автореферат диссертации по приборостроению, метрологии и информационно-измерительным приборам и системам, 05.11.16, диссертация на тему:Метод построения информационно-измерительной и управляющей системы рабочего органа тоннельного укладчика

На правах рукописи

МЕТОД ПОСТРОЕНИЯ ИНФОРМАЦИОННО-ИЗМЕРИТЕЛЬНОЙ И УПРАВЛЯЮЩЕЙ СИСТЕМЫ РАБОЧЕГО ОРГАНА ТОННЕЛЬНОГО УКЛАДЧИКА

Специальность: 05.11.16 — Информационно-измерительные и управляющие системы (в промышленности)

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

О 5 ДЕК №

Тула 2008

003455006

Работа выполнена в ГОУ ВПО «Тульский государственный университет».

Научный руководитель: доктор технических наук, профессор

ЛАРКИН Евгений Васильевич

Официальные оппоненты:

доктор технических наук, профессор Панарин Владимир Михайлович

кандидат технических наук, доцент Привалов Александр Николаевич

Ведущее предприятие:

Открытое акционерное общество «Центральное конструкторское бюро аппаратостроения», г. Тула

Защита состоится «

часов на заседании

диссертационного совета Д 212.271.07 при ГОУ ВПО «Тульский государственный университет» (300600, Тула, проспект им. Ленина, 92) в аудитории 1-117.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ГОУ ВПО «Тульский государственный университет» (300600, Тула, проспект им. Ленина, 92).

Автореферат разослан « » //2008 г.

Ученый секретарь

диссертационного совета ----- Данилкин Ф.А.

Актуальность темы. Жесткая конкуренция на рынке горного оборудования предопределяет создание и освоение в промышленности новых высокопроизводительных машин и комплексов. Существует два пути повышения производительности: экстенсивный, предполагающий прямое увеличение мощности техники, и интенсивный, обеспечивающий более рациональное использование имеющихся ресурсов. Интенсификация эксплуатации оборудования предполагает ведение в его структуру информационно-измерительной системы, позволяющей определять состояние исполнительных органов, выбирать и реали-зовывать оптимальный режим их функционирования. Поэтому определяющим фактором технического развития горного оборудования необходимо признать переход на качественно новый уровень его эксплуатации с упором на современные информационно-измерительные системы.

Любая горная машина, как объект инженерной разработки и последующего промышленного производства, представляет собой достаточно сложный комплекс. В процессе проходки тоннелей различных диаметров параметры этого комплекса меняются в весьма широких пределах, начиная от значений, обеспечивающих абсолютную устойчивость, и заканчивая значениями, при которых устойчивость функционирования нарушается. Несмотря на широкий диапазон изменения параметров, информационно-измерительная система должна обеспечивать получение первичной информации, обработку и оценку состояния объекта измерения, и, на основании анализа результатов, выбор законов управления, оптимальным образом обеспечивающих требуемые параметры проходки. Проблемы проектирования подобных систем решены далеко не полностью. В частности не решена задача оптимального размещения сенсоров на объекте, определения потребной точности и быстродействия датчиков, а также задача обработки измерительной информации при выборе и поддержании режимов проходки. Указанное обстоятельство определяет актуальность темы диссертации.

Объектом исследования диссертационной работы являются измерительно-информационная система тоннельного укладчика, обеспечивающая, на основании анализа измерительной информации о состоянии рабочего органа, в совокупности с управляющей системой рациональные режимы его эксплуатации.

Предметом исследования диссертации работы являются технические характеристики информационно-измерительной системы, включаедюй в состав средств автоматизации тоннельного укладчика.

Общими вопросами проектирования информационно-измерительных систем занимались Краус М., Вошни Э., Аш Ж., Новоселов О.Н.. Вопросы выбора датчиков информационно-измерительной системы исследовали Колгин A.B., Котюк А.Ф., Свиридов В.Г., Ульшин В.А., Фомин А.Ф., Фрайден Дж. Различные проблемы проектирования объекта измерения (горные машины и гидропривод) исследовали Башта Т.М., Бартон Н., Берман В.М., Богданович Л.Б., Бреннер В.А., Гейер В.Г., Докукин A.B., Зубков Л.А., Пономаренко Ю.Ф., Солод В.И., Сырицын Т.А.

Из всех существующих подходов к разработке информационно-измерительной системы тоннельного укладчика наиболее продуктивным представляется подход, основанный на аналитических методах математического моделирования, позволяющий целенаправленно планировать будущие свойства разрабатываемой динамической системы. Для этого в диссертации использованы: теория измерений, теория управления, теоретическая механика, теория гидропривода.

Цель диссертационной работы состоит в повышении производительности тоннельного укладчика путём построения информационно-измерительной и управляющей системы, позволяющей на основе анализа измерительной информации о состоянии рабочего органа обеспечить рациональные режимы его эксплуатации.

Задачи исследований.

1. Разработка функциональной схемы тоннельного укладчика (включая функциональную схему стержневой конструкции и приводов рабочего органа) и построение на её основе общей аналитической математической модели рабочего органа - как объекта измерения и управления.

2. Разработка комплексного математического описания узлов и блоков рабочего органа, образующих объект измерения, включая модели стержневого узла в полярной системе координат, линейного гидропривода, приводов с объёмным регулированием и гидронасоса с электроприводом.

3. Получение из общего описания стержневого узла, гидроприводов и гидронасоса силовых зависимостей для расчетов нагрузок в конструкции и систем линейных уравнений в приращениях для расчета динамики объекта измерения и управления. Вывод зависимостей для расчетов коэффициентов систем линейных уравнений.

4. Построение и анализ структурных схем: стержневого узла, линейного гидропривода, объемного гидропривода и гидронасоса с электроприводом, датчиков сенсорной подсистемы; определение передаточных функций элементов структурных схем.

5. Формирование схемы распространения воздействий в рабочем органе тоннельного укладчика и разработка на её основе общей структурной схемы системы; выделение из общей структуры элементов, параметры которых существенно меняются при изменении положения рабочего органа, а также параметров состояния, которые оказывают влияние на указанные изменения, и потому подлежат оценке и учету в процессе функционирования рабочего органа.

6. Построение и анализ диаграммы параметров состояния и разработка на её основе методики оптимальной коррекции параметров цифрового ПИД-регулятора в зависимости от поступающей информации о состоянии объекта измерения.

7. Построение моделей наиболее часто применяемых датчиков сенсорной подсистемы для учета их характеристик и погрешностей при проектировании информационно-измерительной и управляющей систем рабочего органа тоннельного укладчика.

8. Апробация предложенного метода на задачах практического проектирования информационно-измерительной системы рабочего органа.

Научная новизна диссертации заключается в следующем.

1. На основании принципа раздельных движений с учетом малости на малости изменения общего момента инерции узла при работе линейного гидропривода разработана аналитическая математическая модель рабочего органа тоннельного укладчика как объекта измерения и управления.

2. Получены математические зависимости, описывающие силовые характеристики элементов функциональной схемы, линеаризованные уравнения, описывающие динамику элементов рабочего органа тоннельного укладчика, а также коэффициенты линейных уравнений, использованные для формирования информационно-измерительной системы.

3. Сформирована общая структурная схема рабочего органа тоннельного укладчика, с указанием измеряемых параметров, оказывающих существенное влияние на динамику функционирования рабочего органа, использованная для синтеза структуры управляющей подсистемы тоннельного укладчика.

Практическая ценность работы заключается в том, что разработанные в диссертации методы ориентированы на использование при проектировании измерительно-информационных и управляющих систем как вновь разрабатываемого, так и модернизируемого оборудования, что позволяет повысить эффективность его использования при проходке тоннелей, и сократить сроки разработки его информационно-измерительных и управляющих систем.

Достоверность полученных теоретических результатов подтверждается результатами апробации разработанных методов при решении практических задач создания информационно-измерительной системы тоннельного укладчика.

Положения, выносимые на защиту.

1. Аналитическая математическая модель рабочего органа тоннельного укладчика, как объекта измерения и управления, построенная с использованием принципа раздельных движений, согласно которому изменение момента инерции стержневой конструкции, обусловленное ходом штока линейного гидропривода, считается малым.

2. Система математических зависимостей, описывающих силовые характеристики элементов функциональной схемы, а также динамику рабочего органа.

3. Структурная схема рабочего органа со входами, обусловливающими вариации параметров ряда передаточных функций, и структура управляющей подсистемы рабочего органа тоннельного укладчика.

Реализация и внедрение результатов. Предложенные в диссертации методы реализованы автором в процессе выполнения НИОКР Скуратовского опытно-экспериментального завода (г. Тула).

Ряд теоретический положений внедрен в учебный процесс Тульского государственного университета на кафедре «Робототехника и автоматизация производства» в лекционных курсах по дисциплинам: «Теория автоматического

управления», «Основы информационных устройств роботов», «Математические основы теории систем».

Апробация работы. Основные положения диссертации докладывались на следующих конференциях и семинарах.

1. 24-я научная сессия НТО РЭС им. Попова. — Тула, Тульский государственный университет, 2008.

2. Научно-практические конференции профессорско-преподавательского состава Тульского государственного университета 2005—2008 гг.

По теме диссертации опубликовано 12 работ, включенных в список литературы, в том числе: 2 статьи в журнале, рекомендованном ВАК РФ, 3 статьи, представляющих материалы конференции и 7 статей в сборниках трудов.

Краткое содержание диссертации

В первом разделе приводится обзор технических решений, используемых в объекте измерения для достижения требуемых технических характеристик и параметров.

Определено, что тоннельный укладчик являются специализированной горной машиной, и обычно выпускается для проведения выработок определенной формы и сечения. Основным его узлом является исполнительный орган, разрушающий породу в соответствии с заранее заданным профилем. От точности поддержания режимов разрушения породы зависит точность выдерживания профиля.

Показано, что тоннельный укладчик, как объект измерения и управления, является весьма сложным техническим устройством, в структуру которого входят механические, гидравлические и электрические узлы и блоки. Разнохарактерность измеряемых параметров определяет конфигурацию информационно-измерительной системы (рис. 1).

Исполнительный орган комбайна представляет собой породоразрушаю-щий барабан, приводимый в движение объемным гидроприводом. Для перемещения барабана по площади забоя используются рукоять, вращающаяся относительно неподвижного шарнира, и соединённая с ней качалка, определяющая текущий радиус проходки. Благодаря возможности вращения качалки относительно рукояти обеспечивается возможность профилирования забоя. Вращение рукояти обеспечивается вторым гидроприводом, а выбор рабочего радиуса -гидроцилиндром.

Для обеспечения эффективного управления процессом разрушения горной породы информационно-измерительная подсистема с помощью соответствующих датчиков собирает сенсорную информацию о состоянии отдельных элементов горного комбайна. Для оценки состояния породоразрушающего барабана могут использоваться такие данные, как: угловая скорость вращения породоразрушающего барабана, момент на валу, давление рабочей жидкости в гидроприводе. Текущий рабочий радиус может быть оценен через величину линейного перемещения штока гидроцилиндра и угол раствора качалки относительно рукояти. Для оценки текущего состояния рукояти используются датчики

абсолютного угла поворота рукояти и угловой скорости вращения рукояти. Обработка полученных данных и формирование управляющих воздействий выполняются управляющей подсистемой, которая реализует также функции интерфейса с человеком-оператором при работе в ручном или полуавтоматическом режимах.

Рис. 1. Структура информационно-измерительной и управляющей системы рабочего органа тоннельного укладчика

Проведен анализ конструкций элементов, используемых в тоннельном укладчике с точки зрения получения информации об их состоянии. Из гидроприводов в исследуемом объекте измерения используются линейные и объемные гидроприводы. Показано, что контролируемыми параметрами гидроприво-

дов являются усилие (момент) на выходном штоке (валу), а также линейное (угловое) перемещение выходного штока (вала). Для обеспечения требуемых значений указанных параметров требуется создание необходимого давления и расхода рабочей жидкости. Как правило, расход устанавливается с помощью дросселями с изменяемым проходным сечением, которое также должно контролироваться информационно-измерительной системой.

Отмечается, что необходимые давление и расход обеспечиваются с помощью насосов (шестеренчатых, лопастных, радиально-поршневых, аксиально-поршневых). Приводятся кинематические и гидравлические схемы гидромашин упомянутых типов и отмечается, что каждая гидромашина является обратимой, т.е. может использоваться и как насос, и как гидропривод с объемным регулированием. Насосы создают в подводящих трубопроводах необходимое давление и обеспечивают требуемый расход рабочей жидкости. Контролируемыми параметрами насосов являются момент и скорость вращения входного вала. Некоторые насосы, например, аксиально-поршневые гидромашины, допускают изменение хода поршня. Состояние механического узла, обеспечивающего переменную амплитуду хода поршней также должно измеряться и контролироваться.

Показано, что для поддержания в процессе эксплуатации режимов.работы механизмов горных машин, комплексов и агрегатов в соответствии с технологическими требованиями ведения работ, в их состав входят соответствующие информационно-измерительные системы, разделяющиеся на сенсорную и управляющую подсистемы. В настоящее время, в качестве управляющих подсистем в основном применяют автоматические регуляторы, на которые возлагаются функции контроля согласованности развиваемых сил и моментов на рабочих органах с техническими характеристиками горной машины, и блокировки в случае возникновения аварийных ситуаций; регулирование или изменение по заданной программе режимов функционирования узлов, блоков, агрегатов и всего рабочего органа в целом, выдача оператору на пульт информации о состоянии компонентов системы.

Сделан вывод о перспективности использования в качестве автоматических регуляторов цифровых ЭВМ, на которые могут быть возложены не только функции регулирования и программного изменения параметров, но и более развитые информационные функции, например, отображение мнемонических схем, диаграмм состояния, справочных данных и т.п.

Отмечается, что сенсорная подсистема информационно-измерительной системы содержит набор датчиков, основным назначением которых является получение информации о состоянии рабочего органа: пространственном положении механических узлов, скоростях, ускорениях, давлении, расходе, крутящих моментах на валах и т.п. На основе формируемой датчиками информации решаются такие задачи, как:

- определение развиваемых скоростей и ускорений исходя из требований технологического процесса и технических характеристик горной машины;

- обеспечение согласования развиваемых сил и моментов во всех точках траекторий движения с техническими характеристиками горной машины.

Показано, что непосредственная оценка состояния среды в горных машинах не производится, однако, поскольку среда воздействует на исполнительный орган горной машины, её состояние может быть косвенно оценено через измеряемые параметры состояния исполнительного органа. В качестве основных характеристик систем управления, учитываемых при проектировании, можно указать мощность обслуживаемого силового оборудования, мощность, затрачиваемую на управление, мощность управляющих сигналов, коэффициенты усиления по мощности и амплитуде управляющих сигналов, точность поддержания режима, быстродействие, оцениваемое по скорости отработки сформированного управляющего сигнала или времени реакции на внешнее возмущение.

Сделан вывод о том, что при управлении рабочим органом достаточно обеспечить линейный закон регулирования, например, реализовать на ЭВМ цифровой ПИД-регулятор, который, предположительно, может обеспечить нулевую ошибку в установившемся режиме и приемлемое качество регулирования. Параметрами настройки ПИД-регулятора являются коэффициент пропорциональности регулятора к,„ постоянная времени интегрирования Ги и постоянная времени дифференцирования Гд. Необходимыми элементами цифрового

ПИД-регулятора, обеспечивающими его включение в информационно-измерительную систему, являются аналого-цифровой и цифро-аналоговый преобразователи.

Во вторам разделе разработана общая математическая модель рабочего органа тоннельного укладчика, показано, что эта модель является сложной для исследования, и предложен подход к моделированию, основанный на ряде упрощений.

Рабочий орган тоннельного укладчика приведен на рис. 2.

В состав рабочего органа входят: рукоять ], качалка 2, привод 3 качалки, породоразрушающий барабан 4. Тоннельный укладчик можно считать жестко установленным на грунт, при этом рабочий орган поворачивается на угол ц/ относительно земной системе координат в опоре А. Рукоять, качалка и привод сочленены шарнирами В, С, £>. Породоразрушающий барабан 4, вращаясь в шарнире Е, создает нормальное /■)>> и тангенциальное Р) усилия, разрушающие породу 5. При разработке модели использовались общепринятые допущения: в частности допущение о жесткости стержней, о сводимости диссипативных сил к моментам сухого и вязкого трения; о сосредоточенности сил тяжести считаются в центрах масс соответствующих узлов.

С учетом принятых допущений получена векторная система уравнений сил и моментов:

т,у>, = Ж,; Д = 5>, - к А115' 5 4, (1)

I 1

где т, - масса /-го стержня; - векторы ускорения центров масс стержней; ^ - вектор у'-й силы, воздействующей на г'-й стержень; Л - момент количества движения /-го стержня; Л - производная от момента количества движения по времени; ц, - вектор у'-го момента приложенного к 1-му стержню; о - вектор

угловой скорости ¡-го стержня относительно его центра масс; [...] - векторное произведение.

б — породоразрушающего барабана

Из конструкции рабочего органа следует, что силы тяжести т^, тузлов и усилие Гц, на породоразрушающем барабане уравновешиваются моментом // в шарнире А на рукояти 1, моментом вращения барабана относительно качалки 2, а также тянущим/толкающим усилием на приводе 3.

Из векторной системы (1) получена полная система уравнений, описывающая рабочий орган, включая силы реакции в шарнирах стержней. Система

позволяет рассчитать все режимы функционирования рабочего органа, однако является сложной и нелинейной. Ее использование для выбора законов управления, мест установки датчиков сенсорной подсистемы и расчета параметров датчиков представляет определенные сложности.

Для упрощения математического описания объекта измерения он представлен в виде двух основных узлов: породоразрушающего барабана 4 и стержневого узла, включающего рукоять 1, качалку 2, линейный гидропривод 3. С использованием принципа раздельных движений в полярной системе координат были получены динамические модели вращения стержневого узла относительно шарнира А, качалки 2 относительно шарнира С под действием линейного гидропривода 3, и барабана 4.

Из нелинейной системы, путем разложения в ряд Тейлора, получены уравнения движения в установившемся режиме и система уравнений в отклонениях, которая затем преобразована в систему в операторной форме:

Ка К + (Аш5* + Алл5 + АдзоКз =

= (у) + (г) + Ъшо6„ (?) + Ьт5г (4 Кг*2+К оК(*)+(6

Кз 0) + (Ь2^+Ь2<11 №<) (5) = = V (*)+Ь2»Л 0)+Ь1Тйдт )

[К^1 + 6згОК(5)+(6З/З2-52 + ЬШ15 + бз/зоКз^Ь^Х где Ь . - коэффициенты, выражения для которых получены при разложении нелинейных уравнений в ряд; Зф) - угол поворота стержневой конструкции в шарнире А; ¿>/.3(5) - длина линейного двигателя; <5Д«) - момент в шарнире Л;

- момент в шарнире Е\ Зф'), - нормальная и тангенциальная составляющие усилий в шарнире Е; - угол поворота породоразрушающего барабана; ¿>„,(5) - усилие на штоке линейного гидропривода; х - комплексный оператор дифференцирования.

Подчеркивается, что коэффициенты системы Ъ„ оказываются существенно зависимыми от пространственного положения щ стержневой конструкции и от длины ¿з линейного двигателя.

Получены математические модели гидроприводов: линейного двухстороннего действия и объемного. Из математических описаний получена система функционирования в установившемся режиме и система в отклонениях. Системы в отклонениях представлены в операторной форме, соответственно для линейного привода:

СО

(?)

(•*) - а2/,00^0 + а2/105/1 (5

для приводов с объемным регулированием: а2рА0^рА С-5) + а2уАЧ^()Л С*

(hrA^SrA (s) + a3pMSpA (s) = (s) + a3p00Sp0 (s). <Vo<V fc) + aiphaSpE{s) = aW2s2Se (s) + amsS0 (s); a2QE0^QE С5) _

+ aipE]sâpg(s)+ a3pEOôpK(s)=a3p00Sp0(s)+a3eoS0{s). где a. - коэффициенты; S^Çs), Sta(s) - давления в полостях линейного гидропривода; Sq{s) - расход рабочей жидкости; SllQ(s) - давление в магистрали; Sf\(s), ôfx{s) - площади проходных сечений регулируемых дросселей; SllA(s), Spt.{s) -давление в рабочих полостях приводов А и Е, соответственно; <%м(5), ÔQh{s) -расход рабочего тела в приводах А и Е, соответственно.

Указано, что гидропривод с объемным регулированием является обратимым, т.е. может использоваться в качестве гидронасоса. Получена система уравнений, описывающих гидронасос с электроприводом (с механическим редуктором и без него) в установившемся режиме, и операторная система в отклонениях, имеющая вид:

Ч (*) + awsôt (у) + а, рф„Зрф {s) = аш5и (s) + a,r0âr (s);

а1!>ФГ рф

(•*) + alp№)ôpa (s) = am 0â& (s);

(.s) + а}рф03рф (s) + a3pmSpi) (î) = a3fXsSr (s) + aVf,Sy (s),

где â/s) - скорость вращения вала насоса; - давление во внутренней полости насоса; Sa{s) - электрическое управляющее воздействие", например, питающее напряжение двигателя постоянного тока, или частота питающего напряжения асинхронного двигателя переменного тока; S^s) - механическое управляющее воздействие; Sq/s) - расход рабочей жидкости.

Отмечается, что для каждого регулируемого параметра может быть подобран датчик сенсорной подсистемы для включения в общую информационно-измерительную и управляющую систему.

В третьем разделе на основании линейной модели получена схема распространения воздействий в рабочем органе, а также общая структурная схема рабочего органа.

Для формирования общей структурной схемы системы уравнения, описывающих элементы рабочего органа, разрешены относительно регулируемых параметров. В результате получены передаточные функции отдельных каналов информационно-измерительной системы. По найденным передаточным функциям сформирована общая структурная схемы рабочего органа, приведенная на рис. 3.

Подчеркивается, что параметры линейных моделей bW0,biTa,blv2, ¿>|у/|,

¿Vo>^u32'^¿3i>^изо ь2к0,ь2та,ь202,ь2т,ь21р2,ь2гх,ь1^,ьш2,ь1,-п,ьш0, b3v/2, Ъ3ча,

b3^,bh,0,b3I32,b3L3l,b3L30, а следовательно и передаточных функций

К.Л4 к M М4 !VsM кЛЛ lvrÀs)>

^/j.ii3(s),fVf/l3(s),fi/1L:s(s)jVllil}(s) существенно зависят от текущего местоположения рукояти 1 уА> и текущей длины штока 3 ¿30-

Зависимость параметров передаточных функций от указанных величин показана на рис. 3 пунктирными стрелками. Величины щ и £30 в совокупности

с моментами /.¡о и цп, задают режимы разрушения породы в виде нормальной Fnо и тангенциальной Fm сил, действующих на породоразрушающий барабан. Задача информационно-измерительной и управляющей системы заключается в том, чтобы обеспечить заданные режимы разрушения породы в каждой конкретной позиции штока и на каждом конкретном диаметре проходки тоннеля.

Возможными входными воздействиями в рассматриваемую структуру со стороны органов управления, доступных оператору являются: управляющие сигналы на входах электродвигателей первого 5ц\ и второго бщ гидронасосов; механические управляющие воздействия первого 6Г\ и Sr2 гидронасосов; проходные сечения первого <5^ и второго Sp_ регулируемых клапанов; давления рабочей жидкости в выходных трубопроводах первого фн и второго ô/m гидронасосов; расходы рабочей жидкости первого Sqi и второго êqi гидронасосов; давления рабочей жидкости ЗрА и Spi, во внутренних полостях гидроприводов с объемным регулированием в шарнирах А и Е, соответственно; давления рабочей жидкости Spi и 4>2 во внутренних полостях линейного гидропривода; скорости вращения валов sSv и sS0 гидроприводов с объемным регулированием в

шарнирах А и Е, соответственно; приращение длины <5/3 штока линейного гидропривода; текущее положение щ рукояти относительно земной системы координат; абсолютная длина Ц штока линейного гидропривода. Возмущающими воздействиями в систему являются нормальная и тангенциальная û/.-r составляющие силы сопротивления породы разрушению. Кроме того на структурной схеме приводятся некоторые функции Фч, и Ф/j, которые характеризуют формирование текущих значений параметров щ и 1ЗЭ, необходимых для определения коэффициентов передаточных функций, описывающих стержневой узел.

Предложен порядок упрощения структурной схемы, основанный на исключении из нее связей, соответствующих наиболее быстродействующим элементам и замены их соответствующими безынерционными звеньями. Также безынерционными предложено считать датчики сенсорной подсистемы, измеряющие значения выбранных параметров, а сервомеханизмы, формирующие управляющие воздействия на механические узлы, предложено считать разгруженными и аппроксимировать типовыми линейными звеньями первого или второго порядка.

Разработана структура управляющей подсистемы (рис. 4) для поддержания параметров проходки на основании информации, полученной от сенсорной подсистемы, представляющая собой ПИД-регулятор с параметрами, изменяющимися в зависимости от измеренных текущих значений угла поворота рукояти (//о и хода штока линейного привода 130. Показано, что структурная схема может быть реализована на управляющей цифровой ЭВМ.

Предложено выбирать коэффициенты передачи по пропорциональному к„, интегрирующему кп, и дифференцирующему ka, каналам с применением оптимизационной процедуры по критерию минимума квадратичной ошибки реакции реальной и эталонной систем на единичное ступенчатое воздействие. От-

мечается важность настройки указанных коэффициентов в связи со структурной неустойчивостью рабочего органа при ряде значений параметров ц/й и ¿з0.

Разработаны алгоритмы подстройки параметров регулятора при проходке с постоянным и переменным радиусами тоннеля, согласно которому плоскость параметров (130, щ) делится на сегменты. При переходе измеренных значений указанных параметров через границу сегментов производится изменение настройки ПИД-регулятора в соответствии с новыми значениями коэффициентов линейной модели объекта измерения и управления.

Рис. 4. Схема управляющей подсистемы

В четвертом разделе рассчитаны диаграммы состояния рабочего органа, на которые нанесены границы пересчета параметров линейной модели, а также точки разложения нелинейных зависимостей нелинейной аналитической модели в ряд Тейлора.

Разработана методика определения границ сегментов и местоположения точек разложения нелинейной модели в ряд Тейлора, согласно которой

строится семейство кривых изменения анализируемого коэффициента д..., как функции от угла поворота рукояти ц/ и длины штока гидроцилиндра

для каждого исследуемого рабочего радиуса по семейству кривых рассчитывается диапазон изменения анализируемого коэффициента д...;

вводится порог изменения коэффициента а..., при превышении которого требуется повторное разложение соответствующей функции в ряд Тейлора;

определяется количество интервалов разложения, середины и границы интервалов;

методом перебора определяются значения ц/ и Ц, соответствующие границам интервала и серединам интервала, первые значения используются для определения границ пересчета коэффициентов при обработки измерительной информации, а вторые определяют точки разложения для настройки управляющей подсистемы.

Приведенная методика применяется для анализа всех коэффициентов линеаризованной модели стержневой конструкции, изменяющихся при изменении цг и ¿з. Результатом обработки измерительной информации являются координаты точек разложения и границ секторов по каждому изменяемому коэффициенту а .. Настройки управляющей подсистемы предложено рассчитывать заранее и хранить в памяти ЭВМ.

С помощью разработанного программного обеспечения была исследована информационно-измерительная и управляющая система рабочего органа с типовыми параметрами. Полученные данные представлены на графиках в виде нормированных зависимостей, по которым можно оценить характер изменения значений коэффициентов в реальных системах. На рис. 5 показаны типовые кривые изменения параметра от ц/ при различных значениях 1л,.

0,5 ,

30 60 90 120 15<ГЛ 180 210 240 270 300

Ч'

360

53% 64% - 76%

-0,5

-1 '

Рис. 5. Зависимость коэффициента а^ от (¿/и ¿3

Аналогичные кривые были построены для других коэффициентов линейной модели.

Углы цг пересчета коэффициентов для различных длин гидропривода приведены на рис. 6.

Рис. 6. Углы ц/* пересчёта параметров ПИД-регулятора

Количество секторов возрастает с уменьшением диапазона пересчета коэффициентов а . Типовое расположение точек пересчета приведено на рис. 7.

Точки -пересчета

Рис. 7. Расположение точек пересчёта параметров ПИД-регулятора

Показано, что для обеспечения заданных режимов работы в сенсорную подсистему должны быть включены датчики разнообразных типов (давления,

линейного и углового механического перемещения, силы, момента, скорости вращения, электрических параметров).

Разработана структура информационно-измерительной системы рабочего органа тоннельного укладчика, включающая управляющую ЭВМ, блок ввода-вывода данных, содержащий аналого-цифровые и цифро-аналоговые преобразователи, канал передачи данных и сенсорную подсистему, измеряющую параметры состояния рабочего органа.

Разработана общая методика подбора датчиков и аналого-цифровых преобразователей по точности, исходя из заданных параметров проходки, включающая пересчет геометрических размеров, сил, моментов в соответствующие значения показаний датчиков и обратный пересчет точностных характеристик датчиков в точностные характеристики параметров проходки. Найденные выражения позволяют оценить требования к точностным характеристикам датчиков, выполняющих очувствление системы управления тоннельного укладчика к пространственному положению рабочего органа.

В заключении сформулированы основные результаты и выводы работы.

В приложениях приведены фрагменты реализации основных функций программного обеспечения моделирования информационно-измерительной и управляющей системы тоннельного укладчика, копии актов внедрения результатов диссертации в промышленности.

Основные результаты работы

По диссертационной работе можно сформулировать следующие основные выводы и результаты:

1. На основании анализа структуры исполнительного органа тоннельного укладчика показано, что эффективность его функционирования напрямую определяется способом поддержания оптимального режима работы, который в свою очередь обеспечивается информационно-измерительной системой, определяющей текущее состояние объекта измерения.

2. Проведен анализ и классификация элементов объекта измерения, определены параметры и характеристики сенсорной подсистемы информационно-измерительной системы.

3. С использованием принципа раздельных движений получено упрощенное математическое описание стержневого узла рабочего органа в полярной системе координат, которая дополнена моделью перемещения качалки вследствие хода штока линейного гидравлического привода, а также моделью породо-разрушающего барабана.

4. Разработаны модели элементов объекта измерения, создающих режимы функционирования рабочего органа: линейного и объемного гидроприводов, а также гидронасоса с электроприводом.

5. Из разработанных моделей получены:

зависимости, описывающие функционирование рабочего органа в установившемся режиме, необходимые для расчета параметров разрушения породы и статики рабочего органа;

зависимости, описывающие динамику процессов в рабочем органе, как объекте управления.

6. На основании аналитических математических моделей разработаны структурные схемы компонентов рабочего органа тоннельного укладчика, в соответствии с созданной методикой скомпонована общая структура объекта измерения.

7. Определены принципы включения в общую структурную схему элементов, описывающих сервоприводы и датчики информационно-измерительной системы, показано, что в большинстве практических случаев сервопривод может быть описан звеном не выше второго порядка, а датчик - безынерционным звеном.

8. Показана возможность применения цифрового ПИД-регулятора для управления процессами в рабочем органе тоннельного укладчика, приводится структурная схема включения ПИД-регулятора в контур управления.

9. Решена задача оптимального выбора коэффициентов пропорционального, интегрирующего и дифференцирующего каналов ПИД-регулятора, обеспечивающего при изменениях параметров рабочего органа минимум ошибки переходных процессов на разных режимах функционирования методом кусочной линеаризации функции качества.

10. Разработана методика определения расположения критических точек, при переходе фактических параметров рабочего органа тоннельного укладчика через которые необходимо изменять настройку ПИД-регулятора.

11. Предложен состав датчиков информационной подсистемы рабочего органа тоннельного укладчика, обеспечивающих выбор рациональных режимов его функционирования.

12. Проведена оценка требований к точностным характеристикам датчиков информационно-измерительной системы тоннельного укладчика, получены формальные зависимости для определения количественных требований к параметрам выбираемых датчиков.

13. Результаты работы внедрены в производство (подтверждается актом Скуратовского опытно-экспериментального завода) и в учебный процесс (подтверждается актом Тульского государственного университета).

Публикации по теме диссертации

Результаты работы опубликованы в следующих печатных трудах:

1. Серегин Д.В. К вопросу о синхронизации в распределенных системах / Д.В. Серегин // Приборы и управление: Сборник статей молодых ученых. - Тула: Изд-во ТулГУ, 2005. - Вып. 3. - С. 139-146.

2. Серегин Д.В. Математическая модель процессов, происходящих при рабочем цикле насосной станции / H.A. Котова, Д.В. Серегин // Приборы и управление: Сборник статей молодых ученых. Вып. 6. - Тула, Изд-во ТулГУ, 2008.-С. 57-60.

3. Серегин Д.В. Поиск экстремума в задачах нелинейного программирования методом кусочной линеаризации/ Е.В. Ларкин, Д.В. Серегин // XXVI На-

учная сессия, посвященная Дню радио. - Тула: НТО РЭС им. A.C. Попова, 2008.-С. 20-23.

4. Серегин Д.В. Очувствление системы управления тоннельного укладчика к положению рабочего органа/ Д.В. Серегин // Горное оборудование и электромеханика, №12, декабрь 2008. - Изд-во «Новые технологии», 2008.-С. 40-43.

5. Серегин Д.В. Динамическая модель рабочего органа тоннельного укладчика / Д.В. Серегин // Вестник ТулГУ. Серия Актуальные вопросы механики. Вып. 4 - Тула: Изд-во ТулГУ, 2008. - С. 56-59.

6. Серегин Д.В. Общий алгоритм функционирования информационно-измерительной системы тоннельного укладчика / Д.В. Серегин // Известия ТулГУ. Технические науки. Вып. 4. - Тула: Изд-во ТулГУ, 2008. - С. 135-140.

7. Серегин Д.В. Модель гидропривода рабочего органа тоннельного укладчика / Д.В. Серегин // XXVI Научная сессия, посвященная Дню радио: сборник научных статей. - Тула: НТО РЭС им. A.C. Попова, 2008. - С. 53-56.

8. Серегин Д.В. Схема нагружения рабочего органа тоннельного укладчика / Д.В. Серегин // XXVI Научная сессия, посвященная Дню радио. - Тула: НТО РЭС им. A.C. Попова, 2008. - С. 50-53.

9. Серегин Д.В. Функциональная схема управления тоннельным укладчиком / Д.В. Серегин // Приборы и управление: Сборник статей молодых ученых. Вып. 6. - Тула, Изд-во ТулГУ, 2008. - С. 104-108.

10. Серегин Д.В. Частотные характеристики силовой части гидропривода с длинными трубопроводами / Д.В. Серегин Н Приборы и управление: Сборник статей молодых ученых. Вып. 6. - Тула, Изд-во ТулГУ, 2008. - С. 108-112.

11. Серегин Д.В. Структурная схема линейного гидропривода рабочего органа тоннельного укладчика / Д.В. Серегин // Вестник ТулГУ. Серия Системы управления. Вып. 2. - Тула: Изд-во ТулГУ, 2008. - С. 79-84.

12. Серегин Д.В. Состав датчиков информационно-измерительной системы тоннельного укладчика / В.В. Котов, Д.В. Серегин // Вестник ТулГУ. Серия Системы управления. Вып. 2. - Тула: Изд-во ТулГУ, 2008. - С. 16-24.

Изд лиц ЛР № 020300 от 12.02.97 Подписано в печать 22 11.08. Формат бумаги 60x84 1/]б Бумага офсетная Усл. печ л. 1,1. Уч-шд л 1,0 Тираж 100 экз. Заказ 045

Тульский государственный университет. 300600, г. Тула, просп. Ленина, 92

Отпечатано в издательстве ТулГУ 300600, г. Тула, ул Болдина, 151

ВВЕДЕНИЕ

СОДЕРЖАНИЕ

1. АНАЛИЗ ИНФОРМАЦИОННО-ИЗМЕРИТЕЛЬНЫХ

И УПРАВЛЯЮЩИХ СИСТЕМ ГОРНЫХ МАШИН

1.1. Структура рабочего органа тоннельного укладчика

1.2. Анализ особенностей измерительно-информационных и 13 управляющих систем горных машин

1.2.1. Классификация систем управления по степени участия 13 оператора

1.2.2. Системы ручного управления

1.2.3. Системы автоматического управления

1.2.4. Характеристики систем управления

1.3. Классификация датчиков информационно-измерительных систем горных машин

1.4. Классификация приводов горных машин

1.5. Элементы систем управления горных машин

1.6. Выводы

2. МАТЕМАТИЧЕСКАЯ МОДЕЛЬ РАБОЧЕГО ОРГАНА

КАК ОБЪЕКТА ИЗМЕРЕНИЯ И УПРАВЛЕНИЯ

2.0. Введение

2.1. Общая модель рабочего органа тоннельного укладчика

2.2. Упрощенная модель рабочего органа

2.3. Линеаризация системы, описывающей динамику рабочего органа

2.4. Модели гидроприводов

2.4.1. Линейный привод двустороннего действия

2.4.2. Гидропривод с объемным регулированием

2.5. Модель гидронасоса с электродвигателем

2.6. Выводы

3. ОПРЕДЕЛЕНИЕ КОНФИГУРАЦИИ ИНФОРМАЦИОННО-ИЗМЕРИТЕЛЬНОЙ И УПРАВЛЯЮЩЕЙ СИСТЕМЫ

3.0. Введение

3.1. Структурная схема рабочего органа

3.2. Структурные схемы компонентов силовой гидросистемы

3.2.1. Построение структурно схемы линейного гидропривода

3.2.2. Построение структурной схемы гидропривода с объемным 94 регулированием

3.2.3. Построение структурной схемы гидронасоса

3.3. Методика обобщения структурной схемы тоннельного укладчика

3.3.1. Воздействия и измеряемые величины структурной схемы

3.3.2. Упрощение структурной схемы

3.3.3. Учет быстродействия сервомеханизмов

3.3.4. Сенсорная подсистема

3.4. Выбор закона управления

3.4.1. ПИД-регулятор

3.4.2. Оценка расстояния между двумя процессами

3.4.3. Постановка задачи оптимизации

3.5. Поиск экстремума в задачах нелинейного программирования методом кусочной линеаризации

3.6. Общий алгоритм функционирования информационноизмерительной системы при проходке тоннеля

3.7. Выводы

4. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ ИНФОРМАЦИОННО-ИЗМЕРИТЕЛЬНОЙ И УПРАВЛЯЮЩЕЙ СИСТЕМЫ ТОННЕЛЬНОГО УКЛАДЧИКА

4.1. Методика и программное обеспечение моделирования процессов управления тоннельным укладчиком

4.2. Экспериментальное исследование предложенных методик управления

4.3. Состав датчиков и структура информационно-измерительной системы тоннельного укладчика

4.4. Оценка требований к точностным характеристикам датчиков информационно-измерительной системы тоннельного укладчика

4.5. Выводы

Актуальность темы. Жесткая конкуренция на рынке горного оборудования предопределяет создание и освоение в промышленности новых высокопроизводительных машин и комплексов. Существует два пути повышения производительности экстенсивный, предполагающий прямое увеличение мощности техники, и интенсивный, предполагающий более рациональное использование имеющихся ресурсов. Интенсификация эксплуатации оборудования предполагает ведение в его структуру информационно-измерительной системы, позволяющей определять состояние, исполнительных органов, выбирать и реали-зовывать оптимальный режим их функционирования. Поэтому определяющим фактором технического развития горного оборудования необходимо признать переход на качественно новый уровень его эксплуатации с опорой на современные информационно-измерительные системы [4].

С другой стороны, любая горная машина, как объект инженерной разработки и последующего промышленного производства, представляют собой достаточно сложный комплекс [77]. В процессе проходки тоннелей разных диаметров параметры комплекса меняются в весьма широких пределах, начиная от значений, обеспечивающих абсолютную устойчивость, и заканчивая значениями, при которых устойчивость функционирования нарушается [12]. Несмотря на широкий диапазон изменения параметров, информационно-измерительная система должна обеспечивать получение первичной информации, обработку и оценку состояния объекта измерения, и на основании анализа результатов обеспечивать выбор законов управления, оптимальным образом обеспечивающих требуемые параметры проходки. Проблемы проектирования подобных систем решены далеко не полностью. В частности не решена проблема оптимального размещения сенсоров на объекте, определения потребной точности и быстродействия датчиков, а также проблема обработки измерительной информации при выборе и поддержании режимов проходки. Указанное обстоятельство определяет актуальность темы диссертации.

Объектом исследования диссертационной работы являются измерительно-информационная система тоннельного укладчика, обеспечивающая, на основании в совокупности с управляющей системой рациональные режимы его эксплуатации.

Предметом исследования диссертации работы являются технические характеристики информационно-измерительной системы, включаемой в состав средств автоматизации тоннельного укладчика.

Общими вопросами проектирования информационно-измерительных систем занимались Краус М. [43], Вошни Э. [43], Аш Ж. [24], Новоселов О.Н. [54]. Вопросы выбора датчиков информационно-измерительной системы исследовали Колгин А.В. [36], Котюк А.Ф. [41], Свиридов В.Г. [56], Ульшин В.А. [24], Фомин А.Ф. [54], Фрайден Дж [86]. Различные проблемы проектирования объекта измерения (горные машины и гидропривод) исследовали Башта Т.М. [20], Бартон Н. [89], Берман В.М. [6], Богданович Л.Б. [11], Бреннер В.А. [12], Гейер В.Г. [18], Докукин А.В. [28], Зубков J1.A. [31], Пономаренко Ю.Ф. [58], Солод В.И. [76, 77], Сырицын Т.А [80, 81].

Из всех существующих подходов к разработке информационно-измерительной системы тоннельного укладчика наиболее продуктивным представляется подход, основанный на аналитических методах математического моделирования, что позволяет целенаправленно планировать будущие свойства разрабатываемой динамической системы. Для этого в диссертации использованы: теория измерений, теория управления, теоретическая механика, теория гидропривода.

Цель диссертационной работы состоит в повышении производительности тоннельного укладчика путём построения информационно-измерительной и управляющей системы, позволяющей на основе анализа измерительной информации о состоянии рабочего органа обеспечить рациональные режимы его эксплуатации.

Задачи исследований.

1. Разработка функциональной схемы тоннельного укладчика (включая функциональную схему стержневой конструкции и приводов рабочего органа) и построение на её основе общей аналитической математической модели рабочего органа - как объекта измерения и управления.

2. Разработка комплексного математического описания узлов и блоков рабочего органа, образующих объект измерения, включая модели стержневого узла в полярной системе координат, линейного гидропривода, приводов с объёмным регулированием и гидронасоса с электроприводом.

3. Получение из общего описания стержневого узла, гидроприводов и гидронасоса силовых зависимостей для расчетов нагрузок в конструкции и систем линейных уравнений в приращениях для расчета динамики объекта измерения и управления. Вывод зависимостей для расчетов коэффициентов систем линейных уравнений.

4. Построение и анализ структурных схем: стержневого узла, линейного гидропривода, объемного гидропривода и гидронасоса с электроприводом, датчиков сенсорной подсистемы; определение передаточных функций элементов структурных схем.

5. Формирование схемы распространения воздействий в рабочем органе тоннельного укладчика и разработка на её основе общей структурной схемы системы; выделение из общей структуры элементов, параметры которых существенно меняются при изменении положения рабочего органа, а также параметров состояния, которые оказывают влияние на указанные изменения, и потому подлежат оценке и учету в процессе функционирования рабочего органа.

6. Построение и анализ диаграммы параметров состояния и разработка на её основе методики оптимальной коррекции параметров цифрового ПИД-регулятора в зависимости от поступающей информации о состоянии объекта измерения.

7. Построение моделей наиболее часто применяемых датчиков сенсорной подсистемы для учета их характеристик и погрешностей при проектировании информационно-измерительной и управляющей систем рабочего органа тоннельного укладчика.

8. Апробация предложенного метода на задачах практического проектирования информационно-измерительной системы рабочего органа.

Научная новизна диссертации заключается в следующем.

1. На основании принципа раздельных движений с учетом малости на малости изменения общего момента инерции узла при работе линейного гидропривода разработана аналитическая математическая модель рабочего органа тоннельного укладчика как объекта измерения и управления.

2. Получены математические зависимости, описывающие силовые характеристики элементов функциональной схемы, линеаризованные уравнения, описывающие динамику элементов рабочего органа тоннельного укладчика, а также коэффициенты линейных уравнений, использованные для формирования информационно-измерительной системы.

3. Сформирована общая структурная схема рабочего органа тоннельного укладчика, с указанием измеряемых параметров, оказывающих существенное влияние на динамику функционирования рабочего органа, использованная для синтеза структуры управляющей подсистемы тоннельного укладчика.

Практическая ценность работы заключается в том, что разработанные в диссертации методы ориентированы на использование при проектировании измерительно-информационных и управляющих систем как вновь разрабатываемого, так и модернизируемого оборудования, что позволяет повысить эффективность их использования при проходке тоннелей и сократить сроки разработки их информационно-измерительных и управляющих систем.

Достоверность полученных теоретических результатов подтверждается результатами апробации разработанных методов при решении практических задач создания информационно-измерительной системы тоннельного укладчика.

Полоэюеиия, выносимые на защиту.

1. Аналитическая математическая модель рабочего органа тоннельного укладчика, как объекта измерения и управления, построенная с использованием принципа раздельных движений, согласно которому изменение момента инерции стержневой конструкции, обусловленное ходом штока линейного гидропривода, считается малым.

2. Система математических зависимостей, описывающих силовые характеристики элементов функциональной схемы, а также динамику рабочего органа.

3. Структурная схема рабочего органа со входами, обусловливающими вариации параметров ряда передаточных функций, и структура управляющей подсистемы рабочего органа тоннельного укладчика.

Реализация и внедрение результатов. Предложенные в диссертации методы реализованы автором в процессе выполнения НИОКР Скуратовского опытно-экспериментального завода.

Ряд теоретический положений внедрен в учебный процесс Тульского государственного университета на кафедре «Робототехника и автоматизация производства» в лекционных курсах по дисциплинам: «Теория автоматического управления», «Основы информационных устройств роботов», «Математические основы теории систем».

Апробация работы. Основные положения диссертации докладывались на следующих конференциях и семинарах.

1. 24-я научная сессия НТО РЭС им. Попова. - Тула, Тульский государственный университет, 2008.

2. Научно-практические конференции профессорско-преподавательского состава Тульского государственного университета 2005 - 2008 гг.

По теме диссертации опубликовано 12 работ, включенных в список литературы, в том числе: 2 статьи в журнале, рекомендованном ВАК РФ, 3 статьи, представляющих материалы конференции и 7 статей в сборниках трудов.

Структура и объем работы. Диссертационная работа состоит из введения, четырех разделов и заключения, изложенных на 147 страницах машино

13. Результаты работы внедрены в производство (подтверждается актом Скуратовского опытно-экспериментального завода) и в учебный процесс (подтверждается актом Тульского государственного университета).

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Таким образом, проведенные в диссертации исследования позволяют сделать следующие выводы по работе

1. На основании анализа структуры исполнительного органа тоннельного укладчика показано, что эффективность его функционирования напрямую определяется способом поддержания оптимального режима работы, который в свою очередь обеспечивается информационно-измерительной- системой, определяющей текущее состояние объекта измерения.

2. Проведен анализ и классификация элементов объекта измерения, определены параметры и характеристики сенсорной подсистемы информационно-измерительной системы.

3. С использованием принципа раздельных движений получено упрощенное математическое описание стержневого узла рабочего органа в полярной системе координат, которая дополнена моделью перемещения качалки вследствие хода штока линейного гидравлического привода, а также моделью породо-разрушающего барабана.

4. Разработаны модели элементов объекта измерения, создающих режимы функционирования рабочего органа: линейного и объемного гидроприводов, а также гидронасоса с электроприводом.

5. Из разработанных моделей получены: зависимости, описывающие функционирование рабочего органа в установившемся режиме, необходимые для расчета параметров разрушения породы и статики рабочего органа; зависимости, описывающие динамику процессов в рабочем органе, как объекте управления.

6. На основании аналитических математических моделей разработаны структурные схемы компонентов рабочего органа тоннельного укладчика, в соответствии с созданной методикой скомпонована общая структура объекта измерения.

7. Определены принципы включения в общую структурную схему элементов, описывающих сервоприводы и датчики информационно-измерительной системы, показано, что в большинстве практических случаев сервопривод может быть описан звеном не выше второго порядка, а датчик - безынерционным звеном.

8. Показана возможность применения цифрового ПИД-регулятора для управления процессами в рабочем органе тоннельного укладчика, приводится структурная схема включения ПИД-регулятора в контур управления.

9. Решена задача оптимального выбора коэффициентов пропорционального, интегрирующего и дифференцирующего каналов ПИД-регулятора, обеспечивающего при изменениях параметров рабочего органа минимум ошибки переходных процессов на разных режимах функционирования методом кусочной линеаризации функции качества.

10. Разработана методика определения расположения критических точек, при переходе фактических параметров рабочего органа тоннельного укладчика через которые необходимо изменять настройку ПИД-регулятора.

11. Предложен состав датчиков информационной подсистемы рабочего органа тоннельного укладчика, обеспечивающих выбор рациональных режимов его функционирования.

12. Проведена оценка требований к точностным характеристикам датчиков информационно-измерительной системы тоннельного укладчика, получены формальные зависимости для определения количественных требований к параметрам выбираемых датчиков.

1. Автоматизированные измерительные комплексы. М.: Энергоатом-издат, 1982.-216 с.

2. Алиев Т.М. Вероятностные измерительно-вычислительные устройства / Т.М Алиев, Г.С. Тер-Исраелов, А.А. Тер-Хачатуров М.: Энергоатомиздат, 1983.- 168 с.

3. Альянах Н.И. Моделирование вычислительных систем / Н.И. Алья-нах. JL: Машиностроение, JI.O, 1988. - 222 с.

4. Анализ измерительных информационных систем / В.М. Маликов и др.. Ташкент: Ташкентский политехи, ин-т им. А.Р. Беруни., 1984. - 176 с.

5. Андриянов А.В. Цифровая обработка информации в измерительных приборах и системах / А.В. Андриянов, И.И. Шпак. Минск: Высш. шк., 1987. -174 с.

6. Берман В.М. Системы гидропривода выемочных и проходческих машин / В.М. Берман, В.Н. Верескунов, И.А. Цетнарский. М.: Недра, 1982 -206 с.

7. Бесекерский В. А. Теория систем автоматического регулирования / В.А. Бесекерский, Е.П. Попов. М.: Наука, 1978. - 786 с.

8. Бесекерский В.А. Системы автоматического управления с микроЭВМ / В.А. Бесекерский, В.В. Изранцев. -М.: Наука, 1987. 318 с.

9. Бессонов А.А. Надежность систем автоматического регулирования / А.А. Бессонов, А.В. Мороз. — Л.: Энергоатомиздат, 1984. -214 с.

10. Беязов Й.Й. Аналоговые гидроусилители / Й.Й. Беязов. — JL, Машиностроение, 1983. 151 с.

11. Богданович Л.Б. Гидравлические приводы: Учеб. пособие для вузов / Л.Б. Богданович. — М.: Вища школа. Головное изд-во, 1980. 232 с.

12. Бреннер В.А. Динамика горных машин / В.А. Бреннер, В.А. Кутлу-нин. Тула: Тул. гос. ун-т, 1998. - 234 с.

13. Бухгольц В.П. Датчики и реле автоматического контроля в угольной промышленности / В.П. Бухгольц. М.: Недра, 1971. - 223 с.

14. Виглеб Г. Датчики: устройство и применение: пер. с нем. / Г. Виглеб. -М.: Мир, 1989.- 196 с.

15. Востриков А.С. Теория автоматического регулирования: учеб. пособие для вузов / А.С. Востриков, Г.А. Французова. М.: Высш. шк., 2006. -365 с.

16. Вульвет Дж. Датчики в цифровых системах / Дж. Вульвет. — М.: Энергоиздат, 1981. 199 с.

17. Высокоточные преобразователи угловых перемещений / Э.Н. Аси-новский и др.. М.: Энергоатомиздат, 1986. — 128 с.

18. Гейер В.Г. Гидравлика и гидропривод: Учеб. для вузов / В.Г. Гейер, B.C. Дулин, А.Н. Заря. 3-е изд., перераб. и доп. - М.: Недра, 1991. - 331 с.

19. Гидравлика и гидропривод: учеб. пособие / Гудилин Н.С. и др.; Под общ. ред. И.Л. Пастоева. 3-е изд., стер. — М. : Издательство Московского государственного горного университета, 2001. - 520 с.

20. Гидравлика, гидромашины и гидроприводы: Учебник для вузов / Т.М. Башта и др.. 2-е изд., перераб. — М.: Машиностроение, 1982. - 423 с.

21. Гидравлические и пневматические силовые системы управления: пер. с англ. / Дж. Блэкборн и др.. М.: Иностр. лит., 1962. - 614 с.

22. Горбацевич Е. Д. Аналоговое моделирование систем управления / Е.Д. Горбацевич, Ф. Ф. Левинзон. М.: Наука, 1984. - 304 с.

23. Григорьев В.Н. Транспортные машины для подземных разработок / В.Н. Григорьев, В.А. Дьяков, Ю.С. Пухов. 2-е изд., перераб. и доп. — М.: Недра, 1984.-384 с.

24. Датчики для автоматизации в угольной промышленности / Под. ред. В.А. Улыпина. М.: Недра, 1984. - 245 с.

25. Датчики измерительных систем: пер. с фр. / Ж. Аш и др.. —М.: Мир, 1992.-480 с.

26. Динамика механизмов: учеб. пособие / А.А. Головин и др.. М.: Изд-во МГТУ им.Н.Э. Баумана, 2006. - 160 с.

27. Динамика следящих приводов / Б. И. Петров и др.. 2-е изд. - М.: Машиностроение, 1982. - 496 с.

28. Докукин А.В. Статистическая динамика горных машин / А.В. Докукин, Ю.Д. Красников, З.Я. Хургин. М.: Машиностроение, 1978. - 239 с.

29. Загорский В.П. Информационно-измерительные системы коллективного пользования / В.П. Загорский, И.С. Пугачев, А.Г. Ярусов. Минск: Наука и техника, 1987. - 104 с.

30. Зайченко И.З. Лопастные насосы и гидромоторы / И.З. Зайченко, Л.М. Мышлевский. М.: Машиностроение, 1964. - 212 с.

31. Зубков Л.А. Аппаратура автоматизации очистных комбайнов / Л.А. Зубков, В.И. Силаев, Б.И. Ененков. М.: Недра, 1979. - 112 с.

32. Изерман Р. Цифровые системы управления: пер. с англ. / Р. Изерман. — М., Мир, 1984.-541 с.

33. Информационно-измерительная техника и технологии : учеб. для вузов / В.И. Калашников и др.; Под ред. Г.Г. Раннева. М. : Высш. шк., 2002. -454 с.

34. Како Н. Датчики и микро-ЭВМ / Н. Како, Я. Яманэ. Л.: Энерго-атомиздат, 1986. — 120 с.

35. Клюев А.С. Автоматическое регулирование: Учеб. для сред. спец. учеб. заведений / А.С. Клюев. М.: Высш. шк., 1986.-351 с.

36. Колгин А. В. Датчики средств диагностирования машин / А.В. Кол-гин. — М.: Машиностроение, 1984. — 120 с.

37. Коловский М.З. Теория механизмов и машин. Силовой расчет. Динамические характеристики механизмов / М.З. Коловский. — СПб.: Санкт-Петербургский техн. ун-т, 1994. 100 с.

38. Кондаков Л. А. Рабочие жидкости и уплотнения гидравлических систем / Л.А.Кондаков. М.: Машиностроение, 1982. - 216 с.

39. Копейкин С.В. Адаптивные методы обработки измерений / С.В. Ко-пейкин. Саратов: Изд-во Саратовского ун-та, 1982. - 120 с.

40. Корн Г. Справочник по математике (для научных работников и инженеров) / Г. Корн, Т. Корн. М.: Наука, 1973. - 831 с.

41. Котюк А.Ф. Датчики в современных измерениях / А.Ф. Котюк. — М.: Радио и связь: Горячая линия—Телеком, 2006. — 96 с.

42. Красников Ю.Д. Оптимизация привода выемочных и проходческих машин / Ю.Д. Красников и др.. -М.: Недра, 1983. 264 с.

43. Краус М. Измерительные информационные системы : пер. с нем. / М. Краус, Э. Вошни. -М.: Мир, 1975. 312 с.

44. Кривченко Г.И. Гидравлические машины: Турбины и насосы: Учебник для вузов / Г.И. Кривченко. 2-е изд., перераб. — М.: Энергоатомиздат, 1983.-320 с.

45. Куликовский Л.Ф. Теоретические основы информационных процессов / Л.Ф. Куликовский, В.В. Мотов -М.: Высш. шк., 1987. 248 с.

46. Левитский Н.И. Теория механизмов и машин / Н.И. Левитский. 2-е изд., перераб. и доп. - М.: Наука, 1990. - 590 с.

47. Ложе И. Информационные системы. Методы и средства / И. Ложе. -М.: Мир, 1979. 632 с.

48. Малышев В.М. Гибкие измерительные системы в метрологии / В.М. Малышев, А.И. Мехнников. -М.: Изд-во стандартов, 1988. — 175 с.

49. Методы цифрового моделирования и идентификации стационарных случайных процессов в информационно-измерительных системах /Лебедев А.Н. и др.. Л.: Энергоатомиздат, 1988. - 64 с.

50. МикроЭВМ в информационно-измерительных системах. / Переверт-кин С.М. и др.. М.: Машиностроение, 1987. - 244 с.

51. Муравьев С.С. Комбайны проходческие, эксплуатируемые на калийных рудниках и угольных шахтах / С.С. Муравьев, Е.М. Найденышев // Вестник Полоцкого государственного университета. Сер. В, Прикладные науки. 2007. — № 8. - С. 96-101.

52. Наладка средств автоматизации и автоматических систем регулирования: справочное пособие / А.С. Клюев и др.. -М.: Энергоатомиздат, 1989. -368 с.

53. Никитин О.Ф. Рабочие жидкости гидроприводов / О.Ф. Никитин. -М.: МГТУ им. Баумана, 2007. 152 с.

54. Новоселов О.Н. Основы теории и расчета информационно-измерительных систем / О.Н. Новоселов, А.Ф. Фомин. — М.: Машиностроение, 1991.-336 с.

55. Овсянников Б.В. Моделирование и оптимизация характеристик высокооборотных насосных агрегатов / Б.В. Овсянников, Н.С. Яловой. М.: Машиностроение, 1992. - 256 с.

56. Основы построения информационно-измерительных систем : Пособие по системной интеграции / Н.А. Виноградова и др.; Под ред. В.Г. Свиридова. М.: Издательство МЭИ, 2004. - 268 с.

57. Перетолчин В.А. Гидромеханика : Конспект лекций. Части 2,3. Гидропривод горных машин / В.А. Перетолчин. Иркутск: ИрГТУ, 1997. - 188 с.

58. Пономаренко Ю.Ф. Насосы насосные станции механизированных крепей / Ю.Ф. Пономаренко. М.: Недра, 1983. - 183 с.

59. Попов Д.Н. Динамика и регулирование гидро— и пневмосистем : учебник для вузов / Д.Н. Попов. 2-е изд., перераб. и доп. - М.: Машиностроение, 1987.-464 с.

60. Попов Е.П. Теория нелинейных систем автоматического регулирования и управления / Е.П. Попов. М.: Наука, 1979. - 255 с.

61. Пытьев Ю.М. Методы математического моделирования измерительно-вычислительных систем / Ю.М. Пытьев. М.: Физмат, 2002. - 384 с.

62. Серегин Д.В. Динамическая модель рабочего органа тоннельного укладчика / Д.В. Серегин // Вестник ТулГУ. Серия Актуальные вопросы механики. Вып. 4 Тула: Изд-во ТулГУ, 2008. - С. 56-59.

63. Серегин Д.В. К вопросу о синхронизации в распределенных системах / Д.В. Серегин // Приборы и управление: Сборник статей молодых ученых. — Тула: Изд-во ТулГУ, 2005. Вып. 3. - С. 139-146.

64. Серегин Д.В. Математическая модель процессов, происходящих при рабочем цикле насосной станции / Н.А. Котова, Д.В. Серегин // Приборы и управление: Сборник статей молодых ученых. Вып. 6. Тула, Изд-во ТулГУ, 2008.-С. 57-60.

65. Серегин Д.В. Модель гидропривода рабочего органа тоннельного укладчика / Д.В. Серегин // XXVI Научная сессия, посвященная Дню радио: сборник научных статей. Тула: НТО РЭС им. А.С. Попова, 2008. - С. 53-56.

66. Серегин Д.В. Общий алгоритм функционирования информационно-измерительной системы тоннельного укладчика / Д.В. Серегин // Известия ТулГУ. Технические науки. Вып. 4. Тула: Изд-во ТулГУ, 2008. - С. 135-140.

67. Серегин Д.В. Очувствление системы управления тоннельного укладчика к положению рабочего органа/ Д.В. Серегин // Горное оборудование и электромеханика, №12, декабрь 2008. Изд-во «Новые технологии», 2008. - С. 40-43.

68. Серегин Д.В. Поиск экстремума в задачах нелинейного программирования методом кусочной линеаризации/ Е.В. Ларкин, Д.В. Серегин // XXVI Научная сессия, посвященная Дню радио. — Тула: НТО РЭС им. А.С. Попова, 2008.-С. 20-23.

69. Серегин Д.В. Состав датчиков информационно-измерительной системы тоннельного укладчика / В.В. Котов, Д.В. Серегин // Вестник ТулГУ. Серия Системы управления. Вып. 2. Тула: Изд-во ТулГУ, 2008. - С. 16-24.

70. Серегин Д.В. Структурная схема линейного гидропривода рабочего органа тоннельного укладчика / Д.В. Серегин // Вестник ТулГУ. Серия Системы управления. Вып. 2. Тула: Изд-во ТулГУ, 2008. - С. 79-84.

71. Серегин Д.В. Схема нагружения рабочего органа тоннельного укладчика / Д.В. Серегин // XXVI Научная сессия, посвященная Дню радио. — Тула: НТО РЭС им. А.С. Попова, 2008. С. 50-53.

72. Серегин Д.В. Функциональная схема управления тоннельным укладчиком / Д.В. Серегин // Приборы и управление: Сборник статей молодых ученых. Вып. 6. Тула, Изд-во ТулГУ, 2008. - С. 104-108.

73. Серегин Д.В. Частотные характеристики силовой части гидропривода с длинными трубопроводами / Д.В. Серегин // Приборы и управление: Сборник статей молодых ученых. Вып. 6. Тула, Изд-во ТулГУ, 2008. - С. 108-112.

74. Силовые зубчатые трансмиссии угольных комбайнов. Теория и проектирование / П.Г. Сидоров и др.. М.: Машиностроение, 1995. - 295 с.

75. Скрицкий В. Я. Эксплуатация промышленных гидроприводов /В.Я. Скрицкий, В.А. Рокшевский. -М.: Машиностроение, 1984. 176 с.

76. Солод В.И. Горные машины и автоматизированные комплексы: учебник для вузов / В.И. Солод, В.И. Зайков, К.М. Первов. М.: Недра, 1981 — 503 с.

77. Солод В.И. Проектирование и конструирование горных машин и комплексов : учебник для вузов / В.И. Солод, В.Н. Гетопанов, В.М. Рачек. М.: Недра, 1982.-350 с.

78. Солодовников В.В. Основы теории и элементы систем автоматического регулирования: учеб. пособие для вузов / В.В. Солодовников, В.Н. Плотников, А.В. Яковлев. -М.: Машиностроение, 1985. 536 с.

79. Схиртладзе А.Г. Гидравлические и пневматические системы: учеб. пособие для вузов / А.Г. Схиртладзе, В.И. Иванов, В.Н. Вареев. 2-е изд., доп. - М.: МГТУ «Станкин», 2003. - 544 с.

80. Сырицын Т. А. Надежность гидро- и пневмоприводов / Т.А. Сыри-цын. -М.: Машиностроение, 1981. 214 с.

81. Сырицын Т.А. Эксплуатация и надежность гидро— и пневмоприводов / Т.А. Сырицын. М.: Машиностроение, 1990. - 248 с.

82. Теория автоматического управления. Теория линейных систем автоматического управления: учеб. пособие для вузов. / Под ред. А.А. Воронова. -М.: Высш. школа, 1986. 303 с.

83. Теория автоматического управления. Теория нелинейных и специальных систем автоматического управления / Под ред. А.А. Воронова. — М.: Высш. школа, 1986. 504 с.

84. Теория механизмов и машин: учеб. для втузов / К.В. Фролов и др.. — М.: Высшая школа, 1987. 496 с.

85. Тулупов В.П. Об опыте эксплуатации проходческого комбайна КП-21 в условиях Российского Донбасса / В.П. Тулупов, В.Г. Черных, И.А. Носенко // Горное оборудование и электромеханика. — 2007. № 6. - С. 2-3.

86. Фрайден Дж. Современные датчики. Справочник / Дж. Фрайден. -М.: Техносфера, 2005. 592 с.

87. Яловой Н.С. Оптимизация конструкций и показателей качества машин / Н.С. Яловой. М.: Изд-во стандартов, 1988. - 288 с.

88. Яшугин Е.А. Теория нелинейных непрерывных систем автоматического управления в вопросах и ответах: справ, пособие / Е.А. Ешугин. М.: Высш. школа, 1986. - 222 с.

89. Barton N. ТВМ Tunnelling in jointed and faulted rock / N. Barton. Taylor & Francis, 2000. - 184 p.

90. Brady B.H.G. Rock Mechanics / B.H.G. Brady, E.T. Brown. Springer, 2007. - 626 p.

91. Engineering Rock Mechanics / Edited by Harrison J.P., Hudson J. A. Elsevier Science, 2000. - 896 p.

92. Goodman R. E. Introduction to Rock Mechanics / R. E. Goodman. -Wiley, 1989.-576 p.

93. Hardrock Tunnel Boring Machines / B. Maidl etc. Wiley, 2008.356 p.

94. Hoek E. Underground Excavations in Rock: Published for the Institution of Mining and Metallurgy by Elsevier Applied Science / E. Hoek. — Spon Press, 1990.-532 p.

95. Jaeger J. Fundamentals of Rock Mechanics / J. Jaeger, N. G. Cook, R. Zimmerman. Wiley-Blackwell, 2007. - 488 p.

96. Mechanized Tunnelling in Urban Areas / Edited by Guglielmetti V., Mahtab A., Xu S., Grasso P. Taylor & Francis, 2007. - 528 p.

97. Rummel F. Rock Mechancis with Emphasis on Stress / F. Rummel. Taylor & Francis, 2004. -250 p.

98. Seifert W. W. Control Systems Engineering / W. W. Seifert, C. W. Steeg, Jr. McGraw-Hill Book Company, Inc, 1960. - 964 p.