автореферат диссертации по электротехнике, 05.09.03, диссертация на тему:Исследование и разработка системы управления виброиспытательного комплекса

ИВАНОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ЭНЕРГЕТИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ// )

- -АЧ

На правах рукописи

ОГУРЦОВ Федор Борисович

ИССЛЕДОВАНИЕ И РАЗРАБОТКА СИСТЕМЫ УПРАВЛЕНИЯ ВИБРОИСПЫТАТЕЛЬНОГО КОМПЛЕКСА

Специальность 05.09.03 — Электротехнические комплексы и системы, включая их управление и регулирование

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Иваново 1995

Работа выполнена в Ивановском государственном энергетическом университете.

Научный руководитель-

доктор технических наук, профессор Кораблев С. С.

Научный консультант —

кандидат технических наук, доцент Колобов А. Б.

Официальные оппоненты:

доктор технических наук, профессор Расторгуев А. К., кандидат технических наук, доцент Филичев В. Т.

Ведущая организация —

Ракетно-космическая корпорация «Энергия» им. С. П. Королева.

Защита состоится 6 октября 1995 г. в 11 часов в аудитории Ь237на заседании диссертационного совета Д 063.10.01 в Ивановском государственном энергетическом университете по адресу: 153548, Иваново, ул. Рабфаковская, 34.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ИГЭУ.

Автореферат разослан « 23. » 1995 года.

Ученый секретарь диссертационного совета

ТАРАРЫКИН С. В.

-I-

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТШСА РАБОТЫ

Актуальность тепы. Повышение вибропрочности и виброустой-чивссти сложных технических изделий и, соответственно, их надежности и качества, требует разработки новых методов и средств виброиспытаний и постоянного совершенствования виброиспытательного оборудования. Значение данной проблемы существенно возросло вследствие открытия новых областей применения вибрационных методов технической диагностики и идентификации. При этом требования к точности воспроизведения вибрационных воздействий повысились примерно на порядок, что обусловливает необходимость коренной модернизации систем автоматического управления виброиспытаниями (САУ).

Вопросы теории и практики виброиспытаний при ограниченной мощности возбуждения отражены в работах В.О.Кононенко, К.В.Фролова, С.С.Кораблева. Проблеме воспроизведения вибрации 'посвящены работы А.Е.Божко, А.Г.Гетманова, А.И.Гноевого, П.И.Дехтя-ренко, М.Д.Генкина, А.А.Кузнецова, П.И.Остроменского, А.А.Туника, а также, Е.Ероха, С.Харриса, Ч.Крида, А.Ленка, Ю.Ренитца и др. В целом проблема затрагивает большой круг вопросов, причем ряд из них недостаточно глубоко проработан. В частности, это задача анализа и синтеза испытательных комплексов с позиций те-рии автоматического управления для самого распространенного случая - испытаний на воздействие гармонической вибрации.

В настоящее время серийные виброиспытательные стенды представляют собой набор автономных блоков, и, согласно методикам проведения.гармонических виброиспытаний, задача их настройки и регулировки полностью возложена на экспериментатора и на практике решается чисто эмпирическим путем, за счет больших затрат времени и многократного повторения эксперимента. Эта задача не снимается и при использовании лучших зарубежных аналогов.

Основная проблема синтеза САУ состоит в том, что свойства испытуемого объекта обычно априорно неизвестны. В то га время, объект образует с вибродвигателем единую колебательную систему, и его характеристики существенно влияют на динамику системы управления. При испытаниях сложных конструкций резко возрастают статические и динамические погрешности испытаний, а также возможна потеря устойчивости САУ и возникновение автоколебаний, что приводит к перегрузке и поломке оборудования.

-2В связи с этим, очевидна необходимость в исследованиях и разработке виброиспнтательных комплексов с адаптивной САУ, позволяющих перейти на качественна новый уровень организации виб-роисштаний. Это определяет актуальность работы, которая проводилась в рамках программы МНТК "Надежность машин" АН СССР, научно-технических программ ГК ВО РФ "Конверсия научно-технического потенциала вузов", "Надежность конструкций", плана НИР проблемной лаборатории вибродиагностики и виброзащиты Ивановского Государственного энергетического университета, хоздоговорных НИР и договоров о научно-техническом сотрудничестве.

Цель работы и задачи исследования. Целью диссертационной работы является совершенствование методов и средств для испытаний изделий на воздействие гармонической вибрации путем исследования и разработки адаптивной системы управления виброиспытательного комплекса. Задача исследования ограничена случаем возбуждения однокомпонентной вибрации с помощью электродинамического вибродвигателя при испытаниях квазилинейных стационарных объектов методом качающейся частоты и включает в себя:

- исследование динамики контура автоматического регулирования в режиме работы с выделением первой гармоники стабилизируемого сигнала и разработку методики расчета параметров регулятора по заданным параметрам качества регулирования;

- разработку методики оценки погрешности'испытаний в зависимости от параметров САУ и скорости сканирования по частоте;

- решение задачи идентификации испытуемого объекта в ограниченной полосе частот, включая выбор расчетной модели и разработку процедуры оценки ее параметров;

- разработку алгоритма адаптации параметров системы управлег ния и программы ее работы в процессе испытаний;

- разработку аппаратного и программного обеспечения САУ вибро-йсгштательного стенда;

- проектирование и создание виброиспытательного комплекса на базе микро-ЭВМ.

Основные методы исследований. В диссертационной работе использован аппарат теории автоматического управления, аналитической механики, теории колебаний, теории идентификации, линейного программирования, теории обработки сигналов и математического моделирования на ЭВМ. Достоверность полученных результатов подтвэрадена экспериментальными исследованиями макетного образ-

ца виброиспытательного комплекса.

На защиту выносятся следупцие основные результаты;

- методики параметрической оптимизации САУ вибростенда и оценки точности воспроизведения вибрационных параметров;

- принцип организации и базовые алгоритмы адаптивной системы управления виброиспытательного комплекса;

- аппаратная и программная реализация вибростенда с адаптивной САУ на базе микро-ЭВМ.

Научная новизна результатов диссертационной работы состоит в следующем:

- предложен математический аппарат, позволяющий решать задачу | синтеза САУ без использования громоздких численных методов;

- разработана комплексная методика синтеза системы управления виброиспытательного комплекса; I

- предложена структура адаптивной СЛУ, основанная на использовании нелинейного закона регулирования и организации комбинированного управления, что позволяет производить оптимальный синтез системы в широком диапазоне частот и амплитуд вибрации;

- разработаны алгоритмы, ориентированные на решение задач идентификации и адаптации в реальном времени испытаний.

Практическая ценность работы. Разработанные методики позволяют осуществлять обоснованную настройку и регулировку элементов испытательного оборудования, то есть повысить точность виброиспытаний и сократить время их проведения. Полученные результаты могут использоваться при разработке адаптивных САУ автоматизированных виброиспытательннх комплексов.

• Реализация результатов работы. Результаты работы использовались при организации виброиспытаний в НПО "Энергия" г.Москва и при конструкторской разработке виброиспытателыюго оборудования в НПО "Виброприбор" г.Таганрог, а также внедрены в учебный процесс в Ивановском Государственном энергетическом университете, что подтверждено соответствующими документами.

Апробация работы. Научные и практические результаты диссертационной работы докладывались и обсуждались на научно-технической конференции "Разработка и применение методов и средств ускоренных испытаний продукции на надежность" (Ижевск, 1988); научно-техническом семинаре "Метода и средства технической диагностики" (Жданов, 1988); научно-техническом семинара "Диагностирование технологического оборудования комплексно-автомата-

зированного производства" (Москва, 1988); научно-техническом семинаре "Вибрационная техника" (Москва,1989); научно-техническом семинаре АН СССР "Прецизионная вибромеханика" (Каунас, 1988, ¿990); Всесоюзной научно-технической конференции "Проблемы создания и эксплуатации испытательной техники" (Иваново, 1991); Российской научно-технической конференции "Вибрационные машины и техяологии" (Курок, 1393); международной научно-технической конференции "Состояние и перспективы электротехнологии" (Иваново, 1994).

Публикации. Основные результата диссертации изложены в 15 печатных работах, в том числе получено 3 авторских свидетельства на изобретения, и 4 рукописных отчетах о НИР.

Обьеи работы. Работа состоит из введения, 5 глав, заключения, списка литературы ( 126 наименований) и 4 приложений. Общий объем диссертации 232 е., в том числе 127 с. основного текста, 65 с. иллюстраций, 13 с. списка литературы и 23 с. приложений.

С0ДЕР1АНИЕ ДОССЕРТАЦИОННОЙ РАБОТЫ

Во введении указана актуальность проблемы и определена цель и задачи исследований.

В первой главе рассмотрены вопросы организации испытаний на гармоническую вибрацию и структура виброиспытательных стендов, дан анализ частотных характеристик электромеханической подсистемы "вибродвигатель - испытуемый объект" и произведена общая оценка проблемы синтеза адаптивной САУ.

Рассмотрен случай вибрационных испытаний с повышенными требованиями к точности их проведения типа экспериментальных исследований вибрационных характеристик механического обьекта, когда влияние вспомогательной оснастки, нелинейных характеристик вибропривода и собственных шумов обьекта является существенным. Показано, что для получения несмещенных оценок необходима организация работы системы управления в режимах стабилизации' толкающего усилия вибродвигателя или стабилизации уровня вибрации в заданной точке испытуемого обьекта. При этом требуемая точность стабилизации обеспечивается в рамках одноконтурной системы с пропорциональным законом регулирования, если цепь обратной связи содержит следящий селективный фильтр для

выделения первой гармоники стабилизируемого сигнала.

Реальный вибростенд содержит источник возбуждения с ограниченной мощностью, и вибродвигатель вместе с испытуемым объектом образуют единую электромеханическую подсистему (ЭМП). Анализ еэ динамики дан на основании системы уравнений

(МЬШ + ШЬШ + (КЬШ = Ш-Ви-1-1;

1-1 + Н-1 + В .1.x = и;

и и

иос = ССЬ^,..,^,!]; и0СЛи,

где СМ]. [В], (К] - матрицы коэффициентов инерции, диссипации и жесткости размерностью Н « И; ШДУМС) - векторы фазовых координат,, управления и наблюдения; иос- сигнал обратной связи; иД.Ь.ИД.Х^ - напряжение, ток, индуктивность, активное сопротивление, длина обмотки и виброперемещение ■ подвижной катушки вибродвигателя; В - индукция в воздушном зазоре; % - оператор отображения, определяемый характеристиками САУ.

Показано, что в данной подсистеме свойства ее механической части являются дочшшрущими и определяют характер нулей и полюсов еэ передаточной функции. Как следствие, на частотных характеристиках (ЧХ) ЭМП в общем случае возникают резонансные и внтирезонансные пики и провалы, что обусловливает появление в процессе испытаний существенных параметрических возмущении.

В условиях априорной неопределенности свойств обьекта оптимальный синтез виброиегштательной системы значительно услоз-няется. Принципиальное решение проблемы достигается за счет использования адоптивной САУ, работащей в реальном масштабе времени. Для организации адаптивного управления неоходимо решение трех взаимосвязанных подзадач: идентификации Э!Ш, параметрической оптимизации, и адаптации программы испытаний. При современном уровне развития средств вычислительной техники возможности практической реализации САУ ограничена гасткики требованиями к быстродействию'управляющей ЭВМ. В связи с этим, исследования проведены для случая испытаний устойчивых квазилинейных стационарных механических объектов с возбуждением одно-компонентной вибрации при следущих допущениях:

- полная управляемость и наблюдаемость вибрационного состояния объекта априорно обеспечивается при подготовке эксперимента;

- допустимая скорость сканирования САУ по частоте существенно

ограничена требованиями к точности воспроизведения режимов вибрации, поэтому на коротких временных интервалах корректна гипотеза о работе системы в квазистационарном режиме вынужденных колебаний;

- при'априорно заданной программой испытаний полосе пропускания селективного фильтра обеспечивается эффективное выделение анализируемого сигнала на фоне помех;

- инерционные свойства фильтра существенно ограничивают полосу пропускания САУ.

Показано, что данные допущения соответствуют практике испытаний для широкого класса реальных объектов.

Во второй главе приведен структурный анализ виброиспытательной системы, разработана математическая модель контура стабилизации, разработан математический аппарат для анализа динамики САУ и рассмотрен пример его использования для анализа устойчивости. ' '. .

Показано, что, без потери общности исследований, . анализ динамики САУ может быть осуществлен для случая технической реализации контура автоматического регулирования согласно рис.1.

и3

Регулятор - К. '

Т( в + 1

Модулятор

Силовой блок

-¿(оов ((!>(?]• и.)

Н X2/

/ X

I X2/

/ X

*0(в)

Датчик

К,

£(оов(ш[%) • и)

Т2в + 1

£(в1п(ш[т]Ч))

К,

Т^в + 1

-¿Ь^га.

Рис.1. Структурная схема контура стабилизации

Без учета влияния, несущественных нелинейностей общая система уравнений динамики'контура стабилизации имеет следующий вид; N

X.

23-1

~2 2 еЛк,Х2К-

-1

к=1

X2j = X2 j-1 • J - 1 . N ; ( 1 )

1 •

R = - ( U00.K3-K4-coa(u[T].t) - R );

T2

i "4". Cw00-Wain(U[T].t> - О;

г

u.

*» =

Up-Kj-coaiwfcJ-t), Up>0;

0,

где и, £, M - соответствешю, собственные частоты, коэффициента затухания и общее количество парциальных подсистем объекта, ш(т) - закон изменения частоты вибрационного сигнала.

Непосредственный анализ данной системы уравнений достаточно слокен. Выявлено, что исследование динамики САУ существенно упрощается при использовании метода анализа огибающей модулированного сигнала, однако его непосредственное использование корректно только в частных случаях. В связи с этим, произведено усовершенствование метода в_ плане существенного расширения области его применения, а именно получено аналитическое выражение для расчета линеаризованной частотной передаточной функции контура и выявлены граничные условия корректности его применения.

Линеаризация модели (I) основана на гипотезе о медленном изменении частоты тестового сигнала, что позволяет использовать метод "замороженных" коэффициентов; при этом полагаем

' t(t). = e-t .

1 Е»0

Предложена приближенная формула для определения частотной передаточной функции звена с модулироввнтш сигналом по огибающей при частоте несущей ш = uQ:

[iw0<a^+jn)i+iw0№0-jn)i]

mod = ----:--- + B^sln^p

аге И. (ДО) = а + aгctg(B•tg р),

( 2 )

где В = -

|И0(>о+ДО)| + |\АГоишо-ДО)|

а

агв И0№0+ДО) - агв

Р -

2

агв №0(Зи0+ЗП) + агв »0(Зи0-ЗП)

2

о

- aгg «0№0);

'о

- частотная передаточная функция звена по,несущей.

Показано, что если в пределах полосы пропускания системы управления И0(;)ш) удовлетворяет условию той р ^ и/4 и амплитуда внешних возмущений, приведенная к управляющему входу системы, не превышает напряжения задания, погрешность методики не превышает 20 %. Отмечено, что полученные граничные условия приемлемы для практики виброиспытаний.

Анализ динамики и устойчивости в рамках линеаризованной модели легко осуществляется на базе известных частотных методов. В рамках сравнительного анализа рассмотрены примеры расчета параметров контура стабилизации,соответствующих граница ус^-тойчивости, и даны результаты моделирования переходах процессов в системе управления с полученными расчетными параметрами. Моделирование осуществлялось Путем интегрирования уравнений (I) на ЭВМ. Результаты численного эксперимента подтвердили, что точность данной методики достаточна для инженерных расчетов.

В третьей главе проведен анализ работы САУ в, стационарном и нестационарном режимах и разработаны методики параметрической оптимизации контура регулирования и оценки динамической ошибки стабилизации.

,В процессе испытаний в зонах резонансов и антирезонансов испытуемого объекта происходит существенное изменение коэффициента передачи ЭМП. Выявлено, что воздействие данного параметрического возмущения на контур стабилизации в общем случае эквивалентно изменению его структуры. При этом, ввиду специфики системы,.возможности использования известных методов коррекции и нелинейных законов регулирования крайне ограничат, и

наиболее рациональной является организация САУ на базе пропорционального регулятора с апериодическом звеном первого порядка. Показано, что в целом показатели качества регулирования при испытаниях большинства объектов соответствуют настройка на "модульный оптимум".

Рассмотрен вариант синтеза САУ при разрешении проблемы неопределенности параметров ЭМП на базе экспертной оценки диапазона их изменения. На основе разработашюй методики линеаризации уравнений динамики системы предложена комплексная методика параметрического синтеза САУ по частотным критериям качества регулирования с учетом специфических требований по ограничению уровня нелинейных искажений вибрационного сигнала. При этом получено выражение для оценки минимально-допустимой постоянной времени корректирующего звена

т >

V *

где Л - диапазон регулирования, дБ; низшая частота рабочего диапазона, Гц; К - коэффициент усиления контура стабилизации; А - параметр, определяемый по заданному коэффициенту нелинейны! искажений с помощью выражения

2.(evX- 1 )2

Кг = / 1 - ---( 4 )

v\-(ezvX- 1)

где v =ь 0,05• 1п( 10). Показано, что при жесткой настройке параметров оптимальный синтез системы в широком диапазоне частот невозможен, что приводит к снижению точности стабилизации в динамических режимах вследствие малого быстродействия САУ.

Исследование виброиспытательного стенда в режиме сканирования по частоте ограничено представлением контура регулирования как системы первого порядка. Предложено уравнение для описания относительной динамической ошибки стабилизации В(а):

К.ф2(т) - Т.<р(т) <1>(т)

5(т) + 3(1) ------ + -I- = 0 , ( 5 )

Т.ф(г) ф(х)

где ф(т) - функция параметрического возмущения. Показано, что наиболее неблагоприятным с позиций точности испытаний является

случай прохождения через внтирезонанс испытуемого объекта. .Для большинства практически важных случаев характер функции ф(:г) не позволяет найти аналитическое решение уравнения (5). В связи с этим, предложено выражение для качественной оценки максимальной динамической ошибки

I V* I

К -

К > Т-У-С

( 4 )

где V - скорость сканирования по частоте, октав/с, £ - коэффициент динамической ошибки. Выявлено, что для случаев прохождения через резонанс и антирезонанс испытуемого объекта значение коэффициента £ примерно равно соответственно

Ер « 1,4. и £а * 0,55 / Кд ,

где Кд« I - коэффициент динамичности объекта на частоте антирезонанса.

Результаты численного эксперимента подтвердили, что точность предложенных методик достаточна для практики испытаний.

В четвертой главе проведен общий анализ задачи идентификации, разработан алгоритм процедуры идентификации и метода повышения его устойчивости к влиянию случайных помех наблюдений.

Параметрический синтез САУ принципиально осуществим при известных частотных характеристиках (ЧХ) ЭМП. В режиме реального времени часть ЧХ экспериментально недоступна и может быть получена только путем экстраполяции на базе соответствующей математической модели, что требует решения задачи идентификации ЭМП вибростенда. В рамках задачи прогнозирования и управления обоснована организация идентификации на базе процедуры периодического синтеза локальных моделей с жесткой структурой, корректных в ограниченной полосе частот. Предложена форма представления непараметрической модели ЭМП как частотной передаточной функции (ЧШ) в общем виде. Показано, что для адекватного описания ЧХ в пределах полосы пропускания САУ можно ограничить размерность модели полиномами четвертой степени.

При разработке процедуры идентификации использована гипотеза о статистически независимой помехе. С учетом свойств се-

лективного фильтра исследования ограничены линейной постановкой задачи в рамках модели

{ Зхуиш) } = Бхх(и) ) + (р) , ( 6 )

где {Б } - векторы авто- и взаимной спектральной плот-

ности наблюдаемых сигналов, (р) - случайный процесс. Оценка вектора коэффициентов модели IV(¿ш) находится путем минимизации функции потерь в рамках разновидности обобщенного метода наименьших квадратов, предложенной Леви. При этом выражение (6) преобразуется в систему линейных алгебраических уравнений вида

[Н1 • Ся} = Ш, ( 7 )

где СН3 — матрица наблюдений, - соответственно, вектор

параметров модели и вектор правых частей. Коэффициенты матрицы Ш) и вектора {(1) формируются как частотно-взвешенные суммы массива действительных и мнимых частей экспериментальных оценок комплексной ЧПФ ЭМП при различных частотах тестового сигнала (вектора наблюдений). Экспериментально выявлено, что оптимальная полоса частот этого вектора примерно равна удвоенной полосе пропускания САУ, так как при увеличении частотного диапазона модель теряет прогнозирующие свойстве, а при уменьшении растет чувствительность к помехам. Показано, что в зонах плоских частотных характеристик ЭМП матрица 1111 становится почти выровденной, что обусловливает неустойчивость решений.

Рис.2. Блок-схема алгоритма идентификации

-12В связи с этим .предложен замкнутый алгоритм идентификации, блок-схема которого представлена на рис. 2. Устойчивость решения определяется по величине детерминанта матрицы CHI, а положительный результат достигается за счет последовательного уменьшения числа свободных параметров модели.

Предложен метод повышения качества синтеза локальных моделей, в плане увеличения достоверности экстраполяционных оценок, за счет вспомогательной обработки вектора наблюдений (Ref.-ReH, Im^.Imjj) путем низкочастотной фильтрации в два этапа, согласно алгоритму

m m

Rein! := (t т £ a1)-RetnJ + £ (a^Retn-1'Г]) ;

1=1 1=1 • ( 8 ) m m

Imtnl := (1 -. 5 ap.Imln) + £ (а1-1ш[п-1тЗ) , i=i i=i

где n € (ra+I,..,N), г=1 на первом этапе; n € (N-m,...,1), r=-I. на втором этапе; := - операция присваивания.

Результаты численного'эксперимента показали, что разработанный алгоритм позволяет осуществлять безусловный синтез корректных моделей при реальном уровне погрешности измерительной аппаратуры Ь%). При реализации алгоритма на базе микро-ЭВМ IBH-286, 20 MHz, среднее время процедуры синтеза модели составляет 0,7 секунды, что практически приемлемо для работы САУ в режиме реального времени.

В пятой главе проведен структурный, синтез адаптивной системы управления и приведено описание, принцип работы и результаты экспериментальных исследований разработанного автомати-■ вированного виброиспытательного комплекса.

Показано, что противоречив мекду статической точностью и быстродействием САУ решается путем организации комбинированного управления и использования нелинейного закона регулирования, и предложена структура адаптивного регулятора (рис.3).

Установлено, что за счет введения нелинейного элемента типа усилителя-ограничителя с управляемым порогом насыщения при заданном уровне динамических нелинейных искажений вибрационного сигнала Ьбеспечивается оптимальный по быстродействию характер переходных процессов при больших отклонениях. Приведен пример расчета адаптивного регулятора и проведен числен-

Рис.З. Структурная схема адаптивного регулятора

нкй эксперимент. По результатам эксперимента показано, что в рамках адаптивной САУ время вибрационных исследований объекта сокращается на 1-2 порядка.

■ Предложены структура и алгоритм работы адаптивной САУ, допускающие техническую реализацию виброиспытательного комплекса на базе серийных узлов и приборов. Разработан и изготовлен макетный образец комплекса с адаптивной САУ на базе микро-ЭВМ. При этом предложен ряд технических решений, защищенных авторскими свидетельствами.

Проведены натурные испытания многомассовой механической колебательной системы типа балочной конструкции. Выявлено, что экспериментальные границы устойчивости САУ соответствуют расчетным оценкам. Подтверждена устойчивость базовых алгоритмов работы адаптивной системы при наличии помех измерений. Среднее время синтеза локальной модели ЭМП и параметрической оптимизации для ЭВМ IBM AT 286/287 20 МГц составило соответственно 0,7 и 0,4 секунда при рабочем диапазоне частот модели 20 Гц, что приемлемо при испытаниях' большинства реальных объектов. Это позволяет сделать вывод о надежности и практической ценности методик.

В приложении приведены тексты программного обеспечения и и представлены акты внедрения.

-14-ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Основные результаты диссертационной работы заключаются в следующем :

1. Исследована работа САУ виброиспытательного стенда в стационарных режимах стабилизации толкающего усилия вибродвигателя и виброускорения в контрольной точке исследуемого механического объекта при организации обратной связи по модулю первой гармоники сигнала. Предложен математический аппарат, позволяющий исследовать динамику и устойчивость САУ как существенно нелинейной системы управления на базе частотных методов нализа линей-ныхсистем. Определены условия корректности методики, соответствующие точности инженерных расчетов (15 * 20 %). Показано, что полученные условия соответствуют практике испытаний для широкого класса механических объектов.

2. Разработан алгоритм параметрической оптимизации для серийных вибростендов на основе априорной экспертной оценки параметров исследуемого объекта. Проанализирована специфика регулятора с учетом требования ограничения уровня нелинейных искажений тестового сигнала в статическом и динамическом режимах работы и обоснованы требования к показателям качества регулирования. Предложена методика оценки параметров регулятора, исходя из заданного уровня нелинейных искажений вибрационного сигнала.

3. Исследована работа САУ в нестационарном режиме сканирова--ния по частоте. Обоснована приближенная математическая модель системы для анализа динамической погрешности стабилизации и предложено выражение для оценки этой погрешности в зависимости от параметров системы и режима испытаний.

4. Решена задача идентификации в рамках проблемы оптимального управления виброиспытаниями. Обоснован выбор формы математической модели, корректной в ограниченной полосе частот. Разработан устойчивый алгоритм, позволяющий осуществлять безусловный параметрический синтез модели в реальном времени испытаний. Проанализирована точность оценок модели в зависимости от параметров вектора наблюдений. Выявлены оптимальные соотношения параметров вектора и предложен критерий для его формирования из базы экспериментальных данных. Предложен метод регуляризации решений при воздействии случайных помех, основанный на вспомогательной обработке вектора наблюдений с помощью цифровой фильтрации, что обеспечивает приемлемую точность оценок при реаль-

-15-

ном уровне случайных помех ( 5-I0S ).

5. Разработан автоматизированный виброиспытателышй комплекс с адаптивной системой управления. Предложена структура адаптив ного регулятора с использованием комбинированного управления и нелинейного закона регулирования и методика расчета его параметров. Показано, что при организации адаптивного управления достигается уменьшение времени испытаний на один - два порядка.

6. Разработан и изготовлен макетный образец комплекса на база микро-ЭВМ с использованием оригинальных технических решений, защищенных авторскими свидетельствами.

7. Результаты численных и физических экспериментов подтвердили надежность разработанных методик.

Основное содержание диссертации отражено в следующих работах:

1. Кораблев С.С., Огурцов Ф.Б., Покровский A.D. Современное состояние и перспективы развития электромагнитных вибровозбудителей // Вибротехника : Межвуз. сб. науч. тр. / Каунас, политехи. ин-т. - Вильнюс: КПИ, 1983. - N 61 (4). - С.130-139 .

2. Огурцов Ф.Б., Покровский А.¡0. Экспериментальные исследования виброэлектропривода с бегущим магнитным- полем //Вибродиагностика и идентификация механических систем: Межвуз. сб. науч. тр./Иван. гос. ун-т-Иван, энерг. ин-т.-Иваново, 1988.-С.43-48.

3. Кораблев С.С., Покровский А.Ю., Огурцов Ф.Б. Системный анализ электромагнитных вибровозбудителей // Изв. вузов. Электромеханика.- 1989.- N3.- С.87-92.

А. Огурцов Ф.Б., Дубинин Н.П., Лушин О.В. Автоматизация вибро-испнтаний на базе средств микропроцессорной техники //Вибрационная техника: Материалы семинара. - М: МДНТП, 1989.-С.106-108.

5. Огурцов Ф.Б., Кашманов И.А., Лушин О.В. Автоматизизованное устройство виброисгштаний//Методы и средства технической диаг-. ностики: Тез. докл. межвуз. школы-семинара - Жданов, 1988.-С.36.

6. Автоматизированный измерителышй комплекс на базе микроэвм для построения АФЧХ механических объектов / ' С.С.Кораблев, Ф.Б.Огурцов, И.А.Кашманов и др.//Диагностирование технологичес кого оборудования комплексно - автоматизированного производства: Тез. докл. Всесоюз. науч.-техн. семинара,- М.,1988.- С.58.

7. Автоматизированный стенд для проведения усталостных испытаний и контроля параметров механических узлов / Ф.Б.Огурцов, И.А.Кашманов, С.В.Черненький и др. // Разработка и применение

мегодов и средств ускоренных испытаний продукции на надежность : Тез. докл. Всесоюз. науч.-техн. конф.-Ижевск, 1988,- С. 42:

8. Многофункциональный комплекс вйбродиагностики механических, систем / И.А.Кашанов, Ф.Б.Огурцов, О.В.Лушкн, Н.П.Дубинин // Прецизионная вибромеханика.- Каунас: КПИ, 1988. - С. 15-16.

9. Кораблев С.С, Огурцов Ф.Б., Кашманов И.А. Микропроцессорная система управления виброиспытательным стендом // Прецизионная вибромеханика.- Каунас: КПИ, 1990. - С. 31.

10. Огурцов Ф.Б., Кораблев С.С., Кашманов И.А. Иерархический виб-роиспыгательный комплекс //Проблемы создании и эксплуатации испытательной техники: Сб. материалов науч.-техн. конференции. -Иваново, 1992. - C.I07- 117.

11. Устойчивость вибрационных систем при испытаниях зашумленвдх объектов / С.С. Кораблев, Ф.Б. Огурцов, А.Б. Колобов, А.И. Му-ницын // Вибрационные машины и технологии: Сборник науч. тр. / Курский политехи, ин-т. - Курск, 1993. - Вып.2. - С.67-74.

12. Огурцов Ф.Б. Оценка динамических погрешностей вибрационных испытаний // Состояние и перспективы развития электротехнологии : Тез. докл. Международ, науч.-техн. конференции,- Иваново, 1994. - т.2. - С.61.

13. A.c. 1608452 СССР, МКИ G 01 М 13/04.Способ вибродиагностики подшипников качения прецизионных роторных систем и устройство для его осуществления / Ф.Б.Огурцов, И.А.Кашманов, Н.П.Дубинин и др. - Опубл. в БИ. 1990, N 43.

14. A.c. I696891 СССР, МКИ G 01 Н 17/00. Устройство формирования гармонического сигнала для виброиспытательного стенда / Ф.Б.Огурцов, А.А.Вяльшин, И.А.Кашманов и др. - Опубл. в БИ,

1991, N 45.

15. A.C. 1737357 СССР, МКИ G 01 И 23/16.Анализатор спектра / Ф.Б.Огурцов, С.С.Кораблев, Н.П.Дубинин и др. - Опубл. в БИ,

1992, N 21.

Подписано к печати 26.06.95 г. Формат бумаги 60x84 1/16. Печ.л. 1,0. Усл.п.л. 0,93. Тираж 100 экз. Заказ 1807/р.

Типография 17 КПК Минтопэнерго РФ, г.Иваново, ул.Ермака,41