автореферат диссертации по машиностроению и машиноведению, 05.02.05, диссертация на тему:Мехатронные комплексы магнитной локации технических объектов с элементами из нанокристаллических магнитомягких сплавов

На правах рукописи

Шахнин Вадим Анатольевич

МЕХАТРОННЫЕ КОМПЛЕКСЫ МАГНИТНОЙ ЛОКАЦИИ ТЕХНИЧЕСКИХ ОБЪЕКТОВ С ЭЛЕМЕНТАМИ ИЗ НАНОКРИСТАЛЛИЧЕСКИХ МАГНИТОМЯГКИХ СПЛАВОВ

Специальности: 05.02.05 Роботы, мехатроника и робототехнические системы; 05.02.11 Методы контроля и диагностика в машиностроении

Автореферат

диссертации на соискание учёной степени доктора технических наук

о А № ^

Владимир 2009

Работа выполнена во Владимирском государственном университете

Научный консультант: доктор технических наук, профессор

Малафеев Сергей Иванович, Владимирский государственный университет

Официальные оппоненты: доктор физико-математических наук,

профессор

Зенкевич Станислав Леонидович, Московский государственный технический университет им. Н.Э. Баумана

доктор технических наук, профессор Халатов Евгений Михайлович, Государственный космический научно-производственный центр им. М.В. Хруничева

доктор технических наук, профессор Шатерников Виктор Егорович, Московский государственный университет приборостроения и информатики

Ведущая организация: ЗАО «Научно-исследовательский институт интроскопии МНПО «СПЕКТР»

Защита состоится «09» октября 2009 г. в 14 часов на заседании диссертационного совета Д 212.025.05 при Владимирском государственном университете по адресу: 600000, г. Владимир, ул. Горького, 87. Тел. (4922) 479928; факс. (4922) 532-575; e-mail: sovet@vpti.vladimir.ru

С диссертацией можно ознакомиться в научной библиотеке университета.

Автореферат разослан «£7>> сентября 2009 г.

Ученый секретарь диссертационного совета, кандидат технических наук, доцент

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы. Развитие современной техники опирается на использование новых высокоэффективных материалов, среди которых особое место занимают нанокристаллические магнитомягкие сплавы (НММС) с высоким содержанием кобальта. Особенностью этих материалов является уникальное сочетание механических и магнитных свойств. При большой прочности и пластичности они обладают близкой к нулю магнитострикцией, высокой начальной магнитной проницаемостью и чрезвычайно низкими потерями энергии на перемагничивание. На основе НММС и радиопоглощающей керамики разработано новое поколение крупногабаритных объектов электромагнитного экранирования для аэрокосмической техники. Диссертация посвящена решению проблемы их автоматизированного контроля и диагностики.

Современное малотоннажное производство нанокристаллических сплавов не обеспечивает получения материалов с заданными служебными свойствами, т.к. технологические параметры определяются эмпирически, отсутствуют строгие научные представления о механизмах образования дефектов. Необходим производственный многофункциональный контроль технических объектов с элементами из НММС. Под многофункциональностью в данном случае понимается возможность контроля дефектов, неоднородностей механических и магнитных свойств, т.е. комплекса признаков, характеризующих состояние объектов, для предсказания и предотвращения нарушений нормального режима их эксплуатации. В настоящее время наиболее распространенными методами исследования нанокристаллических сплавов являются методы электронной микроскопии, фотонной корреляционной спектроскопии и рентгеновские дифракционные методы. Для производственного контроля крупногабаритных объектов они непригодны, поскольку являются разрушающими, предназначены для исследований в лабораторных условиях, сложны для автоматизации и не обеспечивают требуемой многофункциональности. Методы и средства неразрушающего контроля и технической диагностики (НКТД) элементов из нанокристаллических сплавов в настоящее время отсутствуют, т.к. не исследованы причинно - следственные связи контролируемых и измеряемых параметров, не созданы соответствующие математические модели. Большие площади контролируемых поверхностей требуют разработки принципов управления движением датчиков НКТД с возможностью выполнения перемещений по криволинейным траекториям и

реализацией сложных законов движения во времени.

Таким образом, актуальность исследований определяется практической потребностью в высокоточном, многофункциональном автоматизированном контроле и диагностике крупногабаритных технических объектов нового поколения с элементами из нанокристаллических магнитомягких сплавов. Исследования, лежащие в основе диссертации, относятся к новому научному направлению автоматизации НКТД в машиностроении «Автоматизация технологических процессов контроля и диагностики на основе мехатронных систем». Тема диссертации соответствует п. 43 «Мехатронные технологии» Перечня приоритетных направлений развития науки, технологий и техники Российской Федерации на период до 2010 года (федеральный уровень), утверждённого Правительственной комиссией РФ по научно-технической политике 21.07.2004 г.

Целью исследований является повышение технического уровня, эксплуатационной безопасности и надёжности крупногабаритных технических объектов с элементами из нанокристаллических магнитомягких сплавов на основе многофункционального автоматизированного контроля и диагностики на всех этапах жизненного цикла.

Объект исследований: мехатронные средства, способные обеспечить многофукциональный НКТД технических объектов с элементами из нанокристаллических магнитомягких сплавов в условиях недетерминированности внешней среды, физических свойств изделий и характера выявляемых дефектов.

Предметом исследований являются теоретические основы построения, а также методы синтеза, аппаратной и структурно-алгоритмической реализации средств НКТД на основе мехатронных комплексов магнитной локации (МКМЛ).

Достижение цели исследований предполагает решение следующих задач:

1. Анализ технологического процесса контроля и технической диагностики крупногабаритных изделий как объекта автоматизации средствами мехатроники.

2. Обоснование перспективности автоматизации НКТД на основе мехатронных комплексов магнитной локации с глубокой функционально-конструктивной и аппаратно-программной интеграцией основных компонент.

3. Разработка принципов интеграции компонент, осуществляющих контроль и обеспечивающих движение элементов мехатронных комплексов магнитной локации.

4. Разработка методов синтеза математических и компьютерных моделей НКТД, отражающих интеграционную специфику мехатронных комплексов, устойчивых к влиянию помех, характерных для магнитной локации.

5. Создание новых типов датчиков магнитной локации и средств вторичного преобразования, интегрированных с датчиками силомоментного очувствления и обладающих свойством инвариантности к изменению параметров контактирования с объектом контроля.

6. Разработка алгоритмов управления движением элементов мехатронных комплексов магнитной локации на основе интеграции компонент, обеспечивающих движение, с компонентами, осуществляющими контроль и диагностику.

7. Экспериментальное подтверждение эффективности предложенных принципов интеграции компонент мехатронных комплексов на примере решения типовых задач локационного контроля и диагностики.

8. Разработка и изготовление опытных образцов МКМЛ, реализующих предложенные принципы интеграции основных компонент, их промышленные испытания.

Решение указанных задач требует применения теоретико-экспериментальных методов исследования, важнейшими из которых являются методы современной теории автоматического управления, мехатроники, неразрушающего контроля и технической диагностики, математического моделирования, а также методы математической статистики и теории погрешностей, аналитические и численные методы решения прямых и обратных задач математической физики, методы теории регуляризации неустойчивых задач алгебры и математической физики, методы теории и техники электрофизического эксперимента.

Научная новизна заключается в разработке теоретических основ новой концепции мехатронного подхода к решению проблемы многофункционального контроля и диагностики крупногабаритных технических объектов с элементами из нанокристаллических магнитомягких сплавов. Сущность концепции заключается в использовании управления на основе учёта текущих результатов контроля и диагностики как платформы для интеграции интеллектуальных модулей, осуществляющих контроль и обеспечивающих движение элементов мехатронных комплексов магнитной локации. Научную новизну содержат следующие результаты: 1. Предложен и теоретически обоснован способ синтеза математических моделей магнитной локации, устойчивых к влиянию помех и

отражающих интеграционную специфику мехатронных комплексов неразрушающего контроля и технической диагностики.

2. Разработаны принципы конструктивного, информационного и программного объединения датчиков магнитной локации и силомоментного очувствления в единый интеллектуальный сенсорный модуль мехатронного комплекса с целью обеспечения инвариантности к параметрам контактирования с объектом контроля, отличающиеся применением методов статистического локального моделирования.

3. Предложен способ интеграции процессов шумоподавления в магнитных и силомоментных измерительных компонентах мехатронного комплекса, отличающийся единым методологическим подходом на основе аппарата калмановского рекуррентного оценивания.

4. Предложен способ ускоренного формирования обучающих массивов данных, отличающийся совместным использованием метода статистических испытаний и дифференциального преобразования мгновенных значений сигналов датчиков магнитной локации и силомоментного очувствления.

5. На основе информационной интеграции компонент, обеспечивающих движение, с компонентами, осуществляющими контроль и диагностику, разработан способ управления движением элементов мехатронных комплексов, отличительной особенностью которого является учёт текущих результатов контроля.

6. Предложены методы решения локационных задач дефектометрии, контроля механических и магнитных свойств изделий в условиях нестабильности химического состава и режимов термообработки нанокристаллических магнитомягких сплавов на основе использования мехатронных комплексов с глубокой интеграцией компонент.

7. Экспериментально доказана эффективность применения мехатронных комплексов для технической диагностики полуфабрикатов НММС на ранних стадиях технологического цикла с целью прогнозирования свойств готовой продукции.

Практическая значимость работы:

1. Разработано алгоритмическое (программное) обеспечение, позволяющее реализовать предложенный способ синтеза устойчивых математических моделей магнитной локации для управления мехатронными комплексами.

2. Разработаны новые датчики магнитной локации и силомоментного очувствлении и реализованы принципы их конструктивной,

информационной и программной интеграции в единый интеллектуальный сенсорный модуль мехатронного комплекса.

3. Разработаны алгоритмы калмановского рекуррентного оценивания и их программная реализация, позволяющие повысить точность оценок значений магнитных и механических параметров на основе интеграции процессов шумоподавления в магнитоизмерительных и силомоментных компонентах мехатронного комплекса.

4. Предложена аппаратная и программная реализация способа ускоренного формирования обучающих массивов данных для компонент магнитной локации и силомомоментного очувствления.

5. Разработан адаптивный интерполятор для управлением движением датчиков мехатронных комплексов магнитной локации на основе метода оценочной функции с учётом текущих результатов контроля.

6. Разработан и изготовлен модельный ряд мехатронных комплексов «МАГНИТ» локационного типа с управлением на основе учёта текущих результатов контроля. Мехатронные комплексы предназначены для дефектометрии и контроля механических и магнитных свойств технических объектов с элементами из нанокристаллических магнитомягких сплавов («МАГНИТ-Д» и «МАГНИТ-М»), а также для диагностики полуфабрикатов этих сплавов на ранних стадиях технологического цикла с целью прогнозирования свойств готовой продукции («МАГНИТ-КРИСТАЛЛ» и «МАГНИТ-ИМПУЛЬС»), В конструкции МКМЛ реализовано 14 технических решений, признанных изобретениями.

7. На основе научных исследований, проведённых с помощью мехатронных комплексов «МАГНИТ», предложены новые способы неразрушающего контроля, четыре из которых признаны изобретениями.

Достоверность научных положений, выводов и рекомендаций подтверждается обоснованным выбором методов исследования, адекватных поставленным задачам; соответствием результатов теоретических исследований результатам математического моделирования, вычислительного и физического экспериментов; использованием при экспериментальных исследованиях поверенных средств измерений и апробированных методик; эффективностью мехатронных средств НКТД, разработанных на основе научных положений, выводов и рекомендаций диссертации; практикой производственной эксплуатации мехатронных комплексов «МАГНИТ» различных модификаций.

Реализация и внедрение результатов работы. Научные результаты диссертации использовались в период с 2002 по 2008 г.г. при проведении исследований и опытно-конструкторских работ, выполняемых в Центре инновационных технологий Владимирского государственного университета в рамках научно-технической программы «Научные исследования высшей школы по приоритетным направлениям науки и техники» (подпрограмма 201-«Производственные технологии»), а также при выполнении НИР по заказам Института физики металлов РАН, Ивановского станкостроительного объединения, Нижегородского завода «ЭЛЕКТРОМАШ», Омского завода транспортного машиностроения, Омского филиала ВНИТИ, АО «УРАЛАВТОПРИЦЕП», Балашихинского и Ивановского заводов автокранов, Верх-Исетского металлургического завода (г. Екатеринбург), ЗАО «НПО ТЕХКРАНЭНЕРГО» (г. Владимир) и др. организаций. В настоящее время результаты диссертации используются при проведении во ВлГУ исследований по программе «Развитие научного потенциала высшей школы (2009-2010 годы)», проект 111 «Разработка и исследование систем автоматического управления с прогнозирующими моделями для технических объектов с не полностью наблюдаемой регулируемой координатой».

Шесть технических решений, признанных изобретениями, внедрены в практику производственного неразрушающего контроля. В настоящее время во Всероссийском НИИ синтеза минерального сырья (г. Александров), ОАО «ОМСКАГРЕГАТ» и ФГУП «Омское моторостроительное объединение им. Баранова» в промышленной эксплуатации находятся восемь единиц гибких мехатронных комплексов «МАГНИТ». Планируется ввод в эксплуатацию комплексов этого типа на других предприятиях и расширение их номенклатуры.

Вопросы теоретического характера и технические решения, отражённые в диссертации, включены в учебные материалы дисциплин «Информационные устройства и системы в мехатронике» и «Интеллектуальные мехатронные системы» для студентов специальности 220401 - «Мехатроника» Владимирского государственного университета.

Апробация работы. Результаты исследований докладывались и обсуждались на симпозиуме IF АС «Роботы и гибкие производственные системы» (Москва, Суздаль, 1986); 8-й, 9-й, 10-й, 12-й Всесоюзных конференциях "Неразрушающие физические методы и средства контроля" (Кишинёв, 1977; Минск, 1981; Львов, 1983; Свердловск, 1990); 3-й, 4-й, 5-й Всесоюзных межвузовских конференциях " Электромагнитные методы контроля качества изделий (Куйбышев, 1978; Омск, 1983; Рига, 1988 ); 4-й и

5-й Всесоюзных конференциях "Методы теории идентификации в задачах измерительной техники и метрологии" ( Новосибирск, 1985; Ленинград, 1990 ); 7-й, 10-й, 12-й Уральских конференциях "Современные методы неразрушающего контроля и их метрологическое обеспечение" (Ижевск, 1984; Устинов, 1986; Ижевск, 1989; Екатеринбург, 1996); Республиканских НТК "Электромагнитные методы контроля" (Минск, 1993; Могилёв, 1996); 1-й Международной конференции по электромеханике и электротехнологиям (Суздаль, 1994); 2-й Всероссийской конференции "Методы и средства измерений физических величин" (Н-Новгород, 1997); 2-й Международной НТК «Конверсия, приборостроение, рынок» (Суздаль, 1997); 1-й, 2-й, 3-й и 4-й Всероссийских НТК «Информационные технологии в науке и производстве» (Н-Новгород, 2000, 2001, 2002, 2003); Международной конференции «Российские и американские университеты на пороге третьего тысячелетия» (Владимир, 2001); 3-й международной конференции по проблемам управления (Москва, 2006); 6-й и 8-й Международных конференциях и выставках «Неразрушающий контроль и техническая диагностика в промышленности» (Москва, 2006, 2008); 5-й, 6-й, 7-й и 8-й Международных НТК «ФРЭМЭ» ( Владимир, 2004, 2005,2006, 2008); 1-й и 2-й Всероссийских НТК «Мехатроника, Автоматизация, Управление (Владимир, Уфа, 2004, 2005); Международном семинаре «Робототехника и мехатроника» (Москва, 2005); пятнадцатой Международной конференции по вычислительной механике и современным прикладным программным системам (Москва, Алушта, 2007), Международной выставке «SENSOR+TEST 2007» (г. Нюрнберг, 2007), Всероссийской НТК «Испытание и эксплуатация приборных устройств военной техники» (Владимир, 2008), а также на научно-технических семинарах во Владимирском государственном университете, в Институте физики металлов РАН (г. Екатеринбург), НИИ интроскопии (г. Москва), АОЗТ "СТАНДАРТ" (г. Москва), Томском и Омском государственных технических университетах.

Публикации и изобретения. По результатам исследований, отражённых в диссертации, автором опубликовано 63 работы, в том числе 17 статей в журналах из Перечня ВАК, монография и два учебных пособия. Изобретения, выполненные по тематике диссертации, защищены 20 авторскими свидетельствами и патентами.

Структура и объём работы. Диссертация, общим объёмом 355 страниц, состоит из введения, семи глав, заключения, библиографического списка из 312 наименований и приложения, иллюстрируется 94 рисунками и содержит 26 таблиц.

КРАТКОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении дана общая характеристика работы, обоснована актуальность темы, сформулированы цели и задачи исследований, определены научная новизна и практическая ценность работы.

В первой главе на основе анализа технологического процесса НКТД крупногабаритных технических объектов с элементами из нанокристаллических магнитомягких сплавов определены принципы его автоматизации:

- в качестве физической основы автоматизации целесообразно выбрать многофункциональные методы магнитной локации;

- в теоретическом аспекте автоматизация НКТД должна базироваться на решении обратных измерительных задач;

-необходимо обеспечить разнообразие режимов изменения магнитного состояния объекта контроля и возможность управления ими в соответствии с текущими результатами контроля;

- датчики магнитной локации и информационные средства вторичного преобразования должны обладать свойствами адаптации к особенностям контролируемых объектов и текущим результатам контроля;

- необходимо обеспечить разнообразие траекторий перемещения и возможность корректировки параметров движения датчиков магнитной локации в соответствии с текущими результатами контроля;

- методы и устройства обработки информации должны обеспечить эффективное подавление помех, обусловленных реализацией локационных принципов контроля и диагностики.

Установлено, что в наиболее полной мере вышеизложенные принципы позволяет реализовать новое направление автоматизации неразрушающего контроля и технической диагностики - автоматизация на базе мехатронных комплексов магнитной локации. Предложена структурная схема МКМЛ (рис. 1) и сформулировано следующее определение: мехатронный комплекс магнитной локации - это автономно функционирующая производственная система для магнитной локации технических объектов, объединяющая на общей интеграционной платформе мехатронные модули неразрушающего контроля и диагностики с манипуляционно-исполнительными мехатронными модулями. Аппаратные и программные средства МКМЛ обеспечивают возможность встраивания мехатронных комплексов в производственные системы более высокого уровня.

Показано, что возможности мехатронных комплексов магнитной локации

в решающей степени определяются двумя взаимосвязанными факторами: уровнем интеллектуализации мехатронных модулей и общими принципами их функционирования, на основе которых модули объединяются в комплекс, т. е. их интеграционной платформой. К числу важнейших функций интеллектуальных мехатронных модулей МКМЛ отнесено следующее: управление движением локационных элементов комплексов; управление процессом перемагничивания объекта локации; обработка сенсорной информации; формирование компьютерной модели магнитной локации; анализ и обработка результатов магнитной локации; самодиагностика и метрологическое обслуживание МКМЛ. В качестве интеграционной платформы объединения интеллектуальных модулей в мехагронный комплекс предложен принцип управления модулями на основе учёта текущих результатов локационного контроля. В выводах по первой главе конкретизированы задачи исследований и намечены пути их решения.

Рис. 1. Структурная схема мехатронного комплекса

Вторая глава посвящена разработке методов формирования устойчивых математических моделей магнитной локации, отражающих интеграционную специфику мехатронных комплексов, и методов корректировки этих моделей на основе учёта текущих результатов локационного контроля. Показано, что важной особенностью магнитной локации по сравнению с другими её видами является то, что сама локация не позволяет «проявить» взаимосвязи измеряемых и контролируемых параметров. Для этого необходимо решение обратных измерительных задач. Проанализированы два типа обратных задач (ОЗ) этого рода: распознавание образа и построение модели. Установлено, что в информационно-алгоритмическом аспекте теоретической основой магнитной локации являются методы решения обратных задач второго типа. Решение задач первого типа в ряде случаев упрощает процесс локации и может рассматриваться как вспомогательный приём. При решении ОЗ магнитной локации исходной является измерительная информация, полученная на однородной представительной выборке типичных объектов, подлежащих НКТД и отражающих наиболее вероятные вариации их параметров. В обучающих массивах экспериментальные данные представляются матрицей сигналов локационного датчика А размера и матрицей контролируемых параметров В размера М*Р , где М- количество образцов; N - размерность сигнала локационного датчика; Р - количество контролируемых параметров.

С учётом ряда допущений несмещенной, эффективной и состоятельной оценкой вектора параметров регрессионной модели магнитной локации У является решение нормальной системы уравнений

Г=(АГА)'АГВ.

Оценка дисперсии предсказания для произвольного /-го объекта с а} -вектором многомерного сигнала локационного датчика определяется выражением

81=[\ + ±-+а](АТ АГха^1, (1)

в котором первое слагаемой является оценкой остаточной дисперсии регрессионной модели; второе слагаемое учитывает дисперсию оценки постоянной составляющей модели; третье характеризует текущее значение дисперсии ар обусловленное дисперсиями оценок параметров модели. Формирование устойчивых регрессионных моделей для систем управления мехатронных комплексов магнитной локации является сложной многокритериальной задачей. На основе вычислительных экспериментов показано, что решающую роль для минимизации оценки дисперсии

предсказания (1) играет правильный выбор предикторов модели с учётом существенности их дисперсионных вкладов. Структурные особенности вычислительного алгоритма, используемого для отбора предикторов, во многом определяют эффективность компьютерных моделей магнитной локации. Решению практических задач управления мехатронными модулями МКМЛ в наибольшей степени соответствует шаговые алгоритмы. Показано, что их недостатком, ограничивающим технологическую гибкость МКМЛ, является невозможность получения альтернативных моделей, учитывающих текущие результаты контроля. Установлено, что результатом синтеза является локальный оптимум на подмножестве предикторов при доминирующей корреляции контролируемого параметра с одним из них. По этой причине необходимо использование метода перебора, требующего значительных затрат времени на обучение мехатронных комплексов при переходе на новый вид контролируемых объектов и невозможность переобучения в процессе локации однотипных изделий.

На основе выполненного анализа предложен способ синтеза устойчивых математических моделей, отличающийся от известных совместным использованием модифицированного алгоритма, реализующего метод главных компонент, и модифицированного шагового алгоритма. На первом этапе построения модели осуществляется процедура отбора предикторов, имеющая отличительные особенности применения критериев отбора по сравнению с общепринятыми для шаговых алгоритмов. На втором этапе формируются матрицы исходных данных Л и В. На третьем эти матрицы корректируются с учётом текущих результатов локации путём использования модифицированного алгоритма, реализующего метод главных компонент. Особенностью этого алгоритма является включение в процесс обучения, т.е. в процесс определения коэффициентов уравнения линейной регрессии, процедуры ортогонального вращения главных компонент.

Разработан метод уточнения параметров регрессионной модели магнитной локации, позволяющий повысить производительность процесса переобучения МКМЛ за счет сокращения объёма физического эксперимента путём использования в нем результатов вычислительного эксперимента.

Третья глава посвящена методам и устройствам обеспечения помехоустойчивости магнитной и силомоментной измерительных компонент МКМЛ. Важнейшей причиной шумовой составляющей сигналов является изменение условий контактирования при перемещение датчика относительно объекта контроля. Наличие компьютера в составе МКМЛ позволяет перейти от детерминистского подхода в решении задачи шумоподавления к

статистическому с использованием методов оптимальной фильтрации. Математическую основу предлагаемого метода повышения точности измерения составляет аппарат калмановского рекуррентного оценивания. Процедура Калмана используется для получения оптимальных оценок значений как магнитных параметров, так и параметров силомоментного очувствления.

Отличительная особенность предлагаемого метода состоит в том, что нелинейная математическая модель, описывающая полный цикл перемагничивания объекта контроля, заменяется набором локальных линейных моделей, зависимости магнитного потока в изделии от напряжённости намагничивающею поля Ф=ДЯ). Число линеаризованных участков соответствует числу ступеней намагничивающего сигнала. Алгоритм фильтрации Калмана формируется для линейного участка. При последовательном переходе с участка на участок изменяются лишь некоторые коэффициенты фильтра. В третьей главе подробно рассмотрены алгоритмы фильтрации. В кратком изложении суть алгоритмов заключаются в следующем.

Алгоритм фильтрации для приращения магнитного потока. На первом этапе формируется модель (уравнения динамики), изменения переменной состояния объекта магнитной локации. Этой переменной в данном случае является i-e приращение магнитного потока, под объектом подразумевается испытуемое изделие, на которое воздействует ¡'-я ступень намагничивающего поля. Уравнение модели записывается следующим образом

Ф,(0 = F^CO + G^CO + CWO, (2)

где Ф .(í) - магнитный поток; F , G, , С, - коэффициенты, определяющие динамику объекта; г/Дг) - детерминированное входное воздействие (очередная ступень намагничивающего поля); q(t) - входной шум или шум объекта, моделированный «белым» гауссовым шумом с нулевым средним.

Следующим этапом является формирование разностного уравнения, описывающего динамику дискретного объекта и соответствующего уравнению (2)

где Чг* , tk ] - переходный коэффициент, определяемый постоянной времени объекта управления и интервалом Ai проведения измерений, Г, -коэффициент возмущения; Я,- - коэффициент при детерминированном входном воздействии. Коэффициенты Гt и Д( определяются параметрами намагничивающего устройства и объекта локации.

На третьем этапе формируется математическая модель измерительной части системы или уравнение измерений в следующем виде

где А ] - коэффициент, связывающий ненаблюдаемую переменную состояния Ф^к]' т-е- магнитный поток, с выходным сигналом измерительной системы 2, ]; у\}к ] - детерминированная составляющая или постоянное смещение на выходе измерительной системы; ] - шум измерений, характеризуемый интенсивностью Я [г^ ]. При условии некоррелированности случайных последовательностей <?[//] и у|/*] дискретный фильтр Калмана описывается системой уравнений:

ЗЫФ

+у Ь ] ■- ■л [/4 №, ] ф, [/,_, ]+щ [1к ]}

где Т]1 \(к, ] - апостериорная дисперсия переменной состояния; ?], , ] - априорная дисперсия переменной состояния; К1 ] - коэффициент усиления; Ф, ] - оценка переменной состояния.

Особенностью реализации данного алгоритма является следующее. В течение времени обработки результатов измерений ] /-го приращения магнитного потока АФ1 коэффициенты Г1 и Л, остаются постоянными. При переходе к следующему приращению они заменяются на Ги1 и Я1+1 в соответствии с изменением наклона линеаризованного участка характеристики Ф=ЛН). После того, как испытуемое изделие намагнитится под действием очередного /-го приращения напряжённости поля, фиксируется набор результатов измерений /-го приращения магнитного потока. Этот набор усредняется. Одновременно усредняются и соответствующие значения приращения напряжённости. Отношение средних значений приращений потока и напряжённости даёт коэффициент К ¡^ , который пропорционален дифференциальной магнитной проницаемости изделия на /-ом участке кривой намагничивания. Затем определяются коэффициенты модели (3) Г, и А,, которые связаны с К ¡^ известной линейной зависимостью. Завершающим этапом является вычисление оценки Ф, [/<.] в соответствии с алгоритмом (4). Возможно уточнение оценки путём повторного запуска процедуры фильтрации на основе уточнённой

математической модели.

Алгоритм калмановской фильтрации для мехатронных магнитолокационных комплексов реализован программно. В диссертации приведена структура программного обеспечения и дано описание наиболее важных подпрограмм. Представлены результаты применения рекуррентной калмановской процедуры для получения оценок приращений магнитного потока и напряжённости магнитного поля. Эксперимент проводился для случая, когда СКО шума измерений составляло 4%, а входной шум - 23% от уровня входного полезного сигнала. Наблюдалось быстрое снижение погрешности с увеличением числа шагов процедуры оценивания, что свидетельствует о хорошей сходимости фильтра. Например, при пяти шагах рекуррентного оценивания приращения магнитного потока погрешность оценки фильтруемого сигнала уменьшалась почти в 40 раз.

В четвёртой главе диссертации отражены исследования, целью которых является повышение достоверности НКТД на основе конструктивного, информационного и программного объединения датчиков магнитной локации и датчиков силомоментного очувствления в единый интеллектуальный сенсорный модуль мехатронного комплекса. Сформулированы принципы построения сенсорных модулей для МКМЛ, важнейшими из которых являются следующие:

• система управления сенсорного модуля обеспечивает реализацию сложных нелинейные законов управления с использованием информации силомоментного очувствления о параметрах контактирования с объектом контроля;

• важнейшим элементом сенсорного модуля является интеллектуальный регулятор на основе высокопроизводительного цифрового микроконтроллера;

• в основе функционирования интеллектуального регулятора лежит многомерная математическая модель, учитывающая статистический характер взаимосвязи основных параметров датчика и параметров контактирования с объектом локации.

Эффективность реализации этих принципов проиллюстрирована на примере сенсорного модуля МКМЛ «МАГНИТ» (рис. 2). При разработке модуля принципиальным является вопрос о математической модели, связывающей его параметры с параметрами контактирования и другими влияющими факторами. На основе этой модели синтезируются управляющие гиперповерхности, представленные в виде специально организованных обучающих массивов данных (ОМД) интеллектуального регулятора. Гибкость МКМЛ требует и гибкости используемых моделей. В связи с этим

предлагается использовать совокупность регрессионных моделей, каждая из которых соответствует лишь локальной области обучающей выборки.

Рис. 2. Сенсорный модуль МКМЛ «МАГНИТ»

Для реализации метода локального моделирования интеллектуальным регулятором в диссертации решены следующие принципиальные задачи:

• выбрана аналитическая формула для локальных моделей;

• определён способ выделения области применения локальной модели;

• предложен критерий выбора размеров этой области;

• разработань; способы определения параметров локальных моделей. Две последние задачи являются наиболее важными. Коротко изложим их суть Я предложенные методы решения.

Критерий выбора размеров области применения локальной модели, должен учитывать как сложность последней, так и количество точек, по которым модель восстанавливается. Обычно используемый критерий минимума функционала средне к вадрат и ческой погрешности не учитывает сложность модели. В диссертации показано, что с учётом требований, которые предъявляются к сенсорному модулю как к измерительному преобразователю, целесообразно использовать подход, предложенный В.Н. Вапником для восстановления зависимостей по выборкам ограниченного объёма. Этот подход основан на минимизации среднего рис к я по эмпирическим данным. Для оценки среднего риска Jy используется формула

1 + е(к)4к

\-е(к)^\Тк

х/э[С(*)] , (5)

где

(« + !) Г, 2* ^ 1п —--+ 1 -1п/7

(£ + !) — (« +1)

1пг при г> 1; О при г < 1;

г при г > 0; оо при 2 < 0;

А [С(к)] - средний эмпирический риск; т] - уровень надёжности оценки (0< г] <1); С(к)={с]к} - вектор коэффициентов локальной модели; к -фиксированное число используемых точек обучающего массива данных.

Новым является то, что в качестве среднего эмпирического риска для сенсорного модуля МКМЛ в диссертации предложено использовать оценку суммарной остаточной дисперсии методических и инструментальных погрешностей измерения регрессоров локальной модели. С учётом незначительной взаимной корреляции погрешностей формула имеет следующий вид к

К ы\

у,

+ £[С(£)]2(Дх7)21. , (6)

где у, - значения параметров сенсорного модуля; х, - значения параметров контактирования; п - количество регрессоров модели.

Таким образом, предлагается в качестве оптимальной локальной модели сенсорного модуля МКМЛ принимать ту, которая соответствует минимуму функционала среднего риска (5), рассчитывая при этом эмпирический средний риск по формуле (6). Оценку (5) при малом объёме выборки к можно рассматривать как оценку точности модели, аппроксимирующей искомую регрессию в окрестности точки ДО). Её целесообразно использовать для определения доверительных границ области применения локальной модели с заданным уровнем надёжности.

При выборе способа определения коэффициентов модели принято во

внимание следующее. Во-первых, в силу специфики моделируемого объекта необходимо обеспечить устойчивость способа к влиянию мешающих факторов (вибрации при перемещении датчика, электромагнитных помех и т.п.), приводящих к появлению аномальных результатов в процессе обучения. Матрица АТА системы нормальных уравнений, построение которой предполагает традиционный метод наименьших квадратов, часто имеет большое число обусловленности. В этом случае при любом методе решения ошибки во входной информации и ошибки округлений приводят к недопустимым погрешностям в вычисленных значениях коэффициентов. Во-вторых, следует учесть, что оценка среднего риска (5) пропорциональна среднему эмпирическому риску. При фиксации к в функционале (6) будет доминировать первое слагаемое, которое представляет собой среднеквадратическое отклонение, традиционно применяемое при восстановления зависимостей классическим методом наименьших квадратов. С учётом этих двух замечаний сделан вывод о целесообразности использования метода наименьших квадратов в качестве основы способа определения коэффициентов модели, но не в классическом, а в робастном варианте, т.е. в варианте устойчивом к влиянию неблагоприятных факторов. Преодолеть вышеназванные затруднения при проектировании датчиков MKMJI предлагается использованием матричной факторизации, называемой сингулярным разложением (CP). Сингулярным разложением действительной матрицы А называется всякая факторизация вида

А = ULVT, (7)

где U - ортогональная матрица размерностью кх к ; V — ортогональная матрица размерностью ( п+1)х (п+1); £ - диагональная матрица кх (п+I), у которой Oij = 0 при и О/ / = Ст/ > 0 . Если для матрицы плана А построено сингулярное разложение вида (7), то вектор искомых коэффициентов В находится как результат умножения определённых ранее матриц по формуле В = VSUTCK , где S - диагональная матрица размерностью (п+1)хк, у которой элементы stJ - 0 при /Vj; элементы s,, = I/ а, при о, > оП0р. и s,, = 0 при о, < оПОр.. Здесь оПор. ~ граница, отделяющая пренебрежимо малые сингулярные числа от учитываемых. На основе результатов теоретических и экспериментальных исследований разработано программное обеспечение для системы управления датчиком MKMJI «МАГНИТ». Программные средства позволяют реализовать метод локального моделирования с использованием сингулярного разложения для определения параметров локальных моделей. В их состав входит универсальная многофункциональная программа DATA и вспомогательные программы работы с файлами данных.

Практическая реализация интеллектуального сенсорного модуля стала возможной лишь в последние годы. Это связано, во-первых, с доступностью 16-битных микроконтроллеров нового поколения и цифровых емкостных делителей напряжения с энергонезависимой памятью. Интеллектуальный регулятор модуля выполнен на базе микроконтроллеров PIC 24 компании Microchip. В качестве элемента с управляемой ёмкостью в датчике магнитной локации применены 4-х канальные ёмкостные делители с функциями запоминания семейства ADC52x компании Analog Devices. Вторым важным фактором, позволившим практически реализовать предложенное техническое решение, явилась возможность использовать в качестве материала магнитопроводов сенсорного модуля аморфный магнитомягкий сплав (АММС) Fe8iSi5BJ4. Для этого АММС характерна исключительно высокая относительная магнитная проницаемость (порядка 106), обеспечивающая чувствительность датчика, достаточную для регистрации микропроцессов перемагничивания. Низкие удельные потери энергии на перемагничивание (порядка 10"' Вт/кг при максимальной индукции 1,5 Тл на частоте 400 Гц) позволяют датчику работать в широком диапазоне частот. Индукция насыщения АММС также существенно выше, чем у пермаллоев (1,5... 1,8 Тл). Это в сочетании с применением фольговых обмоток обеспечивает компактность датчика. Кроме того, АММС обладают хорошими механическими свойствами и высокой коррозионной стойкостью, что немаловажно при эксплуатации сенсорного модуля в составе мехатронного комплекса магнитной локации.

Пятая глава посвящена разработке и исследованию адаптивных устройств вторичного преобразования информации для формирования обучающих массивов данных при синтезе и корректировке компьютерных моделей магнитной локации в соответствии с алгоритмом, предложенным во второй главе. Алгоритм позволяет за счёт сокращения количества косвенных измерений при проведении физического эксперимента уменьшить время корректировки ОМД в процессе контроля или при изменении номенклатуры контролируемых изделий. Сложность заключается в том, что для мгновенных значений выходных сигналов локационных датчиков характерна сильная взаимная корреляция. Поэтому при их использовании требуется формирование обучающих массивов данных существенно большего объёма, чем при реализации неразрушающего контроля другими методами. Второй причиной необходимости ОМД большого объёма, является сильное влияние случайных помех, связанных, в первую очередь, с перемещением сенсорного модуля по поверхности объекта контроля.

Формирование ОМД большого объёма с помощью обычных методов стробирования требует такого увеличение времени обучения МКМЛ, которое сводит к нулю преимущества предложенного метода синтеза и корректировки компьютерных моделей. В связи с этим для мехатронных модулей магнитной локации разработано, устройство для формирования ОМД, реализующее метод дифференциального стробирования совместно с методом статистических испытаний (МСИ). Это устройство по скорости формирования ОМД мало отличается от устройств прямого преобразования, а по точности не уступает преобразователям компенсационного типа. Более того, при высоком уровне случайных составляющих выходного сигнала датчика этот преобразователь позволяет снизить требуемый объём ОМД. Его первая отличительная особенность состоит в том, что по цепи прямого преобразования передаётся сигнал Аи(() пропорциональный не мгновенному значению выходного напряжения датчика, а разности между значениями этого напряжения в двух последовательных моментах стробирования, т. е. в реализации дифференциального метода. Вторая особенность заключается в сравнении разностного сигнала Ди(/) со случайной величиной х, имеющей равномерную функцию распределения Р(х) в интервале 0 < х < А, т. е. в реализации МСИ. Диапазоны изменения измеряемого и моделируемого случайного сигналов устанавливаются одинаковыми. При этом математическое ожидание измеряемой величины равно вероятности Р(Аи>х).

Необходимое число испытаний N зависит от допустимой среднеквадратичной погрешности о оценки мгновенного значения сигнала и диапазона значений преобразуемой величины в соответствии с соотношением о2 = А/И. В предложенном преобразователе число испытаний при заданном значении среднеквадратичной погрешности сокращается за счёт проведения испытаний в области более узкой, чем область изменения выходного напряжения датчика, т. к. значение Д и(() пропорционально не мгновенному значению выходного напряжения датчика, а разности между значениями этого напряжения в двух последовательных моментах стробирования. Таким образом, за счёт МСИ обеспечивается приемлемый уровень методических погрешностей, а свойственное этому методу низкое быстродействие компенсируется применением дифферециального преобразования. На этой основе разработаны и реализованы способы повышения быстродействия устройств формирования (ОМД) мехатронных комплексов магнитной локации за счет автоматического изменения шага считывания в соответствии с текущими результатами контроля.

В шестой главе отражены исследования по управлению движением сенсорных модулей мехатронных комплексов на основе информационной интеграции манипуляционно-исполнительных компонент с компонентами, осуществляющими неразрушающий контроль и диагностику. Установлено, что для МКМЛ наиболее целесообразно контурное управление движением. Однако возможности исполнительных модулей в этом случае ограничиваются тем, что параметры движения должны быть заданы заранее на этапе переобучения. Это оказывается недостаточным, когда для контроля требуется изменение параметров движения непосредственно в процессе локации, например, при обнаружении дефекта или неоднородностей механических и магнитных свойств. С использованием программных моделей проанализированы наиболее распространённые методы интерполяции траекторных перемещений в аспекте возможности создания на их базе алгоритмов управления движением с учётом текущих результататов контроля. Исследовались следующие алгоритмы интерполяции: на основе параметрического уравнении траектории; на основе метода оценочной функции; на основе метода цифровых дифференциальных анализаторов (ЦДА) и алгоритм СОШЗГС (цифра за цифрой). Сделан вывод о том, что для повышения гибкости мехатронных комплексов магнитной локации путём изменения параметров движения сенсорного модуля в соответствии с текущими результатами контроля и диагностики целесообразно применение метода оценочной функции. Для этого предлагается корректировать режим работы логического переключающего устройства интерполятора сигналом, который является результатом интегрирования мгновенных значений контролируемых параметров. При технической реализации способа интегрируются короткие импульсы с амплитудой равной текущим значениям контролируемых параметров. Корректирующее воздействие /(0 на входе логического переключающего устройства в общем случае является пилообразным с изменяющимся наклоном. Интерполятор имеет запаздывание т в переключении компонент вектора управления, а на входе логического переключающего устройства действует сигнал

где /'(() = 5 - траектория, по которой в

идеале должно происходить перемещение.

Если исполнительный модуль имеет ортогональную кинематическую схему, а движение контролируемой точки осуществляется в плоскости ХУ, то система уравнений, соответствующая адаптивному интерполятору, имеет следующий вид:

V, (0 = К ('-*");

аз

< = г<(в) =

- ирм 5> = 1;

О при в - -1;

■ а 1

уоищп— при 0 = -1;

йх

О

л/?« 0 = 1;

0 =

1 при р* > О; -1 при р* < О;

Р =-$81^

а? а?

Эх <3у

Выходные сигналы нелинейных элементов реального интерполятора у* и г/ представляют собой последовательности импульсов, текущая частота которых (о) определяется частотой стробирования выходного сигнала сенсорного модуля и его уровнем в момент стробирования. Значение со лежит за пределами высокочастотной области полосы пропускания исполнительных компонент мехатронного комплекса. Интерполятор, таким образом, представляет собой замкнутую систему для текущих средних значений названных сигналов и разомкнутую для их высокочастотных составляющих. Для реальных скоростей перемещения сенсорного модуля текущие средние кинематических переменных V* и \>у* являются медленно изменяющимися функциями времени. Их значения, а также значение 5 на временных интервалах, включающих несколько последовательных стробирующих импульсов, будем считать постоянными. С учётом этих замечаний алгоритм работы предлагаемого интерполятора поясняется диаграммами на рис. 3. Для упрощения восприятия представлены диаграммы аналогового варианта интерполятора. Диаграмма пилообразной формы соответствует выходному сигналу интегратора, на вход которого подаются поочерёдно стробирующие импульсы с амплитудой равной мгновенным значениям выходного напряжения сенсорного модуля и образцовое компенсирующее напряжение противоположной полярности постоянного уровня. Через а обозначено отношение длительности временного интервала, в течение которого р'>р, к периоду работы интерполятора Т= ^ +

Уу

-Уо V,

Уо

А / \ А8' А ,

/\ /

X и г2 V

< -ь»-

Рис. 3. Диаграммы работы интерполятора

С учётом того, что время интегрирования выходного напряжения датчика т постоянно и равно длительности стробимпульса, значение коэффициента а определяется выходным напряжением датчика в момент стробирования. Средние текущие значения компонент скорости перемещения датчика можно определить так

V, =-|ув|V, . (7)

С учётом подобия треугольников на рис. 3 справедливы следующие соотношения

где р = 1- а.Таким образом, (7) можно представить в виде

^ Уу = | {р + ар / -

Ух = -а|у0|(1 + р/а䧻

ЭУ

дх

Анализ последних формул показывает, что текущие средние значения сигналов ух и V,, зависят от величин р = Ssign(дS/дx), а и р, т. е. предложенный способ позволяет не только реализовать эффект вибрационной линеаризации, но и адаптировать параметры движения сенсорного модуля к текущим значениям сигнала магнитной локации МКМЛ.

Для сенсорного модуля мехатронного комплекса

разработан датчик силомоментного очувствления с расширенным динамическим диапазоном,

обеспечивающий измерение сил, действующих вдоль оси У, а также изгибающих моментов вокруг осей X и 2 (рис. 4). Датчик состоит из двух жёстко связанных между собой идентичных модулей, развёрнутых в плоскости Х02 на 90° друг относительно друга, с размещенными на них

намагничивающими и

измерительными обмотками. Под действием измеряемых сил и моментов происходит деформация упругих перемычек 1 и 2, которая приводит к изменению параметров магнитной цепи датчика. Высокая магнитоупругая чувствительность достигается применением в качестве материала датчика сплава 44НХТЮ {)хтах = 1300, Вг = 0,28 Тл, В5 = 0,55 7л), а также за счет концентраторов напряжений, которыми являются отверстия 3 на упругих перемычках модулей. Датчик отличается от известных тем, что изменение магнитного сопротивления цепи обусловлено двумя причинами: изменением воздушных зазоров и проявлением магнитоупругого эффекта. Это обстоятельство, существенно расширяя диапазон измеряемых сил и моментов, позволяет использовать преобразователь в мехатронных комплексах не только как источник информации датчика магнитной локации, но и для силомоментного управления манипуляционно-исполнительным модулем в сочетании с управлением по вектору скорости. Предложена математическая модель, используемая при проектировании силомоментных датчиков мехатронных комплексов различного назначения.

очувствления сенсорного модуля

Седьмая глава посвящена экспериментальному подтверждению эффективности мехатронных комплексов с глубокой интеграцией основных компонент при решении задач многофункционального контроля и диагностики крупногабаритных технических объектов с элементами из нанокристаллических магнитомягких сплавов. Первый раздел отражает результаты этих исследований в области дефектометрии. Решались две задачи: первая - исследовать свойства и возможности разработанных методов отстройки от влияния параметров контактирования сенсорного модуля с объектом контроля, вторая - исследовать возможность достоверного оценивания параметров дефектов (размеров и глубины залегания) с помощью предложенных методов моделирования и программных средств.

Обучение мехатронного комплекса, проводилось на элементах электромагнитного экранирования с размерами 1500x1000x5 мм3, выполненных на основе лент из нанокристаллического сплава CosjFe^NiioSii\ВХ1. Моделировались наиболее вероятные дефекты, связанные с разрывом лент и образованием «воздушных карманов» во внутренних слоях элементов. Модели дефектов выполнялись с помощью лазера в виде отверстий в торцевой грани изделия различных диаметров d(50...500 мкм) с различными глубинами залегания h до 5><103 мкм. Нормальная составляющая поля дефекта (сигнал от дефекта) считывалась сенсорным модулем мехатронного комплекса. При локации сенсорный модуль перемещался по траектории, которая формировалась с помощью предложенного интерполятора в результате прямолинейного возвратно-поступательного движения с одновременным вращением плоскости, в которой это движение совершалось. При формирования обучающего массива данных выходной сигнал датчика, полученный в результате локации поверхности контролируемого образца, преобразовывался адаптивным преобразователем (гл. 5) в магнитограммы, состоящие из 128 мгновенных значений. При повороте плоскости возвратно-поступательного перемещения датчика на 180 градусов формировалось 36 магнитограмм. Контролируемыми параметрами в этом эксперименте являлись диаметр d и глубина залегания h дефекта. В качестве наблюдаемых использовались различные параметры

магнитограммы. Например, такие традиционные, как размах А и интервал Т между экстремумами, а также амплитуды спектральных составляющих разложения этого сигнала по заданной системе ортогональных базисных функций (тригонометрической, Уолша, Хаара, полиномов Чебышева, Лежандра и др.). Экспериментальные результаты сводились в матрицу наблюдений Z, которая обрабатывалась универсальной программой

построения регрессионных уравнений. В зависимости от того, какие параметры рассматривались в качестве входных, а какие считались выходными, находились решения либо прямых, либо обратных задач. На первом этапе эксперимента для традиционных параметров А и Г в результате обработки 144 магнитограмм эти решения были получены в виде регрессионных моделей

Л = 119,2 + 36,5íf — 7,4й - 2,51 Но ;

7 = - 7,9 + 6,7d + 4,4Л + 0,16Н0; (8)

¿=-2,21 + 0,5Шо + 2,0 ' 10'2Л + 3,6' 10"г7;

Л = 5,17 -0,82#о -3,1 10 *2Л + 17,1 10"2Г, (9)

В этих уравнениях приняты следующие единицы измерения: для d и h -десятки мкм, для Н0- десятые доли А/м, для А и Т- условные единицы. Как видно, общий характер зависимостей (8) и (9) соответствует теоретическим формулам, связывающим параметры поля рассеяния и радиус дефекта цилиндрической формы, хотя эти зависимости получены формально, только статистической обработкой экспериментальных данных без обращения к теории поля. Для сравнения предложенного и традиционных методов обработки информации на втором этапе эксперимента вся обучающая выборка была разбита на две части. В обучающую выборку (ОМД), являющуюся основной для получения оценок с помощью программы DATAD, были внесены данные для 72 магнитограмм с нечётными номерами, остальные 72 магнитограмм с чётными номерами составили поверочную выборку для контрольного оценивания по обычно используемым в дефектометрии линейным регрессионным уравнениям. При этом для обработки применялся упрощённый вариант программы DATAD, без поиска начальной достоверной локальной модели. Кроме того, при построении локальных моделей использовались всегда все син1улярные числа, поэтому, возможно, некоторые локальные модели были неустойчивы и давали плохие оценки. Результаты второго этапа эксперимента выявили, что даже при упрощенном подходе оценки, выполненные с помощью адаптивного метода локального моделирования, существенно точнее тех, которые получены по традиционному аналитическому уравнению линейной регрессии. Установлено, что при использовании программы DATAD среднеквадратическая погрешность оценивания глубины залегания дефекта и его диаметра снижается на 25...30 %. Полученные результаты реализованы при разработке системы управления MKMJ1 «МАГНИТ-Д» (рис. 5).

I

I

Рис. 5. Мехатронный комплекс «МАГНИТ-Д»

Второй раздел главы отражает результаты исследований, целью которых является решение актуальной задачи автоматизации контроля механических и магнитных свойств элементов электромагнитного экранирования из нан о кристаллического сплава (на примере сплава Со^Ре^Л^ц С помощью МКМЛ «МАГНИТ-М» были проведены эксперименты гю выявлению многофакторной статистической взаимосвязи магнитных и механических свойств нанокристаллического сплава различных разливок после скоростной закалки с последующим высокотемпературным отжигом. На основе результатов эксперимента предложены способы повышения гибкости НКТД, обеспечивающие возможность количественного контроля механических и магнитных свойств нанокристаллических сплавов при вариациях химического состава и режимов термообработки. С применением предложенной методики расчёта погрешностей результатов многопараметрового магнитного контроля механических свойств подтверждена высокая достоверность такого контроля. Несколько образцов МКМЛ «МАГНИТ-Д» и «МАГНИТ-М» в течение нескольких лег успешно эксплуатируются на ряде предприятий аэрокосмического машиностроения. Омское моторостроительное объединение им. Баранова, и Акционерная компания «Омскагрегат» планируют расширения парка МКМЛ,

В заключительном разделе главы представлены результаты диагностики полуфабрикатов н а н о к р и с тал л кчес к их лент на ранних стадиях технологического цикла, выполненной с помощью МКМЛ «МАГНИТ-КРИСТАЛЛ» и «МАГНИТ-ИМ ПУЛЬС», магнитоизмерительный модуль которого представлен на рис.6. Цель диагностики - прогнозирование магнитных свойств готовых изделий для целенаправленной корректировки технологического процесса и увеличения выхода продукции высшего качества. Для диагностики использовался метод, основанный на исследовании скачкообразных процессов перемагничивания, отвечающий требованиям аысокой чувствительности к состоянию наноструктуры и химическому составу полуфабрикатов на но кристаллической ленты. Исследования скачкообразных процессов перемагничивания были направлены на выявление корреляционных зависимостей между параметрами скачков намагниченности в полуфабрикатах на ранних стадиях технологического цикла и магнитными свойствами готовой нанокристаллической ленты из магнитомягкого сплава С^ре^Ч^цВп.

Рис. 6. Измерительны ц модуль МКМЛ «МАГНИТ-ИМПУЛЬС»

С помощью гибких мехатронных комплексов «МАГНИТ-ИМПУЛЬС» в цеховых условиях исследовалась продукция следующих видов: полуфабрикат после прохождения агрегата электронно-лучевого переплава; полуфабрикат после прохождения агрегата высокоскоростной закалки:

полуфабрикат после агрегата высокотемпературного отжига; полуфабрикат после прохождения агрегата термомагнитной обработки и готовая Кроме того, исследовались пробы полуфабрикатов, прошедшие моделирование отдельных технологических операций в лаборатории. Моделирование проводилось при следующих значениях основных технологических параметров: толщина сопла - 500 мкм; ширина зазора между соплом холодильником - 250 мкм; скорость перемещения рабочей поверхности холодильника 25 м/с; приложенное давление 0,2 атм.; плотность расплава 6820 кг/м3; длина теплового контакта - 50 мм. Рабочая поверхность холодильника изготовлена из стали. Закалка проводилась в смеси азота с воздухом (10%) при давлении 0,3 атм. Мехатронный комплекс выполнял статистическую обработку результатов измерений не менее, чем для 50 областей магнитной локации, и формировал результаты исследований в виде регрессионных уравнений и графиков статистически обработанных зависимостей. Экспериментально установлено, что текущие средние значения частоты и магнитного момента скачков намагниченности, а также обусловленной ими составляющей магнитной проницаемости полуфабрикатов находятся в тесной корреляционной зависимости с магнитными свойствами готовой ленты. Предложен способ и разработана методика прогнозирования магнитных свойств готовой нанокристаллической ленты по результатам диагностики её полуфабрикатов на ранних стадиях технологического цикла.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Итогом исследований является решение проблемы автоматизации магнитолокационного контроля крупногабаритных технических объектов с элементами из нанокристаллических магнитомягких сплавов на основе новой концепции мехатронного подхода. Результаты диссертации легли в основу нового научного направления автоматизации неразрушающего контроля и технической диагностики - «Мехатронные технологии НКТД крупногабаритных технических объектов». При реализации предложенной концепции получены следующие результаты:

1. Теоретически обоснован и программно реализован способ синтеза устойчивых математических моделей магнитной локации, учитывающий интеграционную специфику мехатронных комплексов. Способ позволяет получать на исследуемом множестве сигналов адекватные модели магнитной локашш, устойчивые к влиянию систематических и случайных погрешностей исходных данных. Оценка дисперсии предсказания значений служебных параметров нанокристаллического магнитомягкого сплава Со57Ге5№ц£1ПВп по моделям, синтезированным предложенным способом, на 15... 18% ниже, чем по обычно применяемым регрессионным моделям.

2. Разработаны, изготовлены и исследованы новые типы интеллектуальных сенсорных модулей мехатронных комплексов магнитной локации, отличительной особенностью которых является конструктивная и информационная интеграция магнитоизмерительных и силомоментных компонент с целью обеспечения инвариантности к параметрам контактирования с объектом контроля.

3. Разработан способ обеспечения инвариантности сенсорных модулей к параметрам контактирования с объектом контроля за счёт использования информации силомоментного очувствления на основе многомерного статистического моделирования взаимосвязи параметров сенсорных модулей и параметров контактирования. Способ позволяет снизить дисперсионные вклады предикторов регрессионных моделей магнитной локации элементов из НММС в 1,5...2,0 раза по сравнению с известными методами стабилизации параметров контактирования.

4. Разработан и программно реализован способ интеграции процессов шумоподавления в магнитных и силомоментных измерительных

компонентах МКМЛ, отличающийся единым методологическим подходом на основе применения аппарата калмановского рекуррентного оценивания.

5. Предложен, программно и аппаратно реализован способ ускоренного формирования обучающих массивов данных для управляющих компонент мехатронных комплексов магнитной локации при наличии существенной случайной составляющей сигнала. В основу способа положено совместное использование метода статистических испытаний и дифференциального стробоскопического преобразования сигналов датчиков магнитной локации. Способ позволяет при заданном уровне допустимой среднеквадратической погрешности сократить время формирования ОМД для элементов из нанокристаллических магаигомягких сплавов с высоким содержанием кобальта на 50.. .70 %.

6. На основе интеграции компонент, обеспечивающих движение, с компонентами, осуществляющими контроль и диагностику, разработан, программно и аппаратно реализован способ управления перемещением локационных датчиков с учётом текущих результатов НКТД.

7. Разработан и изготовлен модельный ряд мехатронных комплексов «МАГНИТ» для дефектометрии, контроля и прогнозирования механических и магнитных свойств крупногабаритных технических объектов с элементами из нанокристаллических магнитомягких сплавов. В конструкции мехатронных комплексов реализовано 14 технических решений, признанных изобретениями.

8. На основе научных исследований, проведённых с помощью мехатронных комплексов «МАГНИТ», предложены новые способы неразрушающего контроля и технической диагностики, четыре из которых признаны изобретениями.

9. Промышленная эксплуатация мехатронных комплексов «МАГНИТ» в течение ряда лет на предприятиях аэрокосмической отрасли показала их высокий технический уровень, эксплуатационную надёжность и определила направления дальнейшего совершенствования.

В приложении представлены заключения об использовании результатов диссертационной работы и акты внедрения изобретений.

ОСНОВНЫЕ ПУБЛИКАЦИИ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ

1. Шахнин, В.А. Гибкие производственные модули неразрушающего контроля. Кн. 4. Элементы систем управления ГПМНК: монография / В .А. Шахнин. - М.: Спутник, 2007. - 66 с. ISBN 978-5-364-00531-1.

2. Шахнин, В.А. Гибкий производственный модуль неразрушающего контроля - составная часть гибких производственных систем / В.А. Шахнин И Тр. 1-й Всероссийской научно-технической конференции «Мехатроника, автоматизация, управление». - М., 2004. - 228 с.

3. Шахнин, В.А. Проектирование электронных средств неразрушающего контроля с применением методов оптимальной фильтрации / В.А. Шахнин // Проектирование и технология электронных средств. - 2004. - №4. - С. 2-7.

4. Шахнин, В.А. Устройства намагничивания для робототехнических комплексов неразрушающего контроля / В.А. Шахнин // Мехатроника, автоматизация, управление. - 2005. - №6. - С. 29-32.

5. Шахнин, В.А. Проектирование датчиков для гибких модулей неразрушающего контроля средств электронной техники / В.А. Шахнин. // Проектирование и технология электронных средств. -2005. - №4. - С. 23-27.

6. Шахнин, В.А. Расчётная модель датчика для гибких производственных модулей неразрушающего контроля // Мехатроника, автоматизация, управление. -2006. -№12. - С. 13-17.

7. Шахнин, В.А. Системы управления для гибких модулей неразрушающего контроля / В.А. Шахнин // Тр. 3-й Международной конференции по проблемам управления. / М., 2006. - Т. 2. - С. 73-74.

8. Шахнин, В.А. Адаптивное управление с идентификатором для мехатронного модуля неразрушающего контроля / В.А. Шахнин // Труды ВлГУ. - Вып. 1. - 2006. - С. 19-24.

9. Шахнин, В.А. Датчики с расширенным динамическим диапазоном для силомоментного очувствления роботов / В.А. Шахнин // Мехатроника, Автоматизация, Управление. - 2007. - №6. - С. 39-44.

10. Шахнин, В. А. Метод синтеза пространственной модели для гибких модулей неразрушающего контроля / В.А. Шахнин // Тез. докл. 15-ой Международной конференции по вычислительной механике и современным прикладным программным системам. - М., 2007. - С. 510-511.

11. Шахнин, В.А. Гибкие производственные модули неразрушающего контроля / В.А. Шахнин // Дефектоскопия. - 2008. - № 2. - С. 76-83.

12. Шахнин, В.А. Датчик для очувствления гибких производственных модулей / В.А. Шахнин // Датчики и системы. - 2008. - № 6.- С. 42-44.

13. Шахнин, В.А. Адаптивное управление перемещением датчиков гибких производственных модулей неразрушающего контроля / В.А. Шахнин // Дефектоскопия. - 2008. - № 8. - С. 49-53.

14. Шахнин, В.А. Принципы гибкой автоматизации неразрушающего контроля приборных устройств военной техники / В.А. Шахнин // Тр. Всероссийской НТК «Испытание и эксплуатация приборных устройств военной техники». - М., 2008. - С. 190-192.

15. Шахнин, В.А. Адаптивный метод интерполяции траекторных перемещений / В.А. Шахнин // Тр. 7-й Международной НТК «ФРЭМЭ-2008». - Суздаль, 2008. - Кн. 1. - С. 306-309.

16. Шахнин, В.А. Адаптивное управление датчиком для гибких производственных модулей неразрушающего контроля / В.А. Шахнин // Контроль и диагностика. - 2008. - № 8. - С. 34-38.

17. Шахнин, В.А. Адаптивный магнитоконтактный датчик для гибких производственных модулей неразрушающего контроля / В.А. Шахнин. II Датчики и системы. - 2008. - № 9. - С. 8-11.

18. Шахнин, В. А. Управление движением элементов гибких производственных модулей неразрушающего контроля / В.А. Шахнин // Приборы и системы. Управление, контроль, диагностика. -2008. -№ И. -С. 49-52.

19. Шахнин, В.А. Принципы гибкой автоматизации неразрушающего контроля в машиностроении / В.А. Шахнин II Автоматизация и современные технологии. - 2008. - №12. - С. 27-30.

20. V.A. Shakhnin. Flexible manufacturing modules for nondestructive testing // RJ of Nondestructive Testing. - 2008. - Vol. 44. - No 2. - P. 247-254.

21. V.A. Shakhnin. The movement adaptive control of sensors for flexible manufacturing modules of nondestructive testing // RJ of Nondestructive Testing. - 2008. - Vol. 44. - No 8. - P. 552-555.

22. Шахнин, В.А. Адаптивный интерполятор для гибких мехатронных комплексов неразрушающего контроля / В.А. Шахнин // Автоматизация и современные технологии. - 2009. - № 3. - С. 12-16 .

23. Шахнин, В.А. Автоматический магнитоизмерительный прибор для изучения процессов перемагничивания ферроматериалов / В.А. Шахнин // Приборы и техника эксперимента. - 1979. - №6. - С. 51-52.

24. Шахнин, В.А. Намагничивающее устройство для контроля изделий из ферромагнитных материалов / В.А. Шахнин // Дефектоскопия. - 1979. -№9.-С. 31-35.

25. Селезнев, Ю.В., Чувствительность первичных преобразователей скачков намагниченности / Ю.В. Селезнев, В.А. Шахнин // Измерительная техника. -1980. -№3. - С. 17-20.

26. Казаков, Н.С. О помехоустойчивости контроля ферромагнитных изделий по параметрам шума Баркгаузена / Н.С.Казаков, В.А. Шахнин, A.C. Петяев // Дефектоскопия. - 1982. - №10. - С. 34-38.

27. Селезнев, Ю.В. Использование рекуррентной калмановской процедуры для синтеза систем неразрушающего контроля / Ю.В. Селезнев, В.А. Шахнин, Н.В. Зажирко // Тр. 10-ой Всесоюзной конференции «Неразрушающие физические методы и средства контроля». - Львов. 1984. - С.75-79.

28. Шахнин, В.А.. Применение рекуррентного Калмановского оценивания в магнитных измерениях / В.А. Шахнин, Н.В. Зажирко // Тез. докл. 5-ой Уральской НТК «Современные методы неразрушающего контроля». - Ижевск, 1984. - С.27-28.

29. Вишняков, P.C.Информационные устройства робототехнических систем. Учебное пособие / P.C. Вишняков, В.А. Шахнин. ВПИ -Владимир, 1988. - 96 с.

30. Шахнин, В.А. Применение методов многомерного статистического анализа для идентификации марок конструкционных сталей / В.А. Шахнин // Тр. 12-й Всесоюзной конференции «Неразрушающие физические методы и средства контроля» - Свердловск. 1990. - С. 9698.

31. Селезнёв, Ю.В. Методы и устройства для контроля магнитных свойств малых объёмов ферромагнетиков / Ю.В. Селезнёв Н.С.Казаков, Д.К. Пискунов, В.А. Шахнин. - Омск: Изд-во ОмПИ, 1984. 110 с.

32. Шахнин, В.А. Многопараметровый контроль электротехнических сталей на основе метода главных компонент / В.А. Шахнин // Тр. 1-й Международной конференции по электромеханике и электротехнологиям. - Суздаль, 1994. - С. 74-77.

33. Шахнин, В.А. О достоверности неразрушающего контроля химического состава сталей / В.А. Шахнин // Сб. науч. тр. «Автоматизированные информационные системы контроля и управления». - Владимир: Издательство ВлГУ. 1996. - С. 50-53.

34. Шахнин, В.А. Оценка чувствительности аппаратуры для идентификации марок сталей / В.А. Шахнин // Тр. 2-й Международной НКТ «Конверсия, приборостроение, рынок». -Суздаль, 1997.-С. 38-41.

35. Шахнин, В.А. Результаты экспериментальных исследований устойчивых моделей косвенных многопараметровых измерений / В.А. Шахнин // Тр. 1-й Всероссийской НКТ «Информационные технологии в науке и производстве». - Н.-Новгород, 2000. - С. 18-21.

36. Шахнин, В.А. Эффективный алгоритм синтеза регрессионных моделей / В.А. Шахнин // Тр. 4-й Международной НТК «ФРЭМЭ-2002». - Владимир, 2002. - С. 46-47.

37. Шахнин, В.А. Синтез и результаты экспериментальных исследований устойчивых моделей косвенных многопараметровых измерений / В.А. Шахнин // Тр. 6-й Международной НТК «ФРЭМЭ-2004». -Владимир, 2004. - С. 24-25.

Вклад соискателя в работы, выполненные в соавторстве: в работе [25] выполнен расчёт магнитного поля преобразователей; в работе [26] предложена методика оценки помехоустойчивости; в работах [27, 28] исследованы структурные схемы систем контроля; в работе [29] написаны разделы 1.3, 3.1, глава 4 и глава 6; в работе [31] написаны глава 1 и глава 3.

АВТОРСКИЕ СВИДЕТЕЛЬСТВА И ПАТЕНТЫ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ

1. Устройство для регистрации статических петель гистерезиса. Авт. свид. СССР № 875320 / Шахнин В.А., Казаков Н.С., Катык B.C. Опубл. в Б.И. 1981. №39.

2. Устройство для измерения потерь на перемагничивание. Авт. свид. СССР № 920599 / Шахнин В.А., Казаков Н.С., Солонин Е.В., Лебель В.В. Опубл. в Б.И. 1982. № 14.

3. Устройство для регистрации динамических петель гистерезиса. Авт. свид. СССР № 920602 / Шахнин В.А., Казаков Н.С. Опубл. в Б.И. 1982. № 14.

4. Устройство для регистрации динамических петель гистерезиса. Авт. свид. СССР № 924645 / Петяев A.C., Шахнин В.А., Казаков Н.С.

Опубл. в Б.И.1982. № 16.

5. Устройство для регистрации динамических петель гистерезиса. Авт. свид, СССР № 935843 / Петяев A.C., Шахнин В.А., Казаков Н.С. Опубл. в Б.И. 1982. №22.

6. Способ неразрушающего контроля изделий из ферромагнитных материалов. Авт. свид. СССР №947738 / Казаков Н. С., Шахнин В. А., Петяев A.C. Опубл. в Б.И. 1982. № 28.

7. Устройство для измерения коэрцитивной силы ферромагнитных материалов. Авт. свид. СССР № 1004929 / Шахнин В.А., Шахнина Т.Е., Казаков Н.С., Музыченко H.H. Опубл. в Б.И. 1983. № 10.

8. Стробоскопический преобразователь периодических электрических сигналов. Авт. свид. СССР № 1019341/ Шахнин В. А., Петяев A.C., Казаков Н.С. Опубл. в Б.И. 1983. № 19.

9. Стробоскопический преобразователь периодических сигналов. Авт. свид. СССР № 1051441/ Селезнёв Ю.В., Шахнин В. А., Петяев A.C., Казаков Н.С. Опубл. в Б.И. 1983. № 40.

10. Устройство для измерения составляющих потерь на перемагничивание. Авт. свид. СССР № 638905 / Шахнин В. А., Пискунов Д.К., Казаков Н.С. Опубл. в Б. И. 1985. № 47.

11. Устройство для определения статических петель гистерезиса. Авт. свид. СССР №1255974 / Селезнев Ю.В, Шахнин В.А., Зажирко Н.В., Журов A.B. Опубл. в Б.И.1986. № 33.

12. Динамометрический датчик. Авт. свид. СССР № 1352262/ Шахнин В.А., Егоров И.Н., Запускалов В.Г. Опубл. в Б.И. 1986. № 42.

13. Измеритель потерь энергии, обусловленных скачками намагниченности. Авт. свид. СССР № 783733 / Шахнин В.А., Казаков Н.С. Опубл. в Б. И. 1987. № 44.

14. Устройство для измерения параметров скачков Баркгаузена. Авт. свид. СССР № 834539 / Шахнин В.А., Казаков Н.С. Опубл. в Б. И. 1988. № 20.

15. Устройство для определения амплитудных распределений скачков Баркгаузена. Авт. свид. СССР № 917146 / Шахнин В.А. и др. Опубл. в Б.И. 1989. № 12.

16. Способ магнитошумовой структуроскопии. Авт. свид. СССР № 926583 / Селезнёв Ю.В., Казаков Н.С., Шахнин В.А. Опубл. в Б.И. 1989. № 17.

17. Устройство для магнитошумовой структуроскопии. Авт. свид. СССР № 970204 / Казаков Н.С. Шахнин В.А., Петяев A.C. Опубл. в Б.И. 1989. №40.

18. Авт. свид. СССР № 152199 / Селезнёв Ю. В., Казаков Н.С., Катык B.C., Корнилович П.А., Шахнин В.А.

19. Авт. свид. СССР №167327 / Казаков Н. С., Петяев А.С., Шахнин В.А., Катык В. С., Корнилович П. А.

20. Устройство для контроля ферромагнитных колец. Авт. свид. СССР № 1553932 / Шахнин В.А. Опубл. в Б.И. 1990. № 12.

21. Патент Р.Ф. № 2306536. Датчик для силомоментного очувствления/ В.А. Шахнин - Опубл. в Б. И. 2007. № 26.

Подписано в печать 28.06.09. Формат 60x84/16. Усл. печ. л. 2,09. Тираж 100 экз. Заказ ¿£>04« Издательство Владимирского государственного университета 600000, Владимир, ул. Горького, 87.

ВВЕДЕНИЕ.

ГЛАВА 1. АНАЛИЗ ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО ПРОЦЕССА МАГНИТНОЙ ЛОКАЦИИ КРУПНОГАБАРИТНЫХ ИЗДЕЛИЙ С ЭЛЕМЕНТАМИ ИЗ НММС КАК ОБЪЕКТА АВТОМАТИЗАЦИИ СРЕДСТВАМИ МЕХАТРОНИКИ.

1.1. Принципы автоматизации контроля и диагностики крупногабаритных объектов с элементами из НММС на основе мехатронного подхода.

1.2. Анализ пригодности современных средств магнитного контроля для НКТД крупногабаритных технических объектов с элементами из нанокристаллических сплавов на основе мехатронного подхода.

1.3. Состав, структурные, функциональные и информационные взаимосвязи интеллектуальных модулей мехатронных комплексов магнитной локации.

1.4. Анализ особенностей датчиков мехатронных комплексов магнитной локации объектов с элементами из НММС.

1.4.1. Требования к датчикам мехатронных комплексов.

1.4.2. Конструктивные схемы электромагнитных датчиков магнитной локации.

1.4.3. Повышение достоверности контроля с помощью накладных электромагнитных первичных преобразователей.

1.5. Анализ принципов управления движением датчиков мехатронных комплексов магнитной локации. ,.

Выводы по первой главе.

ГЛАВА 2. МЕТОДЫ ФОРМИРОВАНИЯ МАТЕМАТИЧЕСКИХ И КОМПЬЮТЕРНЫХ МОДЕЛЕЙ МАГНИТНОЙ ЛОКАЦИИ, ОТРАЖАЮЩИХ ИНТЕГРАЦИОННУЮ СПЕЦИФИКУ МЕХАТРОННЫХ КОМПЛЕКСОВ.

2.1. Теоретические основы синтеза математических моделей магнитной локации.

2.2. Адаптация методов синтеза устойчивых компьютерных моделей для мехатронных средств магнитной локации.

2.3. Анализ влияния погрешностей исходных экспериментальных данных на качество моделей магнитной локации.

2.4. Сокращение времени обучения систем управления МКМЛ на основе корректировки параметров регрессионной модели.

Выводы по второй главе.

ГЛАВА 3. РАЗРАБОТКА МЕТОДОВ ОБЕСПЕЧЕНИЯ ПОМЕХОУСТОЙЧИВОСТИ МЕХАТРОННЫХ КОМПЛЕКСОВ МАГНИТНОЙ ЛОКАЦИИ.

3.1. Оценка шумоподавляющих свойств модулей мехатронных комплексов магнитной локации.

3.2. Дискретная математическая модель динамической системы квантования магнитного потока.

3.3. Алгоритмы фильтрации для приращений магнитного потока и напряжённости магнитного поля.

3.4. Программная реализация алгоритмов калмановской фильтрации для систем управления МКМЛ.

3.4.1. Структура программного обеспечения.

3.4.2. Описание наиболее важных подпрограмм.

Выводы по третьей главе.

ГЛАВА 4. РАЗРАБОТКА И ИССЛЕДОВАНИЕ ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНЫХ СЕНСОРНЫХ МОДУЛЕЙ ДЛЯ МЕХАТРОННЫХ КОМПЛЕКСОВ МАГНИТНОЙ ЛОКАЦИИ

4.1. Принципы построения датчиков магнитной локации с отстройкой от изменений параметров контактирования с объектом контроля.

4.2. Применение методов локального моделирования для построения интеллектуальных сенсорных модулей магнитной локации.

4.3. Определение параметров локальных моделей сенсорного модуля МКМЛ и оценка их адекватности.

4.4. Разработка программных средств для системы управления сенсорного модуля мехатронного комплекса.

Выводы по четвёртой главе.

ГЛАВА 5. РАЗРАБОТКА И ИССЛЕДОВАНИЕ МЕТОДОВ УСКОРЕННОГО ФОРМИРОВАНИЯ ОБУЧАЮЩИХ МАССИВОВ ДАН

НЫХ ДЛЯ МЕХАТРОННЫХ КОМПЛЕКСОВ МАГНИТНОЙ ЛОКАЦИИ.

5.1. Дифференциальный метод преобразования сигналов магнитной локации для формирования ОМД.

5.2. Применение адаптивных методов для сокращения времени формирования ОМД мехатронных средств магнитной локации.

5.3. Разработка способов формирования интервалов дискретизации адаптивных устройств для синтеза ОМД.

Выводы по пятой главе.

ГЛАВА 6. РАЗРАБОТКА АЛГОРИТМОВ УПРАВЛЕНИЯ ДВИЖЕНИЕМ ЭЛЕМЕНТОВ МЕХАТРОННЫХ КОМПЛЕКСОВ

МАГНИТНОЙ ЛОКАЦИИ.

6.1. Анализ пригодности известных методов интерполяции для формирования алгоритмов управления движением элементов МКМЛ 217 6. 2. Разработка адаптивного алгоритма и устройств управления движением датчика МКМЛ на основе метода оценочной функции.

6. 3. Разработка силомоментного датчика для управления движением элементов МКМЛ.

Выводы по шестой главе.

ГЛАВА 7. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ ФУНКЦИОНАЛЬНЫХ ВОЗМОЖНОСТЕЙ МЕХАТРОННЫХ КОМПЛЕКСОВ ПРИ РЕШЕНИИ ЗАДАЧ КОНТРОЛЯ И ДИАГНОСТИКИ. 25 О

7.1. Применение МКМЛ «МАГНИТ» для обнаружения и оценивания параметров дефектов типа «несплошность» в элементах из на-нокристаллических магнитомягких сплавов.

7.2. Применение МКМЛ «МАГНИТ» для контроля механических свойств элементов из нанокристаллических магнитомягких сплавов.

7.3. Применение МКМЛ «МАГНИТ» для диагностики свойств нанокристаллических магнитомягких сплавов на ранних стадиях технологического цикла.

Выводы по седьмой главе.

Интеграция ранее обособленных научных и инженерных направлений относится к числу главных отличительных особенностей мехатроники как новой области современной науки и техники. Именно на стыке различных направлений решается целевая проблема мехатроники в сфере машиностроения: создание принципиально новых видов движущихся устройств, модулей, машин и комплексов, отвечающих потребностям современных гибких реконфигурируемых производств [13]. Диссертация посвящена решению этой проблемы применительно к технологическому процессу локационного контроля и диагностики крупногабаритных технических объектов с элементами из нанокристаллических магнитомягких сплавов (НММС) с высоким содержанием кобальта. Особенностью этих материалов является уникальное сочетание механических и магнитных свойств. При большой прочности и пластичности они обладают близкой к нулю магнитострикцией, высокой начальной магнитной проницаемостью и чрезвычайно низкими потерями энергии на перемагничивание. На основе НММС и радиопоглощающей керамики разработано новое поколение крупногабаритных объектов электромагнитного экранирования для аэрокосмической техники. Мехатронные средства их автоматизированного неразрушающего контроля и технической диагностики (НКТД) являются объектом исследований диссертации.

Современное малотоннажное производство нанокристаллических сплавов не обеспечивает получения материалов с заданными служебными свойствами, т.к. технологические параметры определяются эмпирически, отсутствуют строгие научные представления о механизмах образования дефектов [4, 5]. Необходим производственный многофункциональный контроль технических объектов с элементами из

НММС. Под многофункциональностью в данном случае понимается возможность комплексного контроля дефектов, неоднородностей механических и магнитных свойств, т.е. комплекса признаков, характеризующих состояние объектов, для предсказания и предотвращения нарушений нормального режима их эксплуатации. В настоящее время наиболее распространенными методами исследования нанокристаллических сплавов являются методы электронной микроскопии, фотонной корреляционной спектроскопии и рентгеновские дифракционные методы. Для производственного контроля крупногабаритных объектов они непригодны, поскольку являются разрушающими, предназначены для исследований в лабораторных условиях, сложны для автоматизации и не обеспечивают требуемой многофункциональности. Методы и средства неразрушающего контроля и технической диагностики элементов из нанокристаллических сплавов в настоящее время отсутствуют, т.к. не исследованы причинно - следственные связи контролируемых и измеряемых параметров, не созданы соответствующие математические модели. Большие площади контролируемых поверхностей требуют разработки принципов управления движением датчиков НКТД с возможностью выполнения перемещений по криволинейным траекториям и реализацией сложных законов движения во времени.

Таким образом, актуальность исследований определяется практической потребностью в высокоточном, многофункциональном автоматизированном контроле и диагностике крупногабаритных технических объектов нового поколения с элементами из нанокристаллических магнитомягких сплавов и отсутствием в настоящее время технических средств для их осуществления. Исследования, лежащие в основе диссертации, относятся к новому научному направлению автоматизации НКТД в машиностроении «Автоматизация технологических процессов контроля и диагностики на основе мехатронных систем». Тема диссертации соответствует п. 43 «Мехатронные технологии» Перечня приоритетных направлений развития науки, технологий и техники Российской Федерации на период до 2010 года (федеральный уровень), утверждённого Правительственной комиссией РФ по научно-технической политике 21.07.2004 г.

Целью исследований является повышение технического уровня, эксплуатационной безопасности и надёжности крупногабаритных технических объектов с элементами из нанокристаллических магннтомягких сплавов на основе многофункционального автоматизированного контроля и диагностики на всех этапах жизненного цикла.

Объектом исследований являются мехатронные средства, способные обеспечить многофункциональный НКТД в условиях недетерминированности внешней среды, при изменяющихся геометрических параметрах изделий, возможной смене материала, характера выявляемых дефектов, при корректировке набора измеряемых величин. Гибкость является ключевым свойством, отличающим такие средства НК от традиционных [6-8]. Для её достижения актуально решение задач правильного выбора метода неразрушающего контроля и конструктивно-технологического подхода при разработке технических средств его реализации. Большим потенциалом гибкости обладают локационные методы магнитного неразрушающего контроля, принадлежащие к числу наиболее перспективных в сфере современных диагностических технологий машиностроения [9-12]. Потенциал гибкости заложен не только в физической природе магнитной локации, т. е. в функционально - корреляционных связях технологических и магнитных параметров (характеристик), но и в способе её осуществления путём перемещения датчиков по поверхности контролируемых технических объектов.

Предметом исследований являются теоретические основы построения, а также методы синтеза, аппаратной и структурно-алгоритмической реализации средств НКТД на основе мехатронных комплексов магнитной локации (МКМЛ). Базой предлагаемых методов является мехатронный подход [2, 13, 14], заключающийся в данном случае в глубокой интеграции компонент, осуществляющих неразрушающий контроль, и обеспечивающих движение элементов средств магнитной локации. Мехатронные средства магнитного контроля и диагностики по уровню гибкости можно отнести к трём поколениям. К первому относятся средства с программным управлением; ко второму - адаптивные средства РЖ; к третьему -средства неразрушающего контроля с элементами искусственного интеллекта. Мехатронные комплексы магнитной локации (МКМЛ), являющиеся объектом исследований, отражённых в диссертации, безусловно, должны обладать гибкостью, соответствующей второму и третьему поколениям. Это определяется необходимостью их эффективного функционирования в условиях изменяющейся внешней технологической среды, в первую очередь, свойств контролируемых объектов. Не менее важным является то, что магнитная локация является контактной, а её достоверность определяется адаптационными способностями технических средств к изменению параметров контактирования при перемещении датчиков относительно объекта контроля. Областью применения мехатронных комплексов магнитной локации является сплошной контроль с высоким разрешением на поверхностях крупногабаритных изделий. Функциями МКМЛ являются получение и обработка сигналов магнитной локации, необходимых для принятия решений о соответствии показателей качества продукции норме или, в более сложных случаях, для принятия решения о корректировке технологических процессов в условиях изменяющейся внешней технологической среды при широкой номенклатуре объектов контроля.

Отличительной особенностью разрабатываемых МКМЛ является перенос функциональной нагрузки на интеллектуальные модули и их объединение в мехатронный комплекс на основе единой интеграционной платформы. В перспективе возможности МКМЛ должны расширяться благодаря совершенствованию датчиков магнитной локации, других средств очувствления, адаптации и технической имитации интеллектуальных функций, свойственных человеку. Это позволит им стать неотъемлемой частью гибких реконфигурируемых производств, ориентированных на безлюдные технологии.

Системные принципы создания таких производств и их основных компонент, к числу которых относятся гибкие мехатронные комплексы, сформулированы в основополагающих работах отечественных учёных О. А. Аверьянова, Б. Н. Белянина, Л. И. Волчкевича, Е. И. Воробьёва, С. Л. Зенкевича, А. И. Корендясева, Ф. М. Кулакова, В. С. Кулешова, И. М. Макарова, Ю. В Подураева, Е. П. Попова, В. Т. Портмана, А. Г. Раковича, Ю. М. Соломенцева, Е.Д. Теряева, А.К. Тугенгольда, А. В. Тимофеева, Я. А. Шифрина, Е. И. Юревича, А. С. Ющенко. Формирование и развитие научного направления автоматизации неразрушающего контроля и технической диагностики в нашей стране связано с именами В. Г. Герасимова, Э. С. Горкунова, А. Л. Дорофеева, В. В. Клюева, Г. С. Корзунина, И. Г. Лещенко, А. Н. Плахотнюка, В. Г. Пустынникова, Ю. В. Селезнёва, В.В. Сухорукова, В.Е. Шатерникова, В. Е. Щербинина, Ю. М. Шкарлета и др. В научном мире широко известны исследования в названной области учёных Японии, США, ФРГ, Австрии, Италии, Венгрии: A. Simada, К. Hasegava, К. Iwata, М. Vucobratovich, D. Yorgen, Т. Tarn, J. Beavans, B.Bette, A. Browne, J. Kay,

К. Hermann, Н. Muller, S. Romaniny, H. Libby, R. Seznec, F. Ferster, S. Shtumm, P. Normayer, J. Somlo.

Изучение работ этих учёных, других ведущих исследователей и практических специалистов в области автоматизации неразрушаюшего контроля и технической диагностики показало, что в настоящее время вопросам повышения универсальности и гибкости средств НКТД с целью их интеграции в современные гибкие реконфигурируемые производства во всём мире уделяется всё большее внимание. В этом направлении ведётся интенсивная работа в ряде экономически развитых стран. Вместе с тем, исследования в области мехатронного подхода, т. е. синергетического [15] объединения структурных компонент, технологий, энергетических информационных процессов на всех этапах жизненного цикла средств НКТД, пока не носят комплексного характера, посвящены частным вопросам. Многие методы и приёмы заимствуются из результатов исследований, посвящённых разработке мехатронных комплексов иного назначения без учета специфики НКТД. В нашей стране созданы лишь единичные экземпляры мехатронных комплексов контроля и диагностики в машиностроении преимущественно с помощью эмпирических принципов агрегатирования применительно к условиям конкретного производства.

ДОСТИЖЕНИЕ ЦЕЛИ ИССЛЕДОВАНИЙ ПРЕДПОЛАГАЕТ РЕШЕНИЕ СЛЕДУЮЩИХ ЗАДАЧ:

1. Анализ технологического процесса контроля и технической диагностики крупногабаритных изделий как объекта автоматизации средствами мехатроники.

2. Обоснование перспективности автоматизации НКТД на основе мехатронных комплексов магнитной локации с глубокой функционально-конструктивной и аппаратно-программной интеграцией основных компонент.

3. Разработка принципов интеграции компонент, осуществляющих контроль и обеспечивающих движение элементов мехатронных комплексов магнитной локации. Обоснование требований к этим компонентам.

4. Разработка методов синтеза математических и компьютерных моделей НКТД, отражающих интеграционную специфику мехатронных комплексов, устойчивых к влиянию помех, характерных для магнитной локации.

5. Создание новых типов датчиков магнитной локации и средств вторичного преобразования, интегрированных с датчиками силомоментного очувствления и обладающих свойством инвариантности к изменению параметров контактирования с объектом контроля.

6. Разработка алгоритмов управления движением элементов мехатронных комплексов магнитной локации на основе интеграции компонент, обеспечивающих движение, с компонентами, осуществляющими контроль и диагностику.

7. Экспериментальное подтверждение эффективности предложенных принципов интеграции компонент мехатронных комплексов на примере решения типовых задач локационного контроля и диагностики.

8. Разработка и изготовление опытных образцов МКМЛ, реализующих предложенные принципы интеграции основных компонент, их промышленные испытания.

Решение указанных задач требует применения теоретико-экспериментальных методов исследования, важнейшими из которых являются методы современной теории автоматического управления, мехатроники, неразрушающего контроля и технической диагностики, математического моделирования, а также методы математической статистики и теории погрешностей, аналитические и численные методы решения прямых и обратных задач математической физики, методы теории регуляризации неустойчивых задач алгебры и математической физики, методы теории и техники электрофизического эксперимента.

НАУЧНАЯ НОВИЗНА ИССЛЕДОВАНИЙ ЗАКЛЮЧАЕТСЯ в разработке теоретических основ новой концепции мехатроииого подхода к решению проблемы многофункционального контроля и диагностики крупногабаритных технических объектов с элементами из нанокристаллических магнитомягких сплавов. Сущность концепции заключается в использовании управления на основе учёта текущих результатов контроля и диагностики как платформы для интеграции интеллектуальных модулей, осуществляющих контроль и обеспечивающих движение элементов мехатронных комплексов магнитной локации. Научную новизну содержат следующие результаты:

1. Предложен и теоретически обоснован способ синтеза математических моделей магнитной локации, устойчивых к влиянию помех и отражающих интеграционную специфику мехатронных комплексов неразрушающего контроля и технической диагностики.

2. Разработаны принципы конструктивного, информационного и программного объединения датчиков магнитной локации и силомоментного очувствления в единый интеллектуальный сенсорный модуль мехатронного комплекса с целью обеспечения инвариантности к параметрам контактирования с объектом контроля, отличающиеся применением методов статистического локального моделирования.

3. Предложен способ интеграции процессов шумоподавления в магнитных и силомоментных измерительных компонентах мехатронного комплекса, отличающийся единым методологическим подходом на основе аппарата калмановского рекуррентного оценивания.

4. Предложен способ ускоренного формирования обучающих массивов данных, отличающийся совместным использованием метода статистических испытаний и дифференциального преобразования мгновенных значений сигналов датчиков магнитной локации и силомоментного очувствления.

5. На основе информационной интеграции компонент, обеспечивающих движение, с компонентами, осуществляющими контроль и диагностику, разработан способ управления движением элементов мехатронных комплексов, отличительной особенностью которого является учёт текущих результатов контроля.

6. Предложены методы решения локационных задач дефектометрии, контроля механических и магнитных свойств изделий в условиях нестабильности химического состава и режимов термообработки нанокристаллических магнитомягких сплавов на основе использования мехатронных комплексов с глубокой интеграцией компонент.

7. Экспериментально доказана эффективность применения мехатронных комплексов для технической диагностики полуфабрикатов НММС на ранних стадиях технологического цикла с целью прогнозирования свойств готовой продукции. ПРАКТИЧЕСКАЯ ЗНАЧИМОСТЬ РАБОТЫ ОПРЕДЕЛЯЕТСЯ

СЛЕДУЮЩИМИ РЕЗУЛЬТАТАМИ:

1. Разработано алгоритмическое (программное) обеспечение, позволяющее реализовать предложенный способ синтеза устойчивых математических моделей магнитной локации для управления мехатронными комплексами.

2. Разработаны новые датчики магнитной локации и силомоментного очувствлении и реализованы принципы их конструктивной, информационной и программной интеграции в единый интеллектуальный сенсорный модуль мехатронного комплекса.

3. Разработаны алгоритмы калмановского рекуррентного оценивания и их программная реализация, позволяющие повысить точность оценок значений магнитных и механических параметров на основе интеграции процессов шумоподавления в магнитоизмерительных и силомоментных компонентах мехатронного комплекса.

4. Предложена аппаратная и программная реализация способа ускоренного формирования обучающих массивов данных для компонент магнитной локации и силомомоментного очувствления.

5. Разработан адаптивный интерполятор для управлением движением датчиков мехатронных комплексов магнитной локации на основе метода оценочной функции с учётом текущих результатов контроля.

6. Разработан и изготовлен модельный ряд мехатронных комплексов «МАГНИТ» локационного типа с управлением на основе учёта текущих результатов контроля. Мехатронные комплексы предназначены для дефектометрии и контроля механических и магнитных свойств технических объектов с элементами из нанокристаллических магнитомягких сплавов («МАГНИТ-Д» и «МАГНИТ-М»), а также для диагностики полуфабрикатов этих сплавов на ранних стадиях технологического цикла с целью прогнозирования свойств готовой продукции («МАГНИТ-КРИСТАЛЛ» и «МАГНИТ-ИМПУЛЬС»). В конструкции МКМЛ реализовано 14 технических решений, признанных изобретениями.

7. На основе научных исследований, проведённых с помощью мехатронных комплексов «МАГНИТ», предложены новые способы неразрушающего контроля, четыре из которых признаны изобретениями.

ДОСТОВЕРНОСТЬ НАУЧНЫХ ПОЛОЖЕНИЙ, ВЫВОДОВ и РЕКОМЕНДАЦИЙ ПОДТВЕРЖДАЮТСЯ обоснованным выбором методов исследования, адекватных поставленным задачам; соответствием результатов теоретических исследований результатам математического моделирования, вычислительного и физического экспериментов; использованием при экспериментальных исследованиях поверенных средств измерений и апробированных методик; эффективностью мехатронных средств НКТД, разработанных на основе научных положений, выводов и рекомендаций диссертации; практикой производственной эксплуатации мехатронных комплексов «МАГНИТ» различных модификаций.

РЕАЛИЗАЦИЯ И ВНЕДРЕНИЕ РЕЗУЛЬТАТОВ РАБОТЫ. Научные результаты диссертации использовались в период с 2002 по 2008 г.г. при проведении исследований и опытно-конструкторских работ, выполняемых в Центре инновационных технологий Владимирского государственного университета в рамках научно-технической программы «Научные исследования высшей школы по приоритетным направлениям науки и техники» (подпрограмма 201-«Производственные технологии»), а также при выполнении НИР по заказам Института физики металлов РАН, Ивановского станкостроительного объединения, Нижегородского завода «ЭЛЕКТРОМАШ», Омского завода транспортного машиностроения, Омского филиала ВНИТИ, АО «УРАЛАВТОПРИЦЕП», Балашихинского и Ивановского заводов автокранов, Верх-Исетского металлургического завода (г. Екатеринбург), ЗАО «НПО ТЕХКРАНЭНЕРГО» (г. Владимир) и др. организаций. В настоящее время результаты диссертации используются при проведении во ВлГУ исследований по программе «Развитие научного потенциала высшей школы (2009-2010 годы)», проект 111 «Разработка и исследование систем автоматического управления с прогнозирующими моделями для технических объектов с не полностью наблюдаемой регулируемой координатой».

Шесть технических решений, признанных изобретениями, внедрены в практику производственного неразрушающего контроля. В настоящее время во Всероссийском НИИ синтеза минерального сырья (г. Александров), ОАО «ОМСКАГРЕГАТ» и ФГУП «Омское моторостроительное объединение им. Баранова» в промышленной эксплуатации находятся восемь единиц гибких мехатронных комплексов «МАГНИТ». Планируется ввод в эксплуатацию комплексов этого типа на других предприятиях и расширение их номенклатуры.

Вопросы теоретического характера и технические решения, отражённые в диссертации, включены в учебные материалы дисциплин «Информационные устройства и системы в мехатронике» и «Интеллектуальные мехатронные системы» для студентов специальности 220401 - «Мехатроника» Владимирского государственного университета.

АПРОБАЦИЯ РАБОТЫ. Результаты исследований докладывались и обсуждались на симпозиуме IF АС «Роботы и гибкие производственные системы» (Москва, Суздаль, 1986); 8-й, 9-й, 10-й, 12-й Всесоюзных конференциях "Неразрушающие физические методы и средства контроля" (Кишинёв, 1977; Минск, 1981; Львов, 1983; Свердловск, 1990); 3-й, 4-й, 5-й Всесоюзных межвузовских конференциях " Электромагнитные методы контроля качества изделий (Куйбышев, 1978; Омск, 1983; Рига, 1988 ); 4-й и 5-й Всесоюзных конференциях "Методы теории идентификации в задачах измерительной техники и метрологии" ( Новосибирск, 1985; Ленинград, 1990 ); 7-й, 10-й, 12-й Уральских конференциях "Современные методы неразрушающего контроля и их метрологическое обеспечение" (Ижевск, 1984; Устинов, 1986; Ижевск, 1989; Екатеринбург, 1996); Республиканских НТК "Электромагнитные методы контроля" (Минск,

1993; Могилёв, 1996); 1-й Международной конференции по электромеханике и электротехнологиям (Суздаль, 1994); 2-й Всероссийской конференции "Методы и средства измерений физических величин" (Н-Новгород, 1997); 2-й Международной НТК «Конверсия, приборостроение, рынок» (Суздаль, 1997); 1-й, 2-й, 3-й и 4-й Всероссийских НТК «Информационные технологии в науке и производстве» (Н-Новгород, 2000, 2001, 2002, 2003); Международной конференции «Российские и американские университеты на пороге третьего тысячелетия» (Владимир, 2001); 3-й международной конференции по проблемам управления (Москва, 2006); 6-й и 8-й Международных конференциях и выставках «Неразрушающий контроль и техническая диагностика в промышленности» (Москва, 2006, 2008); 5-й, 6-й, 7-й и 8-й Международных НТК «ФРЭМЭ» ( Владимир, 2004, 2005, 2006, 2008); 1-й и 2-й Всероссийских НТК «Мехатроника, Автоматизация, Управление (Владимир, Уфа, 2004, 2005); Международном семинаре «Робототехника и мехатроника» (Москва, 2005); пятнадцатой Международной конференции по вычислительной механике и современным прикладным программным системам (Москва, Алушта, 2007), Международной выставке «SENSOR+TEST 2007» (г. Нюрнберг, 2007), Всероссийской НТК «Испытание и эксплуатация приборных устройств военной техники» (Владимир, 2008), а также на научно-технических семинарах во Владимирском государственном университете, в Институте физики металлов РАН (г. Екатеринбург), НИИ интроскопии (г. Москва), АОЗТ "СТАНДАРТ" (г. Москва), Томском и Омском государственных технических университетах.

ПУБЛИКАЦИИ И ИЗОБРЕТЕНИЯ. По результатам исследований, отражённых в диссертации, автором опубликовано 63 работы. Изобретения, выполненные по тематике диссертации защищены 20 авторскими свидетельствами и патентами. Научные положения диссертационной работы опубликованы в монографии «Элементы систем управления гибкими производственными модулями неразрушающего контроля», в двух учебных пособиях и 17 статьях в рецензируемых журналах, рекомендованных ВАК для опубликования основных результатов диссертаций на соискание учёной степени доктора технических наук.

ОСНОВНЫЕ НАУЧНЫЕ ПОЛОЖЕНИЯ, ВЫНОСИМЫЕ НА ЗАЩИТУ:

1. Концепция мехатронного подхода к решению проблемы многофункционального контроля и диагностики крупногабаритных технических объектов с элементами из нанокристаллических магнитомягких сплавов, сущность которой заключается в использовании управления на основе учёта текущих результатов контроля и диагностики как платформы для интеграции интеллектуальных модулей, осуществляющих контроль и обеспечивающих движение элементов мехатронных комплексов магнитной локации.

2. Способ синтеза математических моделей магнитной локации, устойчивых к влиянию помех и отражающих интеграционную специфику мехатронных комплексов неразрушающего контроля и технической диагностики.

3. Принципы конструктивного, информационного и программного объединения датчиков магнитной локации и силомоментного очувствления в единый интеллектуальный сенсорный модуль мехатронного комплекса с целью обеспечения инвариантности к параметрам контактирования с объектом контроля, отличающиеся применением методов статистического локального моделирования.

4. Способ интеграции процессов шумоподавления в магнитных и силомоментных измерительных компонентах мехатронного комплекса, отличающийся единым методологическим подходом на основе аппарата калмановского рекуррентного оценивания.

5. Способ ускоренного формирования обучающих массивов данных с учётом текущих результатов локации при наличии в них существенной случайной составляющей.

6. Способ управления движением элементов мехатронных комплексов в соответствии с текущими результатами контроля на основе информационной интеграции компонент, обеспечивающих движение, с компонентами, осуществляющими магнитную локацию.

7. Результаты экспериментальных исследований, подтверждающие на примере решения типовых задач неразрушающего контроля и технической диагностики объектов с элементами из нанокристаллических магнитомягких сплавов эффективность мехатронных комплексов магнитной локации с глубокой интеграцией компонент.

8. Новые способы неразрушающего контроля и технической диагностики изделий из нанокристаллических магнитомягких сплавов, разработанные на основе результатов научных исследований, полученных с помощью МКМЛ «МАГНИТ».

ВЫВОДЫ

1. Экспериментально доказана эффективность мехатронного подхода к решению проблемы магнитной локации крупногабаритных технических объектов с элементами из нанокристаллических магнитомягких сплавов.

2. Предложены и признаны изобретениями два способа контроля параметров дефектов, реализуемых МКМЛ «МАГНИТ-Д»:

- по размаху и интервалу между экстремумами сигнала от дефекта;

- по совокупности спектральных составляющих сигнала.

3. На основе экспериментальных исследований, выполненных с помощью МКМЛ «МАГНИТ-М», получены многомерные статистические модели для контроля механических параметров поверхности элементов крупногабаритных технических объектов из нанокристаллических сплавов на основе кобальта. Выявлены адекватность математических моделей для поплавочного контроля после закалки с последующим отпуском и после изотермической закалки, а также возможность использования моделей для контроля механических свойств без учёта плавочного химического состава.

5. Результаты экспериментальных исследований подтвердили возможность увеличения функциональной гибкости МКМЛ при использовании разработанных элементов системы управления, принципов моделирования и программных средств. Это, в частности, выразилось в обеспечении возможности проведения с помощью МКМЛ «МАГНИТ-М» количественного контроля механических свойств поверхности крупногабаритных технических объектов из железокобальтовых сплавов с вариациями химического состава и в условиях изменения режимов термообработки.

6. Разработана методика расчёта погрешностей результатов многопараметрового магнитного контроля, с помощью которой подтверждена высокая достоверность магнитолокационного контроля контроля механических свойств с помощью МКМЛ "МАГНИТ-М".

7. Применение адаптивных режимов перемагничивания и управления движением элементов МКМЛ "МАГНИТ-ЭТС" позволило провести комплексные исследования взаимосвязи магнитных свойств готовой ленты из магнитомягкого нанокристаллического сплава на основе кобальта и особенностей перемагничивания полуфабрикатов на ранних стадиях технологического процесса.

8. С помощью МКМЛ «МАГНИТ-ЭТС» и «МАГНИТ-КРИСТАЛЛ» установлено, что текущие средние значения частоты и магнитного момента скачков намагниченности, а также обусловленной ими составляющей магнитной проницаемости полуфабрикатов находятся в корреляционной зависимости с магнитными свойствами готовой ленты. Значения названных параметров выше в тех полуфабрикатах, из которых получена нанокрнсталлическая лента с более высокими удельными потерями энергии на перемагничивание и меньшими значениями начальной магнитной проницаемости.

9. Установлено, что среди исследовавшихся параметров скачков намагниченности наиболее чувствительным к свойствам готовой нанокристаллической ленты является магнитный момент скачков.

10. Предложены и признаны изобретениями: способ неразрушающего контроля полуфабрикатов нанокристаллической ленты по максимальным значениям магнитных моментов скачков намагниченности; способ неразрушающего контроля степени совершенства кристаллической и магнитной текстуры нанокристаллической ленты по среднеквадратическим отклонениям значений магнитных моментов скачков намагниченности.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Итогом исследований является решение проблемы автоматизации магнитолокационного контроля крупногабаритных технических объектов с элементами из нанокристаллических магнитомягких сплавов на основе новой концепции мехатронного подхода. Результаты диссертации легли в основу нового научного направления автоматизации неразрушающего контроля и технической диагностики - «Мехатронные технологии НКТД крупногабаритных технических объектов». При реализации предложенной концепции получены следующие результаты:

1. Теоретически обоснован и программно реализован способ синтеза устойчивых математических моделей магнитной локации, учитывающий интеграционную специфику мехатронных комплексов. Способ позволяет получать на исследуемом множестве сигналов адекватные модели магнитной локации, устойчивые к влиянию систематических и случайных погрешностей исходных данных. Оценка дисперсии предсказания значений служебных параметров нанокристаллического магнитомягкого сплава Co57FejNi]0SijjBj7 по моделям, синтезированным предложенным способом, на 15. 18% ниже, чем по обычно применяемым регрессионным моделям.

2. Разработаны, изготовлены и исследованы новые типы интеллектуальных сенсорных модулей мехатронных комплексов магнитной локации, отличительной особенностью которых является конструктивная и информационная интеграция магнитоизмерительных и силомоментных компонент с целью обеспечения инвариантности к параметрам контактирования с объектом контроля.

3. Разработан способ обеспечения инвариантности сенсорных модулей к параметрам контактирования с объектом контроля за счёт использования информации силомоментного очувствления на основе многомерного статистического моделирования взаимосвязи параметров сенсорных модулей и параметров контактирования. Способ позволяет снизить дисперсионные вклады предикторов регрессионных моделей магнитной локации элементов из НММС в 1,5.2,0 раза по сравнению с известными методами стабилизации параметров контактирования.

4. Разработан и программно реализован способ интеграции процессов шумоподавления в магнитных и силомоментных измерительных компонентах МКМЛ, отличающийся единым методологическим подходом на основе применения аппарата калмановского рекуррентного оценивания.

5. Предложен, программно и аппаратно реализован способ ускоренного формирования обучающих массивов данных для управляющих компонент мехатронных комплексов магнитной локации при наличии существенной случайной составляющей сигнала. В основу способа положено совместное использование метода статистических испытаний и дифференциального стробоскопического преобразования сигналов датчиков магнитной локации. Способ позволяет при заданном уровне допустимой среднеквадратической погрешности сократить время формирования ОМД для элементов из нанокристаллических магнитомягких сплавов с высоким содержанием кобальта на 50.70%.

6. На основе интеграции компонент, обеспечивающих движение, с компонентами, осуществляющими контроль и диагностику, разработан, программно и аппаратно реализован способ управления перемещением локационных датчиков с учётом текущих результатов НКТД.

7. Разработан и изготовлен модельный ряд мехатронных комплексов «МАГНИТ» для дефектометрии, контроля и прогнозирования механических и магнитных свойств крупногабаритных технических объектов с элементами из нанокристаллических магнитомягких сплавов. В конструкции мехатронных комплексов реализовано 14 технических решений, признанных изобретениями.

8. На основе научных исследований, проведённых с помощью мехатронных комплексов «МАГНИТ», предложены новые способы неразрушающего контроля и технической диагностики, четыре из которых признаны изобретениями.

9. Промышленная эксплуатация мехатронных комплексов «МАГНИТ» в течение ряда лет на предприятиях аэрокосмической отрасли показала их высокий технический уровень, эксплуатационную надёжность и определила направления дальнейшего совершенствования.

1. Артоболевский И. И., Ильршский Д. Я. Основы синтеза машин автоматического действия. М.: Наука. 1983. 280 с.

2. Подураев Ю. В. Актуальные проблемы мехатроники // Мехатроника, автоматизация, управление. 2-е изд. 2007. № 4. С.50-54.

3. Подураев Ю. В. Мехатроника: основы, методы, применение. М.: Машиностроение. 2007. 256 с.

4. Гусев А.И. Наноматериалы, наноструктуры, нанотехнологии. М.: Физматлит. 2005. 416 с.

5. Филонов М.Р., Аникин Ю.А. Левин Ю.Б. Теоретические основы производства аморфных и нанокристаллических сплавов методом сверхбыстрой закалки. М.: Изд-во МИСиС. 2006. 328 с.

6. Comohico Око. Research and development of a Flexible Systems of Nondestructive Testing // Advanced Robotics. 1991. n. 4. P. 34-56.

7. Феофанов A.H. Гибкость — новое свойство автоматического оборудования // Конструкторско-технологическая информатика «КТИ-2000». Труды IV международного конгресса / Под ред. Ю.М. Соломенцева. М.: Мосстанкин. 2000. С. 67-72.

8. ГОСТ 27218-87. Гибкие производственные модули. М.: Издательство стандартов. 1988. 14 с.

9. Неразрушающий контроль металлов и изделий. Справочник / Под редакцией Г.Е. Самойловича. М.: Машиностроение. 1976. 456 с.

10. Методы и приборы электромагнитного контроля промышленных изделий. В.Г. Герасимов, В.В. Клюев, В.Е. Шатерников. М.: Энергоатомиздат. 1983. 272 с.

11. П.Михеев М.Н., Горкуиов Э.С. Магнитные методы структурного анализа и неразрушающего контроля. М.: Наука. 1993. 250 с.

12. Филинов В.В. Методы и приборы контроля механических напряжений' на основе использования магнито-акустических шумов. М.: Машиностроение. 2000. 154 с.

13. Подураев Ю. В., Кулешов В. С. Принципы построения и современные тенденции развития мехатронных систем // Мехатроника. 2000. №1. С. 3-7.

14. Юревич Е. И. Мехатроника как одна из концептуальных основ интеллектуальной техники нового поколения. Труды I Всероссийской НТК «Мехатроника, автоматизация, управление/ М.: Новые технологии. 2004. С. 20-23.

15. Колесников А. А. Синергетическая теория управления. М.: Энергоатомиздат. 1994. 326 с.

16. Сапожников А.Б. Теоретические основы электромагнитной дефектоскопии металлических тел. Томск: Изд. Томского гос. университета. 1980. 308 с.

17. Зацепин Н.Н. Неразрушающий контроль. Минск: Наука и техника. 1979. 132 с.

18. Щербинин В.Е., Корзунин Г.С. Современные методы магнитного контроля. М.: Машиностроение. 1999. 294 с.

19. Неразрушающий контроль качества сварных конструкций / В. А. Троицкий и др. Киев: Техшка. 1996. 160 с.

20. Запускалов В. Г. Вихретоковая диагностика рельсового пути, контактного провода и колёсных пар подвижного состава. Дис. . докт. техн. наук. М. 1997.

21. Малафеев С. И. Энергетические процессы в мехатронных системах. Труды I Всероссийской НТК «Мехатроника, автоматизация, управление/М.; Новые технологии. 2004. С. 139143.

22. Шмелёв В. Е., Сбитнев С. А. Пространственно-фазовое моделирование электромеханических процессов в элементах мехатронных модулей. Труды I Всероссийской НТК «Мехатроника, автоматизация, управление/ М.; Новые технологии. 2004. С. 335-337.

23. Малафеев С. И., Малафеева А.А. Основы автоматики и системы автоматического управления. М.: Академия. 2009. 384 с.

24. Загидулин Р.В., Мужицкий В.Ф., Ефимов А.Г. и др. Влияние коррозии магистрального нефтепродуктопровода на сигнал вихретокового дефектоскопа // Контроль. Диагностика. 2007. №9. с. 27-31.

25. Гордиенко В. Е. Научные методы неразрушающего контроля металлических конструкций по остаточной намагниченности в области Рэлея. Автореф. дис. . докт. техн. наук. СПб. 2009. 324 с.

26. Артоболевский И.И., Петрокас JI.B., Ильинский Д.Я. Задачи синтеза технологических машин-автоматов // Механика машин. М.: Наука, 1973. Вып. 41. С. 75-84.

27. Белянин П.Н. Интегральные технологии и центры // Проблемы машиностроения и надёжности машин. 1993. №4. С. 3-15.

28. Основы автоматизации машиностроительного производства: Учебник / Под ред. Ю.М. Соломенцева. 2-е изд. М.: Высш. шк. 1999.312 с.

29. The evolution and revolution of Japanese industiy // Japans Manufacturing Technology: IMTS. 2000 Spesial. P. 4-33.

30. Harnoy A., Sood S. Optimization of checking accuracy in Flexible Manufacturing Systems // Robotics and Factories of the Future 2005 // Proceedings of the Second Int. Conference. San Diego. California. USA. July, 2005. P. 345-384.

31. Goldhar J.D. Manufacturing as a service business: CIM in the 21-th century // Comput. Ind. 1999. 1-3. p. 225-245.

32. Ланге Ю. В. Контроль, диагностика за рубежом. По страницам иностранных журналов. Обзор // Контроль. Диагностика. 2007. №9. С. 6 24.

33. Подураев Ю. В. Анализ и проектирование мехатронных систем на основе критерия функционально-структурной интеграции // Мехатроника. Автоматизация. Управление. 2002. № 4. С. 6—-10.

34. Сироткин О. С., Подураев Ю. В., Богачёв Ю. П. Мехатронные технологические машины в машиностроении // Мехатроника. Автоматизация. Управление. 2003. № 4. С. 17-21.

35. Наянзин Н.Г. Гибкие технологические среды // Автоматизация и современные технологии. 1994. №12. С. 18-27.

36. Технологические основы гибких производственных систем: Учебник / В.А. Медведев, В.П. Вороненко, В.Н. Брюханов и др. Под. ред. Ю.М. Соломенцева. 2-е изд. М.: Высш. шк. 2000. 255 с.

37. Феофанов А.Н. Методология создания гибких автоматизированных линий крупносерийного и массового производства из унифицированных агрегатных узлов. Дис. . докт. тех. наук. М. 2004. 210 с.

38. Хусанов М. X. Магнитографический контроль сварных швов. М.: Недра. 1983.216 с.

39. Лищинский Л.Ю. Структурный и параметрический синтез гибких производственных систем. М.: Машиностроение. 1990. 312 с.

40. Печенков А.Н. Новое поколение магнитных дефектоскопов. Обзор // В мире неразрушающего контроля. 2007. № 1. С. 6-12.

41. Логашев В.Г. Технологические основы гибких автоматизированных производств. Л.: Машиностроение. Ленинградское отделение. 1985. 176 с.

42. Проблемы создания гибких производственных систем и роботизированных технологических комплексов / Сб. научных трудов. Под ред. В.А. Кудинова и Л.Ю. Лищинского. М.: ОНТИ ЭНИМС. 1986. 176 с.

43. Беляева О.П. Организационные методы повышения гибкости производственных систем. Дис. . канд. техн. наук. Кострома. 2006. 186 с.

44. Шахнин В.А. Принципы гибкой автоматизации неразрушающего контроля в машиностроении // Автоматизация и современные технологии. 2008. № 12. С. 27-30.

45. ГОСТ 18353-79. Контроль неразрушающий. Классификация видов и методов. М.: Издательство стандартов. 1979. 16 с.

46. Мишин Д.Д. Магнитные материалы. М.: Высш. школа. 1981. 335 с.

47. Дружинин В.В. Магнитные свойства электротехнических сталей. М.: Энергия. 1978. 241 с.

48. Вонсовский С.В. Магнетизм. М.: Наука. 1971. 675 с.

49. Кифер И.И. и др. Магнитные характеристики сталей, применяемых в авиационной промышленности. М.: Металлургия. 1970. 140 с.

50. Тикадзуми С. Физика ферромагнетизма. Магнитные характеристики и практическое применение: перевод с японского под ред. Р.В. Писарева. М.: Мир. 1987. 419 с.

51. Беккер Дж. Связь между структурой ферромагнитных материалов и их магнитными свойствами. М.: Мир. 1989. 472с.

52. Гулидов И.Н., Караев Б.А., Густомесов В.А. Механические свойства электротехнических сталей // Изв. АН СССР, сер. физ. 1989. Т. 53. С. 1437-1443.

53. Печенков А.Н. Алгоритмы расчётов и моделирование прямых и обратных задач магнитостатической дефектоскопии и устройствтехнической магнитостатики. Дисс. . докт. техн. наук. Екатеринбург. 2007. 356 с.

54. Автоматический контроль магнитных параметров / Ю.В. Селезнёв, Ю.Н. Маслов, Г.П. Рыжков, М.А. Бабиков. М.: Высш. шк. 1971. 288 с.

55. Испытание магнитных материалов и систем / Комаров Е.В., Покровский А. Д., Сергеев В.Г., Шихин А .Я. М.: Энергоатомиздат. 1984. 376 с.

56. Сергеев В.Г., Шихин А .Я. Магнитоизмерительные приборы и установки. М.: Энергоатомиздат. 1986. 152 с.

57. Методы и устройства для контроля магнитных свойств малых объёмов ферромагнетиков / Селезнёв Ю.В., Казаков Н.С. Пискунов Д.К., Шахнин В.А. Омск: Изд-во ОмГТУ. 1991. 110 с.

58. Шахнин В.А. Автоматический магнитоизмерительный прибор для изучения процессов перемагничивания ферроматериалов // Приборы и техника эксперимента. 1979. №6. С. 51-52.

59. Организация измерительно-вычислительных комплексов для магнитных измерений и магнитного контроля / Аронов А.Я., Пискунов Д.К., Селезнев Ю.В., Селезнев В.Ю. Омск: Изд-во ОмГТУ. 1998. 48 с.

60. Фёдоров Ю.А., Медунов В.А. Магнитоизмерительные приборы с трансформацией спектра сигналов. СПб.: Питер. 2005. 253 с.

61. Шахнин В.А. Электромагнитный тепловой метод контроля качества электротехнических сталей. В кн.: Материалы IX Всероссийской НТК «Информационные технологии в науке, проектировании и производстве». Н.-Новгород. 2003. С. 56-57.

62. Чистяков В.К. Современные методы и устройства для контроля электротехнических сталей и прецизионных магнитомягких сплавов. Обзор // В мире неразрушающего контроля. 2006. №2. С. 3-9.

63. Проспект и программа VI Международной конференции и выставки «Неразрушающий контроль и техническая диагностика в промышленности». М. 2006.

64. Филинов В.В. Принципы построения алгоритмов контроля напряжённого состояния металлов и изделий на основе регистрации магнитных и магнито-акустических шумов перемагничивания // Приборы и Системы. Управление, контроль, диагностика. 2000. №9. с. 69-71.

65. ГОСТ Р 52005-2003. Контроль неразрушающий. Метод магнитной памяти металла. Общие требования. http://www.gosts.org.ru.

66. Анисимов С.Д. Селективный электромагнитный контроль качества самоотпуска стальных изделий. Ч. 1. Физические основы и принцип действия // Дефектоскопия. 1981. № 9. С. 6067.

67. Анисимов С.Д., Кисин В.И., Шоболов Е.В. Селективный электромагнитный контроль качества самоотпуска стальных изделий. Ч. 2. Методика проектирование, настройка, испытание устройства для контроля // Дефектоскопия. 1981. № 9. С. 67-74.

68. Дрейзин В.Э. О статистическом подходе к решению многопараметровых задач неразрушающего контроля // Дефектоскопия. 1981. №3. С. 5-14.

69. Дрейзин В.Э. Разработка и исследование многопараметровых методов и автоматизированной аппаратуры электромагнитного неразрушающего контроля. Дис. . докт. техн. наук. Курск. 1992.354 с.

70. Stumm W. Multi-parameter Methods of Non-Destructive Testing of Material. Brit. J. Non-Destruct, Test. 1989, vol. 20, №2. P. 76-81.

71. Плахотнюк A.H. Разработка методов решения многопараметровых задач и повышение эффективноститехнологических средств электромагнитного неразрушающего контроля ферроизделий. Дис.докт. техн. наук. Краснодар. 1993.386 с.

72. Плахотнюк А.Н. Сравнительный анализ спектральных методов формирования многомерного сигнала при многопараметровым контроле // Дефектоскопия. 1995. № 2. С. 16-25.

73. Плахотнюк А.Н. Синтез устойчивых моделей косвенных многопараметровых измерений в условиях неопределенных исходных данных // Автометрия. 1991, №2. С. 11-18.

74. Интеллектуальные системы автоматического управления. Под ред. И. М. Макарова, В. М. Лохина. М.: Наука. 2001. 306 с.

75. Libby H.L., Hildebrand В.Р. Eddy current nondestructive testing device for measuring variable characteristics of a sample utilizing regression functions. USA patent № 14084136, G01R, 33112, 1999.

76. Аронов А.Я. Пути статистического решения метрических задач многопараметрового электромагнитного неразрушающего контроля// Дефектоскопия. 1984. №5. С. 71-81.

77. Кузнецов А.П., Пискунов Д.К. Автоматизированная система обработки данных многопараметрового неразрушающего контроля// Дефектоскопия. 1999. №6. С. 16-20.

78. Шахнин В.А. Многопараметровый контроль электротехнических сталей на основе метода главных компонент. В кн.: Материалы I Международной конференции по электромеханике и электротехнологиям. Суздаль. 1994. С. 74-77.

79. Шахнин В.А. О достоверности неразрушающего контроля химического состава сталей. В кн.: Автоматизированные информационные системы контроля и управления. Владимир. 1996. С. 50-53.

80. Кузнецов А.П. Адаптивный метод статистической обработки информации при многопараметровом магнитном неразрушающем контроле. Дис.канд. техн. наук. Омск. 1989. 178 с.

81. Пискунов Д.К., Кузнецов А.П., Контроль твердости и температуры отпуска термически обработанных стальных деталей. В кн.: Современные магнитные, электромагнитные и акустические методы и приборы неразрушающего контроля. Екатеринбург. 1998. С. 30-36.

82. Лазичев А.А. Комплексное моделирование в задачах исследования мехатронных устройств // Мехатроника. Автоматизация. Управление. 2007. № 1. С. 17-22.

83. Интеллектуальные системы автоматического управления. Под ред. И. М. Макарова, В. М. Лохина. М.: Hayjca. 2001. С. 278.

84. Макаров И. М., Лохин В. М., С. В. Манько, М. П. Романов. Принципы организации интеллектного управления мехатронными системами // Мехатроника. 2001. № 1. С. 29-38.

85. Подураев Ю. В. Концепция проектирования интегрированных мехатронных модулей со встроенными компонентами. Труды I Всероссийской НТК «Мехатроника, автоматизация, управление/ М.: Новые технологии. 2004. С. 46-48.

86. ГОСТ 18334-79. Материалы магнитомягкие. Методы испытаний в диапазоне частот 50 Гц 10 кГц. М.: Издательство стандартов. 1979. 12 с.

87. ГОСТ 8.377-80. Материалы магнитомягкие. Методика выполнения измерений при определении статических магнитных характеристик. М.: издательство стандартов. 1980. 14 с.

88. ГОСТ 8.268-77. Методика выполнения измерений при определении статических магнитных характеристикмагнитотвёрдых материалов. М.: Издательство стандартов. 1977. 12 с.

89. Шахнин В.А. Намагничивающее устройство для контроля изделий из ферромагнитных материалов по параметрам скачков Баркгаузена // Дефектоскопия. 1979. №9. С. 31-35.

90. Шахнин В.А., Казаков Н.С., Журов А.В. Автоматическое намагничивающее устройство с микропроцессором в контуре управления. В кн.: Электромагнитные методы контроля качества материалов и изделий. Часть 3. Омск. 1983. С. 77-80.

91. Шахнин В.А. Оценка чувствительности аппаратуры для идентификации марок сталей. В кн.: Конверсия, приборостроение, рынок. Владимир. 1997. с.72-76.

92. Клевалин В. А., Стебулянин М.М. Информационные устройства робототехнических систем. Преобразователи информации / Под ред. B.C. Кулешова. М.: Мосстанкин. 1987. 88 с.

93. Маслов Ю.Н. Производственные испытания материалов и элементов. М.: РФМЗ. 1991. 88 с.

94. Управление робототехническими системами и гибкими автоматизированными производствами / Под редакцией И.М. Макарова. М.: Высшая школа. 1986. 159 с.

95. Вишняков Р. С., Шахнин В. А. Информационные устройства робототехнических систем. Владимир. 1988. 97с.

96. Шахнин В.А. Расчётная модель датчика для гибких производственных модулей неразрушающего контроля // Мехатроника, автоматизация, управление. 2006. С. 13-17.

97. ГОСТ Р51317. 6. 2-99. Совместимость технических средств электромагнитная. Устойчивость к электромагнитным помехам технических средств, применяемых в промышленных зонах. М.: Издательство стандартов. 2000.

98. ГОСТ Р51318. 24-99. Совместимость технических средств электромагнитная. Устойчивость оборудования информационных технологий к электромагнитным помехам. М.: Издательство стандартов. 2000.

99. Беляев Ю.И. Помехоустойчивые методы и средства контроля параметров полей в системах технологического и экологического мониторинга. Дис. докт. техн. наук. М. 2001. 349 с.

100. Бадер М.П. Электромагнитная совместимость. М.: УМК МПС. 2002. 638 с.

101. Лабутин С.А. Разработка и исследование методов обработки результатов измерений и их применение в приборах контроля параметров физических сред. Дис.докт. техн. наук. Н.Новгород. 2001. 367 с.

102. Шахнин В.А. Анализ адаптивного стробоскопического преобразователя. В кн.: Электромагнитные методы контроля качества материалов и изделий. Часть 3. Омск.1983. С. 67-70.

103. Ни Yh. Programmble Digital Friquency Transformation / New York: Marcel Dekker, Inc. 2000. 512 p.

104. Управляющие и вычислительные устройства роботизированных технологических комплексов / B.C. Медведев, Г.А. Орлов, И.М. Рассадкин и др. М.: Высшая школа. 1990. 473 с.

105. Проектирование следящих систем двухстороннего действия / И.Н. Егоров, Б.А. Жигалов, B.C. Кулешов и др. Под ред. B.C. Кулешова. М.: Машиностроение. 1980. 300 с.

106. Управляющие и вычислительные устройства роботизированных технологических комплексов на базе микро ЭВМ / B.C. Медведев, Г.А. Орлов, Ю.И. Рассадкин и др. М.: Высш. шк. 1990. 364 с.

107. Зенкевич С. JL, Ющенко А.С. Основы управления манипуляционными роботами. М.: Изд-во МГТУ им. Баумана.2004. 479 с.

108. Управляющие системы промышленных роботов / Под ред. И.М. Макарова и В.А. Чиганова. М.: Машиностроение. 1984. 214 с.

109. Сосонкин B.JI. Микропроцессорные системы числового программного управления станками. М.: Машиностроение. 1985. 397 с.

110. Егоров И.Н. Структурно-логическое построение и динамика электромеханических приводов и систем позиционно-силового управления технологических манипуляционных роботов. Дис. . докт. техн. наук. Владимир. 1997. 570 с.

111. Пол Р. Моделирование, планирование траекторий и управление движением робота-манипулятора. М.: Наука. 1986. 374 с.

112. Подураев Ю.В. Контурное силовое управление технологическими роботами на основе тензорно-геометрического метода. Дис. . докт. техн. наук. М. 1993. 367 с.

113. Кобзев А.А. Методы и технические средства построения систем приводов с комплексной самонастройкой внутренних параметров и управляющего воздействия. Дис. . докт. техн. наук. Владимир. 1996. 410 с.

114. Юревич Е.И. Основы робототехники. СПб.: БХВ-Петербург.2005. 416 с.

115. Лукьянов Е. А. Интеллектуальное управление траекторными перемещениями мехатронного технологического оборудования. Труды I Всероссийской НТК «Мехатроника, автоматизация, управление/ М.; Новые технологии. 2004. С. 335-337.

116. Week M., Wolf J. Introduction to STEP-NC, a standard providing data for modern NC machining enabling enhanced functionality // Laboratory for machine Tools and Production Engineering Aachen University of Technology. Aachen: 2003. N. 12. P. 52-57.

117. Сосонкин B.JI., Мартинов Г.М. Концепция числового программного управления мехатронными системами: интеграция на основе комплекса производственных стандартов STEP // Информационные технологии в проектировании и производстве.2003. №2. С. 38-44.

118. Сосонкин В. Л., Мартинов Г.М. Понятийный аппарат комплекса производственных стандартов для числового программного управления оборудованием ISO 14649 STEP NC // Мехатроника, автоматизация, управление. 2005. № 6. С. 45-52.

119. Сосонкин В.Л., Мартинов Г.М. Методика разработки управляющей программы ЧПУ соответственно стандарту ISO 14649 STEP NC // Мехатроника, автоматизация, управление.2004. № 8.С. 37-44.

120. Аршанский М. М. Интеллектуализация подготовки управляющих программ для мехатронных объектов. Труды I Всероссийской НТК «Мехатроника, автоматизация, управление/ М.; Новые технологии. 2004. С. 52-54.

121. Шахнин В.А. Принципы гибкой автоматизации неразрушающего контроля приборных устройств военной техники // Материалы Всероссийской НТК «Испытание и эксплуатация приборных устройств военной техники». М.: РАРАН. 2008. С. 190-192.

122. Алексеев А.П. Электромагнитный дефектоскоп для контроля качества металлических покрытий. В кн.: Материалы IX

123. Всероссийской НТК «Неразрушающие физические методы и средства контроля». Минск. 1981. С. 187-188.

124. Родин А. А., Сухоруков В.В. Автоматизация вихретоковой аппаратуры неразрушающего контроля на базе микропроцессоров. В кн.: Методы и приборы автоматического неразрушающего контроля. Рига: 1987. Вып. 5. С. 18-22.

125. Народницкий A.M. Контроль технологических напряжений в изделиях из высокопрочных сталей методом магнитных шумов. Дис. . канд. техн. наук. М. 2006. 195 с.

126. ГОСТ 26.203-81. Комплексы измерительно-вычислительные. М.: Издательство стандартов. 1981.

127. Феофанов А.Н. Гибкие автоматические линии в машиностроении. М.: Янус-К. 2002. 192 с.

128. Феофанов А.Н. Современные гибкие автоматические линии (ГАЛ) // Технологии машиностроения. 2003. №2. С. 45-49.

129. Селезнёв Ю.В., Егоров И.Н., Шахнин В.А. РТК НК новый подход к автоматизации неразрушающего контроля // Материалы НТК «Роботизация и ГАП. Опыт, достижения, перспективы». М. 1986. с. 63-66.

130. Авт. свид. СССР № 152199 / Селезнёв Ю. В., Казаков Н.С., Катык B.C., Корнилович П.А., Шахнин В.А.

131. Авт. свид. СССР №167327 / Казаков Н. С., Петяев А.С., Шахнин В.А., Катык В. С., Корнилович П. А.

132. Шахнин В.А. Робототехнический комплекс неразрушающего контроля «ТЕСМА» // Тез. докл. VII Всесоюзной НТК «Состояние и перспективы совершенствования низковольтных электродвигателей постоянного тока». Владимир: 1990. С. 157158.

133. Шахнин В. А. Робототехнический комплекс неразрушающего контроля составная часть ГПС. Труды I

134. Всероссийской НТК «Мехатроника, автоматизация, управление/ М.: Новые технологии. 2004. С. 228.

135. Шахнин В.А. Системы управления для гибких модулей неразрушающего контроля. Тез. докл. III Международной конференции по проблемам управления. Т. 2. М. 2006. С. 73-74.

136. Шахнин В.А. Гибкий производственный модуль «МАГНИТ». В кн.: Информационные системы идентификации материалов. Выпуск 4. Омск. 2000. С. 47-52.

137. Стробоскопический преобразователь периодических электрических сигналов. Авт. свид. СССР № 1019341/ Шахнин В. А., Петяев А.С., Казаков Н.С. Опубл. в Б.И. 1983. № 19.

138. Шахнин В. А., Петяев А.С. Анализ адаптивного стробоскопического преобразователя // Материалы IV Всесоюзной НТК «Электромагнитные методы контроля качества материалов и изделий». Омск. 1991. С. 67-71.

139. Байков В.Д. Вашкевич С.Н. Решение траекторных задач в микропроцессорных системах ЧПУ. Л.: Машиностроение. 1986. 311 с.

140. Себер Дж. Линейный регрессионный анализ. М.: Статистика. 1980. 456 с.

141. Айвазян С.А., Енюков И.С., Мешалкин Л.Д. Прикладная статистика. Основы моделирования и первичная обработка данных. М.: Финансы и статистика. 1983. 471 с.

142. Айвазян С.А. Статистические исследования зависимостей. Применение методов корреляционного и регрессионного анализа при обработке результатов экспериментов. М.: Металлургия. 1988. 376 с.

143. Справочник по теории вероятности и математической статистике. Киев: Наукова думка. 1988. 389 с.

144. Кремер Н.Ш. Теория вероятностей и математическая статистика. Учебник. 2-ое изд. М.: ЮНИТИ-ДАНА. 2007. 551 с.

145. Шахнин В.А. Применение методов многомерного статистического анализа для идентификации марок конструкционных сталей. В кн.: Материалы XII Всесоюзной НКТ по неразрушающему контролю. Свердловск. 1990. С. 96-98.

146. Дубров A.M. Обработка статистических данных методом главных компонент. М.: Статистика. 1978. 135 с.

147. Андрукович П.Ф. Некоторые свойства метода главных компонент // В кн.: Многомерный статистический анализ в социально-экономических исследованиях. М.: Наука. 1984. С. 189-228.

148. Шахнин В.А. Оценка чувствительности аппаратуры для идентификации марок сталей. В кн.: Конверсия, приборостроение, рынок. Владимир. 1997. с.72-76.

149. Шахнин В.А. Результаты экспериментальных исследований устойчивых моделей косвенных многопараметровых измерений. Тез. докл. Первой Всероссийской НКТ «Информационные технологии в науке и производстве». Н.-Новгород. 2000. С. 1821.

150. Лещенко И.Г., Плотников B.C., Соснин В.Ю. О возможности неразрушающего контроля методом стробирования сигнала электромагнитного датчика // Известия Томского политехнич. института. 1986. Т. 231. С. 21-25.

151. Мирюк В.П. Алгоритм обработки мгновенных значений сигналов методом главных компонент // Измерение электрических и магнитных параметров. Омск: Изд-во ОмГТУ. 1996. С. 113-117.

152. Шахнин В.А. Эффективный алгоритм синтеза регрессионных моделей. Тез докл. IV Международной НТК «ФРЭМЭ-2002». Владимир. 2002. С. 46-47.

153. Потёмкин В.Г. Вычисление в среде MATLAB. М.: ДИАЛОГ-МИФИ. 2002. 347 с.

154. Потёмкин В.Г. Инструментальные средства MATLAB 5х. М.: ДИАЛОГ-МИФИ. 2003. 397 с.

155. Потёмкин В.Г. MATLAB 6. Среда проектирования инженерных приложений. М.: ДИАЛОГ-МИФИ. 2003. 463 с.

156. Шахнин В.А. Проектирование датчиков для гибких модулей неразрушающего контроля // Проектирование и технология электронных средств. 2005. №4. С. 23-27.

157. Селезнев Ю.В., Шахнин В.А. Чувствительность первичных преобразователей скачков намагниченности // Измерительная техника. 1980. №3. С. 17-20.

158. Маслов Ю.Н., Селезнев Ю.В. Магнитоконтактные преобразователи для автоматического контроля магнитных параметров. Новосибирск: Наука. 1988. 114 с.

159. Устройство для измерения магнитных характеристик. Авт. свид. СССР № 949567 / Н.Ф. Русеев, Ю.Н. Маслов, А.П. Балаев, А.Ф. Лисов. Опубл. в Б.И. 1982. № 29.

160. Динамометрический датчик. Авт. свид. СССР № 1352262/ Шахнин В.А., Егоров И.Н., Запускалов В.Г. Опубл. в Б.И. 1986. №42.

161. Патент Р.Ф. № 2005311. Динамометрический датчик / В. А. Шахнин, И. Н. Егоров, В. Г. Запускалов Опубл. в Б. И. 1993. № 47-48.

162. Тихонов А.Н., Арсенин В.Я. Методы решения некорректных задач. М.: Наука. 1986. 286 с.

163. Лаврентьев М.М. Многомерные обратные задачи для дифференциальных уравнений. Новосибирск: Наука. 1969. 67с.

164. Морозов В.А. Регулярные методы решения некорректно поставленных задач. М.: Наука. 1987. 239 с.

165. Иванов В.К., Васин В.В., Танача В.П. Теория линейных некорректных задач и её приложения. М.: Наука 1978. 306 с.

166. Тихонов А.Н., Кальнер В.Д., Гласко Б.В. Математическое моделирование и метод обратных задач в машиностроении. М.: Машиностроение. 1990. 262 с.

167. Плахотнюк А.Н. Устойчивые модели косвенных многопараметровых измерений, согласованные с погрешностями исходных данных // Автоматика и телемеханика. 1991. №10. С. 105-111.

168. Клюев В.В., Костров Д.С., Стеблев Ю.И. Обратная задача электромагнитной дефектоскопии проводящих сред // Материалы 10-й Всесоюзной НТК «Неразрушающие физические методы и средства неразрушающего контроля». Кн. 2. М. 1984. С. 18-21.

169. Дрейзин В.Э., Бондарь О.Г. К вопросу использования информационных моделей в электромагнитной структуроскопии // Дефектоскопия. 1991. № 6. С. 26-32.

170. Жиглявский А.А. Об итерационном методе нахождения оптимальных планов регрессионных экспериментов // Заводская лаборатория. 1999. №1. С. 63-66.

171. Плахотнюк А.Н. Модификация шагового метода синтеза оптимальных регрессионных моделей многопараметровых измерений. В кн.: Измерение электрических и магнитных параметров. Омск: 1987. С. 117-121.

172. Васильев В.И. Распознающие системы. Справочник. Киев: Наук, думка. 1989. 422 с.

173. Шахнин В.А. Синтез и результаты экспериментальных исследований устойчивых моделей косвенных многопараметровых измерений. Тез. докл. VI Международной НТК «ФРЭМЭ-2004». Владимир. 2004. С.24-25.

174. Никитенко Б.Ф., Казаков Н.С. Информационно-измерительные системы в атомно-эмиссионном спектральном анализе//Дефектоскопия. 1998. С. 58-78.

175. Кузнецов А.А. Дополнение теории спектрального анализа материалов элементами оценки физико-механических свойств с использованием виртуальных эталонов. Дис. . докт. тех. наук. Омск. 2007. 314 с.

176. Кабанихин С. И. Обратные и некорректные задачи. М.: Академия. 2008. 375 с.

177. Дрейпер Н., Смит Г. Прикладной регрессионный анализ. М.: Статистика. 1989. 392 с.

178. Румшиский JI.3., Смирнов С.Н. Методы обработки результатов экспериментов. М.: Изд-во МИСиС. 2001. 311 с.

179. Айвазян С. А., Мхитарян В. С. Прикладная статистика и основы эконометрики. М.: ЮНИТИ. 1998. 432 с.

180. Еритенко А. Н., Цветянский A. JI. Программа автоматического поиска оптимального набора регрессоров в рентгеноспектральном флуоресцентном анализе // Заводская лаборатория. 1985. № 8. С. 31-35.

181. Резников А.П. Обработка накопленной информации в затруднённых условиях. М.: Наука. 1976. 244 с.

182. Шахнин В.А. Гибкие производственные модули неразрушающего контроля. Кн. 4. Элементы систем управления ГПМНК. М.: Спутник. 2007. 66 с.

183. Ильин В.А., Киль Г.Д. Линейная алгебра и аналитическая геометрия. М.: Изд-во МГУ. 2008. 400 с.

184. Форсайт Дж., Малькольм М., Моулер К. Машинные методы математических вычислений / Пер. с англ. М.: Мир. 1980. 280 с.

185. Теория автоматического управления. Ч. 2 / Под ред. А.В. Нетушила. М.: Высш. шк. 1983. 347 с.

186. Лайонс Р. Цифровая обработка сигналов. Пер. с англ. М.: ООО «Бином-ПРЕСС». 2007. 656 с.

187. Сохонина А. И., Улахович Д. А., Арбузов С. К., Соловьева Е. Б. Основы цифровой обработки сигналов. СПб.: БХВ-Петербург. 2005. 486 с.

188. Шахнин В.А. Устройства намагничивания для робототехнических комплексов неразрушающего контроля // Мехатроника, автоматизация, управление. 2005, №6. С. 29-32.

189. Устройство для регистрации статических петель гистерезиса. Авт. свид. СССР № 875320 / Шахнин В.А., Казаков Н.С., Катык B.C. Опубл. в Б.И. 1981. № 39.

190. Устройство для измерения потерь на перемагничивание. Авт. свид. СССР № 920599 / Шахнин В.А., Казаков Н.С., Солонин Е.В., Лебель В.В. Опубл. в Б.И. 1982. № 14.

191. Устройство для измерения коэрцитивной силы ферромагнитных материалов. Авт. свид. СССР № 1004929 / Шахнин В.А., Казаков Н.С., Музыченко Н.Н. Опубл. в Б.И. 1983. № 10.

192. Шахнин В.А. Гибкие производственные модули неразрушающего контроля // Дефектоскопия. 2008. № 2. С. 7683.

193. Shakhnin V. Flexible manufacturing modules for nondestructive testing // RJ of Nondestructive Testing. Vol. 44. No 2. 2008. P. 247254.

194. Колачевский H.H. Магнитные шумы. M.: Наука. 1980. 136 с.

195. Казаков Н.С., Шахнин В. А., Петяев А.С. О помехоустойчивости контроля ферромагнитных изделий по параметрам шума Баркгаузена // Дефектоскопия. 1982. №10. С. 34-38.

196. Шахнин В.А. Проектирование электронных средств неразрушающего контроля с применением методов оптимальной фильтрации // Проектирование и технология электронных средств. 2004. №4. С. 2-7.

197. Фильтрация и стохастическое управление в динамических системах / Под ред. К. Леондеса. М.: Мир. 1980. 462 с.

198. Кротов В.Ф., Лагоша Б.А. Лобанов С.М. и др. Основы теории оптимального управления. М.: Высш. шк. 1990. 430 с.

199. Chang S.S.L., Peng Т.К.С. Adaptiv Quaranteed Cost Control of Systems with Uncertain Parametres. IEEE Trans. Autom. Control. AC-17 (1992). P. 474-483.

200. Petersen T.R., Mc Farlane D.C. Optimal Quaranteed Cost Control and Filtering for Uncertain Lineer Systems. IEEE Trans. Autom. Control. AC-39 (1994). P. 1971-1977.

201. Kalman R. A New Approach to Linear Filtering and Prediction Problems. Trains. ASME. Series D. Journal of Basic Engineering. 1960. №82. P. 35-42.

202. Калман P. Об общей теории систем управления. Труды I Конгресса ИФАК. М.: Изд-во АН СССР. 1961. С. 15-31.

203. Калман Р. Идентификация систем с шумами // Успехи матем. Наук. 1985. Т. 40. Вып. 4 (244). С. 27-41.

204. Kalman R. Noized systems identification. Advanced of Mathematical sciences. 1985. V 40. Issue 4 (244). P. 27-41.

205. Шахнин B.A., Зажирко H.B. Применение рекуррентного Калмановского оценивания в магнитных измерениях. Тез. докл. V Уральской НТК «Современные методы неразрушающего контроля». Ижевск. 1984. С.27-28.

206. Захаров А.В., Шокин Ю.И. Синтез систем управления при интервальной неопределённости параметров их математических моделей // ДАН СССР. 1988.Т. 299. №2. С. 292-295.

207. Ривкин С.С. Метод оптимальной фильтрации Калмана и его применение в инерциальных навигационных системах. М.: Судостроение. 1984. С. 241.

208. Селезнев Ю.В., Шахнин В.А., Зажирко Н.В. Использование рекуррентной калмановской процедуры для синтеза систем неразрушающего контроля. Львов. 1984. С.75-79.

209. Бесекерский В. А. Цифровые автоматические системы. М. Наука. 1976. 576 с.

210. Куо Б. Теория и проектирование цифровых систем управления. М.: Машиностроение. 1986. 406 с.

211. Устройство для определения статических петель гистерезиса. Авт. свид. СССР №1255974 / Селезнев Ю.В., Шахнин В.А., Зажирко Н.В., Журов А.В. Опубл. в Б.И. 1986. № 33.

212. Муттер В.М. Аналого-цифровые автоматические системы: Проектирование и расчет. Л.: Машиностроение. 1987. 199 с.

213. Руководство по проектированию систем автоматического управления / Под ред. В.А. Бесекерского. М.: Высш. шк. 1983. 340 с.

214. Шахнин В.А. Адаптивный магнитоконтактный датчик для гибких производственных модулей неразрушающего контроля // Датчики и системы. 2008. № 9. С. 8-11.

215. Яценков В. С. Микроконтроллеры MicroCHIP. Практическое руководство. М.: Горячая линия Телеком. 2008. 280 с.

216. Катцен С. PIC-мнкроконтроллеры. Пер. с англ. М.: Изд. Дом «Додэка-ХХ1». 2008. 656 с.

217. Магда Ю. С. Микроконтроллеры PIC24. М.: Изд. Дом «Додэка-ХХ1». 2009. 240 с.

218. Судзуки К., Фудзимори X, Хасимото К. Аморфные металлы. М.: Металлургия. 1987. 246 с.

219. J. Durand. Magnetic properties of amorphous metallic alloys to their atomic structure // Journal de physique. V. 41. 1980. P. 609-817.

220. Петров Г.И. Контроль магнитных и структурных свойств аморфных сплавов системы Fe-Si-B. Дисс. . канд. техн. наук. Казань. 2002. 195 с.

221. Mechatronic in Theory and Practice / Bosh AT-didactic. 1999. 318 p.

222. Воротников С. А. Информационные устройства робототехнических систем. М.: Изд-во МГТУ им. Баумана. 2005 386 с.

223. Шахнин В.А. Адаптивное управление с идентификатором для мехатронного модуля неразрушающего контроля // Труды ВлГУ. Вып. 11. 2006. С. 19-24.

224. Алгоритмы и программы восстановления зависимостей / Под ред. В. Н. Вапника. М.: Наука. 1990. 816 с.

225. Mendenhall W., Wackerly D., Scheaffer R. Mathematical Statistics with Applications. PWS-KENT Publishing Company. USA. 1990. 473 p.

226. Вапник В.Н. Теория распознавания образов. М.: Наука. 1974. 416 с.

227. Вапник В.Н. Восстановление зависимостей по эмпирическим данным. М.: Наука. 1989. 447 с.

228. Шахнин В. А. Метод синтеза пространственной модели для гибких модулей неразрушающего контроля. Материалы XV международной конференции по вычислительной механике и современным прикладным программным системам. М. 2007. С. 510-511.

229. Ивахненко А.Г., Степашко B.C. Помехоустойчивость моделирования. Киев: Наук, думка. 1989. 216 с.

230. Лоусон Ч., Хенсон Р. Численное решение задач метода наименьших квадратов / Пер. с англ. М.: Наука. 1986. 232 с.

231. Успенский А.Б., Федоров В.В. Вычислительные аспекты метода наименьших квадратов при анализе и планировании регрессионных экспериментов. М.: Издательство МГУ. 1986. 274 с.

232. Douglas J., Alhans М. Robust Lenear Quadratic Design with Real Parameter Uncertainty. IEEE Trans. Autom. Control. AC-39 (1994). P. 107-111.

233. Хьюбер П. Робастность в статистике / Пер. с англ. М.: Мир. 1984. 304 с.

234. Golub G.H., Reinsch С. Similar Value Decomposition and Least Squares Solutions //Numer. Math., 1980, 14. № 5. P. 403-420.

235. Andrews D. R. A Robust Method for Multiple Linear Regression// Technometrics. 1994. Vol. 16, № 4. P. 523-531.

236. Шашихин В.Н. Синтез робастного управления для интервальных крупномасштабных систем с последействием // Автоматика и телемеханика. 1997. №12. С. 164-174.

237. Катковник В.Я. Непараметрическая идентификация и сглаживание данных: метод локальной аппроксимации. М.: Наука. 1985. 336 с.

238. Кудинов Ю.И., Иванченко К.С., Кудинов И.Ю. Разработка и идентификация нечётких моделей прогнозирования качества // Мехатроника, автоматизация, управление. 2007. №12. С. 27-31.

239. Herbert W., Hans М. Quantity control with advanced reliability defect sensors. J. Scientific Instrument. 2007. 144. №3. P. 36-44.

240. Денисов В.И., Лемешко Б.Ю., Цой Е.Б. Оптимальное группирование, оценка параметров и планирование регрессионных экспериментов. В 2-х ч. Новосибирск: Изд-во НГТУ. 1993. 346 с.

241. Румшиский Л.З. Математическая обработка результатов эксперимента. М.: Наука. 1990. 256 с.

242. Резников А.П. Обработка накопленной информации в затруднённых условиях. М.: Наука. 1976. 244 с.

243. Михайлов Г. А., Войтишек А. В. Численное статистическое моделирование. Методы Монте-Карло. М.: Академия. 2007. 368 с.

244. Преобразователь периодических сигналов. Авт. свид. СССР № 1051441/ Селезнёв Ю.В., Шахнин В. А., Петяев А.С., Казаков Н.С. Опубл. в Б.И. 1983. № 40.

245. Шахнин В.А. Оценка чувствительности аппаратуры для идентификации марок сталей. В кн.: Конверсия, приборостроение, рынок. Материалы II Международной НКТ. Суздаль. 1997. С. 38-41.

246. Устройство для регистрации динамических петель гистерезиса. Авт. свид. СССР № 920602 / Шахнин В.А., Казаков Н.С. Опубл. в Б.И. 1982. № 14.

247. Устройство для регистрации динамических петель гистерезиса. Авт. свид. СССР № 924645 / Петяев А.С., Шахнин В.А., Казаков Н.С. Опубл. в Б.И. 1982. № 16.

248. Устройство для регистрации динамических петель гистерезиса. Авт. свид. СССР № 930183 / Шахнин В.А., Казаков Н.С., Лебель В.В. Солонин Е.В. Опубл. в Б.И. 1982. № 19.

249. Устройство для регистрации динамических петель гистерезиса. Авт. свид. СССР № 935843 / Петяев А.С., Шахнин В.А., Казаков Н.С. Опубл. в Б.И. 1982. № 22.

250. Де Бор К. Практическое руководство по сплайнам / Пер. с англ. М.: Радио и связь. 1985. 304 с.

251. Стрейц В. Метод пространственных состояний в теории дискретных линейных систем управления. М.: Наука. 1985. 372 с.

252. Формирование траекторных перемещений / А.А. Кобзев, О.В. Веселов, Ю.Е. Мишулин, В.А. Немонтов. Владимир: Издательство ВлГУ. 1998. 67 с.

253. Юнусов Н.Ф., Ильин Г.И., Васильев И.И., Хохлов Ю.М. Сравнительный анализ методов интерполяции линейных и круговых движений, применяемых на станках с фазовой СПУ // Мехатроника, автоматизация, управление. 2005. №6. С.40-45.

254. Jeongseon Euh, Jeevan Chittamuru, Wayne Burleson Cordic Vector Interpolation for Power-Aware 3D Computer Grafics/ University of Massachusetts Amherst Department Electrical Computer Engineering. 2003. P. 41-56.

255. Singh G., Kuo В., Yackel R. Digital approximation by point-by-point state matching with higher-order holds // Intern. J. Control. 1984. 20. N1. P. 47-53.

256. Шахнин В.А. Адаптивное управление перемещением датчиков гибких производственных модулей неразрушающего контроля // Дефектоскопия. 2008. № 8. С. 49-53.

257. Shakhnin V. The movement adaptive control of sensors for flexible manufacturing modules of nondestructive testing // RJ of Nondestructive Testing. Vol. 44. No 8. 2008. P. 552-555.

258. Зотеев А.И. Алгоритмы управления технологическим оборудованием с ЧПУ. Владимир: ВПИ. 1984. 111 с.

259. Шахнин В.А. Адаптивный метод интерполяции траекторных перемещений // Доклады VII Международной НТК «ФРЭМЭ-2008». Кн. 1. Суздаль. 2008. С. 306-309.

260. Шахнин В. А. Управление движением элементов гибких производственных модулей неразрушающего контроля // Приборы и системы. Управление, контроль, диагностика. 2008. № 11. С. 49-52.

261. R. S. Fearing. Force sensing mechanism // International Journal of Robotics Research, 9(3). 1998. P. 3-23.

262. Патент Р.Ф. № 2306536. Датчик для силомоментного очувствления/ В.А. Шахнин Опубл. в Б. И. 2007. № 26.

263. Шахнин В.А. Датчики с расширенным динамическим диапазоном для силомоментного очувствления роботов// Мехатроника, Автоматизация, Управление. 2007. №6. С.39-44.

264. Шахнин В.А. Датчик для очувствления гибких производственных модулей // Датчики и системы. 2008. № 6. С. 42-44.

265. Прецизионные сплавы. Справочник. 3-е изд. / Под ред. В. В. Молотилова. М.: Металлургия. 1997. 448 с.

266. Савин Г. Н. Распределение напряжений около отверстий. Киев: Наукова думка. 1990. 257с.

267. Николаев В. Г. Магнитоупругая чувствительность ферромагнетика в условиях сильного проявления поверхностного эффекта // Электромеханика. 1992. № 10. С. 1720.

268. Буль О. Б. Методы расчёта магнитных систем электрических аппаратов. М.: Academia. 2006. 286 с.

269. Семёнов Н. М., Яковлев Н. И. Цифровые феррозондовые магнитометры, М.: Научтехлитиздат. 2006. 168 с.

270. Применение метода главных компонент для обработки результатов магнитографического контроля / Аронов А.Я., Щербинин В.Е., Мирюк В.П., Шур M.JI. // Дефектоскопия, 1985, №11. С. 8-14.

271. Щербинин В. Е., Пашагин А. И., Бенклевская Н. П. Некоторые способы разделения наружных и внутренних дефектов при магнитном контроле // Магнитные методы неразрушающего контроля. Свердловск. 1986. С. 49-53.

272. Способ магнитографического контроля изделий из ферромагнитных материалов. Авт. свид. СССР № 1255911 / Шур М. Л., Ваулин С. Л., Щербинин В. Е. Опубл. в Б.И. 1986. № 33.

273. Способ магнитографического контроля. Авт. свид. СССР № 1261934 / Пискунов Д. К., Кузнецов А. П. Коновалов А. Г. Опубл. в Б.И. 1990. №7.

274. Шахнин В. А. Метод синтеза пространственной модели для гибких модулей неразрушающего контроля. Материалы XV международной конференции по вычислительной механике и современным прикладным программным системам. М. 2007. С. 510-511.

275. Де Бор К. Практическое руководство по сплайнам / Пер. с анл. М.: Радио и связь. 1985. 304 с.

276. Способ неразрушающего контроля изделий из ферромагнитных материалов. Авт. свид. СССР №947738 / Казаков Н. С., Шахнин В. А., Петяев А.С. Опубл. в Б.И. 1982. № 28.

277. Устройство для контроля ферромагнитных колец. Авт. свид. СССР № 1553932 / Шахнин В.А. Опубл. в Б.И. 1990. № 12.

278. Кехтарнаваз Н., Ким Н. Цифровая обработка сигналов на системном уровне с использованием Lab VIEW. Пер. с англ. М.: Изд. дом «Додэка-ХХ1». 2007. 304 с.

279. Новицкий П.В., Зограф И. А. Оценка погрешностей результатов измерений. JI.: Энергоатомиздат. 1991. 248 с.

280. Гуткин М.Ю., Овидько И.А. Физическая механика деформируемых наноструктур. Т. 1. Нанокристаллические материалы. СПб.: Янус. 2003. 194 с.

281. Андриевский Р.А. Наноструктурные материалы состояние разработок и применение // Перспективные материалы. 2001.№ 6. С. 5-11.

282. Гуткин М.Ю., Овидько И.А. Дефекты и механизмы пластичности в наноструктурных и нанокристаллических материалах. СПб.: Янус. 2002. 181 с.

283. Ю.Б. Левин, М.Р.Филонов, А.Н.Шумаков, Ю.А.Аникин. Влияние температурного режима разливки на динамику формирования быстрозакаленной ленты на вращающемся барабане-холодильнике // Техника машиностроения» 2006г. №4. С. 68-71.

284. Л.В. Воропаева, Ю.Б. Левин, Н.И. Новохатская, А.В. Серебряков. Влияние легирования на структурное состояние и кристаллизацию аморфных сплавов Co-Si-B. Ф.М.М. Т. 78. 1994г. С. 94-98.

285. A. Serebryakov, L. Voropaeva, Yu Levin, N. Novokhatskaya and G. Abrosimova. Crystallization of amorphous Co-Si-B alloys: effect of Fe additions. Nanostruct Mater. 1994. Vol. 4. № 7. P. 851-855.

286. Боровский И.Б. Локальные методы анализа материалов. М.: Металлургия. 1990. 296с.

287. Хейденрайх Р. Основы просвечивающей электронной микроскопии. М.: Мир. 1990. 471с.

288. Рентгенография в физическом металловедении. Под ред. Ю.А. Багаряцкого. СПб.: Питер. 2005. 368 с.

289. Хейнер Д.М., Зевин Л.С. Рентгеновская дифрактометрия. М.: Academia. 2002. 368 с.

290. Литвинова Т.И. Петрография неметаллических включений. М.: Металлургия. 1990. 296 с.

291. Приборы и методы физического металловедения. Под ред. Ф. Вейнберга. М.: Academia. 2005. 427-с.

292. Kisker Н. et al Magnetic properties of high purity nanocrytalline alloy//Nanostruct. Mater. 1995. V. 6. № 5-8. P. 925-928.

293. Рунион Р. Справочник по непараметрической статистике. Современный подход. М.: Финансы и статистика. 1982. 198с.

294. Ломаев Г.В. Метод магнитных шумов в неразрушающем контроле ферромагнетиков // Дефектоскопия. 1987. №4. С. 75-94.

295. Шахнин В.А. Оценка чувствительности аппаратуры для идентификации марок сталей. В кн.: Конверсия, приборостроение, рынок. Материалы II Международной НКТ. Суздаль. 1997. С. 38-41.

296. Горкунов Э.С., Дратошанский Ю.П., Миховский М. Эффект Баркгаузена и его использование в структуроскопии // Дефектоскопия. 1999. №6. с.3-24. №7. с.3-33. №8 с. 3-26.

297. Филинов В.В. Развитие теории магнито-акустических шумов, создание способов и средств неразрушающего контроля технологических и эксплуатационных свойств изделий из высокопрочных сталей. Дис. . докт. техн. наук. М. 2001. 324 с.

298. Селезнёв Ю.В., Казаков Н.С. Исследование связи физико-химических свойств ферромагнитных материалов с параметрами скачков Баркгаузена // Известия АН СССР, сер. физ. 1981. Т. 53. С. 1407-1412.

299. Mazetty R. Correlation effects in the Barchausen noise of ferromagnetic alloys. Conference proceeding Soft magnetic materials. Cardiff. 1985. P. 225-232.

300. Народницкий A.M. Контроль технологических напряжений в изделиях из высокопрочных сталей методом магнитных шумов. Дис. . канд. техн. наук. М. 2006. 195 с.

301. Шахнин В.А. Исследование возможностей контроля полуфабрикатов холоднокатаных электротехнических сталей по параметрам магнитных шумов. Дис. . канд. техн. наук. Томск. 1980. 197с.

302. Устройство для измерения параметров скачков Баркгаузена. Авт. свид. СССР № 834539 / Шахнин В.А., Казаков Н.С. Опубл. в Б. И. 1988. №20.

303. Измеритель потерь энергии, обусловленных скачками намагниченности. Авт. свид. СССР № 783733 / Шахнин В.А., Казаков Н.С. Опубл. в Б. И. 1987. № 44.

304. Устройство для измерения составляющих потерь на перемагничивание. Авт. свид. СССР № 638905 / Шахнин В. А., Пискунов Д.К., Казаков Н.С. Опубл. в Б. И. 1985. № 47.

305. Устройство для измерения коэрцитивной силы ферромагнитных материалов. Авт. свид. № 619879 / Казаков Н. С. и др. Опубл. в Б. И. 1985. № 30.

306. Устройство для определения амплитудных распределений скачков Баркгаузена. Авт. свид. СССР № 917146 / Шахнин В.А. и др. Опубл. в Б.И. 1989. № 12.

307. Устройство для измерения времени магнитного последействия. Авт. свид. СССР № 779957 / Казаков Н.С., Кашицын В.И., Шахнин В.А. Опубл. в Б. И. 1987. № 42.

308. Дунаев Ф.Н. О потерях энергии при перемагничивании ферромагнетиков // Физика металлов и металловедение. 1980. Т. 30. Вып. 4. С. 633 645.

309. Беккер Дж. Связь между структурой ферромагнитных материалов и их магнитными свойствами. М.: Мир. 1989. 472с.

310. Mazzetty R. Bloch walls correlation and magnetic losses in ferromagnetics / JEEEE trans. Mag. 1988. № 5. P. 758 763.

311. Способ магнитошумовой структуроскопии. Авт. свид. СССР № 926583 / Селезнёв Ю.В., Казаков Н.С., Шахнин В.А. Опубл. в Б.И. 1989. № 17.

312. Устройство для магнитошумовой структуроскопии. Авт. свид. СССР № 970204 / Казаков Н.С. Шахнин В.А., Петяев А.С. Опубл. в Б.И. 1989. №40.