф. по интегрированным навигационным системам (СПб, 2007), VII Всероссийской межвузовской конференции молодых ученых (СПб, 2007), на 3-5 Всероссийских научно-техн. конф. «Мехатроника, автоматизация, управление» (2005-2007 г., г. Санкт-Петербург), на Третьей международной научно-практич. конф. «Дни науки - 2007» (2007 г., г. Днепропетровск), на международной научно-техн. конф. «Проблемы информационно-компьютерных технологий и мехатроники» (2007 г., г. Дивноморское); на внутриву-зовских научно-технических конференциях в СПбГЭТУ «ЛЭТИ» в 2005-2010 гг., а также на научных сатщхк кафедры систем авггомпичэскаго управления СПбГЭТУ «ЛЭТИ».

Публикации. Основные положения, теоретические и практические результаты диссертации опубликованы в 47 работах, среди которых 11 публикаций в ведущих рецензируемых изданиях, рекомендованных в действующем перечне ВАК, а также научно-методических работ в других изданиях - 4, докладов - 28. Основные положения выносимые на защиту защищены 1 патентом и 3 свидетельствами регистрации программ ЭВМ.

Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, 7 глав с выводами, заключения, и практических рекомендаций. Она изложена на 149 страницах машинопис-

ного текста, включает 133 рисунка, 5 таблиц, 3 приложений и содержит список литературы из 121 наименований, среди которых 111 отечественных и 10 иностранных авторов.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обосновывается актуальность совершенствования методов и технических средств непрерывного контроля фрикционных свойств аэродромных и автодорожных покрытий, формулируются цель и задачи диссертации, излагаются основные научные результаты, выносимые на защиту, их научная новизна и практическая полезность, реализация результатов в НИР и НИОКР, вопросы внедрения разработки в состав оборудования аэродромов гражданской авиации РФ.

В первой главе анализируются современные требования к методам и технике обеспечения безопасности посадки воздушных судов, выработанные международными сообществами эксплуатантов аэропортов гражданской авиации и формулируемые в правилах международной или национальной сертификации измерительных средств. На основе анализа современного мирового рынка мобильных (буксируемых и встроенных в автомобиль) установок для непрерывного измерения (22 установки 13-ти наиболее известных компаний - производителей из шести ведущих стран мира - США, Великобритании, Швеции, Франции, Финляндии, Норвегии) делается вывод о неудовлетворительности распространенного в мировой практике непрерывного метода измерения коэффициента сцепления (КС) с постоянным скольжением и формулируется необходимость создания более совершенной технологии непрерывного измерения КС, базирующейся на применении нового метода измерения КС с управляемым скольжением измерительного колеса, что позволит в процессе измерения формировать режимы торможения измерительного колеса, приближающиеся к реальным режимам торможения колес шасси воздушных судов при посадке.

Во второй главе на основании литературного и патентного обзора формулируются основные требования к облику и техническим характеристикам современного полностью автоматизированного мобильного комплекса для непрерывного измерения КС аэродромных и дорожных покрытий и на основе наиболее современных и перспективных предложений и собственного опыта автора разрабатывается некий синтетический облик современного мобильного комплекса с управляемым электромеханическим устройством торможения (ЭМУТ), наиболее полно удовлетворяющего сегодняшним международным требованиям, изученным и обобщенным в первой главе. Дальнейший материал второй главы посвящен вопросам разработки автоматически управляемых ЭМУТ. Обсуждается сам способ электромеханического торможения измерительного колеса и обобщенная схема реализующего его устройства, выполненного на основе электрической машины как обратимого преобразователя механической и электрической энергии (в частности, работающей в режиме генератора), кинематически соединенной измерительным колесом и электрически связанной с обобщенным блоком преобразования энергии торможения (БПЭТ),и содержащего систему автоматического управления (САУ). Отмечается, что в способе и реализующем его обобщенном устройстве не уточняются вид и род тока электрической машины и не конкретизируются структуры БПЭТ и САУ, но введены все необходимые измерительные датчики и связи между блоками БПЭТ, САУ и электрической машиной, объединяющие их в обобщенную функциональную схему ЭМУТ. Далее показывается, как из построенной обобщенной функциональной схемы ЭМУТ, конкретизируя тип электрической машины, вид БПЭТ и структуры САУ, можно получать различные конкретные функциональные схемы ЭМУТ. В диссертации рассматриваются две структуры автоматически управляемых ЭМУТ, в разработке, исследовании и практической реализации которых автор принимал непосредственное участие:

- ЭМУТ, выполненного на основе двух электрических машин постоянного тока, включен-

ных по схеме электромеханического каскада взаимной нагрузки (вариант ЭМУТ-1) и

- ЭМУТ, выполненного на основе трехфазной синхронной электрической машины переменного тока с индуктором на постоянных магнитах (вариант ЭМУТ-2).

Вариант ЭМУТ-1 (рис. 1) получен из обобщенной функциональной схемы выбором в качестве тормозного генератора (ТГ) машины постоянного тока с независимым возбуждением, а в качестве БПЭТ принята также машина постоянного тока с якорем, подключенным встречно-параллельно к якорю ТГ, кинематически соединенная с несущими колесами и играющая роль нагрузочного двигателя (НД) в электромеханическом каскаде, управляемом со стороны ее обмотки возбуждения. На рис. 1 введены обозначения: НК -несущие колеса мобильного комплекса; НД, ТГ - нагрузочный двигатель и тормозной генератор каскада; ОВД и ОВГ - обмотки возбуждения НД и ТГ; РЕД 1,2- редукторы; ИК

- измерительное колесо; ДТТ, ДТВ, ДС„К, ДИик - датчики тока торможения, тока возбуждения, угловых скоростей НК и ИК; УУН - усилитель управляемого напряжения; БВР -блок вычисления разности; ИПН - источник постоянного напряжения; АКБ - аккумуляторная батарея; /*"Торм - сила нормального цагружения ИК; и у (?) - управление, вырабатываемое САУ; П - программатор САУ. Второй вариант ЭМУТ-2 (рис. 2) получен из обобщенной схемы выбором в качестве ТГ синхронной электрической машины, включенной по схеме динамического торможения на нагрузочный реостат НР, выполняющий совместно с управляемым силовым электронным переключателем УЭП роль БПЭТ; В - выпрямитель трехфазного тока, остальные обозначения такие же, как на рис. 1. Подробно описана работа обоих устройств торможения и проведен сравнительный анализ их достоинств и недостатков по 13 показателям. Отмечается, в частности, что главным достоинством варианта ЭМУТ-1, является наиболее широкий диапазон регулирования скольжения 5 измерительного колеса

а) 0 < 5 < 1,0; б) £ > 1,0; в) £ < 0. (1)

по сравнению с любыми другими возможными вариантами ЭМУТ, порождаемыми обобщенной функциональной схемой. В варианте ЭМУТ-1 возможна работа электрической машины, соединенной с измерительным колесом, не только в режиме тормозного генератора, обеспечивающего регулирование скольжения в поддиапазоне (а), но и можно прокатывать ИК «юзом» (5=1,0) и вращать его в направлении, противоположном вращению нагрузочных колес (5> 1,0), когда НД также переходит в режим генератора, а также вращать ИК с опережением вращения нагрузочных колес (5<0), когда тормозной генератор переходит в двигательный режим. Конечно, поддиапазоны б) и в) не являются востребованными при измерениях, но режим работы «юзом» необходим при исследованиях тормозных режимов транспортных колес. Однако главный недостаток варианта ЭМУТ-1 - эксплуатационная уязвимость коллектора и щеточных узлов - делает его весьма ненадежным и мало практичным в условиях эксплуатации на аэродромах и трассах в экстремальных погодных условиях и в агрессивных средах, создаваемых хим.реагентами, поэтому в работе отдается предпочтение (с точки зрения реализации), варианту ЭМУТ-2, лишенному этого недостатка, хотя он и обладает ограниченным диапазоном регулирования скольжения (0^5 <0,4 -г 0,8), впрочем, вполне удовлетворяющим требованиям к режимам измерений, предъявляемым эксплуатационной праиикой.

В третьей главе рассматриваются вопросы разработки математической модели, описывающей в форме дифференциальных уравнений динамические процессы торможения измерительного колеса в рамках предлагаемых ЭМУТ. В построении математической модели рассматриваются, в первую очередь, такие существенные факторы, проявляющиеся при торможении колес с пневматической шиной по сухим и влажным искусственным аэродромным и дорожным покрытиям, как нелинейные упругие свойства пневматика и

явление сухого трения, характеризуемого при начале пробуксовки колес (6=0+0) круто спадающим участком зависимости силы трения от величины скольжения трущихся поверхностей (так называемым эффектом Штрибека). Кроме того, учитываются крутильные упругие деформации и зазоры трансмиссии (редуктора или цепной передачи).

На рис. 3 показана расчетная кинематическая схема подвески тормозящего измерительного колеса с ЭМУТ, учитывающая нелинейные упругие свойства пневматика и трансмиссии. Для учета упругих деформаций введены условные вращательные моменты

инерции: 3- обода шины, соприкасающейся с покрытием; 3а - ступицы с частью шины и трансмиссии и ,/тг - ротора тормозного генератора с другой частью трансмиссии, соединенные невесомыми упругими связями с коэффициентами упругости пневматика рпн и трансмиссии ртр; зазор 25, соответствующие угловые скорости С0об, юст, С0ТГ; М -момент трения, Утя - линейная скорость осей подвески.

Рис. 1. Автоматически управляемое электромеханическое устройство торможения, выполненное на базе двух встречно включенных электрических машин постоянного тока (вариант ЭМУТ-1)

Рис. 2. Автоматически управляемое электромеханическое устройство торможения, выполненное на базе синхронного генератора с постоянными магнитами, включенного по схеме управляемого динамического (реостатного) торможения (вариант ЭМУТ-2)

Рис. 3. Кинематическая схема подвески электромеханического торможения измерительного колеса, учитывающая упругие свойства шины и трансмиссии

Дифференциальные уравнения, описывающие динамику электромеханического торможения транспортного колеса с пневматической шиной, имеют следующий вид:

¿об = -(^об^лин Г* Яик {ту2 ~ Мтр ('));

(«об = •;об(ту2 ~Мтр(-)) ; ^у2 = Рпн^ст ~ тоб)»

®ст = Ляг (/у1 ~ ту2)> «у1 =/7тр(С0тг_(йст); сотг =-Jrs. /у\ + ,/тг Мторм(-);

ту1~РетЬ, если ту\ - РсА О, если Цу1|< Рст^"> ту\ + РсЛ если Шу\ < -рсг5.

^(кеюгг-Ях1Т-иуЭП);

¿Я

^УЭП = %ЭП • "Т»"т = Рг • ("5 - ^Т • 7Т ). "Б = Рб • - ^ • ^ТГ )

/у1 =

м.

_юб-<атг _ю6-сост _соб-сооб _

°ТГ ~ >°СТ ~ > °об — ' шб — ' ЛИНЛИК'

соб <аб юб

■) = • ехрС - М2 ■ Яоб) + А/г ■ 5об + М0)

=ИЫок~Итт >М2=~

(2)

, Л/3 - цтах цт;п

Здесь ту1,ту2- упругие моменты; иоб,5об, С0СТ, 5СТ, С0ТГ, 5ТГ- угловые скорости и скольжения соответствующих дисков; М ( •) - момент трения скольжения; /у1 - нелинейная функция, учитывающая влияние зазора; Мторм = кыЦ\ /т- ток торможения;

кК, кт,рт, Р,, ГП[-расчетные коэффициенты; - радиус ИК; ) описывается

уравнением аналитической характеристики сухого, полусухого и жидкостного трения; где И-тях" м°мент страгивания; [Д.т|п-минимум характеристики • )\ значение

5о6, соответствующее ; _|хЫок- значение момента трения («юза») при

= 1,0; й - коэффициент, определяющий крутизну кривой в зоне эффекта Штрибека {й = 100) ;,£,„, - индуктивность и сопротивление цепи выпрямленного тока

/т; С/уз,, -управляемое напряжение цепи /т; кузп - коэффициент скважности включения-выключения цепи тока торможения; мт, сигналы контурных регуляторов САУ;

0 0 , и£ = и +нлна; и - программное, ил, иа- адаптивное управления (ил, ыа подлежат определению в рамках САУ).

В работе отмечается, что одновременный учет упругих деформаций пневматика и срывного эффекта в аналитической характеристике сухого трения в рамках построенной математической модели (2) динамики торможения пневматического колеса позволяет автоматически (в отличие, например, от известных параметризированных уравнений ЛуГре) учесть присущие упругому пневматику с сухим трением явления сдвига максимума силы страгивания (момента страгивания) из точки £ = 0 (+0) в область малых положительных значений 5>0. Заметим, что это явление сдвига максимума срывной силы сухого трения, принятое в научно-техническом обиходе за несомненное, вряд ли может быть достоверно изучено экспериментальным путем в силу невозможности получить установившиеся режимы в точках, соответствующих ниспадающему участку зависимости сиш трения егг аозль-жения.

В четвертой главе кратко излагаются необходимые сведения по методике построения беспоисковых адаптивных систем управления с параметрической настройкой и специально вводимыми мажорирующими функциями для нелинейных динамических объектов, допускающих неопределенность не только числовых параметров, но и вида нелинейных характеристик, строятся адаптивные системы управления электромеханическим торможением колеса в рамках построенных вариантов ЭМУТ с учетом динамики электромагнитных процессов в ЭМУТ и нелинейных и упругих свойств пневматика и трансмиссии.

Так для математической модели вида (2) как объекта управления его вектор состояния содержит шесть переменных: х = (ЛГТОрм<(Воб>т^2>0)ст>'яд'1>штг)Т >

причем неопределенными являются следующие параметры и функциональные зависимости /„дО^ст^хр^щДО^^трО. а переменные состояния юоб,ту2,а„,ту1 недоступны измерению с помощью датчиков, поэтому уравнения адаптивной системы управления торможением колеса с ЭМУТ-2, записанные для краткости с помощью векторов и матриц соответствующих размерностей, будут содержать:

а) идентификатор состояния шестого порядка вида

¿= А0£+1 ст(£- х) + Ь0И£; (3)

б) модальное управление по вектору оценки £= (Л^торм>"®об»'й.уг»<®ст5.<6тг)ТвиДа ыл =кт£=£,Л<Гторм +к2£о5+к3£у2 + к4аС1+к5гву1+к6а>ТГ; (4)

в) эталонную модель в «физических переменных» вида

г) адаптивное управление вида

(6)

с алгоритмами параметрической настройки

М') = (£г)}« - ЛакА(1), г = 1, 6,'

Ц)=-гьт^{1)-лькь({),

(7)

где 5(£) = ЬМР£; £= Хм> а мажорирующие функции, содержатся в диагональной матрице вида

Здесь: с - вектор измерений; I, к - векторы обратных связей наблюдателя и модального регулятора; А0, Ь0 - матрицы состояния и входа объекта (2) с некоторыми усредненными (номинальными) параметрами электромеханической системы торможения; Ам, Ьм- матрицы эталонной модели, Ам- гурвицева; кА, кь- настраиваемые параметры (матрица-

строка и скаляр) адаптивного управления (6), Р - матрица - решение уравнения Ляпунова вида

В пятой главе излагается методика расчета адаптивных систем управления электромеханическим торможением измерительного колеса, проиллюстрированная примером расчета адаптивной системы вида (2) - (8), и проводится ее математическое моделирование с помощью визуальной системы БшиПпк. На рисунках 4 - 9 показаны некоторые результаты моделирования адаптивной системы (2) - (8) при учете упругости пневматика (и при пренебрежении упругими свойствами трансмиссии).

На каждом из рисунков 4 - 9 показаны графики процессов торможения (скольжения

£(/)) колеса при реакции на ступенчатое входное воздействие и® = 0.1; (Б0 = 0,1) при постоянном (кривая 1) и срывном (кривая 2) характере момента трения ИК с упругим пневматикой и сухим трением и при условии, что установка движется по гладкой однородной поверхности с коэффициентом сцепления Ц = 0.7 (сухой асфальт) для следующих случа-

= 1, /б;,,!}

(8)

(9)

1. В неадаптивной системе с подчиненным управлением и усредненными параметрами (рис. 4).

2. В неадаптивной системе с модальным управлением и усредненными (номинальными) параметрами (рис. 5).

3. В неадаптивной системе с модальным управлением: при изменении упругости пневматика в четыре раза

рт = 0,25р°т (рис. 6) и при изменении момента инерции присоединенных масс к измерительному колесу в четыре раза (J1Г = 4/?г) (рис. 7).

4. В адаптивной системе: при изменении упругости в четыре раза (рпн = 0,25р„„) (рис. 8) и при изменении момента инерции присоединенных масс к ИК в

четыре раза (/ТГ = 4У°Г) (рис. 9)

Рис. 4. Результаты моделирования в неадаптивной системе с подчиненным управлением и усреднен-

ными параметрами

1

тг' Рт

0.2

0.15 0.1 0.05

/ги'

^.......;..........

4 5 г. с

Рис. 5. Результаты моделирования в неадаптивной системе с модальным управлением и усредненными параметрами

Рис. 6. Результаты моделирования в неадаптивной системе с модальным управлением: при изменении упругости пневматика в четыре раза рт =0,25р°н

0.12 11 0.08 0.06 0.04 0.02 0 -0.02

Рис. 7. Результаты моделирования в неадаптивной системе с модальным управлением: при изменении

момента инреции присоединенных масс к измерительному колесу в четыре раза (7 = 47°)

Рис. 8. Результаты моделирования в системе с адаптивным управлением: при изменении упругости в четыре раза (рш = 0,25р°я)

Из приведенных результатов исследования видно, что в системе с подчиненным управлением упругие колебания не подавляются (рис. 4);

система с модальным управлением удовлетворительно функционирует только при номинальных значениях параметров, на которые рассчитаны настройки наблюдателя и модального управления (рисунки 5, 6,7);

в адаптивной системе упругие колебания эффективно подавляются даже при четырехкратном изменении параметров (рисунки 8, 9).

Шестая глава посвящена вопросам конструкторской, схемотехнической, алгоритмической и программной проработки создаваемого мобильного электротехнического комплекса и средств его управления и автоматизации. Комплекс состоит из буксируемой электромеханической тележки (БЭТ), бортового электрошкафа управления (ЭШУ), переносного компьютерного пульта управления и индикации (ПУИ) и переносного метрологического (калибровочного) стенда. Внешний вид действующего образца мобильного комплекса модели ИКС-1, выполненной на базе варианта ЭМУТ-2 с синхронным генератором торможения и реостатом, показан на рис. 10. Конструкция мобильного комплекса представляет собой буксируемую электромеханическую установку (тележку) (БЭТ), объединенную рамой переднего моста автомобиля ВАЗ 21213 («НИВА-ШЕВРОЛЕ»), а также снабженную фаркопом для сцепления с автомобилем - буксировщиком. Облик механической конструкции мобильного комплекса представлен на рис. 11 чертежом в 3D-проекции. БЭТ собрана на базе переднего моста шасси ВАЗ 21213, элементы которого крепятся к несущей раме (10). Центр масс БЭТ относительно оси вращения НК (13) смещен в сторону сцепки (8), образуя давление на опору фаркопа автомобиля-буксировщика силой не более 50 кг. Общая снаряженная масса БЭТ не превышает 500 кг. В передней части рамы (10) установлен тормозной синхронный генератор (6), на валу которого жестко закреплена звездочка. Тормозной генератор закреплен на раме при помощи балки (5) и угольника (4). Сцепка (8) снабжена устройством, позволяющим вручную регулировать высоту прицепного устройства так, чтобы при буксировании БЭТ в измерительном режиме она всегда находилась в горизонтальном положении. Измерительное колесо (ИК) размещено между НК (13) на подвеске, состоящей из рычага (2). Основной частью БЭТ является подвеска узла измерительного колеса (ИК), включающая в себя сам узел ИК (1), рычаг (2), связанный с несущей груз балкой (7) через амортизатор, обеспечивающий нормальное нагружение ИК. узел крепления тензодатчика (9), тормозной генератор. В задней части тележки установлен электрошкаф (14), содержащий аккумуляторную батарею, силовые электронные блоки и платы, управляемые микроконтроллером модели С-164 компании Infineon Technologies.

-t-2

!.......

5

t,C

Рис. 9. Результаты моделирования в системе с адаптивным управлением: при изменении момента инерции присоединенных масс к ИК в четыре раза

Рис. 10. Внешний вид буксируемого мобильного Рис. 11. Конструкция буксируемой электромеханиче-электромеханического комплекса модели ИКС-1 ской тележки (БЭТ) мобильного комплекса

Электрошкаф управления (ЭШУ), показанный на рис. 12, связан с ПУИ, находящимся в автомобиле-буксировщике, проводной связью. В ЭШУ расположены: драйвер ЮВТ; датчик тока; модуль ЗУ; плата управления с микроконтроллером С 164; силовой транзистор ЮВТ; ОРЭ-приемник; силовой транзистор ЮВТ; Рис. 12. Вид внутреннего устройства электрошкафа управления (ЭШУ)

силовой трехфазный мостовой выпрямитель постоянного тока; гелевый аккумулятор; вла-гозащищенные соединительные разъемы. За пределы ЭШУ вынесена плата усилителя сигнала тензодатчика, которая находится в отдельном корпусе в непосредственной близости от тензодатчика. В диссертации разработаны полный комплект электрических принципиальных схем плат всех модулей ЭШУ и схема его внутренних соединений. Трехфазный ток статора тормозного генератора выпрямляется по силовой трехфазной мостовой выпрямительной схеме. В цепь выпрямленного тока включен силовой ключ, выполненный на ЮВТ транзисторе, который управляется сигналом, поступающем с платы драйвера ЮВТ. Плата драйвера ЮВТ соединена с платой управления и микрокоЕггроллером С164. На боковой поверхности ЭШУ расположены влагозащищенные соединительные разъемы, при помощи которых осуществляется соединение со статорной обмоткой тормозного генератора, тензодатчиком, датчиками угловых скоростей ПУИ.

Разработано программное обеспечение микроконтроллера. Программа обработки сигналов и адаптивной системы управления скольжением записана в ПЗУ микроконтроллера С164 и предназначена для сбора и оцифровки всех данных с БЭТ, выдачи информации по порту 118232 в ПУИ и управления силовой частью для поддержания заданного оператором скольжения. Программный цикл длится 1/390-ую секунды, за это время получаются все сигналы с АЦП, просчитывается управление и выдастся в ШИМ и выполняются команды от компьютера оператора (если таковые имеются). Значения с датчиков 30 раз в секунду передаются по порту 118232 на компьютер оператора со скоростью 9600 бит в секунду. От ПУИ приходят сигналы на изменение задания по скольжению, значения радиусов ИК, НК и сигналы запуска и остановки измерения, эти сигналы контроллер обрабатывает по прерыванию. На верхней стенке ЭШУ установлен ОРЭ-приемник, опреде-

ляющий текущие координаты БЭТ и передающий их на плату управления. Приёмник вместе с антенной смонтирован в герметичном корпусе.

Разработана автоматизированная информационно-управляющая система мобильного комплекса как автоматизированного средства непрерывного измерения коэффициента сцепления покрытий, которая реализуется на базе промышленного компьютера в виде переносного пульта управления и индикации (ПУИ) оператора комплекса и выполняет следующие функции:

1. Текущее измерение коэффициента сцепления (КС) с точностью не более 0,01.

2. Визуальную индикацию в процессе подготовки к проведению измерения коэффициента сцепления в процессе измерения КС.

3. Измерение, визуальную индикацию и документальную регистрацию осредненных по заданному участку покрытия значений КС, полученных при неоднократном выполнении измерений в одинаковых условиях (места, состояния покрытия, скорости измерения) с погрешностью не более ± 0,02 во всем диапазоне измерений.

4. Измерение, визуальную индикацию и документальную регистрацию текущих значений скорости движения с погрешностью не более ± 1 км/ч.

5. Измерение и документальную регистрацию пройденного расстояния при измерении КС в диапазоне от 0 до 10 км с погрешностью не более ± 1% во всем диапазоне измерений.

6. Визуальную индикацию электронной карты аэродрома и мобильного комплекса, вычисление и регистрацию шзяаароннойкар1емесгопшо>кшиясаш1онжиа(небсшее±5м.

7. Передачу информации с помощао (58М-модема в диспетчерскую службу аэродрома непосредственно в процзсоеизмерешясретяравдейтекущеговремени.

8. Регистрацию, архивирование и возможность воспроизведения всего объема накопи ленных результатов измерения и обработанной информации запериодвременинеменеечгм2гсда

9. Задание следующих данных:

• даты, номера месяца, двух цифр годапроведентаюмерений(определяега автоматически);

• времени суток в часах и минутах проведдажшм^рений(о1федете1сяавгомаш1К1Жи);

• обозначение наименования элемента летного поля аэродрома, длина участка покрытия ВПП, на котором намечается провести измерение КС, и его номер (информация о месте проведения измерения КС отображается также на карте аэропорта);

• код лица, выполняющего измерение.

10. Формирование и документирование экспертной информации, необходимой для принятия диспетчером аэродрома решения о безопасной посадке подлетающего воздушного судна.

Компьютерный переносной пульт управления и индикации (ПУИ) (см. рис.14) выполнен на базе промышленного компьютера ТРС 1260Н фирмы Ас1уап1ес11.

В соответствии с выполняемыми ПУИ функциями, перечисленными выше, разработано полное алгоритмическое и программное обеспечение. Основное окно панели визуализации и управления процессом измерений на сенсорном цветном экране ПУИ появляется при включении электропитания установки (рис. 15). Функции изображений кнопок управления поясняются соответствующими надписями в основном окне.

Рис. 14. Компьютерный переносной пульт управления и индикации (ПУИ)

Основное окно (рис. 15) является виртуальной панелью, содержащей все органы управления процессом измерений и визуализации его результатов.После окончания измерительного заезда оператор может просмотреть полученную и обработанную информацию, нажав в основном окне на кнопку «ПРОСМОТР ПРОТОКОЛОВ», и передать ее на КДП аэродрома. При нажатии на кнопку «ПРОСМОТР ПРОТОКОЛОВ», появляется диалоговое окно меню выбора протоколов (см. рис. 16).

Рис. 16. Меню выбора протоколов

Рис. 15. Основное окно панели визуализации и управления

Протоколы измерений, записываемых и хранящихся на диске в ПУИ, могут быть представлены в четырех видах:

1. Протокол в стандартном виде. При нажатии в основном окне на кнопку «ПРОТОКОЛ В СТАНДАРТНОМ ВИДЕ» появляются столбцовые диаграммы распределения значений измерения коэффициента сцепления вдоль измеряемого участка по обоим направлениям (см. рис. 17);

2. Протокол в виде графиков. При нажатии в основном окне на кнопку «ПОКАЗАТЬ ПРОТОКОЛ В ВВИДЕ ГРАФИКОВ» появляются графики распределения значений коэффициента сцепления, скольжения и линейной скорости мобильной установки вдоль измеряемого участка (см. рис. 18);

3. Протокол на карте аэродрома. При нажатии в основном окне на кнопку «ПОКАЗАТЬ ПРОТОКОЛ НА КАРТЕ» появляется карта аэропорта с указанием места проведения измерений (см. рис. 19). На карте ставится метка начала измерений - белая буква «Н» в черном круге;

4. Протокол в числовом виде. При нажатии в основном окне на кнопку «ПОКАЗАТЬ ПРОТОКОЛ В ЧИСЛОВОМ ВИДЕ» появляются таблицы распределения числовых значений коэффициента сцепления, скольжения и линейной скорости мобильной установки вдоль измеряемого участка (см. рис. 20).

ДЯТЯ-.15.02.2008!

007 17:57 0.594 049

008 -17:58. 0.5в8 050

009 17:59 0.584 047- -010.-18:01 0.586. 05.1

011 18:02 0.58в 044 ~ '

012. 1-8503. 0.595 052

013 . 18:04 0.580 042

014 .18:05 0.597 053 -

015 18:06 0.584 - 047 .016 18:07 0.595 049.

Ри^П.ОкнОфослорастэдазрпюговищгртокола Рис. ^.Окнопросмспрапрстэколавшдаграфиков

ИМ пищ

""Я.к^зйг" .----------------т-^^пШЩ!

-■"та»— I ч-гктгг^г-^.^

Рис. 19. Окно просмотра протокола на карте Рис. 20. Оию просмотрапрогокша в числовом виде

Разработанный компьютерный ПУИ является универсальным прибором обслуживания любого мобильного комплекса для непрерывного измерения КС и может выступать в качетсве самостоятельного рыночного продукта.

В седьмой (заключительной) главе расматриваются вопросы разработки методики метрологического обслуживания (калибровки), ее программного обеспечения и аппаратной реализации в виде переносного калибровочного стенда. Стенд предназначен для калибровки тензометрической системы измерения силы торможения (трения) измерительного колеса и измерительно-вычислительного тракта мобильного комплекса и представляет собой подвижную платформу с весами, на которые устанавливается измерительное колесо комплекса, двумя тензометрическими датчиками измерения касательной силы натяжения ИК и нормальной силы прижатия в пятне контакта с поверхностью, а также снабжен цифровыми индикаторами УТ 100(см. рис. 21).

Рис. 21. Калибровочный стенд с установленным на Рис. 22. Заполнение протокола калибровки нем измерительным колесо мобильного комплекса мобильного комплекса в окне на экране ПУИ (вид со стороны индикаторов VI'100)

В диссерации разработано алгоритмическое и программное обеспечение методики калибровки, реализуемой на стенде под управлением компьютера ПУИ, по результатм которой компьбтером заполняется протокол калибровки (см. рис. 22).

Переносной калибровочный стенд является универсальным прибором для метрологического обслуживания любых мобильных комплексов непрерывного измерения КС и может рассматриваться в качестве самостоятельного рыночного продукта.

Разработанные в диссертации эскизная конструкция, схемотехническое, алгоритмическое и программное обеспечение послужили основой для создания полного комплекта конструкторской документации на изготовление 3-х действующих образцов мобильного электротехнического комплекса, выполненных с вариантом ЭМУТ-2 совместно с Холдинговой компанией «Созвездие Водолея» и при ее финансовой поддержке. В 2008 - 2009 г. при деятельном участии автора проводились государственные сертификационные испытания 3-х действующих образцов комплексов в соответствии с «Сертификационными требованиями (базисом)», разработанными и утвержденными Межгосударственным авиационным комитетом (МАК) и приведенными в Приложении 1 диссертации. По результатам успешно проведенных испытаний получены подтверждающие документы государственного образца, приведенные в Приложении 2.

Заключение.

1. Разработано управляемое электромеханическое устройство торможения (ЭМУТ) измерительного (транспортного) колеса, применяемое в создаваемом мобильном комплексе для измерения коэффициента сцепления.

2. Разработана математическая модель динамических процессов торможения колеса в рамках ЭМУТ, учитывающая срывной характер процесса торможения измерительного колеса, обусловленный нелинейными упругими свойствами пневматика и особенностями характеристики сухого трения.

3. Разработана адаптивная система автоматического управления ЭМУТ колеса, обеспечивающая возможность приблизить режимы торможения измерительного колеса к реальным режимам торможения транспортных колес в условиях неопределенности параметров, действия нелинейностей и внешних возмущений.

4. Разработана эскизная компоновка конструкции мобильного электромеханического комплекса в виде буксируемой установки.

5. Разработано схемотехническое, алгоритмическое и программное обеспечение адаптивной системы автоматического управления ЭМУТ, реализованной на базе средств силовой электроники и микроконтроллера в виде бортового электрошкафа управления.

6. Разработана функциональная схема, алгоритмическое и программное обеспечение автоматизированной информационно-управляющей системы мобильного электромеханического комплекса, реализованной в виде переносного компьютерного пульта управления и индикации на базе промышленного компьютера.

7. Разработана методика поверочного метрологического обслуживания мобильного электромеханического комплекса как измерительного средства и программное и аппаратное обеспечение ее реализации в виде переносного калибровочного стенда.

СПИСОК ОПУБЛИКОВАННЫХ РАБОТ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ

Публикации, входящие в Перечень ВАК РФ:

1. В.В. Путов, A.B. Низовой, Ш.А. Дашаев, A.A. Иванов, A.B. Путов, В.П. Казаков Электромеханическая мобильная установка аэродромного обслуживания нового поколения

для оперативного контроля взлетно-посадочной полосы [Текст]// Мехатроника, автоматизация и управление № 5.-2003.-С. 32-39

2. B.B. Путов, A.B. Низовой, H.A. Тимчук, A.B. Путов, В.П. Казаков Электромеханическая мобильная установка нового поколения для автоматизированного контроля взлетно-посадочной полосы [Текст]// Известия государственного электротехнического университета. Сери «Автоматизация и управдение».ОТб£ПбГЗГУ «ЛЭТИ».-№1 -2003.-G3-7

3. В. В. Путов, В.Н. Шелудько, A.B. Низовой, A.B. Путов Автоматизированная мобильная электромеханическая установка нового поколения для измерения фрикционных свойст юлешопосадрчнсй полосы [Текст]// Авиакосмическое приборостроение №6.-2004, с. 27-37

4. В.В. Путов, Ю.К. Козлов, В.П. Казаков, A.B. Путов Адаптивные электромеханические системы наведения и стабилизации специальных объектов и мобильных робототехни-ческих комплексов [Текст]// Известия государственного электротехнического университета. Серия «Авгомапсация и управление».СПб:СПбПЭТУ «ЛЭТИ».-№1.-2004, с. 3-8

5. A.B. Путов Измерительно-вычислительный комплекс оперативного контроля состояния поверхности автодорожных и аэродромных покрытий [Текст]// Известия государственного электротехнического университета. Серия «Автоматизация и управле-ние».СПб:СПбГЭТУ «ЛЭТИ»,- № 1.-2005, с. 48-52

6. В. Н. Шелудько, A.B. Путов, Е.В. Друян Система автоматического управления электромеханическим каскадом торможения буксируемого колеса в задачах исследования аэродромных и автодорожных покрытий [Текст]// Известия государственного электротехнического университета. Серия «Автоматизация и управленис».СПб:СГОГЭТУ «ЛЭТИ».-№1.-2006,-С

7. В.В. Путов, В.Е. Хильченко, A.B. Путов, В.Н. Шелудько. Новое поколение мобильных электромеханических установок для оперативного контроля аэродромных покрытий [Текст]// Мехатроника, автоматизация и управление № 10.-2007,- С.25-30

8. В. В. Путов, Шелудько В.Н, Лебедев В.В, Зунг Ч.А, Казаков В.Н, Путов А.В, Друян Е.В. Семейство аналитических и интеллектуальных адаптивных систем управления нелинейными упругими электромеханическими объектами [Текст]// Мехатроника, автоматизация и управление № 10.-2007.- С. 16-25

9. Е.В. Друян, A.B. Путов, В. В. Путов, В. Н. Шелудько Испытательный стенд для нового поколения буксируемых электромеханических установок аэродромного обслуживания [Текст]// Известия СПбГЭТУ. СПб:СПбГЭТУ «ЛЭТИ»,- № 4.-2010,- С. 22-28

10. В.В. Путов, В.Н. Шелудько, A.B. Путов, Я.Н, Сколяров Автоматически управляемые электромеханические устройства торможения транспортных колес [Текст]// Известия СПбГЭТУ. СПб:СПбГЭТУ «ЛЭТИ».- № 8.-2010.- С. 61-68

11. В.В. Путов, В.Н. Шелудько, A.B. Путов, Т.Л. Русяева Автоматически управляемая буксируемая электромеханическая установка для измерения коэффициента сцепления аэродромных и автодорожных покрытий ИСК-1 [Текст]// Известия СПбГЭТУ. СПб:СПбГЭТУ «ЛЭТИ»,-№ 9.-2010,-С. 67-74

Патенты и свидетельства регистрации программы ЭВМ:

12. Путов В.В., Путов A.B., Хильченко В.Е. Устройство для измерения коэффициента сцепления с поверхностью аэродромных и дорожных покрытий // патент РФ на изобретение. № 2369856 от 10.10.2009

13. Свидетельство об официальной регистрации программы для ЭВМ № 2007613124. Путов В.В., Путов A.B.. Программа для информационно-управляющего комплекса установки для определения состояния взлетно-посадочной полосы. Опубл. в RU ОБПБТ № 4 (61) 20.12.2007, с. 6

14. Свидетельство об официальной регистрации программы для ЭВМ № 2010615788. Шелудько В.Н., Путов A.B.., Друян Е.В. Программа для управления стендом для измерительных мобильных установок аэродромного обслуживания. Зарегистрировано в Реестре программ для ЭВМ 07.09.2010

15. Свидетельство об официальной регистрации программы для ЭВМ. Шелудько В.Н., Путов A.B.., Друян Е.В. Программа управления испытательным калибровочным стендом для электромеханических установок измерения коэффициента сцепления аэродромных и автодорожных покрытий. Подана заявка на регистрацию 27.10.2010

Другие статьи и конференции:

16. В.В. Путов, H.A. Тимчук, A.B. Путов, В.П. Казаков, Р.В. Ленц, A.B. Низовой, Ю.К. Козлов Электромеханический энергосберегающий мобильный комплекс предпосадочного контроля состояния аэродромной полосы в экстремальных погодных условиях [Текст]// Сб. докл. «Управление и информационные технологии». УИТ-2003.-СП6.: ИСПС)Сервис.-2003.-С.24б-251

17. В.П. Казаков, A.B. Путов Информационно-управляющая система мобильной системы контроля ВПП [Текст]// Доклад на 14 конференции «Экстремальная робототехника» ЦНИИ РТК. СПб.: 2003. с. 226-230

18. В.В. Путов, A.B. Путов, В.Н. Шелудько Компьютерная система управления и автоматизации мобильной установкой измерения фрикционных свойств взлетно-посадочной полосы [Текст]// Межд. научно-технической конференция «Проблемы автоматизации и управления в технических системах». Пенза.: 2004., с. 204-210

"' В.В. Путов, В.Н. Шелудько, A.B. Низовой, A.B. Путов Мобильная автоматизированная установка нового поколения для измерения коэффициента сцепления взлетно-посадочной полосы [Текст]// 15-ая научно-практическая конференция «Экстремальная робототехника. СПб.: 2004, с. 375-379.

20. В.В. Путов, Низовой В. А., Шелудько В.Н., Путов A.B., Русяева Т.Л. Электромеханическая мобильная установка нового поколения для оперативного предпосадочного контроля аэродромов гражданской авиации [Текст]// 1-я Всероссийская научно-техническая конференция с международным участием «Мехатроника, автоматизация, управление» (МАУ"2004). Владимир.:2004, с. 400403.

21. A.B. Путов, В.П. Казаков Микроконтроллерная система обработки информации и управления мобильной установкой контроля фрикционных свойств взлетно-посадочной полосы [Текст]//15-ая научно-техническая конференция «Экстремальная робототехника». СПб.: 2004, с. 363-367

22. A.B. Путов Измерительно-вычислительный комплекс оперативного контроля состояния поверхности автодорожных и аэродромных покрытий [Текст]// 16-ая научно-техническая конференция «Экстремальная робототехника». СПб.: 2005, с. 223-227

23. В.В. Путов, В.Н. Шелудько, A.B. Путов Мобильная электромеханическая установка нового поколения для измерения коэффициента сцепления взлетно-посадочных полос аэродромов гражданской авиации [Текст]// 2-я Всероссийская научно-техническая конференция с международным участием «Мехатроника, автоматизация, управление» (МАУ"2005). Уфа.:2005, с. 284-292.

24. В.В. Путов, В.Н. Шелудько, A.B. Путов Новое поколение мобильных установок автоматизированного контроля качества аэродромных и автодорожных покрытий: исследование, сертификация, серийное освоение [Текст]//16-ая научно-практическая конференция «Экстремальная робототехника. СПб.: 2005. с. 207-215

25.. В.В. Путов, В.Н. Шелудько, A.B. Путов Мобильная установка нового поколения для оперативного предпосадочного контроля фрикционных свойств аэродромных покрытий [Текст]// доклад на межд. научно-техн. конф. «Наука, образование и общество в XXI веке» 15 июня 2006 г., г. СПб., СПбГЗ-ТУ

26. В.П. Казаков, Путов В.В., Чан А.З., Путов A.B., Друян Е.В. Параметрическая адаптация для управления двухмассовыми нелинейными упругими электромеханическими объектами [Текст]// труды 9-ой Всероссийской научно-практическойконференции. Том 5. Экстремальная робототехника. СПб: 2006.С. 206-214

27. Ш.А. Дашаев, В.В. Путов, В.Н. Шелудько, A.A. Иванов, A.B. Путов Автоматизированная мобильная установка нового поколения для оперативного предпосадочного контроля фрикционных свойств аэродромных покрытий [Текст]// Журнал «Аэропорт»., Ks 1. 2006. с.

28. Путов В.В., Шелудько В.Н., Путов A.B., Дашаев Ш.А. Автоматизированная мобильная установка нового поколения для оперативного предпосадочного контроля фрикционных свойств аэродромных покрытий [Текст]// Первая Российская мультиконференция по проблемам управления 10-12 октября 2006. СПб, с. 192-197.

29. A.B. Пугов, E.B. Друян. Компьютеризированный, информационно-управляющий пульт оператора мобильных установок для контроля состояния аэродромных покрытий [Текст]//1Х конф. молодых ученых «Навигация и управление движением». 13-15 марта 2007 Г.СП6.-.2007

30. В.П. Казаков, A.B. Путов Микропроцессорная электромеханическая система подавления упругих колебаний, возникающих при управлении механическими объектами на подвижном основании [Текст]// IX конф. молодых ученых «Навигация и управление движением». 13-15 марта 2007 г.СПб.:2007

31. A.B. Путов, Е.В. Друян Компьютеризированный информационно-управляющий пульт оператора мобильных установок для контроля состояния аэродромных покрытий [Текст]//Х1У межд. конф. по интегрированным навигационным системам. 28-30 мая 2007. СПб.: 2007

32. A.B. Путов, В.П. Казаков Сравнительный анализ аналитического и нерйосетевого (обученного по аналитическому) алгоритмов управления двухмассовым упругим объектом [Текст]// XIV межд. конф. по интегрированным навигационным системам. 28-30 мая 2007. СПб.: 2007

33. В.П. Казаков, A.B. Путов Построение нейросетевого, обученного по аналитическому, алгоритма управления двухмассовым упругими объектом [Текст]// межд. науч.-техн. конф. «Проблемы информационно-компьютерных технологий и мехатроники». 24-29 сентября 2007г. Дивноморское. 2007. Изд-во Таганрогского ИЮФУ. с. 220-225

34. A.B. Путов, Е.В. Друян Компьютеризированный информационно-управляющий комплекс для электромеханической мобильной установки измерения коэффициента сцепления аэродромных покрытий [Текст]// межд. науч.-техн. конф. «Проблемы информационно-компьютерных технологий и мехатроники». 24-29 сентября 2007г. Дивноморское. 2007. Изд-во Таганрогского ИЮФУ. с. 445450

35. Гарцев И.Б., Путов A.B. Автоматизированная система управления торможением колес летального аппарата [Текст]// межд. науч.-техн. конф. «Проблемы информационно-компьютерных технологий и мехатроники». 24-29 сентября 2007г. Дивноморское. 2007. Изд-во Таганрогского ИЮФУ. с. 372374

36. С.Е. Голик, A.B. Вейнмейстер, Е.В. Друян, В.П. Казаков, A.B. Путов Микропроцессорные устройства: Метод, указания к лабораторным работам. СПб.: СПбГЭТУ «ЛЭТИ». 2007.88 с.

37. Путов В.В, Шелудько В. Н., Путов А. В. Современная техника аэродромного обслуживания от «ЛЭТИ» [Текст]// Весмик авиации и юхмаившки Москва № 1.2008. с. 22-25

38. Путов В .В, Шелудько В. Н., Путов А. В., В. П. Казаков, Е.В. Друян, А. С. Пекаровский, Н. А. Руся-ев, Н. А. Щербаков Инновационные проекты в проектировании современных средств оценки тормозящих свойств искусственных ВПП [Текст]//УИ межд. конф. «Материалы, оборудование и технологии, применяемые для содержания аэродромов гражданской авиации». 24-25 сентября 2009

39. А. В. Путов Разработка компьютеризированного информационно-управляющего пульта оператора мобильных установок для контроля состояния аэродромных покрытий [Текст]// доклад на VII Всероссийской межвузовской конференции молодых ученых. 18 января 2010 г. СПбГЭТУ

40. Е.В. Друян, A.B. Путов, А.Н. Щербаков Испытания буксируемых электромеханических измерителей коэффициента сцепления в лабораторных условиях [Текст]// XI конф. молодых ученых «Навигация и управление движением». 15-18 марта 2010 г. СПб.:2010

41. Путов В .В, Шелудько В. Н„ Путов А. В., В. П. Казаков, Е.В. Друян, A.C. Пекаровский, А.Н. Щербаков, Н. А. Русяев. Аэродромный измеритель коэффициента сцепления нового поколения ИКС-1: сервис, обучение, развитие [Текст]// IX межд. конф. и выставка «Современные методики контроля и восстановления искусственных покрытий аэродромов и автомобильных дорог». 24-25 июня 2010.

42. Путов В.В, Путов А. В, В. П. Казаков, Е.В. Друян, A.C. Пекаровский, А.Н. Щербаков, Н. А. Русяев. Испытания буксируемых электромеханических измерителей коэффициента сцепления в лабораторных условиях [Текст]// IX межд. конф, и выставка «Современные методики контроля и восстановления искусственных покрытий аэродромов и автомобильных дорог». 24-25 июня 2010

43. Информационно-управляющие комплексы аэродромного обслуживания: Методические указания к лабораторным работам/ Сост.: Путов В.В, Путов А. В, Казаков В. П., Друян Е.В., Русяева Т.Л. Электронные методические указания по дисциплине «Информационно-управляющие комплексы аэродромного обслуживания». 2010. 115 с.

Подписано в печать 23.11.10. Формат 60*84 1/16. Бумага офсетная. Печать офсетная. Печ. л. 1,0. Тираж 100 экз. Заказ 83.

Отпечатано с готового оригинал-макета в типографии Издательства СПбГЭТУ "ЛЭТИ"

Издательство СПбГЭТУ "ЛЭТИ" 197376, С.-Петербург, ул. Проф. Попова, 5

Обозначения и сокращения

Введение

АНАЛИЗ ТРЕБОВАНИЙ И ИССЛЕДОВАНИЕ МИРОВОГО РЫНКА В ОБЛАСТИ МЕТОДОВ И ТЕХНИКИ ОБЕСПЕЧЕНИЯ БЕЗОПАСНОСТИ ПОСАДКИ ВОЗДУШНЫХ СУДОВ И ДВИЖЕНИЯ НАЗЕМНОГО ТРАНСПОРТА

1.1 Постановка проблемы адекватности результатов измерений

1.2 Международные требования к измерителям коэффициента сце- 21 пления

1.2.1 Международные требования к фрикционным свойствам по- 21 верхностей аэродромных покрытий

1.2.2. Международные требования к измерителям коэффициента 23 сцепления

1.3 Обзор и исследование уровня разработок в области создания мобильных комплексов обеспечения безопасности посадки воз- ^6 душных судов

1.4 Выводы по первой главе

АВТОМАТИЧЕСКИ УПРАВЛЯЕМЫЕ ЭЛЕКТРОМЕХАНИЧЕ- 57 СКИЕ УСТРОЙСТВА ТОРМОЖЕНИЯ ИЗМЕРИТЕЛЬНЫХ (ТРАНСПОРТНЫХ) КОЛЕС

2.1 Современный синтетический облик тормозных устройств транспортных колес измерительных средств дискретного и непре- ^ рывного действия

2.2 Формулирование оптимального варианта направления исследований. Основные требования к системам управляемого торможе- ^ ния колесами транспортных измерительных средств

2.3 Обобщенная функциональная схема управляемого электроме- 63 ханического устройства торможения

2.4 Автоматически управляемое электромеханическое устройство торможения, выполненное на основе двух электрических машин постоянного тока, включенных по схеме электромеханического ^ каскада взаимной нагрузки (вариант ЭМУТ-1)

2.4.1 Функциональная схема электромеханического устройства 68 торможения, выполненного на основе двухмашинного электромеханического каскада

2.4.2 Базовая система автоматического управления электромеханическим устройством торможения, выполненным на основе двухмашинного электромеханического каскада взаимной нагрузки

2.5 Автоматически управляемое электромеханическое устройство торможения, выполненное на основе синхронного генератора с постоянными магнитами, включенного по схеме управляемого динамического (реостатного) торможения (вариант ЭМУТ-2)

2.6. Сравнительный анализ достоинств и недостатков рассмот- 81 ренных двух вариантов исполнений автоматически управляемых электромеханических устройств торможения транспортного колеса

2.7. Математическая модель и система подчиненного управления для электромеханического устройства торможения, выполненного на основе двух электрических машин постоянного тока, включенных по схеме электромеханического каскада взаимной нагрузки (вариант ЭМУТ-1)

2.8. Математическая модель и система подчиненного управления для электромеханического устройства торможения, выполненного на основе синхронного генератора с постоянными магнитами, включенного по схеме управляемого динамического (реостатного) торможения (ЭМУТ-2)

2.9. Выводы по второй главе

3. РАЗРАБОТКА МАТЕМАТИЧЕСКОЙ МОДЕЛИ ПРОЦЕССОВ ТОРМОЖЕНИЯ ИЗМЕРИТЕЛЬНОГО (ТРАНСПОРТНОГО) КОЛЕСА С УЧЕТОМ УПРУГИХ СВОЙСТВ ПНЕВМАТИЧЕСКОЙ ШИНЫ И ПАДАЮЩЕЙ ХАРАКТЕРИСТИКИ СУХОГО ТРЕНИЯ 3.1. Предварительные замечания

3.2. Построение нелинейной упругой математической модели процессов электромеханического торможения измерительного (транспортного) колеса

3.2.1. Сухое, полусухое и жидкостное трение

3.2.2. Математическая модель зависимости трения от скольжения 100 транспортного колеса, не учитывающая упругие свойства пневматика.

3.2.3. Математическая модель зависимости трения от скольжения 104 транспортного колеса, учитывающая упругие свойства пневматической шины

3.2.4 Постановка задача непрерывного измерения коэффициента трения с одновременной минимизацией тормозного пути колеса катящегося вдоль поверхности 3.2.5. Математическая модель динамики транспортного колеса, 109 учитывающая нелинейные упругие свойства трансмиссии и пневматической шины

3.3. Постановка задач управления нелинейными упругими элек- 113 тромеханическими объектами

3.4. Уравнения движения измерительного (транспортного) колеса с 116 учетом нелинейных упругих свойств трансмиссии и пневматика Выводы по третьей главе

4. РАЗРАБОТКА АДАПТИВНОЙ СИСТЕМЫ УПРАВЛЕНИЯ ТОР- 120 МОЖЕНИЕМ ИЗМЕРИТЕЛЬНОГО (ТРАНСПОРТНОГО) КОЛЕСА

4.1. Методика построения беспоисковых (аналитических) адаптивных систем управления с параметрической настройкой для нелинейных динамических объектов с функционально-параметрической неопределенностью

4.1.1. Базовые структуры прямых адаптивных законов с параметрической настройкой и мажорирующими функциями

4.1.2. Упрощенные прямые адаптивные системы с параметрической настройкой и мажорирующими функциями

4.2. Разработка адаптивных систем управления электромеханическими устройствами торможения измерительного (транспортного) колеса с пневматической шиной

4.2.1. Построение адаптивной системы управления электромеханическим торможением измерительного (транспортного) колеса, реализованным на базе ЭМУТ

4.3. Построение адаптивной системы управления электромеханическим торможением измерительного (транспортного) колеса, реализованным на базе ЭМУТ

4.4. Унифицированная адаптивная система управления торможением колеса, построенная при пренебрежении электромагнитной динамикой ЭМУТ и с учетом упругих свойств пневматика 4.4. Выводы по четвертой главе

5. РАСЧЕТ И ИССЛЕДОВАНИЕ УНИФИЦИРОВАННОЙ АДАПТИВНОЙ СИСТЕМЫ УПРАВЛЕНИЯ ТОРМОЖЕНИЕМ ИЗМЕРИТЕЛЬНОГО (ТРАНСПОРТНОГО) КОЛЕСА, УЧИТЫВАЮЩЕЙ УПРУГЕ СВОЙСТВА ПНЕВМАТИКА И СУХОЕ ТРЕНИЕ

5.1. Расчет адаптивной системы управления электромеханическим торможением измерительного (транспортного) колеса с пневматической шиной

5.1.1. Математическая модель электромеханического торможения колеса с упругим пневматиком

5.1.2. Линейное (модальное) управление электромеханическим устройством торможения колеса с упругим пневматиком

5.1.3. Идентификатор состояния (наблюдатель) электромеханического устройства торможения колеса с упругим пневматиком

5.1.4. Эталонная модель электромеханического устройства торможения колеса с упругим пневматиком

5.1.5. Прямое адаптивное управление с параметрической настройкой электромеханическим устройством торможения колеса с упругим пневматиком

5.2. Моделирование основных режимов работы систем управления электромеханическим устройством торможения колеса в среде МаНаЬ

5.2.1. Исследование характеристик системы подчиненного управ- 162 ления электромеханическим устройством торможения колеса с «жестким» и упругим пневматиком

5.2.2. Исследование характеристик системы модального управле- 168 ния электромеханическим устройством торможения колеса с «упругим» пневматиком

5.2.3. Исследование характеристик системы адаптивного управле- 173 ния электромеханическим устройством торможения колеса с упругим пневматиком и изменяющимися параметрами

5.4. Выводы по пятой главе

6 ЭСКИЗНАЯ КОНСТРУКТОРСКАЯ ПРОРАБОТКА МОБИЛЬНО- 181 ГО ЭЛЕКТРОМЕХАНИЧЕСКОГО КОМПЛЕКСА. СХЕМОТЕХНИЧЕСКОЕ, АЛГОРИТМИЧЕСКОЕ И ПРОГРАММНОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ ТЕХНИЧЕСКИХ СРЕДСТВ АВТОМАТИЗАЦИИ И УПРАВЛЕНИЯ КОМПЛЕКСОМ

6.1. Назначение и технические характеристики комплекса

6.2. Конструкция мобильного электромеханического комплекса

6.3. Схемотехничекое и программное обеспечение системы автома- 202 тического управления торможением измерительного колеса с ЭМУТ и ее реализации на базе микроконтроллера и промышленной электроники в виде ботового электрошкафа управления (ЭШУ) 6.3.1. Разработка алгоритмического, программного и схемотехни- 202 ческого обеспечения системы автоматического управления ЭМУТ и ее реализация на базе микроконтроллера и силовой электроники в виде бортового электрошкафа управления

6.3.2 Программа микроконтроллера С 167 пМос!и1 для обработки 206 сигналов и управления скольжением

6.4.Функциональная структура, алгоритмическое, программное и 216 схемотехническое обеспечение автоматизированной информационно-управляющей системы электромеханического мобильного комплекса, выполненной в виде компьютерного пульта управления и индикации (ПУИ)

6.4.1. Функциональная структура автоматизированной информаци- 216 онно-управляющей системы комплекса

6.4.2. Конструкция и электрическая схема компьютерного пульта 217 управления и индикации (ПУИ)

6.4.3. Алгоритмическое и программное обеспечение автоматизиро- 220 ванной информационно-управляющей системы мобильного электромеханического комплекса

6.4.4. Проведение измерений

6.4.5. Просмотр протоколов

6.5. Выводы по шестой главе

7 МЕТОДИКА МЕТРОЛОГИЧЕСКОГО ОБСЛУЖИВАНИЯ (КА- 240 ЛИБРОВКИ) МОБИЛЬНОГО ЭЛЕКТРОМЕХАНИЧЕСКОГО КОМПЛЕКСА. ПРОГРАММНОЕ И АППАРАТНОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ КАЛИБРОВКИ

7.1. Разработка стенда для калибровки мобильного электромехани- 240 ческого комплекса

7.1.1. Механическая конструкция платформы стенда

7.1.2. Механическая конструкция весов стенда

7.2. Методические указания по калибровке мобильного комплекса. 247 Программное обеспечение методики калибровки

7.2.1. Общие требования к проведению калибровки мобильного 247 комплекса для измерения коэффициента сцепления покрытий

7.2.2. Подготовка к проведению калибровки комплекса

7.2.3. Проведение калибровки мобильного комплекса. Алгоритми- 254 ческое и программное обеспечение калибровки

7.2.4. Измерение текущего радиуса измерительного колеса

7.2.5. Определение погрешности измерения коэффициента сцепле- 259 ния

7.2.6. Оформление результатов калибровки

7.2.7. Завершение калибровки ИКС

7.3. Выводы по седьмой главе 260 Заключение 262 Список литературы 263 Приложение обозначения и сокращения

ВПП — взлетно-посадочная полоса КС - коэффициент сцепления

ICAO - International Civil Aviation Organization (международная организация гражданской авиации)

FAA - Federal Aviation Administration (USA) (Федеральное авиационное агентство)

ИКС - измеритель коэффициента сцепления МАК — межгосударственный авиационный комитет NASA - National Aviation Space Aeronautics (USA) ATT — аэродромная тормозная тележка ТК - транспортное колесо

ЭМУТ - электромеханическое устройство торможения САУ — система автоматического управления

ASFT — Airport Surface Friction Tester (Аэродромный измеритель трения покрытия) (Швеция)

РЭГА - руководство по эксплуатации гражданских аэропортов (РФ)

SAS — Scandinavian Airlines System (Швеция)

ДТП - дорожно-транспортное происшествие

БПТ — блок преобразования мощности торможения

ДС - датчик скорости

НК - несущее колесо

ИК - измерительное колесо

ДТВ (ДТТ) - датчик тока возбуждения (торможения)

ОВД (ОВГ) — обмотка возбуждения двигателя (генератора)

БВР - блок вычисления разности

АКБ — аккумуляторная батарея

ИПН — инвертор постоянного напряжения

УН - усилитель напряжения

ТГ - тормозной генератор НД — нагрузочный двигатель БВО — блок вычисления ошибки Д - делитель

ЭДС — электродвижущая сила

РС, РТТ, РТВ - регуляторы скорости, тока торможения, тока возбуждения

П - программатор

НР - нагрузочный реостат

УЭП — управляемый электронный переключатель

ДПР — датчик положения ротора

СГ - синхронный генератор

УИТ - управляемый инвертор тока

КПД - коэффициент полезного действия

Несовершенство существующего мирового парка мобильных средств оперативного непрерывного контроля фрикционных свойств аэродромных и автодорожных покрытий в экстремальных погодных условиях, с одной стороны, и необходимость обеспечения гарантированной безопасности посадки воздушных судов и надежного торможения наземных транспортных средств в условиях все возрастающих требований к безопасности наземных и воздушных транспортных средств, расширение автомобильного и самолетного парков и повышение интенсивности авиа - и автоперевозок, с другой стороны, предъявляют высокие требования к созданию точных, высокоэффективных, оперативных и универсальных, отвечающих самым современным международным требованиям автоматизированных мобильных комплексов контроля состояния, качества и фрикционных свойств аэродромных и автодорожных покрытий.

Предпосадочное измерение свойств сцепления поверхности покрытий с колесами воздушных судов при их торможении на посадке осуществляется в настоящее время в аэропортах всего мира прокаткой по полосе с задаваемым кинематически постоянным скольжением измерительного колеса с помощью мобильных (буксируемых или самоходных) средств аэродромного и дорожного обслуживания. Во всем мире техническая эволюция устройств такого назначения преодолела большой путь, начав со сравнительно простых деселерометров и громоздких неуклюжих машин диагонального торможения, и остановившись на современных самоходных или буксируемых установках, осуществляющих непрерывную прокатку измерительного колеса. При этом во всех современных мобильных установках, представленных сегодня на международном рынке наземных средств обслуживания аэродромов гражданской авиации, для измерения коэффициента сцепления с поверхностью покрытий измерительное колесо кинематически связывается с транспортными (ведущими) колесами мобильной установки с помощью редуктора, чем обеспечивается его принудительное торможение с постоянным скольжением, равным, например, ОД. Предполагается, что такому значению скольжения соответствуют действительные режимы торможения колес воздушного судна на посадке. Однако ни пилоты не могут, ни автоматы торможения колес не позволяют обеспечить режимы торможения колес с постоянным значением скольжения, поэтому расчеты прогнозируемых величин тормозного пути, опирающиеся на результаты измерений в таких установках, могут значительно отличаться от истинных величин, тогда как просчеты здесь недопустимы, так как могут привести к аварии и гибели людей.

Мировым лидером разработки мобильных установок аэродромного обслуживания, реализующими принцип механического подтормаживания-. измерительного колеса авиашассии с постоянным скольжением, является шведская компания ASFT (Airport Surface Friction Tester). Мобильные установки этой копании используют более 200 аэропортов Европы и Америки. Наиболее полно и современно указанный выше принцип механического подтормаживания реализован в установках ASFT (Airport Surface Friction Tester), установленных на буксируемых установках аэродромного обслуживания моделей Т-10, Т-5. Все установки ASFT содержат бортовой контроллер, принтер, панель управления, монитор, электрогидравлический подъемный механизм измерительного колеса с системой, обеспечивающей постоянное давление прижима его к покрытию, датчики момента трения, положения измерительного колеса и пройденного расстояния. Все установки снабжены современной компьютерной системой обработки информации и системами радиопередачи данных в режиме реального времени в диспетчерскую службу аэропорта. Однако такие установки, являющиеся с точки зрения компьютерной автоматизации наиболее современным воплощением указанного механического принципа подтормаживания, является такими дорогостоящими (до 170 тыс. долларов

США), что оснащение установками ASFT даже наиболее крупных российских аэропортов представляется для них чересчур обременительным.

В мире существуют и другие разработки систем измерения коэффициентов сцепления с поверхностью, реализующие указанный выше принцип механического подтормаживания измерительного колеса с постоянным скольжением. Таковы например, установка SFT5041 (SFT 5042) американской компании ICC - International Cybernetics Corporation или аналогичная установка английской компании Tradewind Scientific типа Grip Tester, а также установка Mu-Meter английской компании Specialist Electronic Services, состоящие из трехколесной тележки, оборудованной электронной измерительной системой, которая управляется компьютером. Буксируемая установка для непрерывного контроля коэффициента сцепления типа Skiddometer BV И, выпускаемая финской компанией «Patria Industries Oyj», также снабжена современной компьютерной системой обработки данных, легка в использовании наземным персоналом и надежна в обслуживании. На российских аэродромах гражданской авиации уже более 30 лет единственное национальное средство измерения коэффициента сцепления - аэродромная тормозная буксируемая тележка АТТ-2, представляющая собой простую реализацию принципа механического подтормаживания в виде двухколесного прицепа с ведущим и измерительными колесами разных диаметров, чем и обеспечивается постоянное скольжение измерительного колеса относительно ведущего, равное отношению меньшего диаметра к большему. Тензометрические измерения значений коэффициента сцепления усиливаются и регистрируются стрелочным прибором и вручную заносятся в протокол оператором, который следит за его показаниями. Очевидно, что такая установка в настоящее время уже не удовлетворяет международным стандартам, глубоко морально устарела и требует замены. Компания «АвтоВАЗ» пыталась освоить возникшую отечественую нишу, разрабатывая измеритель сил трения "Лада-Аэро", в основе своей копирующий продукцию

АЭБТ, на базе усиленного автомобиля ВАЗ-2108, однако так и не приступила к его серийному производству.

Цель диссертационной работы - создание, исследование и практическая реализация автоматизированного мобильного электромеханического комплекса для непрерывного измерения коэффициента сцепления аэродромных и автодорожных покрытий, осуществляемого путем прокатки измерительного (транспортного) колеса с одновременным торможением с помощью автоматически управляемого электромеханического устройства.

В диссертационной работе ставятся и решаются следующие задачи:

1. Разработать управляемое электромеханическое устройство торможения (ЭМУТ) измерительного (транспортного) колеса, применяемое в создаваемом мобильном комплексе для измерения коэффициента сцепления.

2. Разработать математическую модель динамических процессов торможения колеса в рамках ЭМУТ, учитывающую срывной характер процесса торможения измерительного колеса, обусловленный нелинейными упругими свойствами пневматика и особенностями характеристики сухого трения.

3. Разработать адаптивную систему автоматического управления ЭМУТ колеса, обеспечивающую возможность приблизить режимы торможения измерительного колеса к реальным режимам торможения транспортных колес в условиях неопределенности параметров, действия нелинейностей и внешних возмущений.

4. Разработать эскизную компоновку конструкции мобильного электромеханического комплекса в виде буксируемой установки.

5. Разработать схемотехническое, алгоритмическое и программное обеспечение адаптивной системы автоматического управления ЭМУТ, реализованной на базе средств силовой электроники и микроконтроллера в виде бортового электрошкафа управления.

12

6. Разработать функциональную схему, алгоритмическое и программное обеспечение автоматизированной информационно-управляющей системы мобильного электромеханического комплекса, реализованной в виде переносного компьютерного пульта управления и индикации на базе промышленного компьютера.

7. Разработать методику поверочного метрологического обслуживания мобильного электромеханического комплекса как измерительного средства и программное и аппаратное обеспечение ее реализации в виде переносного калибровочного стенда.

Методы исследования. Основные теоретические и прикладные результаты работы получены в рамках методов электротехники, электромеханики и электроники; беспоисковых методов построения адаптивных систем управления нелинейными динамическими объектами, базирующихся на их приближенных с мажорирующими функциями математических моделях; алгебраических методов теории систем; методов аналитической механики, уравнений Лагранжа и малых колебаний упругих систем; численных методов интегрирования дифференциальных уравнений; компьютерных методов исследования (моделирования) на базе стандартных программных продуктов; методов программирования на языках различных уровней; методов проектирования, конструирования и экспериментального исследования макетов, экспериментальных и опытных образцов электронных и микроконтроллерных плат, механических конструкций; методик сертификационных испытаний аэродромной техники.

Научные положения, выносимые на защиту:

1. Функциональные схемы управляемых электромеханических устройств торможения (ЭМУТ) измерительного (транспортного) колеса, построенных на базе управляемых электрических машин и преобразователей энергии торможения.

2. Математическая модель динамических процессов электромеханического торможения колеса с пневматической шиной.

3. Адаптивная система автоматического управления процессами элктромеханического торможения (скольжения) колеса, построенная на основе предложенной математической модели.

4. Эскизная конструкторская проработка мобильного электромеханического комплекса в виде буксируемой электромеханической установки (тележки) (БЭТ),

5. Алгоритмическое, программное и схемотехническое обеспечение реализации адаптивной системы автоматического управления ЭМУТ на базе микроконтроллера и средств силовой электроники.

6. Алгоритмическое, программное и схемотехническое обеспечение реализации автоматизированной информационно-управляющей системы мобильного электромеханического комплекса на базе промышленного компьютера.

7. Методика метрологического обслуживания (калибровки) мобильного электромеханического комплекса и ее программная и аппаратная реализация.

Научная новизна работы состоит в следующем:

1. Управляемые электромеханические устройства торможения колеса разработаны на базе электромеханического каскада из двух электрических машин постоянного тока и на базе синхронной электрической машины переменного тока с динамическим торможением.

2. Математическая модель динамических режимов торможения колеса с ЭМУТ учитывает одновременно упругие свойства пневматической шины и главную особенность характеристики сухого трения, имеющей резко падающий участок в начале скольжения обода шины по поверхности покрытия (эффект Штрибека), обуславливающие вместе сдвиг максимальных значений срывной силы сухого трения в область ненулевых значений скольжения.

3. Адаптивная система автоматического управления торможением (скольжением) измерительного (транспортного) колеса с ЭМУТ построена по структуре прямой беспоисковой системы с параметрической настройкой, причем в закон адаптивного управления и алгоритмы настройки его параметров дополнительно введены специальные функции, приближенно учитывающие нелинейный характер упругих деформаций пневматика и сухого трения, а реализация системы в условиях недоступности измерения упругих деформаций пневматика обеспечивается наблюдателем состояния.

4. Эскизная конструкторская проработка мобильного комплекса в виде буксируемой электромеханической установки как средства непрерывного измерения коэффициента сцепления определяет облик нового мобильного комплекса с управляемым электромеханическим прокатыванием измерительного колеса и является основой разработки конструкторской документации для его серийного освоения.

5. Комплексное алгоритмическое, программное и схемотехническое обеспечение реализации в реальном времени адаптивной системы автоматического управления торможением (скольжением) колеса с ЭМУТ является неотъемлемой частью любых модификаций создаваемого мобильного комплекса и защищено как объект интеллектуальной собственности.

6. Комплексное алгоритмическое и программное обеспечение автоматизированной информационно-управляющей системы, осуществляющей полную автоматизацию процессов управления, измерения и компьютерной обработки результатов, их визуализацию и протоколирование, определение текущего маршрута движения мобильного комплекса по ОРБ-приемнику и его визуализацию на электронной карте аэродрома, формирование и передачу по ОБМ-каналу компьютерной экспертной информации на электронные табло автомагистралей или на диспетчерский пункт аэродрома для принятия решения о посадке подлетающего воздушного судна, является неотъемлемой частью любых модификаций создаваемого мобильного комплекса и защищено как объект интеллектуальной собственности.

7. Методика калибровки и ее программное и аппаратное обеспечение являются основой для разработки серийных средств метрологического обслуживания мобильных комплексов различной конструкции и защищены как объект интеллектуальной собственности.

Обоснованность и достоверность полученных научных и практических результатов. Обоснованность и достоверность результатов диссертационной работы в построении управляемых ЭМУТ, математической модели и адаптивной системы управления процессами торможения измерительного (транспортного) колеса с ЭМУТ обуславливается корректным применением перечисленных выше методов исследования. Достоверность результатов работы по созданию схемотехнического, алгоритмического и программного обеспечения мобильного комплекса подтверждается результатами разработки и отладки электрошкафа управления бортовым микроконтроллером и компьютерного пульта управления и индикации с промышленным контроллером, макетной отладки электронных схем силовой и управляющей электроники ЭМУТ, многоэтапными аэродромными сертификационными испытаниями опытных образцов мобильного электромеханического комплекса по утвержденным методикам Межгосударственного авиационного комитета, завершившимися выдачей Сертификата государственного образца, лицензии на серийный выпуск сертифицированной типовой конструкции комплекса и Свидетельства о государственной регистрации комплекса как измерительного средства для аэродромов гражданской авиации РФ.

Практическая ценность состоит в следующем: результаты диссертационной работы по созданию мобильного электромеханического комплекса, состоящего из ЭМУТ измерительного колеса с адаптивной системой управления процессами торможения, реализованными на базе синхронной электрической машины переменного тока и средств силовой и управляющей электроники в виде бортового электрошкафа (ЭШУ) управления, автоматизированной информационно-управляющей системы, реализованной на базе промышленного компьютера ТРС 1260Н в виде переносного компьютерного пульта управления и индикации (ПУИ), механической конструкции, реализованной в виде буксируемой установки, выполненной на базе переднего моста шасси серийного автомобиля «Нива-СЬеуго1еЪ>, и средств метрологического обслуживания мобильного комплекса как аэродромного измерительного оборудования, реализованного в виде переносного калибровочного стенда с программным управлением, послужили основой для разработки полного комплекта конструкторской документации и программного обеспечения; совместно с холдинговой компанией «Созвездие Водолея» созданы три идентичных опытных образца комплекса, проведены государственные сертификационные летние и зимние испытания, по результатам которых выданы сертификат типа № 483 Межгосударственным авиационным комитетом (25.06.2009 г.) и лицензия № 005574-ИР от 10.06.2009 г. на серийный выпуск Федеральным агентством по техническому регулированию и метрологии Министерства промышленности и торговли РФ, а также получено Регистрационное удостоверение № 224-062009 о включении комплекса в государственный «Перечень специальных средств измерений гражданской авиации РФ» Федерального агентства воздушного транспорта «РОСАВИАЦИЯ» Министерства транспорта РФ. Разработка защищена патентом № 2369856 от 10.10.2009, а программное обеспечение - свидетельствами об официальной регистрации № 2007613124 от 20.12.2007, № 2009610238 от 11.01.2009, № 2010615788 от 07.09.2010.

Реализация результатов работы. Теоретические положения и практические результаты диссертационной работы использованы в 19 НИР и НИОКР, выполненных при участии автора в течение 2001 - 2010 г.г., источниками финансирования которых являлись федеральный бюджет, гранты РФФИ, Правительства Санкт-Петербурга, министерства образования и науки, министерство обороны, внебюджетные средства. Разработка внедрена в серийное производство на предприятиях ОАО «Экспериментальный завод» Х/К «Ленинец»и научно-производственной компании «Созвездие» Х/К «Созвездие Водолея». В СПбГЭТУ в 2007 году при кафедре систем автоматического управления создана учебно-научная лаборатория «Мехатронные комплексы подвижных объектов и мобильные установки аэродромного обслуживания», в рамках которой созданы действующие образцы нескольких модификаций мобильных электромеханических комплексов и уникальный испытательный и метрологический стенд «с бегущей дорожкой», позволяющий имитировать прокатку измерительного колеса в лабораторных условиях, сертифицированы три программы переподготовки и повышения квалификации специалистов аэродромных служб по эксплуатации и обслуживанию мобильных электромеханических комплексов. Документы, подтверждающие внедрение, приведены в Приложении к диссертации.

Апробация работы. Основные теоретические и практические результаты диссертации были доложены и получили одобрение на 28 международных и всероссийских научно-технических конференциях, в том числе: на XIV международной конференции - выставке «Fourteenth Annual NASA Tire/Runway Friction Workshop» May 14-18, 2007, Wallops Flight Facility, VA, на XIV-XXI всероссийских научно-техн. конф. «Экстремальная робототехника» (2003 - 2010 годы, г. Санкт-Петербург), на IX-XIII межд. конф. и выставках «Современные методики контроля и восстановления искусственных покрытий аэродромов и автомобильных дорог» (2006 - 2010 годы, г. Санкт-Петербург), межд. научно-технической конференции «Проблемы автоматизации и управления в технических системах», Пенза, 2004 г., межд. научно-техн. конф. «Наука, образование и общество в XXI веке», (СПб, 2006 г.), Первой Российской мультиконференции по проблемам управления, (СПб, 2006 г.), конф. молодых ученых «Навигация и управление движением» (СПб, 2007 г.), межд. конф. по интегрированным навигационным системам (СПб, 2007), VII Всероссийской межвузовской конференции молодых ученых (СПб, 2007), на 3-5 Всероссийских научно-техн. конф. «Мехатроника, автоматизация, управление» (2005-2007 г., г. Санкт-Петербург), на Третьей международной научно-практич. конф. «Дни науки - 2007» (2007 г., г. Днепропетровск), на международной научно-техн. конф. «Проблемы информационно-компьютерных технологий и мехатроники» (2007 г., г. Дивноморское); на внутривузовских научно-технических конференциях в СПбГЭТУ «ЛЭТИ» в 2005-2010 гг., а также на научных семинарах кафедры систем автоматического управления СПбГЭТУ «ЛЭТИ».

Публикации. Основные положения, теоретические и практические результаты диссертации опубликованы в 47 работах, среди которых 11 публикаций в ведущих рецензируемых изданиях, рекомендованных в действующем перечне ВАК, а также научно-методических работ в других изданиях - 4, докладов - 28. Основные положения выносимые на защиту защищены 1 патентом и 3 свидетельствами регистрации программ ЭВМ.

Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, 7 глав с выводами, заключения, и практических рекомендаций. Она изложена на 277 страницах машинописного текста, включает 133 рисунка, 5 таблиц, 3 приложений и содержит список литературы из 121 наименований, среди которых 111 отечественных и 10 иностранных авторов.

7.3. Выводы по седьмой главе

1. Расматриваются вопросы разработки методики метрологического обслуживания (калибровки), ее программного обеспечения и аппаратной реализации в виде переносного калибровочного стенда.

2. Описывается конструктосркая проработка калибровочного стенда, который предназначен для калибровки тензометрической системы измерения силы торможения (трения) измерительного колеса и измерительно-вычислительного тракта мобильного комплекса и представляет собой подвижную платформу с весами, на которые устанавливается измерительное колесо комплекса, двумя тензометрическими датчиками измерения касательной силы натяжения ИК и нормальной силы прижатия в пятне контакта с поверхностью, а также снабжен цифровыми индикаторами УТ 100.

3. Разработано алгоритмическое и программное обеспечение методики калибровки, реализуемой на стенде под управлением компьютера ПУИ, по результатм которой компьбтером заполняется протокол калибровки.

4. Указывается, что разработанный переносной калибровочный стенд является универсальным прибором для метрологического обслуживания любых мобильных комплексов непрерывного измерения КС и может рассматриваться в качестве самостоятельного рыночного продукта.

5. Разработанные в диссертации эскизная конструкция, схемотехническое, алгоритмическое и программное обеспечение послужили основой для создания полного комплекта конструкторской документации на изготовление 3-х действующих образцов мобильного электротехнического комплекса, выполненных с вариантом ЭМУТ-2 совместно с Холдинговой компанией «Созвездие Водолея» и при ее финансовой поддержке. В 2008 — 2009 г. при деятельном участии автора проводились государственные сертификационные испытания 3-х действующих образцов комплексов в соответствии с «Сертификационными требованиями (базисом)», разработанными и утвержденными Межгосударственным авиационным комитетом (МАК) и приведенными в Приложении 1 диссертации. По результатам успешно проведенных испытаний получены подтверждающие документы государственного образца, приведенные в Приложении 2.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

1. Разработано управляемое электромеханическое устройство торможения (ЭМУТ) измерительного (транспортного) колеса, применяемое в создаваемом мобильном комплексе для измерения коэффициента сцепления.

2. Разработана математическая модель динамических процессов торможения колеса в рамках ЭМУТ, учитывающая срывной характер процесса торможения измерительного колеса, обусловленный нелинейными упругими свойствами пневматика и особенностями характеристики сухого трения.

3. Разработана адаптивная система автоматического управления ЭМУТ колеса, обеспечивающая возможность приблизить режимы торможения измерительного колеса к реальным режимам торможения транспортных колес в условиях неопределенности параметров, действия нелинейностей и внешних возмущений.

4. Разработана эскизная компоновка конструкции мобильного электромеханического комплекса в виде буксируемой установки.

5. Разработано схемотехническое, алгоритмическое и программное обеспечение адаптивной системы автоматического управления ЭМУТ, реализованной на базе средств силовой электроники и микроконтроллера в виде бортового электрошкафа управления.

6. Разработана функциональная схема, алгоритмическое и программное обеспечение автоматизированной информационно-управляющей системы мобильного электромеханического комплекса, реализованной в виде переносного компьютерного пульта управления и индикации на базе промышленного компьютера.

7. Разработана методика поверочного метрологического обслуживания мобильного электромеханического комплекса как измерительного средства и программное и аппаратное обеспечение ее реализации в виде переносного калибровочного стенда.

1. Gunnar Antvik Frictijn Testing 1944-1997. Stockholm, 1997

2. Первозванский A.A. Трение — сила знакомая, но таинственная//Соросовский образовательный журнал, № 2, 1998, с.с. 129-134.

3. Крательский И. В., Щедров В. С. Развитие науки о трении. М.: Изд-во АН СССР. - 1958. - 290с.

4. Руководство по эксплуатации гражданских аэродромов Российской Федерации (РЭГА РФ-94). М.: Воздушный транспорт, 1995.

5. Airport Services Manual ICAO Doc/ 9137 AN/898/1995). (Руководство по эксплуатации аэропортов ИКАО. 1995г.)

6. FAA Advisory Circular 150/5320-12С/ Appendix 3/ Measurement, Construction and Maintenance of Skid Résistant Airport Pavement Surfaces. -1997.

7. Устройство для определения коэффициента сцепления колес с аэродромным покрытием. Авторское свидетельство 630982 СССР, МПК G 01 N 19/02 / Ткаченко А. С., Виноградов А. П., Печерский М. А. № 2311851/23; заявл. 02.02.76; опубл. 30.03.81.

8. Инструкция по эксплуатации автомобильной установки ПКРС-2 для контроля ровности и коэффициента сцепления.-М. : Изд-во МосДорНИИ, 1971.

9. Устройство для определения коэффициента сцепления колеса с дорожной поверхностью. Авторское свидетельство 894411 СССР, МПК G 01 M 17/02 // G 01 N 19/02 / Глушко В. П. № 2726865/27-11; заявл. 05.01.79; опубл. 30.12.81. Бюл. № 48.

10. Устройство для исследования взаимодействия колес транспортного средства с дорожным покрытием. Авторское свидетельство 898280 СССР, МПК G 01 M 17/02 // G 01 N 19/02 / Дубовец A. M. № 2729303/27-11; заявл. 26.02.79; опубл. 15.01.82. Бюл. № 2.

11. Устройство для измерения коэффициента сцепления колеса с дорожным покрытием. Авторское свидетельство 1087839 СССР, МПК 5 О 01 N 19/02 / Иваница Е. В., Глуховский В. Н., Булах А. И., Титаренко А. М. № 3547519; заявл. 21.01.83; опубл. 23.04.84.

12. Устройство для определения коэффициента сцепления колеса автомобиля с дорожным покрытием. Авторское свидетельство 1236043 СССР, МПК 4 Е 01 С 23/07 / Андриади Ф. К., Котвицкий А. Ф. № 3843943; заявл. 17.01.85; опубл. 07.06.86.

13. Способ определения силы трения покоя материалов. Авторское свидетельство 1467456 СССР, МПК 4 в 01 N 19/02 / Павлюк Д. А., Андреев С. И, Лебедев А. С., Кизима С. С. № 4243255; заявл. 13.05.87; опубл. 23.03.89.

14. Устройство для измерения коэффициента сцепления колес с дорожным покрытием. Авторское свидетельство 1502681 СССР, МПК 4 Е 01 С 23/07 / Каазик А. И., Кейн В. М. № 4306769; заявл. 18.09.87; опубл. 23.08.89.

15. Способ определения коэффициента сцепления колес с поверхностью. Авторское свидетельство 1516898 СССР, МПК 4 О 01 N 19/02 / Миронов В. И., Сегал Я. С. № 4273942; заявл. 22.04.87; опубл. 23.10.89.

16. Устройство для измерения коэффициента сцепления дорожных и аэродромных покрытий. Авторское свидетельство 1604881 СССР, МПК 5 Е 01 С 23/07 / Матросов А. П., Максимовский В. А., Буденный А. И. № 4628105; заявл. 28.12.88; опубл. 07.11.90.

17. Способ определения коэффициента сцепления колеса с дорожным покрытием. Авторское свидетельство 1652866 СССР, МПК 5 О 01

18. М 17/02 / Кизима С. С., Охрименко В. Д., Павлюк Д. А., Андреев С. И. № 4694712; заявл. 16.05.89; опубл. 30.05.91.

19. Елисеев Б. М., Ивантев А. М. Усовершенствование методики измерений ровности и коэффициентов сцепления дорожных покрытий. — Повышение транспортно-эксплуатационных качеств поверхности дорожных и аэродромных покрытий, М.: СоюздорНИИ, 1982, с. 95-105.

20. Способ определения сцепных качеств дорожного покрытия. Авторское свидетельство 1749334 СССР, МПК 5 Е 01 С 23/07 / Алексеев О. П., Смирнов О. П., Тырса В. Е. № 4783806; заявл. 24.10.89; опубл. 23.07.92.

21. Сцепные качества дорожных покрытий и безопасность движения автомобилей. Авторское свидетельство 1087839 СССР, МПК О 01 N 19/02 / Немчинов М. В. опубл. 1983.

22. Устройство для оценки сцепных качеств дорожных покрытий. Авторское свидетельство 1730327 СССР, МПК 5 Е 01 С 23/07 / Кельман И. И., Лакатош Ю. А., Рахубовский Ю. С. № 4803091; заявл. 19.03.90; опубл. 30.04.92.

23. Прибор для определения коэффициента сцепления дорожных покрытий. Авторское свидетельство 1826048 СССР, МПК 5 в 01 N 19/02 / Усов Б. И., Тимощук О. О., Орловская Г. В., Коссый Я. А. № 4917582; заявл. 07.03.91; опубл. 07.07.93.

24. Устройство для измерения коэффициента сцепления аэродромного и дорожного покрытий. Патент 2112829 Россия, МПК 6 Е 01 С 23/07, О 01 N 19/02 / Транквиллевский В. Г., Порубай В. В., Таранов Г. Ф. № 96121810/28; заявл. 10.11.96; опубл. 10.06.98.

25. Устройство для измерения коэффициента сцепления аэродромного и дорожного покрытий. Патент 2134415 Россия, МГЖ 6 О 01 N 19/02 / Транквиллевский В. Г., Аргунов С. Е., Шишкин Ю. Н. № 97109180/28; заявл. 28.05.97; опубл. 10.08.99.

26. Способ оценки сцепных качеств дороги с твердым покрытием. Патент 2161671 Россия, МПК 7 Е 01 С 23/07, в 01 N 19/02 / Медрес Л. П., Шестопалов А. А., Деникин Э. И. № 98102696/03; заявл. 26.01.98; опубл. 10.01.01.

27. Сиданко В. М., Михович С. И. Эксплуатация автомобильных дорог,- М.: Транспорт.-1976.

28. Устройство для измерения коэффициента сцепления колеса с дорожным покрытием. Патент 2156333 Россия, МПК 7 Е 01 С 23/07, в 01 N 19/02 / Полещук С. Е., Прихода А. Г., Круглов В. М., Щербаков В. В. № 99115927/03; заявл. 15.07.99; опубл. 20.09.00.

29. Устройство для определения коэффициента сцепления колеса с дорожным покрытием. Патент 2211891 Россия, МПК 7 Е 01 С 23/07, О 01 N 19/02 / Белоногов Л. Б., Кычкин В. И., Пугин К. Г. № 2002110679/03; заявл. 22.04.02; опубл. 10.09.03.

30. Устройство для определения коэффициента сцепления колеса с аэродромным покрытием. Патент 2259569 Россия, МПК 7 О 01 Р 15/08 / Низовой А. В., Луканов Н. И. № 2004101376/11; заявл. 08.01.04; опубл. 27.08.05.

31. Способ определения коэффициента сцепления колеса с аэродромным покрытием. Патент 2298166 Россия, МПК О 01 N 19/02 /

32. Низовой А. В., Луканов Н. И. № 2005138440/28; заявл. 09.12.05; опубл. 27.04.07.

33. Surface friction testing. Патент 3 893 330 United States, G 01 L 5/28 (20060101) // G 01 N 19/02 / Shute, et al. № 05/431,358; заявл. 07.01.74; опубл. 08.07.75.

34. Apparatus for testing the traction properties of pneumatic tires. Патент 3 948 080 United States, G 01 M 17/02 (20060101) // G 01 N 19/02 // G 01 M 17/02 / Boyd. № 05/502,832; заявл. 03.09.74; опубл. 06.04.76.

35. Roadway friction measuring method and apparatus. Патент 4 098 111 United States, G 01 N 19/02 / Hardmark et al. № 763,081; заявл. 27.06.77; опубл. 04.07.78.

36. Device for measuring friction and distance. Патент 4 130 008 United States, G 01 N 19/02 (20060101) / Broshears. № 05/874,884; заявл. 03.02.78; опубл. 19.12.78.

37. Apparatus for measuring the action of forces between wheeled vehicles and substructure. Патент 4 212 063 United States, G 01 N 19/02 Г Hardmark. № 940,038; заявл. 06.09.78; опубл. 08.07.80.

38. Measuring friction characteristics of vehicle travel surfaces. Патент 0 227 003 United States, G 01 N 19/02 / Strong et al. № 809299; заявл. 16.12.85; опубл. 21.08.07. Бюл. № 87/27.

39. A method and a device for use in determining conditions of runway friction and brakes. . Патент 2 217 025 United Kingdom, G 01 N 19/02 / Oddvard Johnsen. № 8907482.7; заявл. 07.04.88; опубл. 03.04.89.

40. Method and apparatus for continuous monitoring of road surfaces friction. Патент 96/28719 Canada, G 01 N 19/02 / Hurson James. № 08/403,106; заявл. 13.03.95; опубл. 19.09.96.

41. Автоматический стенд для испытаний трансмиссий вертолетов. Патент 1460640 Россия, / Путов В. В., Борцов Ю. А., Поляхов Н. Д., Шмелев В. А. и др. № 1460640; опубл. 15.06.93.

42. Кочубиевский И. Л. Системы нагружения для исследования и испытания машин и механизмов.- М.: Машиностроение.- 1985.- 221 с.

43. Сайт компании «Airport Surface Friction Tester» (ASFT): http://www.asft.se

44. Сайт группы компаний «Dynatest»: http://www.dynatest.com

45. Сайт компании «International Cybernatics Corporation» (ICC): http://www.intlcybernetics.com

46. Сайт компании «Findlay Irvine Ltd»: http://www.fmdlayirvine.com

47. Сайт компании «Douglas»: http://www.douglas-tugmaster.co.uk

48. Сайт компании «Patria Industries Oyj»: http://www.patria.fi

49. Сайт компании «Neubert Aero Corporation» (NAC): http://www.airportnac.com

50. Сайт компании «Halliday Technologies Inc»: http://www.hallidaytech.com

51. Сайт компании «Norsemeter Friction AS»: http ://www.norsemeter.no.

52. Вольдек А. И. Электрические машины.- Л.: Энергия:- 1974.- 839с.

53. Шерве Г. К. Промышленные испытания электрических машин.-М.: Энергия.- 1968.- 575 с.

54. Сандлер А. С., Тарасенко Л. М. Динамика каскадных асинхронных электроприводов.- М.: Энергия.- 1976.- 194 с.

55. Коськин Ю.П., Путов В.В. Проблемы и перспективы развития электромеханотроники III Мехатроника, №5, 2000. С. 5-9.

56. Путов В.В., Низовой A.B., Дашаев Ш.А., Иванов A.A., Путов

57. A.B., Казаков В.П. Электромеханическая мобильная установка аэродромного обслуживания нового поколения для оперативного контроля взлетно-посадочной полосы// Мехатроника, автоматизация и управление № 5.-2003.-С. 32-39

58. Путов В.В., Низовой A.B., Тимчук H.A., Путов A.B., Казаков

59. B.П. Электромеханическая мобильная установка нового поколения для автоматизированного контроля взлетно-посадочной полосы// Известия «АиУ». СПб.: СПбГЭТУ «ЛЭТИ».- №l.-2003.-C.3-7

60. Путов В. В., Шелудько В.Н., Низовой A.B., Путов A.B. Автоматизированная мобильная электромеханическая установка нового поколения для измерения фрикционных свойств взлетно-посадочной полосы// Авиакосмическое приборостроение № 6.-2004, с. 27-37

61. Путов В.В., Козлов Ю.К., Казаков В.П., Путов A.B. Адаптивные электромеханические системы наведения и стабилизации специальныхобъектов и мобильных робототехнических комплексов // Известия «АиУ».СПб:СПбГЭТУ «ЛЭТИ».- №1.-2004, с. 3-8

62. Путов A.B. Измерительно-вычислительный комплекс оперативного контроля состояния поверхности автодорожных и аэродромных покрытий // 16-ая научно-техническая конференция «Экстремальная робототехника». СПб.: 2005, с. 223-227

63. Путов A.B. Измерительно-вычислительный комплекс оперативного контроля состояния поверхности автодорожных и аэродромных покрытий // Известия «АиУ». СПб.: СПбГЭТУ «ЛЭТИ».- № 1.2005, с. 48-52

64. Шелудько В. Н., Путов A.B., Друян Е.В. Система автоматического управления электромеханическим каскадом торможения буксируемого колеса в задачах исследования аэродромных и автодорожных покрытий// Известия «АиУ». СПб.: СПбГЭТУ «ЛЭТИ».- №1.-2006.- С

65. Казаков В.П., Путов В.В., Чан А.З., Путов A.B., Друян Е.В. Параметрическая адаптация для управления двухмассовыми нелинейными упругими электромеханическими объектами// Известия «АиУ». СПб.: СПбГЭТУ «ЛЭТИ»,- №1.-2006.- С

66. Дашаев Ш.А., Путов В.В., Шелудько В.Н., Иванов A.A., Путов A.B. Автоматизированная мобильная установка нового поколения для оперативного предпосадочного контроля фрикционных свойств аэродромных покрытий // Журнал «Аэропорт»., № 1. 2006. с.

67. Путов A.B., Друян Е.В. Компьютеризированный, информационно-управляющий пульт оператора мобильных установок для контроля состояния аэродромных покрытий //IX конф. молодых ученых «Навигация и управление движением». 13-15 марта 2007 г. СПб.:2007

68. Путов A.B., Друян Е.В. Компьютеризированный информационно-управляющий пульт оператора мобильных установок для контроля состояния аэродромных покрытий//Х1У межд. конф. по интегрированным навигационным системам. 28-30 мая 2007. СПб.: 2007

69. Путов A.B., Казаков В.П. Сравнительный анализ аналитического и нерйосетевого (обученного по аналитическому) алгоритмов управления двухмассовым упругим объектом// XIV межд. конф. по интегрированным навигационным системам. 28-30 мая 2007. СПб.: 2007

70. Путов В.В., Хильченко В.Е., Путов A.B., Шелудько В.Н. Новое поколение мобильных электромеханических установок для оперативногоконтроля аэродромных покрытий// Мехатроника, автоматизация и управление № 10.-2007.- С.25-30

71. Сертификационные требования (базис) к измерителю коэффициента сцепления УСТАНОВКА // Утверждены Советом Комиссии по сертификации аэродромов и оборудования Межгосударственного авиационного комитета (МАК) 08.05.2008 г.

72. Программа и методика сертификационных испытаний измерителя коэффициента сцепления УСТАНОВКА // Утверждено Базовой организацией метрологической службы Гражданской авиации России «Центр Авиаметрология и сертификация» 07.07.2008 г.

73. Кибец И. Н., Кибец В. Н. Физика: Справочник Харьков: Фолио, 1997 с. с. 43 - 44

74. Краткий физико-технический справочник. Тем 2.- М.: Физматгиз.- 1962 с. 319

75. Богачева H.A., Жуков А.Д., Коновалов A.C. Авиационные системы антиюзовой автоматики: Учеб. пос СПб.:СПбГУАП, 1999. 84 с.

76. Бураков М.В., Коновалов A.C., Шумилов П.Е. Интеллектуальные системы авиационной антиюзовой автоматики: Учеб. пособие. СПб.: Изд-во Политехи, ун-та, 2005. 242 с.

77. Тюкин И.Ю. Теория и методы адаптивного управления нелинейными динамическими объектами с применением искусственных нейронных сетей // Дисс. д-ра техн. наук Текст. / Тюкин И.Ю. СПб.: СПбГЭТУ, 2006. - 374 с.

78. Шелудько В.Н. Информационно—управляющий комплекс мобильной установки нового поколения для оперативного предпосадочного контроля аэродромных покрытий// Дисс. к-та техн. наук Текст. / Шелудько В.Н. СПб.: СПбГЭТУ, 2006. - 157 с.

79. Pervozvanski A., Canudas de Wit С. Vibrational Smoothing in Systems with dynamic Friction// Subm. To Trans. ASME. 1998.

80. Борцов Ю.А., Поляхов Н.Д., Путов B.B. Электромеханические системы с адаптивным и модальным управлением.- JI.: Энергоатомиздат, 1984.216 с.

81. Путов В.В. Развитие беспоисковых адаптивных методов и их приложения к задачам управления сложными механическими объектами//Авиакосмическое приборостроение № 5.-2003.

82. Путов В.В. Методы построения адаптивных систем управления нелинейными нестационарными динамическими объектами с функционально-параметрической неопределенностью: Дисс. д-ра техн. наук / СПбГЭТУ. СПб., 1993. 590 с.

83. Автоматизированный комплекс мобильной установки аэродромного обслуживания для предпосадочного контроля взлетной полосы в экстремальных условиях. // Путов В.В., Козлов Ю.К., Низовой A.B.,

84. Должикова Н.В., Ленц P.B. -Каталог выставки НТП Минобразвоания РФ «Научные исследования высшей школы по приоритетным направлениям науки и техники» подпрограмма 205 «Транспорт». — М.: Изд-во МАИ.

85. Путов В.В., Козлов Ю.К., Низовой A.B., Дашаев Ш.А. Автоматизированная мобильная установка предпосадочного контроля фрикционных свойств взлетно-посадочной полосы// Доклад на 14 конференции «Экстремальная робототехника» ЦНИИ РТК. СПб.: 2003.

86. Шелудько В. Н. Информационно-управляющий комплекс мобильной установки нового поколения для оперативного предпосадочного контроля аэродромных покрытий: Дисс. к-та техн. наук Текст. / В. Н. Шелудько СПб.: СПбГЭТУ, 2007. - 132 с.

87. Путов В.В. Прямые и непрямые беспоисковые адаптивные системы с мажорирующими функциями и их приложения к управлению нелинейными механическими объектами с упругими деформациями// Мехатроника, автоматизация и управление № 10.-2007.- С. 4 11

88. Путов В.В. От первых синхронно-следящих устройств к современным системам автоматизации и управления промышленнымимехатронными комплексами и подвижными объектами// Мехатроника, автоматизация и управление № 10.-2007.- С.2 4

89. Путов В.В., Шелудько В.Н. Адаптивные и модальные системы управления многомассовыми нелинейными упругими механическими объектами. СПб.: ООО «Техномедиа» / изд-во «Элмор», 2007. 244 с.

90. Путов В.В., Путов A.B., Хильченко В.Е. Устройство для измерения коэффициента сцепления с поверхностью аэродромных и дорожных покрытий // патент РФ на изобретение. Per. № 2008104925 от 31.01.2008

91. Е.В. Друян, A.B. Путов, В. В. Путов, В. Н. Шелудько Испытательный стенд для нового поколения буксируемых электромеханических установок аэродромного обслуживания Текст.// Известия СПбГЭТУ. СПб:СПбГЭТУ «ЛЭТИ».- № 4.-2010.- С. 22-28

92. В.В. Путов, В.Н. Шелудько, A.B. Путов, Я.Н. Сколяров Автоматически управляемые электромеханические устройства торможения транспортных колес Текст.// Известия СПбГЭТУ. СПб:СПбГЭТУ «ЛЭТИ».- ■ № 8.-2010.- С. 61-68

93. С.Е. Голик, A.B. Вейнмейстер, Е.В. Друян, В.П. Казаков, A.B. Путов Микропроцессорные устройства: Метод, указания к лабораторным работам. СПб.: СПбГЭТУ «ЛЭТИ». 2007. 88 с.

94. Путов В.В, Шелудько В. Н., Путов А. В. Современная техника аэродромного обслуживания от «ЛЭТИ» Текст.// Вестник авиации и космонавтики. Москва № 1.2008. с. 22-25

95. Е.В. Друян, A.B. Путов, А.Н. Щербаков Испытания буксируемых электромеханических измерителей коэффициента сцепления в лабораторных условиях Текст.// XI конф. молодых ученых «Навигация и управление движением». 15-18 марта 2010 г. СПб.-.2010