автореферат диссертации по информатике, вычислительной технике и управлению, 05.13.05, диссертация на тему:Конструкторско-технологические способы совершенствования магнитострикционных преобразователей линейных перемещений для специальных условий эксплуатации

На правах рукописи

ИРОШКИН Виктор Николаевич

КОНСТРУКТОРСКО-ТЕХНОЛОШЧЕСКИЕ СПОСОБЫ СОВЕРШЕНСТВОВАНИЯ MAI ИИТОСТРИКЦИОННЫХ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЕЙ ЛИНЕЙНЫХ ПЕРЕМЕЩЕНИЙ

ДЛЯ СПЕЦИАЛЬНЫХ УСЛОВИЙ ЭКСПЛУАТАЦИИ

Специальность 05.13.05 -

«Элементы и устройства вычислительной техники и систем управления»

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

- г лит ОПП7

□03 1G3013

Астрахань 2007

003163013

Работа выполнена в Пензенской государственной технологической академии на кафедре «Автоматизация и управление»

Научный руководитель - доктор технических наук,

доцент Прошли И. А

Официальные оппоненты доктор технических наук,

профессор Ломтев Е. А.,

кандидат технических наук, доцент Мащенко А. И.

Ведущая организация - Федеральное государственное унитарное предприятие «НИИ физических измерений», г Пенза

Защита состоится 13 ноября 2007 года, в 15 часов, на заседании диссертационного совета Д 307 001 01 при Астраханском государственном техническом университете по адресу 414025, г Астрахань, ул Татищева, 16

Отзывы на автореферат в двух экземплярах, заверенные гербовой печатью, просим направлять ученому секретарю диссертационного совета по адресу 414025, г Астрахань, ул Татищева, 16, АГТУ, Ученый совет

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Астраханского государственного технического университета

Автореферат разослан октября 2007 г

Ученый секретарь

диссертационного совета

доктор технических наук, /

профессор

Г А. Попов

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ Актуальность работы. При испытаниях сложной техники специального назначения (в космической, авиационной, морской и т п областях) широко используются динамические стенды (ДС) тренажеров транспортных средств (TTC), системы управления (СУ) которых, в основном, содержат измерительные преобразователи (ИП) линейных перемещений

Системы управления TTC работают в широком диапазоне температур, при наличии электромагнитных, акустических полей и агрессивных сред, под воздействием линейных и угловых ускорений, в условиях искусственных и естественных помех, возникающих от внешних силовых и кинематических ударных, а также вибрационных воздействий Поэтому в TTC наибольшее распространение получили магнитострикционные преобразователи линейных перемещений (МПЛП) на крутильных волнах

Значительный вклад в развитие теории и практики МПЛП внесли Э А Артемьев, С Б. Демин, А И Надеев, А П Шпинь, В X Ясовеев и др В работах этих авторов проанализированы принципы построения, разработаны вопросы теории преобразователей и отдельные конструкции

Мировыми лидерами в исследованиях, разработке и производстве МПЛП являются крупнейшие фирмы-производители MTS Systems Corporation Sensors Division (США), MTS Sensor Technologie GmbH & Co KG (Германия), Balluff Inc (США, Германия) и др К недостаткам преобразователей этих фирм следует отнести сложность конструкции и технологии изготовления ИП, а также ограниченный диапазон рабочих температур Лучшие отечественные преобразователи (предприятия «НИИ физических измерений» и ПКБМ г Пенза) в сравнение с зарубежными аналогами при более простой конструкции ИП имеют более низкие метрологические и эксплуатационные характеристики в специальных условиях эксплуатации

Комплексный подход к разрешению противоречий между зарубежными и отечественными разработками обусловливает актуальность развития теории и практики их создания

Основания для выполнения работы. Диссертационная работа выполнена на кафедре «Автоматизация и управление» Пензенской государственной технологической академии Диссертация является результатом научных исследований, выполненных лично автором в соответствии с планами НИОКР Пензенского конструкторского бюро моделирования

Цель работы и задачи исследования. Цель диссертационной работы -теоретические и экспериментальные исследования по совершенствованию и созданию МПЛП, работающих в специальных условиях эксплуатации Для достижения поставленной цели потребовалось решить следующие задачи:

1 Выявление факторов, ограничивающих применение известных ИП в специальных условиях эксплуатации, системный анализ перспективных путей совершенствования МПЛП

2 Разработка математических моделей (ММ), позволяющих оценить метрологические и эксплуатационные характеристики МПЛП

3 Исследование и систематизация способов нейтрализации внешних возмущающих воздействий на работу МПЛП, разработка способов и устройств уменьшения влияния этих воздействий на работу преобразователя

4. Исследование и разработка конструктивных и технологических способов улучшения эксплуатационных и метрологических характеристик МПЛП

5 Разработка специализированных экспериментальных установок и методики проведения комплексных исследований по оценке и обоснованию технико-экономических и эксплуатационных характеристик МПЛП

6 Экспериментальные исследования МПЛП в составе СУ TTC, работающих в нормальных и специальных условиях

7 Внедрение МПЛП и результатов теоретических и экспериментальных исследований в промышленность и учебный процесс

Методы исследования. Решение указанных задач осуществлялось с использованием методов системного анализа, теории управления, теории вероятностей и математической статистики, цифровой и аналоговой обработки

сигналов

На защиту выносятся.

1 Результаты анализа и систематизации факторов, ограничивающих применение известных МПЛП в специальных условиях эксплуатации

2 Результаты системного анализа МПЛП, как элемента СУ, как системы взаимосвязанных элементов и как объекта управления

3 Конструкторско-технологические и схемотехнические способы нейтрализации возмущающих воздействий, способы уменьшения массогабарит-ных размеров, увеличения рабочей зоны обзора, повышения линейности, виброустойчивости, термоустойчивости МПЛП, результаты исследования режимов формирования крутильных волн в акустическом волноводе

4 Экспериментальные установки, разработанные для проведения комплексных исследований МПЛП и его составных частей, а также оценка качества работы системы управления с МПЛП

5 Оригинальные конструкции ИП, его составные части для работы в нормальных и специальных условиях

Научная новизна.

1 Выявлены и систематизированы факторы, ограничивающие применение МПЛП в специальных условиях эксплуатации

2 Предложена, обоснована и экспериментально подтверждена технология термомеханической обработки ферромагнитных проволок, обеспечивающая проведение в процессе их обработки непрерывного контроля магни-тоупругих характеристик акустического волновода

3 Предложены и обоснованы способы уменьшения массогабаритных характеристик, расширения диапазона измерений, повышение линейности, виброустойчивости и термоустойчивости ИП за счет оптимизации конструкций элементов, введения демпфирующих и адаптирующих устройств, технологии термомеханической обработки ферромагнитных проволок, параметров импульсов тока возбуждения в линейном акустическом осцилляторе

4 Предложен и обоснован способ локализации помех путем распознава-

б

ния полезных измерительных сигналов по критерию максимального правдоподобия на каждом цикле измерения перемещений для принятия решений о формировании сигналов «запрещенный прием» и «окна детектирования» во временной области между периодически повторяемыми полезными сигналами

5 Разработаны и обоснованы требования к экспериментальным установкам и методика для проведения на них комплексных исследований составных частей МПЛП, дана оценка качества работы СУ с МПЛП Практическую ценность имеют:

1 Методика системного анализа МПЛП в составе СУ TTC, позволяющая осуществлять проектирование преобразователя по заданным техническим характеристикам в специальных условиях эксплуатации

2. Технология термомеханической обработки ферромагнитных проволок, обеспечивающая проведение в процессе их обработки непрерывный контроль магнитоакустических характеристик акустического волновода

3. Оригинальные конструкции составных частей МПЛП магнитного элемента позиционирования (ЭПМ), акустоэлектрического преобразователя (ПАЭ), демпферов акустического волновода (ДАВ), цилиндрического акустического волновода (ЦАВ), линейного акустического осциллятора (ЛАО), адаптирующих и демпфирующих устройств (АДУ), ИП, вторичного преобразователя (ВП), устойчивых к температурным, ударным, вибрационным, электромагнитным, акустическим, агрессивным и другим воздействиям

4 Результаты исследования режимов формирования магнитоупругих волн в ЦАВ Способ локализации помех путем распознавания полезных измерительных сигналов по критерию максимального правдоподобия на каждом цикле измерения перемещений для принятия решений о формировании сигналов «запрещенный прием» и «окна детектирования» во временной области между периодически повторяемыми полезными сигналами

5 Разработанные экспериментальные установки, методики исследований МПЛП и его элементов, а также методика оценки качества работы СУ TTC, работающего в специальных условиях

Реализация и внедрение результатов исследований. Основные результаты теоретических и экспериментальных исследований автора внедрены на ряде промышленных предприятий и организаций

1 ПКБМ (г Пенза) в линейных приводах ДС имитатора акселерацион-ных эффектов (ДЛП-1000, ДЛП-1500 с диапазонами преобразования 1000 и 1500 мм), линейных приводах в системе моделирования тактильно-кинестетических ощущений на органах управления имитируемого транспортного средства (ДЛП-50 с диапазоном преобразования 50 мм), технологиях изготовления и проверки МПЛП на соответствие ТУ

2 «НИИ физических измерений» (г Пенза) в опытном образце системы измерения линейных перемещений С072

3 Московский центральный парк культуры и отдыха им М. Горького (развлекательный комплекс «Экспедиция во Вселенную»), в узлах обратных связей прецизионных гидравлических приводов ДС, системе непрерывного контроля параметров перемещения ДС

4 Инженерно-производственная компания ООО ИПК (г Пенза) в системе контроля и управления тренажером ТМ-2, используемым для переподготовки специалистов энергетических предприятий

5 Пензенская государственная технологическая академия (ПГТА)

в учебном процессе при проведении лекционных, лабораторных, курсовых работ и дипломном проектировании; управляемом комплексе сетевых автоматизированных лабораторий имитатора тепловой электрической станции по комплексу общетехнических и специальных дисциплин на кафедре «Автоматизация и управление» для измерения уровней жидкости в СУ агрегатов имитируемых объектов

Апробация работы Основные положения диссертационной работы докладывались и обсуждались на IV Всероссийской научно-методической конференции «Тренажеры и компьютеризация профессиональной подготовки» (Москва, 1994), Международном симпозиуме «Надежность и качество» (Пенза, 2002), I Всероссийской научно-технической конференции «Инфор-

У

мационные технологии и системы в науке, образовании, промышленности» (Пенза, ПГТА, 2005); всероссийских научно-технических конференциях «Проблемы технического управления в энергетике» (Пенза, 2003, 2005, 2006), международных научно-технических конференциях «Теория и практика имитационного моделирования и создания тренажеров» и «Методы и средства измерения в системах контроля и управления» (Пенза, 1998,2002),

Публикации. По результатам исследований опубликовано 30 научных работ, получено 13 авторских свидетельств СССР и 1 патент РФ

Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, пяти глав, выводов, списка литературы и двух приложений Основное содержание работы изложено на 173 страницах машинописного текста, содержащих 24 таблицы, 49 рисунков Список литературы содержит 175 наименований работ отечественных и зарубежных авторов

Автор выражает благодарность научному консультанту к т н, доценту Астраханского государственного технического университета Э А Артемьеву

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ Во введении охарактеризована научно-техническая проблема, показана ее актуальность, сформулирована цель и основные задачи, которые необходимо решить для ее достижения Приведены научная новизна и основные положения, выносимые на защиту

Первый раздел диссертации отражает комплексные исследования МПЛП на базе системного, энергетического и кибернетического подходов Преобразователь представлен как элемент системы управления, как система взаимосвязанных элементов, как объект управления

При рассмотрении МПЛП как элемента СУ (рис 1) определён комплекс технических требований, предъявляемых к МПЛП исходя из его системных свойств В качестве основных, при анализе СУ TTC, выделены следующие требования к МПЛП. эксплуатационные (устойчивость к температурным, ударным, вибрационным, механическим, электромагнитным, акустическим, агрессивным и другим воздействиям), технические (линейный

привод должен обеспечивать следующие основные характеристики: максимальная скорость перемещения привода ±1,0 м/с; максимальное ускорение ±9,0 м/с2, приведенная погрешность преобразования не более 0,05 %).

V, (!) - совокупность внешних возмущающих воздействий

£5 'Щ цу щ ,-у Ш «у

Ао ыо ыо у!(О УТсо УГСО Ж) у,т(1) у,о(о »»со »«(о ».Г«»*«

у) (/) совокупность выходных сигналов

— СТАРТ-СТОП --М0

-ШИМ-сигнап-

Мразрядный двоичный код —МО

_ Напряжение _^ у /л постоянного тока

-Параметры ЦАВ —А,(0

-Параметры ДАВ —МО

— Параметры ПАЭ —МО

— Параметры ЭПМ — /14(0

—Параметры ВП- —МО

— Параметры ИП ~ —МО

Рис. 1 Обобщенная структурная схема МПЛП Как система взаимосвязанных элементов МПЛП включает в себя ЦАВ, ПАЭ, ЭПМ, ДАВ, АДУ, ВП. В результате такого рассмотрения выявлены основные влияющие факторы, решается задача обеспечения заданных требований к МПЛП как к элементу СУ.

В существующих МПЛП основным каналом проникновения помех от внешних возмущающих воздействий является ЦАВ. Масса и габариты ИП определяются характеристиками ЦАВ, ПАЭ, АДУ, ДАВ, а также режимами формирования импульсов тока возбуждения (НТВ) магнитоупругих волн (МУВ) в акустическом волноводе. Расширение температурного диапазона ИП требует изменения состава и структуры его построения, а также переноса радиоэлектронных компонентов из ИП в ВП на безопасное расстояние.

Выделение наиболее значимых факторов, влияющих на основные характеристики преобразователя, позволило определить пути их нейтрализации, т е поставить задачу проектирования МПЛП, инвариантных к возмущающим воздействиям Среди основных воздействий выделены как наиболее значимые следующие факторы температурные, вибрационные, ударные, механические, электромагнитные, акустические, агрессивные среды, линейные и угловые ускорения по трем осям координат

В качестве основных направлений улучшения технических характеристик преобразователей рассматривались технологическое (разработка технологии изготовления ИП и его составных частей, проведение комплексных исследований МПЛП), конструктивное (создание принципиально новых конструкций ЦАВ, ПАЭ, ДАВ, ЭПМ, АДУ и объединение их в единый модуль ЛАО, заполнение внутренней полости ИП дискретными средами) и схемотехническое Последнее включает в себя применение прецизионных помехоустойчивых импульсных усилителей токовых сигналов пикоамперного диапазона, схем защиты усилительных и информационных каналов от импульсных силовых помех; использование современных силовых ключей с высокой скоростью переключения и малыми коммутационными потерями в канале формирования крутильных магнитоупругих волн, применение синхронных одновибраторов для формирования эталонных временных сигналов Как объект управления МПЛП является дискретной нелинейной системой с широтно-импульсной модуляцией первого рода (ШИМ-1) и представляет собой преобразователь информации о входных механических воздействиях (перемещение, скорость, ускорение и направление перемещения) в выходные управляемые координаты

Таким образом, принятый в диссертации комплексный подход обусловливает необходимость исследования МПЛП на математических моделях трех уровней - как элемента системы управления, как системы взаимосвязанных элементов и как объекта управления

Базовая структурная схема МПЛП (рис 2) состоит из ИП и ВП В со-

став ИП входят ЦАВ, ПАЭ, ДАВ, АДУ и ЭПМ. В состав ВП входят формирователь 1 импульсов тока возбуждения в среде ЦАВ крутильных магнито-упругих волн, усилитель-формирователь 2 импульсов тока считывания в прямоугольные видеоимпульсы и формирователь 3 временных интервалов на выходе которого формируются прямоугольные сигналы длительностью = пропорциональный расстоянию 1Х от ЭПМ до ПАЭ.

t/v„y.

мув >

Рис. 2. Структурная схема МПЛП Вторая глава посвящена созданию математических основ исследования и проектирования МПЛП. Математическая модель МПЛП на основе энергетического подхода позволяет описать механизм преобразования энергии при формировании крутильных магнитоупругих волн.

„ - dU dD

rotff = у£ + р-+ £->

dt dt

- dB

rote =--1

dt

divZ> = p, divB = 0, D = £-E,

B = \i H О + ц-Д,

V2£/ + —-—grad divtf + bt.fj-^Lo,

1 - 2v G ^ dt2 J

7 = -(rotHxB + Tot5xH + HdWB + BdwH), где В— магнитная индукция; Н - напряженность магнитного поля; Ё - напряженность электрического поля; D - электрическая индукция; р - плотность электрического заряда; у — удельная проводимость материала; U -смещение элементарного объема; s - диэлектрическая проницаемость среды; и - магнитная проницаемость материала ЦАВ; rotН - плотность полного тока; уЁ - плотность тока проводимости, образованного свободными зарядами;

преобразователь

р и — плотность тока переноса зарядов, связанных с элементарным объемом

материала, е— - плотность тока смещения, Я0 - магнитное поле постоян-Iи

ного магнита, V2 - оператор Лапласа, рм — плотность материала, (? - модуль сдвига, / — пондеромоторная сила, V - коэффициент Пуассона

Математическая модель МПЛП как объекта управления на основе причинно-следственного информационно-алгоритмического подхода относится к классу дискретных нелинейных моделей Механизм преобразования информации в ШИМ-1 описывается совокупностью уравнений

= АО, = У(0 = ,Л<р(г°)+2я г], =

Из приведенной модели следует соотношение для определения момента /, появления модулируемого фронта импульса.

со0/( +*(/) = А г+ <»(/), где юо— частота следования импульсной последовательности, А- величина

кванта нелинейного элемента

Технология проектирования СУ с МПЛП опирается на цифровые способы обработки информации с использованием элементов микропроцессорной техники Поэтому для их математического описания при анализе и синтезе применимы модели вход-выход в виде разностных уравнений, передаточных функций в 2-форме, временных и частотных характеристик и ММ в пространстве состояний различных форм записи Учитывая высокую разрядность цифрового представления информации, МПЛП вместе с цифровым вычислителем может быть представлен моделью звена чистого запаздывания с передаточной функцией в изображениях Лапласа Щз) = е~^ит в 2гформе IV(г) - г~к Наличие звена чистого запаздывания в СУ приводит к снижению запаса по фазе и амплитуде Минимальное критическое время запаздывания х^, при заданном запасе устойчивости по фазе (р(акр) = ж+ат^(^(сокр)/Р((окр)) определяется известным выражением т^ = ф(юкр)/(йкр

Оценка свойств МПЛП строится на основе экспериментальных ис-

следований на базе стохастических ММ Построение стохастических ММ преобразователя основывается на корреляционно-регрессионном анализе с использованием методов структурно-параметрического синтеза ММ на основе трех следующих принципов систематизации ММ (базисных функций) по видам преобразования координат, многоуровневого синтеза и выбора пакетов функциональных зависимостей; получения состоятельных, несмещенных и эффективных оценок ММ в преобразованных координатах по критерию, задаваемому в непреобразованных координатах Метод синтеза ММ может быть представлен следующими преобразованиями

Здесь и <р(у) - виды функциональных преобразований определенного х и результативного у признаков, а0 и а, - коэффициенты ММ Многофакторные модели строились на основе метода синтеза нелинейных многофакторных математических моделей по результатам однофакторных экспериментов с единым типом преобразования выходных координат и с использованием дробно-рациональных функций

Третья глава посвящена исследованию и разработке методов компенсации внешних возмущающих воздействий на МПЛП В составе СУ TTC преобразователи работают в условиях помех от внешних силовых, кинематических, ударных и вибрационных воздействий в продольном и поперечном направлениях в случайные моменты времени и носят характер несинхронных нестационарных помех импульсного вида, помехоустойчивость ИП к которым оказывается крайне низкой

В результате систематизации способов компенсации помех выделены способы компенсации этих помех за счет введения АДУ в конструкцию ИП, а также алгоритмов обнаружения полезных измерительных сигналов в шумовой обстановке знаковый, пороговый, эталонный, ранговый, временной селекции (стробирование), логически-критериальный, автостабилизации (усреднения выходного сигнала), пространственного разделения измерительных

сигналов со встречным их включением.

Систематизация требований, предъявляемых к МПЛП, выявление факторов, влияющих на его характеристики, а также исследование способов компенсации внутренних и внешних возмущающих воздействий в канапе записи и воспроизведения позволили предложить конструкцию ИП (рис. 3). Преобразователь объединяет ЭПМ и первичный преобразователь, в который входит ЛАО, представляющий собой единый модуль, состоящий из функциональных элементов: ЦАВ, ПАЭ, ДАВ, АДУ. В состав АДУ входят: адаптер продольной нагрузки 1, демпфер поперечных внешних воздействий 2, компандер 3 (динамический адаптер), адаптер радиальной нагрузки 4, система дискретных центрирующих демпферов (дискретные среды).

Преобразователь измерительный

Компенсация линейных и радиальных остаточных внутренних механических напряжений в ЦАВ обеспечивается адаптерами 1 и 4. Преобразование энергии МУВ в электрическую энергию осуществляется ПАЭ. Поглощение энергии крутильных волн на концах ЦАВ обеспечивается ДАВ. Демпфер 2 введён для акустической изоляции ЛАО от внешних источников колебаний, действующих на корпус ИП вдоль его продольной оси. Компандер 3 включен для создания противодействующих сил и моментов со стороны внешних возмущающих механических сил на ЦАВ. Изоляция волноводного тракта от внешних механических воздействий, повышение линейности выходной характеристики МПЛП и исключение образования в рабочем пространстве ЦАВ микрофонных эффектов обеспечивается дискретными средами.

Преобразователь, выполненный согласно предложенной структуре, позволяет значительно снизить влияние внешних воздействий на выходной результат МПЛП Шумовые сигналы могут возникнуть только в особых, крайне жестких условиях и в определенные моменты времени С целью дальнейшего повышения эффективности выделения полезной информации предложен и обоснован способ локализации помех, посредством распознавания полезных сигналов по критерию максимального правдоподобия на каждом цикле измерения перемещений для принятия решений о формировании сигналов «запрещенный прием» и «окна детектирования» во временной области между периодически повторяющимися полезными сигналами Для получения избирательного приема из непрерывной последовательности принимаемых сигналов используется следующее сочетание модифицируемых алгоритмов их обнаружения временной селекции (стробирование), знаковый, эталонный, пороговый, ранговый и логически-критериальный

В четвертой главе разрабатывается методика проведения экспериментов, программных и технических средств их исследования МПЛП и их составных частей в нормальных и специальных условиях Обработка экспериментальных данных проводилась на базе дисперсионного и корреляционно-регрессионного анализа с использованием методов структурно-параметрического синтеза ММ на основе принципов, рассмотренных во второй главе диссертации Создан комплекс специализированных установок, обеспечивающий проведение исследований МПЛП в нормальных и специальных условиях По полученным экспериментальным данным проведен корреляционно-регрессионный анализ, выбран вид моделей для каждой технологии, их основные характеристики, определены доверительные границы параметров уравнения регрессии и вычислен среднее значение ошибки на интервале

Спроектирована и исследована технология термомеханической обработки холоднотянутых проволок из ферромагнитных сплавов для получения высоких и стабильных во времени и пространстве (по всей длине волновода) магнитострикционных и упругих свойств, для работы в широком диапазоне

температур до +200 °С (для специальных СУ - до +960 °С), для уменьшения «паразитных» зон и расширения измерительного диапазона (до 60 000 мм).

Технология изготовления волновода включает в себя следующие операции: изготовление холоднокатаных ферромагнитных проволок из сплавов 44НХМТ, 44Н5ХМТ, 49К2Ф, 52К13Ф диаметром 1,0 мм; закалка и отпуск; искусственное старение; термомеханическая обработка; проверка магнито-стрикционных и магнитоупругих характеристик. Измерение магнитост-рикции проводилось в лабораторных условиях ЦНИИчермет им. И.П. Бардина (г. Москва) с использованием известного фотометрического способа на частоте 50 Гц. Зависимости величины магнитострикции от поля намагничивания, изменяющегося от 0 до 700 Э, приведены на рис. 4.

Проволоки из сплава 44НХМТ-1 (

[1] хододнодеформируемая

[2] +650°С

[3] +650°С искусственное/ старение в течение 2 чгсУ

[4] +650°Сслинейной^

и скручивающей^ нагрузками

[5] 49К2Ф при + 820°С

[6] 52К13Ф холоднокатаный

[7] 52К13Ф-1.0 при +100°С; 4,25 кг; 120 мин

[8] 52К13Ф-1.0 при +630°С; 1,0 кг; 60 мин

[9] 44Н5ХМТ-1,0(+100°С; 10,25кг; 120мин)

[10] 44Н5ХМТ-1.0 (+700°С; 2,0 кг; 120 мин)

4.0 5.0 Я- ]О2, Э

Рис. 4. Зависимость магнитострикции от величины магнитного поля для холоднокатаных и термомеханически обработанных ферромагнитных проволок

В предлагаемой технологии впервые использовались подвижный токо-проводящий ДАВ, термостойкие ПАЭ и ДАВ, эффекты Видемана и Верт-гейма в режимах формирования МУВ в обрабатываемой проволоке, понятия статических, динамических и настроечных зонных областей в ЛАО.

По результатам экспериментальных данных был проведен дисперсионный и корреляционно-регрессионный анализ и построены ММ зависимости величины магнитострикции X от поля намагничивания Н.

Результаты исследований влияния параметров ИТВ магнитоупругих волн в среде ЦАВ на выходные характеристики ИП приведены на рис. 5.

г

-

Временные и энергетические характеристики входных и выходных измерите.* ьных сигналов

Рис. 5. Исследование влияния ИТВ на выходные характеристики ЛАО: а) — источник 1 питания, амплитудно-временной анализатор 2 сигналов, генератор 3, блок 4 силовых полупроводниковых ключей, усилитель 5; 6) - временные и энергетические характеристики входных и выходных сигналов; в, г) — графики зависимостей амплитуды полезных измерительных сигналов иша длительностей тпис, «мертвой» зоны тмз, зоны возможного обнаружения Тзвс, от длительности импульса тока возбуждения т^.

Исследуемый ЛАО состоит из ЦАВ, ЭПМ, ДАВ 1, ДАВ 2 и регулируемого ПАЭ с числом витков от 1 до 130. В ходе исследования ПАЭ последовательно размещался у ДАВ 1, в середине ЦАВ и у ДАВ 2. В результате исследований были получены следующие основные результаты: минимальные длительности ГПЙС = 3,0 мкс; гмз = 3,0 мкс; гзво = 7,0 мкс. Лучшие выходные характеристики измерительных сигналов наблюдались: при размещении ПАЭ со стороны источника питания у ДАВ 2; длительности ИТВ гитв = 0,05 мкс с периодом повторения не менее 10,0 мкс; 5 витках в обмотке ПАЭ; силовых полупроводниковых ключах КП948А и 1РМ (РМ7508А120).

По результатам экспериментальных данных был проведен дисперсионный и корреляционно-регрессионный анализ и построены ММ зависимости

•-из? '■зм* «-ПИСЭ ^ пис

^ПИС ОТ Тити.

Результаты исследования влияния различных видов дискретных сред на характеристики затухания упругих волн в ЦАВ отражены на рис. 6.

Рис. 6. Исследование влияния дискретных сред на характеристики затухания МУВ в ЦАВ: а - амплитудно-временной анализатор 1 сигналов, усилитель 2, формирователь 3 ИТВ, измеритель 4 линейных перемещений, исследуемый ИП; б - графики зависимости амплитуды полезных сигналов от места расположения ЭПМ относительно ПАЭ

По результатам экспериментальных данных был проведен дисперсионный и корреляционно-регрессионный анализ и построены ММ зависимости амплитуды Umc от положения ЭПМ относительно ПАЭ /рзо-

Анализ полученных результатов показал, что в ИП до 1500 мм можно использовать микросферы аморфной структуры МСО, а для преобразователей свыше 1500 мм - шайбы из пенополиуретана ПУ-305А-6-1,2-2,0, расположенные по всей длине волновода с дискретностью не более 50 мм

Эффективность применения МПЛП как элемента СУ по критерию точности при измерении перемещения объекта позиционирования оценивалась с применением линейного электрогидравлического привода динамического стенда TTC с диапазоном перемещения 1 100 мм (рис. 7). Шток привода механически связан с МПЛП новой 1 и предшествующей 2 разработок, а также с эталонным фотоэлектрическим преобразователем линейных перемещений растрового типа ПЛФ-ЗС-1140-1-10. Выходы первых двух МПЛП с помощью коммутатора сигналов поочередно подключаются к устройству сравнения и на ЭВМ. Проверка линейности привода проходила в два этапа. На первом этапе в контур отрицательной обратной связи по перемещению штока гидроцилиндра подключался преобразователь 1, а на следующем преобразователь 2. В первом и во втором случае на вход привода подавался сигнал t/BX(0

в диапазоне -10,0...+10,0 В, шток гидроцилиндра перемещался со скоростью 1 мм/с от крайнего сложенного до выпущенного положения. Эталонным преобразователем производилось измерение перемещения хода штока, подача сигналов (/изм(0 в ЭВМ и его сравнение с сигналами ¿/ВХ(Г), С/ос 1(7) и ижг(I).

Протокол линеТшости привода с преобразователем .

Усилитель Агрегат Гидро- 1

мощности управления иилиндр ---

УМП-ЗС АУ-ЗЁЬ ПГ-ПОС t

ПЛФ-:С-П<К-1-10

-ICO V" -ToJ V \ 50 ~ (Ю0»..В

Протокол Линейности привода с преобразовтеле.и 1

Рис. 7. Исследование характеристики нелинейности электрогидравлического привода динамического стенда TTC: а - структурная схема; б - протокол линейности привода

На основе полученных результатов проводилась оценка качества линейного привода под воздействием входного сигнала (рис. 7, б). Обработка данных выполнена с использованием статистического метода и с учетом ГОСТ 18097-93. Учитывалась накопленная погрешность в jr'-й точке диапазона /лп, равного 1100 мм полностью выдвинутого штока привода при i-м измерении из-за влияния составляющих систематической и случайной погрешности:

5 сист.уг ~ ЩЦ = 1. У (5 ) , «1=1 '

5 СЛ.;| = D[L\ =

— ^ сист.;/ — ^н ' ^ сл,/7 ■

Результаты дисперсионного и корреляционно-регрессионного анализа экспериментальных данных приведены в табл. 1.

Наименование Математическая модель Дисперсия DIS Среднее квадратическое отклонение S КО Математическое ожидание M(Y)

Привод с МПЛП № 1 yl(x) = г4лг3 + гъхг + гг X + Г, 0.02763 0.166 0.172

Привод с МПЛП № 2 у2(х) = г5х4 + гАхг + г3х2 + г2х + г, 0.26502 0.515 1.212

Анализ полученных результатов показал, что наибольшая погрешность привода с новой разработки составляет ±0,5 мм (±0,045 %), а с предшест-

вующей разработки - ±2,5 мм (±0,23 %)

Влияние температуры окружающей среды и температурного градиента на выходные характеристики ИП исследовалось с помощью ВП с разрешающей способностью 0,001 мм и диапазоном измерения 200 мм при трех фиксированных положениях ЭПМ (в начале, середине и конце рабочего диапазона) В первом эксперименте ИП подвергался воздействию теплового удара (охлажденный в камере холода до температуры -50 "С, он помещался на 1 мин в термостат с температурой +200 °С) Во втором - ИП плавно нагревался в термостате от +18 до +200 °С и оставался в таком положении в течение 8 ч В третьем - нагретый до +200 °С ИП помещался нижней частью на одну треть рабочего диапазона в камеру холода с температурой -50 °С и выдерживался в течение 10 мин

При воздействии на ИП различного спектра температурных воздействий в диапазоне от -50 +200 °С отклонение выходного сигнала МПЛП от точного значения не превышало ±0,002 мм

Проверка ИП на ударную и вибрационную устойчивость проводилась в составе ДС TTC с шестью степенями свободы, позволяющего имитировать механические, переменные во времени и пространстве влияющие воздействия - от обычных гармонических до случайных Анализ полученных результатов показал, что выходной сигнал преобразователя не отклонялся от точного значения при воздействии на него синусоидальных вибраций по трем координатным осям в течение 500 ч со следующими параметрами 2,5 мм (5 '10 Гц), 2 g (20 Гц), 1 g (10 100 Гц), 0,5 g (100 . 500 Гц)

Проверка ИП на устойчивость к внешнему давлению, с одновременным воздействием на него масла АМГ-10, проводилась с использованием гидроцилиндра ПГ-1100, во внутреннюю полость которого помещался исследуемый ИП Анализ полученных результатов показал, что выходной сигнал с преобразователя не отклонялся от точного значения при воздействии на него рабочего давления 0 210 бар и пикового до 600 бар

Пятая глава посвящена разработке методики проектирования МПЛП

по функциональным, технологическим, экономическим и антропологическим критериям Разработаны конструкции измерительных преобразователей МПЛП под конкретные технические системы Составлены практические рекомендации по применению МПЛП в системах контроля и управления

В результате проведенных исследований созданы более простые и технологичные конструкции МПЛП не уступающие по основным метрологическим и эксплуатационным характеристикам зарубежных образцов и превосходящие по температурному диапазону и массогабаритным размерам

В заключении сформулированы основные выводы и результаты диссертационной работы

ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ И ВЫВОДЫ

Проведенные в диссертационной работе исследования позволили сформулировать следующие основные результаты и выводы

1 Проведен системный анализ МПЛП для работы в СУ TTC Преобразователь представлен как преобразователь энергии, элемент системы управления, система взаимосвязанных элементов, объект управления.

2 На основе анализа МПЛП как элемента СУ TTC, с учетом его системных свойств определен комплекс технических требований, предъявляемых к МПЛП По результатам исследования МПЛП как системы взаимосвязанных элементов выявлены и систематизированы факторы, ограничивающие его применение в СУ TTC, определены пути нейтрализации их влияния

3 По результатам комплексных исследований на базе энергетического, системного и причинно-следственного информационно-алгоритмического подходов построены детерминированные и стохастические математические модели элементов МПЛП, проведен анализ и синтез преобразователя как объекта управления, а также анализ и синтез СУ TTC с применением МПЛП

4 Проведен дисперсионный и корреляционно-регрессионный анализ, построены математические модели, учитывающие влияние различных факторов (температурных, механических, электромагнитных и т п ), исследовано влия-

ние основных возмущающих воздействий на характеристики МПЛП В результате проведенных исследований были получены следующие результаты

• высокие и стабильные во времени и в пространстве (по всей длине волновода) магнитоупругие свойства, что позволило обеспечить работу ИП в высокотемпературных средах до +200 °С и выше, с диапазоном перемещений до 1500 мм без изменения амплитуды полезных измерительных сигналов,

• длительность суммарных «паразитных» зон не более 10,0 мкс, длительность полезного сигнала не более 3,0 мкс, длительность импульсов тока возбуждения крутильных волн в среде волновода - 0,05 мкс;

• характеристика нелинейности у привода с измерительным преобразователем новой разработки ±0,5 мм (±0,045 %), а с предшествующей разработки - ±2,5 мм (±0,23 %)

5 Разработана методика исследования МПЛП и его составных частей, дана оценка качества работы СУ TTC, содержащей МПЛП Разработаны специализированные лабораторные установки для исследования и испытания МПЛП и его составных частей в нормальных и специальных условиях

6. Разработаны оригинальные конструкции составных частей МПЛП, защищенные 13 авторскими свидетельствами СССР и 1 патентом РФ Даны практические рекомендации по использованию МПЛП в системах управления и контроля, в частности- в гидравлических линейных приводах динамических стендов TTC, преобразователях повышенной протяженности и с высоким уровнем ударных, вибрационных, температурных и электромагнитных воздействиях, а также в жидких и газовых средах с различной степенью агрессивности и большими перепадами давления

ОСНОВНЫЕ ПУБЛИКАЦИИ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ

В журналах по перечню ВАК РФ:

1. Прошкин В H Магнитострикционные преобразователи линейных перемещений для специальных условий эксплуатации / В H Прошкин // Датчики и системы - M 2007 - № 6 - С 35-38

В других изданиях

1 Прошкин В Н Управление в магнитострикционных системах регистрации линейных перемещений / В Н Прошкин, О А Вдовикина, В Е Подлес-нов // Элементы и приборы систем измерения и управления автоматизированных производств Межвуз сб науч тр - Пенза Изд-во ПГТУ, 1997 - С 105-108

2 Прошкин В Н Автоматизированная система для сертификационных испытаний динамических стендов тренажеров транспортных средств / В Н Прошкин, Л А Прошкина // Надежность и качество Тр Междунар симп - Пенза Инф -изд центр ПГУ, 2002 - С 224-226

3 Прошкин В Н Магнитострикционные преобразователи линейных перемещений для систем управления и контроля подвижных объектов тренажеров транспортных средств // Методы и средства измерения в системах контроля и управления Сб тр Междунар науч -техн конф - Пенза, ПГУ, 2002 - С 150-151

4 Прошкин В Н Обнаружение истинных измерительных сигналов и хаотических помех с произвольными параметрами в магнитострикционных преобразователях линейных перемещений / В Н Прошкин, И А Прошин // Информационные технологии и системы в науке, образовании, промышленности Матер 1 Всерос науч -техн конф - Пенза, ПГТА, 2005 - С 286-290

5 Прошкин В Н Проектирование измерительных преобразователей для магнитострикционной системы измерения линейных величин У В Н Прошкин, И А Прошин II Проблемы технического управления в региональной энергетике - Пенза ПГТА, 2005 - С 74-82

6 Прошкин В Н Способ определения оптимального режима термомеханической обработки акустических волноводов / В Н Прошкин, И А Прошин // Проблемы технического управления в региональной энергетике - Пенза ПГТА, 2005 -С 96-99

7 Прошкин В Н Исследование и проектирование технологии термомеханической обработки холоднотянутых проволок из ферромагнитных сплавов

для магнитострикциониых преобразователей линейных перемещений / В Н Прошкин, И Г Ястребов // Проблемы технического управления в региональной энергетике - Пенза ПГТА, 2005 - С 82-89

8 Прошкин В Н Магнитострикционный преобразователь линейных перемещений как объект управления / В Н Прошкин, И А Прошин // Проблемы технического управления в региональной энергетике Сборник статей по материалам научно-технической конференции Пенза, 2005 - С 216 - 220

9 Прошкин В Н Магнитострикционный преобразователь линейных перемещений как элемент системы управления / В Н Прошкин, И А Прошин // Проблемы технического управления в региональной энергетике Сборник статей по материалам научно-технической конференции Пенза, 2005 - С 212-215

10 Прошкин В Н Автоматизированная система моделирования информационных процессов / П П Кувырков, О Е Марусев, В Н Прошкин // Академия профессионального образования Санкт - Петербург, 2006 - №5 - С 2-13

Подписано в печать 12 10 07 г Тираж 100 экз Заказ 701 Типография ФГОУ ВПО «АГТУ», тел 61-45-23 г Астрахань, Татищева 16ж

СПИСОК ИСПОЛЬЗУЕМЫХ АББРЕВИАТУР.

ВВЕДЕНИЕ.

Глава 1. СИСТЕМНЫЙ АНАЛИЗ МАГНИТОСТРИКЦИОННЫХ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЕЙ ЛИНЕЙНЫХ ПЕРЕМЕЩЕНИЙ НА КРУТИЛЬНЫХ МАГНИТОУПРУГИХ ВОЛНАХ.

1.1. Методология исследований.

1.2. Практическое применение МПЛП.

1.3. Магнитострикционный преобразователь линейных перемещений как элемент системы управления.

1.3.1. Систематизация требований к МПЛП в системах управления тренажеров транспортных средств.

1.4. Магнитострикционный преобразователь линейных перемещений как объект управления.

1.5. Магнитострикционный преобразователь линейных перемещений как система взаимосвязанных элементов.

1.5.1. Систематизация требований, предъявляемых к цилиндрическим акустическим волноводам.

1.5.2. Систематизация требований, предъявляемых к демпферам акустического волновода.

1.5.3. Систематизация требований, предъявляемых к акустоэлектрическим преобразователям.

1.5.4. Систематизация требований, предъявляемых к магнитным элементам позиционирования.

1.6 Магнитострикционный преобразователь линейных перемещений как преобразователь энергии.

1.7. Задачи проектирования МПЛП.

1.8. Выводы по главе.

Глава 2. МАТЕМАТИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ ИССЛЕДОВАНИЯ И ПРОЕКТИРОВАНИЯ МАГНИТОСТРИКЦИОННЫХ

ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЕЙ ЛИНЕЙНЫХ ПЕРЕМЕЩЕНИЙ.

2. 1. Физические основы магнитострикции.

2.2. Основные этапы построения математических моделей МПЛП.

2.3. Анализ математических моделей магнитострикционных преобразователей линейных перемещений.

2.4. Теоретические основы магнитострикции и движение магнитоакустического импульса по акустическому волноводу.

2.5. Математическая модель МПЛП как объекта управления.

2.6. Построение стохастических математических моделей магнитострикционных преобразователей линейных перемещений.

2.7. Общие принципы построения стохастических математических моделей МПЛП.

2.8. Выводы по главе.

Глава 3. ИССЛЕДОВАНИЕ И РАЗРАБОТКА МЕТОДОВ КОМПЕНСАЦИИ ВНЕШНИХ ВОЗМУЩАЮЩИХ

ВОЗДЕЙСТВИЙ НА МПЛП.

3.1. Способы и устройства уменьшения влияния внешних ударных и вибрационных воздействий на МПЛП.

3.2. Способ и устройство распознавания и детектирования по критериям максимального правдоподобия полезных измерительных сигналов.

3.3. Выводы по главе.

Глава 4. ПРОЕКТИРОВАНИЕ И ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ УСТАНОВОК ДЛЯ ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ МПЛП.

4.1. Методика исследования.

4.1.1. Обработка экспериментальной информации с использованием метода дисперсионного и корреляционно-регрессионного анализа.

4.2. Исследование и проектирование технологии термомеханической обработки холоднотянутых проволок из ферромагнитных сплавов для нового поколения МПЛП.

4.3. Исследование затухания магнитоупругих крутильных волн в ферромагнитной проволоке после ее термомеханической обработки. ЛОЗ

4.4. Технология изготовления постоянных магнитов для элемента позиционирования и исследование их характеристик.

4.5. Исследование выходных характеристик линейного акустического осциллятора измерительного преобразователя МПЛП.

4.6. Исследование влияния дискретных сред на выходные характеристики измерительного преобразователя.

4.7. Исследование характеристики нелинейности МПЛП.

4.8. Исследование характеристики нелинейности электрогидравлического привода тренажера транспортных средств.

4.9. Исследование влияния температурных воздействий на выходные характеристики измерительного преобразователя.

4.10. Исследование влияния ударных и вибрационных воздействий на выходные характеристики измерительного преобразователя.

4.11. Выводы по главе.

Глава 5. МЕТОДИКА ПРОЕКТИРОВАНИЯ МПЛП ДЛЯ СИСТЕМ УПРАВЛЕНИЯ И КОНТРОЛЯ.

5.1. Примеры практической реализации МПЛП и его составных частей.

5.1.1. Проектирование технологии изготовления цилиндрических акустических волноводов.

5.1.2. Проектирование технологи изготовления демпферов для акустических волноводов.

5.1.3. Проектирование технологии изготовления акустоэлектрических преобразователей.

5.1.4. Проектирование технологии изготовления магнитных элементов позиционирования.

5.1.5. Проектирование измерительных преобразователей.

5.1.6. Проектирование формирователя импульсов тока возбуждения.

5.1.7. Проектирование формирователей эталонных временных сигналов и измерителей временных интервалов.

5.1.8. Проектирование прецизионных помехоустойчивых импульсных усилителей токовых сигналов.

5.2. Примеры практического использования МПЛП.

5.2.1. Магнитострикционный преобразователь линейных перемещений как объект управления техническими или технологическими процессами.

Надежность, технические и метрологические характеристики систем управления (СУ) во многом определяются уровнем развития датчиковой аппаратуры, обеспечивающей непрерывное измерение и контроль физических параметров, и преобразование этих параметров в унифицированные электрические сигналы [28 -31, 56, 64, 92,138].

Значительную часть преобразователей измерительной информации, составляют преобразователи линейных перемещений. Важное место среди них принадлежит магнитострикционным преобразователям линейных перемещений (МПЛП), работа которых может основываться на сочетании физических эффектов Джоуля - Виллари, Видемана - Джоуля - Виллари, Видема-на - Виллари или Видемана - Вертгейма [29 - 32, 49, 61, 62, 68, 76, 79, 82, 83, 95, 134, 135, 148 - 150, 156, 157, 162, 164, 167 - 171, 173, 174]. Указанные преобразователи широко используются в составе прецизионных гидравлических приводов тренажеров транспортных средств (TTC), в робототехниче-ских комплексах, в испытательных стендах, в технологических установках для сертификационных испытаний динамических систем, в игровых и развлекательных аттракционах, в информационно-измерительных системах механообработки [62, 106, 130, 168,169] и т.д.

Наиболее значительное развитие получили преобразователи, основанные на последних двух эффектах, которые имеют следующие достоинства: низкие массогабаритные размеры; отсутствие трущихся механических частей и подвижных электрических проводников в конструкции измерительного преобразователя (ИП); высокую износостойкость и долговечность; относительную устойчивость к ударным, температурным, вибрационным, механическим и другим воздействиям окружающей среды.

Мировыми лидерами в исследованиях, разработке и производстве МПЛП являются крупнейшие фирмы-производители: MTS Systems Corporation Sensors Division (США); MTS Sensor Technologie GmbH & Co. KG (Германия); MTS Sensors Technology Corporation Ushikubo Bldg. (Япония) [168, 173]; Balluff Inc. (США, Германия) [169, 174] и др. К недостаткам преобразователей этих фирм следует отнести высокую стоимость, сложность конструкции и технологии изготовления ИП, а также ограниченный диапазон рабочих температур (минус 40.+105 °С) [168, 169]. Но следует заметить, что основные технические и эксплуатационные характеристики данного класса преобразователей на сегодняшний день являются лучшими в мире.

В исследованиях, разработке и производстве МПЛП лидирующее положение занимают научные и производственные коллективы Российской Федерации, такие как ФГУП НИИФИ (г. Пенза) [135], ФГУП ПКБМ (г. Пенза) [134], ЗАО НТФ НОВИНТЕХ (г. Королев, Московская область) [149], НПП СЕНСОР (г. Заречный, Пензенская область) [150]. Лучшие отечественные преобразователями в сравнении с зарубежными аналогами при более простой конструкции ИП имеют более низкие метрологические и эксплуатационные характеристики [134].

Над повышением технических и эксплуатационных характеристик МПЛП на различных физических эффектах занимались известные ученые: Э.А. Артемьев [29 - 32], А.И. Надеев [82, 83], С.Б. Демин [61, 62], О.Н. Петрищев и А.П. Шпинь [95], М.А. Ураксеев [148], В.Х. Ясовеев [162] и др.

Характерная особенность современного этапа развития МПЛП - это наличие противоречий между значительным объемом накопленных знаний в данной предметной области, разнородностью и сложностью исследований по отдельным типам преобразователей на'основе известных методов, а также большим количеством предлагаемых технических, технологических и алгоритмических решений, направленных на улучшение определенных характеристик преобразователей. Известные конструкции МПЛП не отвечают современным требованиям, предъявляемым к преобразователям, входящим в состав СУ TTC, что и обуславливает актуальность проблемы развития теории и практики их создания.

Разрешение перечисленных противоречий лежит на пути поиска новых подходов к исследованию МПЛГТ, развитию, совершенствованию и разработке новых методов анализа и синтеза данного класса магнитострикцион-ных преобразователей. Основным преимуществом отечественных преобразователей перед зарубежными аналогами является простота конструктивного выполнения ИП, отсутствие промежуточных магнитоакустических каналов передачи информации, возможность удаления электронного усилительного каскада от источника сигнала обмотки акустоэлектрического преобразователя на определенное расстояние. Использование этого преимущества для дальнейшего развития, и совершенствования МПЛГТ, позволяет значительно повысить их надежность, технологичность, и быстродействие, а также возможность нормального их функционирования в широком температурном, ударном и вибрационном диапазоне, в агрессивных средах.

Предмет исследования - теоретические и экспериментальные исследования МПЛГТ на крутильных волнах с использованием эффектов Видемана - Вертгейма для работы в специальных условиях эксплуатации.

Цель работы и задачи исследования. Цель диссертационной работы -теоретические и экспериментальные исследования по совершенствованию и созданию МПЛП, работающих в специальных условиях эксплуатации. Для достижения поставленной цели потребовалось решить следующие задачи:

1. Выявление факторов, ограничивающих применение известных ИГТ в специальных условиях эксплуатации, системный анализ перспективных путей совершенствования МПЛП.

2. Разработка математических моделей (ММ), позволяющих оценить метрологические и эксплуатационные характеристики МПЛП.

3. Исследование и систематизация способов нейтрализации внешних возмущающих воздействий на работу МПЛП, разработка способов и устройств уменьшения влияния этих воздействий на работу преобразователя.

4. Исследование и разработка конструктивных и технологических способов улучшения эксплуатационных и метрологических характеристик МПЛП.

5. Разработка специализированных экспериментальных установок и методики проведения комплексных исследований по оценке и обоснованию технико-экономических и эксплуатационных характеристик МГТЛП.

6. Экспериментальные исследования МПЛП в составе СУ TTC, работающих в нормальных и специальных условиях.

7. Внедрение МПЛП и результатов теоретических и экспериментальных исследований в промышленность и учебный процесс.

Методы исследования. Решение указанных задач осуществлялось с использованием методов системного анализа, теории управления, теории вероятностей и математической статистики, цифровой и аналоговой обработки сигналов.

На защиту выносятся.

1. Результаты анализа и систематизации факторов, ограничивающих применение известных МПЛП в специальных условиях эксплуатации.

2. Результаты системного анализа МПЛП, как элемента СУ, как системы взаимосвязанных элементов и как объекта управления.

3. Конструкторско-технологические и схемотехнические способы нейтрализации возмущающих воздействий, способы уменьшения массогаба-ритных размеров, увеличения рабочей зоны обзора, повышения линейности, виброустойчивости, термоустойчивости МПЛП, результаты исследования режимов формирования крутильных волн в акустическом волноводе.

4. Экспериментальные установки, разработанные для проведения комплексных исследований МПЛП и его составных частей, а также оценка качества работы системы управления с МПЛП.

5. Оригинальные конструкции ИП, его составные части для работы в нормальных и специальных условиях.

Научная новизна.

1. Выявлены и систематизированы факторы, ограничивающие применение МПЛП в специальных условиях эксплуатации.

2. Предложена, обоснована и экспериментально подтверждена технология термомеханической обработки ферромагнитных проволок, обеспечивающая проведение в процессе их обработки непрерывного контроля магни-тоупругих характеристик акустического волновода.

3. Предложены и обоснованы способы уменьшения массогабаритных характеристик, расширения диапазона измерений, повышение линейности, виброустойчивости и термоустойчивости ИП за счет оптимизации конструкций элементов, введения демпфирующих и адаптирующих устройств, технологии термомеханической обработки ферромагнитных проволок, параметров импульсов тока возбуждения в линейном акустическом осцилляторе.

4. Предложен и обоснован способ локализации помех путем распознавания полезных измерительных сигналов по критерию максимального правдоподобия на каждом цикле измерения перемещений для принятия решений о формировании сигналов «запрещенный-прием» и «окна детектирования» во временной области между периодически повторяемыми полезными сигналами.

5. Разработаны и обоснованы требования к экспериментальным установкам и методика для проведения на них комплексных исследований составных частей МПЛП, дана оценка качества работы СУ с МПЛП.

Практическую ценность имеют:

1. Методика системного анализа МПЛП в составе СУ TTC, позволяющая осуществлять проектирование преобразователя по заданным техническим характеристикам в специальных условиях эксплуатации.

2. Технология термомеханической обработки ферромагнитных проволок, обеспечивающая проведение в процессе их обработки непрерывный контроль магнитоакустических характеристик акустического волновода.

3. Оригинальные конструкции составных частей МПЛП: магнитного элемента позиционирования (ЭПМ), акустоэлектрического преобразователя (ПАЭ), демпферов акустического волновода (ДАВ), цилиндрического акустического волновода (ЦАВ), линейного акустического осциллятора (ЛАО), адаптирующих и демпфирующих устройств (АДУ), ИП, вторичного преобразователя (ВП), устойчивых к температурным, ударным, вибрационным, электромагнитным, акустическим, агрессивным и другим воздействиям.

4. Результаты исследования режимов формирования магнитоупругих волн в ЦАВ. Способ локализации помех путем распознавания полезных измерительных сигналов по критерию максимального правдоподобия на каждом цикле измерения перемещений для принятия решений о формировании сигналов «запрещенный прием» и «окна детектирования» во временной области между периодически повторяемыми полезными сигналами.

5. Разработанные экспериментальные установки, методики исследований МПЛП и его элементов, а также методика, оценки качества работы СУ TTC, работающего в специальных условиях.

Реализация и внедрение результатов исследований. Основные результаты теоретических и экспериментальных исследований автора внедрены на ряде промышленных предприятий и организаций.

1. ПКБМ (г. Пенза): в линейных приводах ДС имитатора акселерацион-ных эффектов (ДЛП-1000, ДЛП-1500 с диапазонами преобразования 1000 и 1500 мм); линейных приводах в системе моделирования тактильно-кинестетических ощущений на органах управления имитируемого транспортного средства (ДЛП-50 с диапазоном преобразования 50 мм); технологиях изготовления и проверки МПЛП на соответствие ТУ.

2. «НИИ физических измерений» (г. Пенза): в опытном образце системы измерения линейных перемещений С072.

3. Московский центральный парк культуры и отдыха им. М. Горького (развлекательный комплекс «Экспедиция во Вселенную»): в узлах обратных связей прецизионных гидравлических приводов ДС; системе непрерывного контроля параметров перемещения ДС.

4. Инженерно-производственная компания ООО ИПК (г. Пенза): в системе контроля и управления тренажером ТМ-2, используемым для переподготовки специалистов энергетических предприятий.

5. Пензенская государственная технологическая академия (ПГТА): в учебном процессе при проведении лекционных, лабораторных, курсовых работ и дипломном проектировании; управляемом комплексе сетевых автоматизированных лабораторий имитатора тепловой электрической станции по комплексу общетехнических и специальных дисциплин на кафедре «Автоматизация и управление» для измерения уровней жидкости в СУ агрегатов имитируемых объектов.

Апробация работы. Основные положения диссертационной работы докладывались и обсуждались: на IV Всероссийской научно-методической конференции «Тренажеры и компьютеризация профессиональной подготовки» (Москва, 1994); Международном симпозиуме «Надежность и качество» (Пенза, 2002);. I Всероссийской научно-технической конференции «Информационные технологии и системы в науке, образовании, промышленности» (Пенза, ПГТА, 2005); всероссийских научно-технических конференциях «Проблемы технического управления в энергетике» (Пенза, 2003, 2005, 2006); международных научно-технических конференциях «Теория и практика имитационного моделирования и создания тренажеров» и «Методы и средства измерения в системах контроля и управления» (Пенза, 1998,2002).

Публикации. По результатам исследований опубликовано 30 научных работ, получено 13 авторских свидетельств СССР и 1 патент РФ.

Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, пяти глав, выводов, списка литературы и двух приложений. Основное содержание работы изложено на 173 страницах машинописного текста,, содержащих 24 таблицы, 49 рисунков. Список литературы содержит 175 наименований работ отечественных и зарубежных авторов.

5.4. Выводы по главе

1. Разработана методика проектирования измерительных преобразователей МПЛП, объединяющая этапы выбора типа и структуры по функциональным, технологическим, экономическим и антропологическим критериям и обеспечивающая проектирование систем с МПЛП для нормальных и специальных условий эксплуатации.

2. Размещение вибротермочувствительных электронных компонентов во вторичном преобразователе и выполнение согласованной линии электрической связи между линейным акустическим осциллятором и преобразователем повышает общую надежность МПЛП и позволяет устанавливать измерительный преобразователь в системах управления с повышенным уровнем агрессивных, температурных и механических воздействий.

3. Разработанные оригинальные конструкции измерительных преобразователей, отличающиеся повышенной вибро- и термо-устойчивостью, линейностью и малыми массо-габаритными показателями, высокой технологичностью и простотой обеспечивают проектйрование МПЛП под конкретные технические системы.

4. Разработанные технологии изготовления нового поколения акустических волноводов, магнитных элементов позиционирования, акустоэлектриче-ских преобразователей, демпфирующих и адаптирующих систем обеспечивают работу МПЛП в нормальных и специальных условиях эксплуатации.

5. Разработанные функциональные узлы вторичного преобразователя обеспечивают:

• высокую скорость переключения и малые коммутационные потери в формирователе импульсов тока возбуждения на базе интеллектуальных ЮВТ-ключей;

• защиту усилительных и информационных каналов от импульсных силовых помех;

• высокую помехоустойчивость усилителя импульсных токовых сигналов пико амперного диапазона.

6. Разработаны практические рекомендации по применению МПЛП в системах контроля и управления (в линейных гидравлических приводах, уровнемерах, устройствах позиционирования и т.д.).

7. Размещение узла обратной связи во внутренней полости гидроцилиндра позволяет упростить конструкцию линейного привода, уменьшить массо-габаритные размеры и повысить его надежность, обеспечивает возможность расширения диапазона пространственного перемещения подвижной платформы, что способствует увеличению объема и качества представления аксе-лерационной информации обучающему экипажу TTC.

8. На основании проведенного анализа техпроцессов, которые в значительной степени влияют на уменьшение амплитуды и интенсивности МАВ в ферромагнитных материалах разработаны и изготовлены несколько вариантов демпферов нового поколения, которые выполняются посредством изменения или нарушения структуры ферромагнитного материала на концах ЦАВ (изменением химического состава, добавлением звукопоглощающих добавок, термическое или химическое разрушение магнитоупругих свойств ЦАВ и т.п.).

9. Проведённая систематизация и сравнительный анализ основных характеристик разрабатываемых МПЛП с наиболее совершенными преобразователями на магнитоакустических волнах, показывает, что предлагаемые системы превосходят аналоги по ряду параметров.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Проведенные в диссертационной работе исследования позволили сформулировать следующие основные результаты и выводы:

1. Проведен системный анализ МПЛП для работы в СУ TTC. Преобразователь представлен как преобразователь энергии, элемент системы управления, система взаимосвязанных элементов, объект управления.

2. На основе анализа МПЛП как элемента СУ TTC, с учетом его системных свойств определён комплекс технических требований, предъявляемых к МПЛП. По результатам исследования МПЛП как системы взаимосвязанных элементов выявлены и систематизированы факторы, ограничивающие его применение в СУ TTC, определены пути нейтрализации их влияния.

3. По результатам комплексных исследований на базе энергетического, системного и причинно-следственного информационно-алгоритмического подходов построены детерминированные и стохастические математические модели элементов МПЛП, проведен анализ и синтез преобразователя как объекта управления, а также анализ и синтез СУ TTC с применением МПЛП.

4. Проведен дисперсионный и корреляционно-регрессионный анализ, построены математические модели, учитывающие влияние различных факторов (температурных, механических, электромагнитных и т.п.), исследовано влияние основных возмущающих воздействий на характеристики МПЛП. В результате проведенных исследований были получены следующие результаты:

• высокие и стабильные во времени и в пространстве (по всей длине волновода) магнитоупругие свойства, что позволило обеспечить работу ИП в высокотемпературных средах до +200 °С и выше, с диапазоном перемещений до 1 500 мм без изменения амплитуды полезных измерительных сигналов;

• длительность суммарных «паразитных» зон не более 10,0 мкс; длительность полезного сигнала не более 3,0 мкс; длительность импульсов тока возбуждения крутильных волн в среде волновода - 0,05 мкс;

• характеристика нелинейности у привода с измерительным преобразователем новой разработки ±0,5 мм (±0,045 %), а с предшествующей разработки - ±2,5 мм (±0,23 %).

5. Разработана методика исследования МПЛП и его составных частей, дана оценка качества работы СУ TTC, содержащей МПЛП. Разработаны специализированные лабораторные установки для исследования и испытания МПЛП и его составных частей в нормальных и специальных условиях.

6. Разработаны оригинальные конструкции составных частей МПЛП, защищенные 13 авторскими свидетельствами СССР и 1 патентом РФ. Даны практические рекомендации по использованию МПЛП в системах управления и контроля, в частности: в гидравлических линейных приводах динамических стендов TTC, преобразователях повышенной протяженности и с высоким уровнем ударных, вибрационных, температурных и электромагнитных воздействиях, а также в жидких и газовых средах с различной степенью агрессивности и большими перепадами давления.

1. A.c. 628606 СССР. МКИ: Н03Н7/30. Демпфер для магнитострикционной линии задержки/ М.И. Воронин и др. // Опубл. 25.08.78. - Бюл. № 32.

2. A.c. 801150 СССР. МКИ: H01L41/06. Демпфер звукопровода магнитострикционной линии задержки / В.А. Балов и др. // Опубл. 30.01.81. Бюл. №3.

3. A.c. 801152 СССР. МКИ: H01L41/22, C21D1/06. Способ определения оптимального режима магнитомеханической термообработки плоских звукопрово-дов ферроакустических устройств / В.Б. Есиков и др. // Опубл. 30.01.81.-Бюл. № 4.

4. A.c. 849423 СССР. МКИ: Н03Н7/30. Линия задержки / Г.Н. Малиновский // Опубл. 23.07.81. Бюл. № 27.

5. A.c. 930438 СССР. МКИ: H01L41/22. Способ определения оптимального режима термообработки звукопроводов магнитоакустических устройств / В.Б. Есиков и др. // Опубл. 23.05.82. Бюл. № 19.

6. A.c. 1042160 СССР. МКИ: Н03Н9/36. Магнитострикционная линия задержки / Л.И. Бубеннова и P.A. Харжевский // Опубл. 15.09.83. Бюл. № 34.

7. A.c. 1043816 СССР. МКИ: Н03Н9/12, Н03Н9/30, Н03Н9/64. Композитный материал акустического демпфера / Н.Я. Янсон и др. // Опубл. 23.09.83. -Бюл. № 35.

8. A.c. 1094930 СССР. МКИ: G01D5/12, G08C9/04. Магнитострикционный преобразователь линейных перемещений / В.Н. Прошкин, А.Ф. Власов // Для служебного пользования.

9. A.c. 1471809 СССР. МКИ: G01B17/00. Преобразователь перемещений / В.Н. Прошкин, А.Ф. Власов // Для служебного пользования.

10. A.c. 1535222 СССР. МКИ: G09B9/08. Имитатор перегрузок / В.Н. Прошкин и др. // Для служебного пользования.

11. A.c. 1560037 СССР. МКИ: H04R15/00. Магнитострикционный преобразователь перемещений / В.Н. Прошкин и др. // Для служебного пользования.

12. A.c. 1581071 СССР. МКИ: G09B9/08. Имитатор перегрузок / В.Н. Прошкин, В.В. Макаров, Н.П. Шевердин // Для служебного пользования.

13. A.c. 1621753 СССР. МКИ: G09B9/08. Имитатор движения транспортного средства / В.Н. Прошкин и др. // Для служебного пользования.

14. A.c. 1646420 СССР. МКИ: G09B9/08. Имитатор перегрузок / В.Н. Прошкин и др. // Для служебного пользования.

15. A.c. 1689657 СССР. МКИ: F04B47/06. Поршневой электронасос / В.Н. Прошкин и др. // Опубл. 07.11.91. Бюл. №41.

16. A.c. 1710864 СССР. МКИ: F15B3/00. Электрогидравлический усилитель / В.Н.Прошкин и др. // Опубл. 07.02.92. Бюл. № 5.

17. A.c. 1712677 СССР. МКИ: F15B3/00. Электрогидравлический привод / В.Н. Прошкин и др. // Опубл. 15.02.92. Бюл. № 6.

18. A.c. 1802620 СССР. МКИ: G09B9/28. Имитатор нагрузок на органах управления / В.Н. Прошкин и др. // Для служебного пользования.

19. A.c. 1802621 СССР. МКИ: G09B9/28. Имитатор нагрузок на органах управления / В.Н. Прошкин и др. // Для служебного пользования.

20. A.c. 1814482 СССР. МКИ: H02N2/00, H01L41/12. Вибрационный двигатель / В.Н. Прошкин и др. // Для служебного пользования.

21. A.c. 1828295 СССР. МКИ: G09B9/08. Система подвижности тренажера транспортного средства / В.Н. Прошкин и др. // Для служебного пользования.

22. A.c. 592022 СССР. МКИ: H04R15/00. Магнитострикционный преобразователь линейных перемещений / Э.А. Артемьев и др. // Опубл. 18.01.78. Бюл. № 5.

23. Абрамкин Ю.В., Смолянский A.B. О формулах Максвелла для удельных пондеромоторных сил в магнитном поле. Электричество. № 2, М.: 1996. С. 59-66.

24. Аксенов А.И., Нефедов A.B. Элементы схем бытовой радиоаппаратуры. Конденсаторы. Резисторы: Справочник. -М.: Радио и связь. 1995.-272 с.

25. Акулов Н.С. Ферромагнетизм. М.: ОНТИ, 1939. - 126 с.

26. Альтгаузен О.Н., Безуглая JI.C., Булычева З.Н., Любецкая О.В. Магнитные свойства сплавов для магнитострикционных преобразователей // Акустический журнал. Т. XII, вып. 3.1966. С. 283-288.

27. Артемьев Э.А. Датчики перемещений для современных систем управления // Измерительные преобразователи и информационные технологии. Межвуз. научи. сб. Вып. 1. Уфа: УГАТУ, 1996. - С. 70-83.

28. Артемьев Э.А. Магнитострикционные преобразователи перемещений. Тенденции развития. // Методы и средства измерения механических параметров в системах контроля и управления: Тез. докл. Всесоюзн. научн.-техн. конф.: -Пенза: ПДНТП. 1989. С. 9-11.

29. Артемьев Э.А. Материалы для звукопроводов волноводных трактов магни-тострикционных преобразователей перемещений. // Учебное пособие. Астрахань: АГТУ, 1997. - 93 с.

30. Архангельский Б.Н. Аналитическое выражение кривой намагничивания электрических машин. Электричество. № 3,1950. - С. 33-37.

31. Бамдас A.M., Савиновский Ю.А., Ганцевская A.C. Определение оптимального степенного полинома для аппроксимации основной кривой намагничивания Изв. Вузов. Электротехника, № 12, 1966. - С. 23-28.

32. Баранова H.A., Бородин В.И., Майков В.Г. Магнитные и магнитоупругие свойства магнитострикционных материалов //Физические свойства магнитных материалов. Сб. ст. Свердловск: УНЦ АН СССР, 1982. С. 96-102.

33. Белов К.П. Магнитострикционные явления и их технические приложения. -М.: Наука. Гл. ред. физ.-мат. лит. 1987. 160 с.

34. Белоруссов Н.И., Саакян А.Е., Яковлева А.И. Электрические кабели, провода и шнуры: Справочник. Под ред. Н.Й. Белоруссова. М.: Энергоатомиздат, 1988.-536 с.

35. Бессонов J1.A. Электрические цепи со сталью. М.: Гостехиздат, 1948. -383 с.

36. Бережной Е.Ф. Магнитострикционная линия задержки как элемент устройств вычислительной и импульсной техники. Дис.канд. техн. наук. -М., 1961.-314 с.

37. Бирюков М.Н. Непараметрические алгоритмы обнаружения сигналов в импульсных помехах. М.: Изд-во МАИ, 1991. - 60 с.

38. Бозорт Р. Ферромагнетизм. М.: Мир, 1956. - 784 с.

39. Борисов В.А. и др. Новый высокотемпературный элинварный сплав // Металлы и сплавы в современном приборостроении и радиоэлектронике. Матер, семин., М.: МДНТП, 1981. С. 60-64.

40. Борисова А.К. Прецизионные сплавы с особыми свойствами теплового расширения и упругости. / А.К. Борисова, С.С. Грацианова, С.И. Олевский, В.Н. Попов и др. М.: Изд. стандартов, 1972. - 152 с.

41. Бородин В.И., Баранова H.A., Кулиев В.Г. Влияние механических напряжений на некоторые свойства магнитострикционных материалов (эксперимент). Физика металл, и металловед., т. 33, 1972. - С. 94-105.

42. Бусленко Н.П. Моделирование сложных систем. М.: Наука, 1988.

43. Вентцель Е.С. Теория вероятностей. М.: Наука, 1964. - 576 с.

44. Власов Е.П., Маторин В.И. Структурные особенности и упругие свойства элинварных сплавов типа 44НХМТ // Прецизионные сплавы. Темат. отрасл. сб. № 15. М.: Металлургия; 1979. - С. 78-86.

45. Влияние подвижной кабины тренажера на качество пилотирования и эффективность подготовки пилотов транспортных самолетов // Научно-технический обзор № 754 / ЛИИ, 1989. 59 с.

46. Волынский С.А. Динамические характеристики волноводных магнитост-рикцнных преобразователей линейных перемещений: Дис.канд. техн. наук. -Астрахань, 2000. 149 с.

47. Волков A.C. Теоретическое и экспериментальное исследование магнитострикционных линий задержки на продольных волнах. Дис.канд. техн. наук.

48. Ростов на Дону. 1962. 446 с.

49. Волков A.C., Чиненкова С.В. О выборе материала для звукопроводов маг-нитострикционных линий задержки / Труды учебных институтов связи. Новосибирск: Вып. 51, 1971.-С. 165-178.

50. Вонсовский С.В. Магнетизм микрочастиц. М. Наука, 1973. 550 с.

51. Вонсовский С.В. Магнетизм. М.: Наука, 1984. - 208 с.

52. Вопросы изобретательства № 11,1988. С. 2.

53. Воронин П.А. Силовые полупроводниковые ключи: семейства, характеристики, применение. М.: ДОДЭКА, 2001 - 384 с.

54. Вульвет Дж. Датчики в цифровых системах / Пер. с англ.: под ред. A.C. Яроменко-М.: Энергоиздат, 1981.- 199 с.

55. ГОСТ 24897 81. Материалы магнитотвердые деформируемые. Марки, технические требования и методы контроля. М.: Изд-во стандартов, 1983.

56. Горохов П.К. Толковый словарь по радиоэлектронике. Основные термины: около 6000 терминов М.: Рус. яз., 1993. - 246 с.

57. Гуль В.Е., Шенфиль JI.3. Электропроводящие полимерные композиции. -М., Химия, 1984.-240 с.

58. Демидов С.П. Теория упругости. М.: Высшая школа. 1978. - 432 с.

59. Демин С.Б. Быстродействующие цифровые магнитострикционные преобразователи линейных перемещений на продольных магнитоупругих волнах систем контроля и управления: Дис.канд. техн. наук. Л.: ЛИАП, 1991. - 445 с.

60. Демин С.Б. Информационные измерительные системы с использованием магнитострикционных приборов: Дис. .докт. техн. наук. Пенза, 2003. - 443 с.

61. Джонсон Р. Механические фильтры в электронике: Пер. с англ. М.: Мир, 1986.-406 с.

62. Домрачеев В.Г. Схемотехника цифровых преобразователей перемещений: Справочное пособие / В.Г. Домрачеев, В.Р. Матвеевский, Ю.С. Смирнов. М.: Энергоатомиздат, 1987. - 527 с.

63. Захар.ьящев Л.И. Конструирование линий задержки. М.: Сов. Радио, 1972. -192 с.

64. Интегральные микросхемы: Перспективные изделия. Выпуск 2 М.:1. ДОДЭКА, 1996г. 96 с.

65. Калихман С.А. Переходные электромагнитные процессы при взаимодействии импульсного магнитного поля с цилиндрическим проводником. Электричество №9. М.: 1981.-С. 60-63.

66. Кононенко C.B. Алгоритмы функционирования магнитострикционных преобразователей положения: Дис. .канд. техн. наук. Астрахань, 2002. - 150 с.

67. Кондрашин H.A. Авиационное тренажеростроение в Пензе / H.A. Кондра-шин, B.C. Пустальников. Пенза: Изд-во Пенз. гос. ун-та, 2005. - 360 с.

68. Красовский A.A. Основы теории авиационных тренажеров. М.: Машиностроение, 1995. 304 с.

69. Кузнецова JI.H. Аппроксимация основных кривых намагничивания электротехнических сталей. тр. МЭИ, 1976, вып. 287. - С. 53-57.

70. Кусимов С. Т., Тлявлин А. 3. Магнитострикционные исполнительные двигатели малых перемещений. Уфа: изд. УАИ, 1981. - 98 с.

71. Кухлинг X. Справочник по физике: Пер. с нем. / Под ред. Е.М. Лейкина. -М.: Мир, 1983.-520 с.

72. Ленк А. Электромеханические системы: Системы с распределенными параметрами. Пер. с нем. М.: Энергоиздат, 1982. - 472 с.

73. Лебедев В. А., Тлявлин А. 3. Магнитострикционные исполнительные устройства дискретного действия для адаптивных оптических систем. // Адаптивная оптика. УФА, УАИ, № 2, 1988. - С. 98 - 101.

74. Мащенко А.И. Магнитострикционные преобразователи перемещений на основе эффекта Видемана: Дис.канд. техн. наук. Астрахань, 2001. - 164 с.

75. Международные критерии для оценки наземных тренажеров. International criteria for flight simulator evaluation / Hampson B.// World Aerosp. Technol' 91: Int. Rev. Aerosp. Des. and Dev. London, 1991. -C. 196,197.

76. Международные стандарты сертифицирования авиационных тренажеров (project) RAeS Conference, 1992, 16 - 17 January, НТБ, Сум. зап. 1/94 - Перевод № 478/ИПО Переводчики Баранова В.И., Волкова О.Н., Ратникова Е.А., 1993. -67 с. НТВ, инв. № 1549.

77. Мукаев Р.Ю. Магнитострикционные преобразователи перемещения с подвижным магнитом для систем управления: Дис.канд. техн. наук. Уфа, 1995. --230 с.

78. Меерович Г.Ш., Годунов А.И., Ермолов O.K. Авиационные тренажеры и безопасность полетов. / Под ред. Мееровича Г.Ш. М.: Воздушный транспорт, 1990.-343 с.

79. Михайлов О.П. Теория и расчет магнитострикционных и магнитоупругих устройств автоматизации станков: Дис.докт. техн. наук. -М., 1974.

80. Надеев А.И. Разработка и исследование магнитострикционных преобразователей линейных перемещений: Дис.канд. техн. наук. Уфа. 1978. - 235 с.

81. Надеев А.И. Магнитострикционный интеллектуальный преобразователь параметров движения. Монография / Астрахан. гос. техн. ун-т. Астрахань, АГТУ, 1999. - 155 с. - деп. ВИНИТИ 22.07.99 №2385 - В99.

82. Новицкий П.В. Оценка погрешностей результатов измерений / П.В. Новицкий, И.А. Зограф. JL: Энергоатомиздат, 1985.-492 с.

83. Общетехнический справочник / Под ред. Е.А. Скороходова. М.: Машиностроение, 1982.-415 с.

84. Огаян Р.В. Аппроксимация кривой намагничивания стали квадратичной функции. Электричество, №4, 1998 - С. 70-75.

85. Осциллограф универсальный С1-91. Техническое описание и инструкция по эксплуатации. ГВ 2.044. 123 ТО, 1988. 20 с.

86. Операционные усилители и компараторы. М.: ДОДЭКА, 2001. - 506 с.

87. Ott Г. Методика подавления шумов и помех в электрических схемах. М.: Мир, 1979.-257 с.

88. Паспорт инкрементного датчика ЛИР-7.000 ПС6. 2000. - 4 с.

89. Патент 1828295 РФ. МКИ: G09B9/08. Система подвижности тренажера транспортного средства / В.Н. Прошкин, М.В. Осипов, Б.С. Тихомиров // Для служебного пользования.

90. Проектирование датчиков для измерения механических величин / Под ред. Е.П. Осадчего. М.: Машиностроение, 1979. - 480 с.

91. Перечень выпускаемой продукции. ГНЦ РФ ЦНИИ им. И.П. Бардина, 1995г.-7 с.

92. Пейтон А. Дж., Волш В. Аналоговая электроника на операционных усилителях. М.: БИНОМ, 1994. 352 с.

93. Петрищев О.Н., Шпинь А.П. Ультразвуковые магнитострикционные волновые системы. Киев: Изд-во Киев, университета, 1989. - 132 с.

94. Половинкин А. И. Основы инженерного творчества. М.: Машиностроение, 1988.-368 с.

95. Положий Г.Н. Уравнения математической физики. М.: Высшая школа, 1964.-560 с.

96. Предложение фирмы Fokker по оценке качества имитации ощущений от движения // Отчет фирмы Fokker, июнь 1991. Some consideration for the definition of motion cue validation tests. Report NP - 1792, June 1991. - 29 c.

97. Преображенский B.JI., Баранов И.И. К теории магнитострикционного преобразователя колебаний кручения. Труды МЭИ, 1972, вып. 102, С. 77 - 82.

98. Прецизионные сплавы: Справочник / Под ред. Б.В. Молотилова М.: Металлургия, 1983.-439 с.

99. Ю1.Прошин И.А., Прошин Д.И., Мишина H.H., Прошин А.И., Усманов В.В. Математическое моделирование и обработка информации в исследованиях на ЭВМ / Под ред. И.А. Прошина. Пенза: ПТИ, 2000. - 422 с.

100. Прошин И.А., Прошин Д.И., Прошина H.H. Структурно-параметрический синтез математических моделей в задачах обработки экспериментально-статистической информации: Монография. Пенза: Изд-во Пенз. гос. технол. акад., 2007.- 178 с.

101. Прошкин В.Н. Управление в магнитострикционных системах регистрации линейных перемещений / В.Н. Прошкин, O.A. Вдовикина, В.Е. Подлеснов //

102. Прошкин В.Н. Повышение качества и достоверность характеристик аксе-лерационной информации оператором в тренажерах транспортных средств/ Б.С. Тихомиров, В.Н. Прошкин // Надежность и качество: Сб. тр. Междунар. симп., Пенза: 2002. С. 227-229.

103. Прошкин В.Н. Магнитострикционная система для регистрации линейных перемещений объекта в средах высоких температур и высоких температурных градиентов // Проблемы технического управления в региональной энергетике. -Пенза: ПТИ, 2003. С. 203-205.

104. Прошкин В.Н. Магнитострикционные преобразователи линейных перемещений для работы в средах с широким спектром ударных и вибрационных воздействий // Проблемы технического управления в региональной энергетике. -Пенза: ПТИ, 2003. С. 206-208.

105. Прошкин В.Н. Проектирование измерительных преобразователей для маг-нитострикционной системы измерения линейных величин / В.Н. Прошкин, И.А. Прошин // Проблемы технического управления в региональной энергетике. -Пенза: ПГТА, 2005. С. 74-82.

106. Прошкин В.Н. Проектирование прецизионных помехоустойчивых импульсных усилителей токовых сигналов для магнитострикционной системы измерения линейных величин // Проблемы технического управления в региональной энергетике. Пенза: ПГТА, 2005. - С. 93-96.

107. Прошкин В.Н. Способ определения оптимального режима термомеханической обработки акустических волноводов / В.Н. Прошкин, И А. Прошин // Проблемы технического управления в региональной энергетике. Пенза: ПГТА, 2005.-С. 96-99.

108. Прошкин В.Н. Магнитострикционный преобразователь линейных перемещений как элемент системы управления / В.Н. Прошкин, И.А. Прошин // Проблемы технического управления в региональной энергетике. Пенза: ПГТА, 2005.-С. 212-215.

109. Прошкин В.Н. Магнитострикционный преобразователь линейных перемещений как объект управления / В.Н. Прошкин, И.А. Прошин // Проблемы технического управления в региональной энергетике. Пенза: ПГТА,2005.-С. 216-220.

110. Прошкин В.Н. Автоматизированная система моделирования информационных процессов / В.Н. Прошкин, П.П. Кувырков, O.E. Марусев // Академия профессионального образования. Санкт Петербург, 2006. -№ 5. - С. 2-13.

111. Прошкин В.Н. Магнитострикционный преобразователь частоты вращения валопроводов электрических машин / В.Н. Прошкин, А.Н. Дигузов, А.Н. Шер-кутов // Проблемы технического управления в региональной энергетике. -Пенза: ПГТА, 2006.

112. Прошкин В.Н. Магнитострикционный преобразователь угловых перемещений / В.Н. Прошкин, А.Н. Дигузов, А.Н. Шеркутов // Проблемы технического управления в региональной энергетике. Пенза: ПГТА, 2006.

113. Прошкин В.Н. Акустические демпферы для нового поколения магнитострикционных преобразователей линейных перемещений / В.Н. Прошкин, Э.А. Магомедова // Проблемы технического управления в региональной энергетике. Пенза: ПГТА, ПГТА, 2006.

114. Прошкин В.Н. Акустоэлектрические преобразователи для нового поколения магнитострикционных приборов / В.Н. Прошкин, Э.А. Магомедова // Проблемы технического управления в региональной энергетике. Пенза: ПГТА,2006.

115. Прошкин В.Н. Антинакипная установка для теплообменной аппаратуры / В.Н. Прошкин, A.A. Коняхин, JT.H. Пурясова, С.Е. Синицына // Проблемы технического управления в региональной энергетике. Пенза: ПГТА, 2006.

116. Прошкин В.Н. Способ моделирования психофизиологический эффектов в обучающих системах / В.Н. Прошкин, Я.А. Туровский, П.А. Бояров // Проблемы технического управления в региональной энергетике. Пенза: ПГТА, 2006.

117. Прошкин В.Н. Магнитострикционный преобразователь линейных перемещений как система взаимосвязанных элементов / В.Н. Прошкин, И.А. Про-шин // Проблемы технического управления в региональной энергетике. Пенза: ПГТА, 2006.

118. Прошкин В.Н. Магнитострикционные преобразователи линейных перемещений для специальных условий эксплуатации // Датчики и системы. М.: 2007. -№6.-35-39.

119. Родионов В.Д., Терехов В.А., Яковлев В.Б. Технические средства АСУ ТП: Учебное пособие для вузов. / Под ред. В.Я. Яковлева.-М.: Высш. шк., 1989. -263 с.

120. Розенблат М.А. Новые достижения и направления в развитии магнитных датчиков // № 9,1996, С. 42-50.

121. Розенблат М.А. Аморфные магнитные сплавы основа нового поколения магнитных устройств систем управления и вычислительной техники. // Приборы и системы управления. № 7, 1997, С. 53-60.

122. Руководство по эксплуатации: Датчики линейных перемещений (ДЛП 50 672.30.780 РЭ; ДЛП - 1000 672.30.781 РЭ; ДЛП - 1500 672.30.779 РЭ). ПКБМ, г. Пенза, 2002. - 53 с. Для служебного пользования.

123. Система измерений линейных перемещений С 072. Технические характеристики, НИИФИ, г. Пенза, 2003. - 1 с.

124. Советов Б.Я., Яковлев С.А. Моделирование систем: Учеб. для вузов М.: Высш. шк., 2001.-343 с.

125. Смогунов В.В. Ударные процессы в мехатронных системах: Методические указания / Под ред. В.И. Волчихина. ПГТУ, 1993. - 44 с.

126. Справочник проектировщика АСУ ТП / Под ред. Г.Л. Смилянского. М.: Машиностроение, 1983. - 527 с.

127. Теоретическая механика. Терминология. М.: Наука, 1977. - 48 с.

128. Теребушко О.Н. Основы теории упругости и пластичности. М.: Наука, 1984.-320 с.

129. Титце У., Шенк К. Полупроводниковая схемотехника: Справочное руководство. Пер. с нем. М.: Мир, 1982. 512 с.

130. Тимошенко С.П., Гудьер Дж. Теория упругости. Пер. с англ. / Под ред. Г.С. Шапиро. М.: Наука, 1979. - 560 с.

131. Тлявлин А.З. Исследование и разработка магнитострикционных преобразователей двигателей малых перемещений: Дис.канд.тех.наук. Уфа, 1982. -219 с. Для служебного пользования.

132. ТУ 14-1-803-73 Проволока холоднотянутая из сплава 52КФ 1989. - 7 с.

133. ТУ 14-1-930-74 Проволока холоднотянутая из сплава 44НХМТ. Опытная партия. 1992. -5 с.

134. Ультразвук. Маленькая энциклопедия / Под ред. И.В. Голяминой. М.: Советская энциклопедия, 1979.-400 с.

135. Ультразвуковые преобразователи. Под ред. Кикучи Е. Мир, 1972. 424 с.

136. Ураксеев М. А., Мукаеев Р. Ю., Ясовеев В. X. Магнитострикционные преобразователи перемещения с подвижным магнитом. // Приборы и системы управления № 2, 1999 - С. 24-26.

137. Уровнемер «СТРУНА-М» Технические характеристики и инструкция по эксплуатации. ЗАО НТФ НОВИНТЕХ, г. Королев, Моск. обл., 2003. - 4 с.

138. Уровнемер «ПМП-200». Технические характеристики и инструкция по эксплуатации. НПП «СЕНСОР», г. Заречный, Пензенская обл., -2003. 2 с.

139. Физический энциклопедический словарь. Гл. ред. А.Н. Прохоров М.: Сов. Энциклопедия. 1983 - 928 с.

140. Хоровиц П., Хилл У. Искусство схемотехники: В 2-х томах. Пер. с англ. -М.: Мир, 1983.-т. 1.598 с.

141. Хофман Д. Информационно-вычислительные системы обеспечения качества. М.: Энергоатомиздат, 1991. - 272 с.

142. Чиченкова С.В. Исследование физических свойств дисперсионно-твер-деющих Fe-Ni элинваров с целью их применения в звукопроводах MJ13: Дис.канд. техн. наук. Новосибирск, 1974. - 144 с.

143. Чомова Н.Г. Дисперсионно-твердеющие сплавы с малым температурным коэффициентом модуля упругости. Прецизионные сплавы: Сб. трудов ЦНИИЧМ, Вып. 15.-М.: Металлургия, 1956. 78 с.

144. Шикалов B.C. Исследование и разработка элемента памяти для вычислительных устройств на магнитострикционных линиях задержки на крутильных и продольных волнах. Дис. .канд. техн. наук. - Киев, 1969. - 250 с.

145. Шпинь А. П. Принципы построения магнитострикционных преобразователей перемещений // Метрология, 1986, № 6. с. 10-18.

146. Электромагнитные и магнитные устройства в станкостроении / Под ред. Харизоменова И.В. -М.: Машиностроение, 1974. 184 с.

147. Эскизно-технический проект «Оглядка-П» в 8 книгах. Пенза, ПКБМ, 1991. Для служебного пользования.

148. Эскизно-технический проект КТС ИЛ-114 в 11 книгах. Пенза, ПКБМ, 1991. Для служебного пользования.

149. Яворский Б.М., Детлаф А.А. Справочник по физике М.: Наука, 1977. -943 с.

150. Ясовеев В.Х. Магнитострикционные волноводные преобразователи параметров движения (развитие теории, исследование технических возможностей, развитие научной базы для проектирования: Дис.докт. техн. наук. Уфа, 2002. -425 с.

151. Buckley О.Е. Magnetostrictive Delay Line / О.Е. Buckley, L.W. Keehan // Electrical Communication. 1951, vol; 28, March, p. 46-53.

152. Capteurs de déplacement: quelles techno. Electronique industrielle № 6411 -02 - 84. C, 66, fig. 6.

153. Des distances de 50 mètres connues à 1 mm près: c' est Г effet Wiedmann // Mesures-16 juin 1986, h. 43-46.

154. Eric Catier. Capteurs de déplacement: quelles techno // Electronique Industrielle №64/1 -02 -1984, p. 62 -67.

155. Kontaktfreie Ultraschall Schreibstriftpositioniering. "Elektronikprahis". 1980, 15, №2, 36, 38.

156. Linear Displacement Transducer (Temposonics II). Installation and Instruction

157. Manual for Analog Systems, 1996. 35 p.

158. Linear Position Sensor BTL 5. Technical Description User's Manual. Balluff Inc., Holton Drive, - 2004. -9 p.

159. Patent Number 4721902 USA. Int. CL: G01R 27/04; H03K 5/22. U.S. CL: 324/58.5 B; 307/234; 307/470. Noise rejection in a sonic transducer / J. Tellerman, Carl A. Pedersen, Boris Goldfeld // Date of Patent: Jan. 26.1988.

160. The Avenue "Electro-hydraulic linear executive mechanisms for servo and proportional control". Catalogue "Darker Fluid Power" № 1175 GB. Feedback Specifications. September 1985 r., P. 8,9.

161. Williams R.S. Theory of magnetostrictive delay lines for pulse and Continuous wave transmission. IRE Transactions on Ultrasonic Engineering, 1959, PQUE-7, № 11,p. 16-38.

162. Web: htth: //www.temposonics.com.

163. Web: htth: //www.balluff.com.

164. Web: htth://www.public/iastate/edu/~terfenol/