автореферат диссертации по информатике, вычислительной технике и управлению, 05.13.05, диссертация на тему:Методы и устройства контроля параметров плазмы и повышение их стабильности на основе термофункционального гипермоделирования

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наув

Уда 621.391

метолд и средства повышения гошоащищшюсти ШФтових шкроэлектроешх устройств

НЕЙЧЕВ Олег Владимирович

Ответственный за выпуск ГОРБУШКО А.И.

Подписано к-печати Формат бумаги 60*Я1? . Усл. печ. л. I . Тираж 100 экз. Заказ Ъ3>45 Тип. ХИИТа310050, г. Харысов-50, пл. Фейербаха, 7.

ОДЕССКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ЮЖГЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ

■ I и о'«: • • ' 1 _:_._-:___:---,,-----

, -На правах рукописи

НОКЕЛЬ Вальдер Павлович \

УД* 621.396.6.001.57:621.039.66

МЕТОДЫ И УСТРОЙСТВА КОНТРОЛЯ ПАРАМЕТРОВ ПЛАЗМ И ПОВЫШЕНИЕ ИХ СТАБИЛЬНОСТИ НА ОСНОВЕ Т Е'РМОФУНКЦИОНАЛЬНОГО ПШРМОДЕЛИРОВАНИЯ '.

Специальность 05.13.05 Элементы и устройства

вычислительной техники и систем управления ,

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук.

ОДЕССА - 1993

Работа выполнена в Одесском Государственном политехническом университете

Научный руководитель; доктор технических наук,

профессор Николаенко а М.

Официальные оппоненты доктор технических наук,

профессор Пиросочкш Е А.

кандидат' технических наук,

доцент - Сукачез Э. Л,

- Бе дутая организации - НШ "Шторы", г.Одесса.

Защита диссертации'состоится " 13" ноября 1993 г. в14.0С1щс. на заседании .специализированного Совета К.068.19.04 Одесского Государственного .политехнического университета по адресу: 270044. г. Одесса, проспект Дьяченко, *1.

9 диссертацией мошо ознакомиться ь библиотеке ОГЛУ. • Автореферат разослан "Мч " октября 1993 г,

Ученый секретарь . специализированного Совета к т. н, , с."н. с.

Е И. Капинос

- 3 -

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность работы. Поиски путей решения проблемы управляемого термоядерного синтеза и космические исследования - две самые известные и значительные причины интенсивных разработок по созданию методов и устройств контроля параметров плазмы (УКПП).

В комплексных исследованиях космического пространства особое место занимают исследования ионосферы Земли. Они идут по двум направлениям. Это пассивные и активные (управляемые) эксперименты. Последние проводятся с борта легательных аппаратов (спутников, ракет, высотных самолетов-лабораторий) путем инжекции в окружающее пространство электронных, иокных пучков, нейтрального газа, искусственной плазмы, излучения электромагнитной энергии и т.д. Приоритетным в указанных экспериментах является контроль электронной температуры и концентрации плазмы поскольку они являются базовыми в системах управления (СУ) экспериментом, (работой инжекторов заряженных частиц, маршевых двигателей и т.п.).

Теория датчиков параметров плазмы (ДПП) сложна и ее разработка далека ееэ до своего удовлетворительного завершения. Отсюда вытекает, что методы обработки характеристик ДПП носят, в известной мере, приближенный характер, так Что погрешность контроля параметров плазма зависит от погрешностей, заложенных в моделях дпп Наиболее существенный вклад в -эту погрешность вносит, во-первых, ионный ток, а, во-вторых, емкость двойного слоя, образующегося у электродов ДПП, погруженных в плазму. Удовлетворительный учет ионного тока требует больших значений анализирующих воздействий, которые могут привести к нарушению физических процессов в плазме и росту времени анализа характеристик ДПП Последнее приводит к дополнительным пространственно-временным погрешностям контроля параметров.плазмы. Для уменьшения влияния емкости двойного слоя обычно снижает частоту анализирующих воздействий, что также влечет за собой упомянутые последствия.

Поэтому первой актуальной задачей является разработка моделей ДПП при помощи специального математического аппарата (гииер-молелирования), а второй - создание на их основе методов контроля параметров плазмы, учитывающих рассмотренные особенности ДПП.

„. Результаты контроля параметров плазмы содерлвт в себе, кроме погрешностей используемых методов, еще и аппаратурные погрешности. Дело в том, что УКШ устанавливаются на открытых платформах летательных аппаратов под тепловыми шубами и функционируют при вньчи-

тельных перепадах температуры окружающего пространства, приводящих к нестабильности параметров УКПП и снижению эффективности СУ.

Таким образом, третьей актуальной задачей является повышение температурной устойчивости УКПП, решение которой в рамках традиционных методов представляется малоэффективным. Это связано с громоздкостью современных моделей электронных устройств, затруднениями в учете в них влияния температуры, нелинейностей характеристик, начальных условий и формы воздействий, что приводит к значительным погрешностям в процессе проектирования УКПП.

Тематика исследований, проведенных в диссертации, определялась в соответствии с прика;. .-.л Минвуза СССР N 779 от 01.07.82г. и была включена в научно-техническую программу на 1986-90 годы 0.80.03 (Приложение N 73 к Постановлению ГК СССР по науке и технике и АН СССР ОТ 10.11. 85 г., N 5731137).

Цель и задачи работы. Целью диссертационной работы является разработка методов 'контроля параметров плазмы и создание на их • основе электронных устройств СУ. повышенной стабильности с примет, нением тершфункционалъного гипермоделирования.

Для достижения этой дели необходимо решить следующие задачи:

1. Разработать гипермодел* ДЛИ ( одиночного зонда Ленгмюра -ОЗЛ и двойного зонда Ленгмюра - ДЗЛ ).

2. Разработать методы контроля параметров плазмы для да1" чиков с характеристиками экспоненциального типа (ОЗЛ) и тангенциального типа (ДЗЛ). ' • - '

- 3. Разработать= УКПП йа сснове ДПП с характеристиками экспоненциального и тангенциального типов. '' - '. '."

4.. Разработать' термофунгаакшалькые гипермодели УКПП. 1 . 5. Разработать методику повышения стабильности УКПП • на основе термофункционального гипермоделирования. . " ; Методы исследования. . Дня решения поставленных задач использовались теоретичесгае основы физики плазмы, теория плазменных '•/ измерений, методы идентификации электрических характеристик нели-, ' нейных электронных устройств, элементы математического аппарата терыофункциональдаго гшермОделирования, методы теории, нелиней- ных электронных схем, методы термокомпенсации электронных цепей. ;',,""-■ Научная- новизна работы .заключается в следующем.-, .

1. Разработаны - .гипермодели ДШЬв общей ;и адаптированной формах. . ;, ■ ■>.";, - ~ ' '-" V;

, •.-.-.:• Разработаны методы контроля', параметров плазмы для датчи-1 ков. с экспоненциальншй! и\гангейциальны!£! характеристиками.

3. Разработаны термофункционэдьнне гипэрмодели УКПП.

4. Разработана методика повышения стабильности УШШ на основе термофункцпонального гипэрмоделирования.

Практическая ценность работы. Сформированные в работе гииер-модели ДПП позволили разработать методы контроля параметров плазмы для датчиков с характеристиками экспоненциального и тангенциального типов, которые а отличие от традиционных методов позволяет контролировать два параметра плазмы - и N при уменьшении погрешности контроля в 3 и более раза. Эти методы нечувствительны к форме анализирующих воздействий, что позволяет снизить требования к стабильности выходных параметров генераторов анализирую»;« воздействий. Они могут быть использованы дйя контроля параметров периферийной плазмы в ТОКАМАКах. На основе предложенных методов были разработаны штатные образцы УШШ "Пеленг", предназначенные для контроля параметров плазкы в активных космических экспериментах. Использование термофункцпонального гипермоделирования позволило повысить термоустойчивость разработанных УКПП в 2,5 и более раза по сравнению с традиционной аппаратурой. Разработанные методы контроля параметров плазмы н термофункционапьное гипермоделкрога-ние электронных устройств на ж основе могут быть использованы при проектировании аппаратуры с Щ1 различных типов.

Реализация и внедрение результатов. Работа выполнялась в СПКБ "Дискрет", на кафедрах КПРА, РТУ в соответствии с планом важнейших научно-исследовательских работ ОГПУ, национальной и международной программ космических исследований АН СССР в рамках договоров о сотрудничестве с Институтом космических исследований АН СССР "Зонд" N 246 от 01.09.8Gr. , К 474 от 27.12.85г. и хоздоговорной работы "Пеленг" N 34Д-05 от 01.07. 87г.

Пйатные образцы УКШ серии "Пеленг" успешно использовались в активных космических экспериментах "Ррузия-60-Спурт" (район европейской части СССР, 1981г.), "Плазма-1", "Плазма-2" (район Бразильской магнитной аномалии, 1985г.), в активных экспериментах, проведенных в вакуумлой камере ИКИ АН СССР (1083,1985,1989 годы), сощий экономический эффект от внедрения составил 418 тш. рублей в ценах 1981-89 годов. За разработку методов контроля параметров плазмы, создание комплексов УКПП серии "Пеленг", участие с проведении активных космических экспериментов, расшифровку телеметрических данных автор награжден бронзовой (1982г.) и серебрянной (1987г.) медалями ВДНХ СССР.

Апробация работы. Основные теоретические положения и резуль-

таты диссертационной работы докладывались и обсуждались на 18 Международных, Всесоюзных и Республиканских научно-технических симпозиумах, конференциях и семинарах, в частности, "Научное косми- ' ческое приборостроение" ( г. Одесса, 1982г.)ч "Системы контроля параметров электронных устройств и приборов" (г.Киев, 1986г.), "Методы прогнозирования надежности проектируемой РЭА" (г. Пенза, 1987г.), "Современные проблемы радиоэлектроники" (г. Москва, 1988г.), "Проблемы качества и надежности "лектронной техклда, радиоэлектронной аппаратуры v средств управлениям г. Минск, 1986г.), "Разработка и применение .г.тодоз и средств ускоренных испытаний продукции на надежность" (г. Якевек, 1988г.), "Научнее космическое приборостроение" (г. Фрунзе, 1949г.), "1£гтоды оценки й повышения надезшости РЭА" (г.Пенза, 13аег.), "Актуальные проблемы фундаментальных наук" (г. Москва, 1681г.), "Радиоизморения-91" (г.Севастополь, 1991г.), "Физика космической Плазмы" (г.Киев, 1993г.), семинарах секции активных экспериментов МШ АН СССР (1984-85п\), а также на научно-технических конференциях профоссорст-преподавательского состава ОШ. (10SS?, ,1986г.).'

Публикации. По рзвуяузътам проведенных исследований опубликовано 33 печатных работы, в том числе получено 5 авторских свидетельств.

Структура и объем работы. Диссертация состоит кз введения, четырех разделов, заклх/-шшя, изложенных на 130 страница); машинописного текста; содержит ?5 рисунков, 11 таблиц, список использованной литературы кз 1с" наименовании и приложения, в котором приведены распечатки •акадпва УКПП на ЭВМ и акты о внедрении основных результатов работы,

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ . введении сЭоснована актуальность темы диссертации, сформулированы цель и задачи исследований, изложены результата

В превом разделе, выделен класс ДПП,широко используемых Kai? в пассивных, так и елтигных (управляемых) космических экспериментах - 03JI и дал. Показаны присущие данному классу ДПП объединительные признаки ■ зависимость результатов контроля параметров плазмы от изменений ионного тока и наличия емкости двойного слоя. Дан краткий анализ особенностей применения ОВЛ и ДЗЛ, методов обработки их характеристик, определен© область анализирующих воздействий, в которой сохраняется неьзменьость ионного tos«. Описана методика экспериментальных исследований ДПП, основанная на математическом

аппарате гилермоделировамя. суть которого заключается в подаче на ДПП ступенчатых тестирующих импульсов напряжения, регистрации откликов, описывающих переходный процесс в ДПП,и их аппроксимации в виде переходной характеристики. Последняя служит основой для формирования гипермодели ДПП.

Переходная характеристика ОЗЛ по результатам тестирования представима выражением ^

4, ю=[ти^Л^'^Усг), а)

гдехрЩ/м/^У. здесь 4-, " численные

коэффициенты, определяемые площадью электродов С8Л, зарядом электрона и массой ионов плазмы; Ц,^ - амплитуда тестирующих напряжений; 1(Г) - единичная функция. - электронная температура,выраженная в энергетических единицах (В); // - концентрация плазмы; Г- время в описании переходных процессов.

На основе использования метода частных функций и оператора переходной реакции описание гипершдели ОЗЛ (рис. имеет Вид

(2)

Далее эта гипермодель может быть представлена в адаптированной форме (рис.2), где обозначено Т=?М[г/оиС=6?/бг• Переходная характеристика ДЗЛ описывается еледуюшдм образом

сС , <£( г -1,6) - численные /2

Преобразование выражения (3) приводит к описанию гипермодели ДЗЛ, которое представлмо в виде (рис.3): ¡ь

х Ш^и(г)]ехр {Г^з,

Одна из возможных адаптированных форм гипер.юдели ДЗЛ приедены на рис. 4 со следующими характеристиками элементов

ЩНт«КЪ&Ъ*ЬиФ'> $3=оС.

Показано, что гипермодель (4) позволяет рассматривать ДЗЛ как безынерционный элемент с погрешностью , обусловленной его инерционностью, которую можно компенсировать посредством суммиро-

ÍD3A(t)

%>ък о——о

Рис.1 .

Рес.З

-е-о

Л ис

Рио.2 L-í~J-{{—

_>_о—» > •■> - -о , —о—<>

-

Рно.4

Г /Л

h

~ п II

V-Pitt)

м=

Ргэ.З

- 9 ~

вания тока ДЗЛ со специальным током

Погрешность гипермоделировзнкя Д1Ш составила не более ± 6%. ■Далее рассмотрены структура современной бортовой аппаратуры с ДПП для управления космическим экспериментом и выделены особенности ее электронных устройств.

. Второй раздел посветезц разработке методов отнтроля параметров плазмы Ь% . Н и уыш на осиове датчиков с характеристикамг экспоненциального типа Обосновывается характеристика ОЗЛ в режиме торможения электронов .используемая в предлагаемых методах (2). Ионный ток при плавающем потенциале равен

где f - заряд электрона; Тгг - масса иона; J5 - площадь электрода ОЗЛ.

В разделе рассмотрено 3 метода фильтрация, трансформации к . задержки с линейны!,! и нелинейным воздействием. Метод фильтрации основан на преобразовании сигналов в ФВЧ и ПО. Структурная схема УКПП с ФВЧ показана на рис. 5. Трыст измерения состоит из последовательно соединенных генератора Г , датчика ДПП, амплитудного преобразователя ток-напряжение Ali, логарифматора, ФВЧ1, ограничителя по кнвймуму,блока деления 1/(.) и умнокителя, а тага? ФВЧ2.

Анализирующее воздействие подается на ДПП, состоящий собственно из ОЗЛ, источника тошХ0(^)(5). После преобразования отклика ДПП в амплитудном преобразователе с.коэффициентом передачи К^лна его выходе действует сигнал

Этот сигнал, преобразованный в логарифматоре и ФВЧ1 представляется в виде ^

переходная функция ФВЧ. На выходе первого блока деления i/(.) приtfполучаем

(б)

Анализирующее воздействие, преобразованное в идентичном ФВЧ2 описывается выражением С ^

(7)

После перемножения отклидав (б) н (7) в перемножителе на его Еыходе вырабатывается сигнал, равный искомому параметру . Тракт измерения Jf состоит из умножителя, ограничителя по

минимуму, блока деления, логарифматора, двух сумматоров, аттенъ^ тора и источника постоянного напряжения. На выходе умножителя де~ . йствует сигнал

Этот сигнал совместно с сигналом на выходе логарифматора

+щзк (¿Шз

подается на сумматор 1, на выходе которого формируется сигнал

Ъз (*) ¿пуК #гЪ//а+&£ Л-6гА>.

Вычитая из сигнала Ь^ и постоянное напряжение, учиты-

вающее логарифм у , получаем значение М=0, У &/К

Из анализа метода следует, что трансляция параметров производится в течение всего периода анализирующего воздействия. Это позволяет повысить помехоустойчивость, снизить погрешность контроля. Показано, что применение ПФ не изменяет структуру УКПП Здесь даны ..-екомендации по.выбору элементов ФВЧ и ПФ.

Разработка метода трансформации обоснована тем, что в ряде случаев возникает необходимость в электрической развязке узлов УКПП. Показано, что этот метод позволяет при линейном и нелинейном воздействии получить параметры.сохраняя структуру УКПП, показанного на рис.5, при замене ФВЧ трансформаторами.

Последний из рассмотренных методов - метод задержки. Структурная схема УКПП на его основе имеет вид, аналогичный УКПП (рис. 5). Отличие заключается в том, что Еместо ФВЧ применены линия задержки (ЛЗ), инвертор и сумматор. На входе первой ЛЗ и первого инвертора действует сигнал

¿он

На выходе первой ДЗ имеем

а на выходе первого инвертора получаем

■ Тогда после первого сумматора действует сигнал

(01,

' на выходе блока деления имеем

Анализирующее воздействие, будучи подано на 2-ую ЛЗ, инвертор и сумматор, преобразуется к виду

. : Перемножение сигналов Ц^ «)'и (с) дает искомый параметр У* • Тракт контроля // аналогичен предыдущему УКПП. Здесь

- э -

вания тока ДЗЛ со специальным током

Погрешность гипермоделировакия ДПП составила не более ± 6%. Далее рассмотрены структура современной бортовой аппаратуры с ДПП для управления космическим экспериментом и выделены особенности ее электронных устройств.

• Второй раздел посвяшен разработке методов контроля параметров плазмы , N и УИШ ка основе датчиков с характеристикам!" экспоненциального типа. Обосновывается характеристика ОЗЛ в режиме тормоления электронов.используемая в предлагаемых методах (2). Ионный ток при плавающем потенциале равен

где ^ - заряд электрона; itf - масса иона; £ - плошадь электрода 03JL

В разделе рассмотрено 3 метода: фильтрации, трансформации к . задержи с линейным и нелинейным воздействием. Метод фильтрации основан на преобразовании сигналов в ФВЧ и ПФ. Структурная схема УКПП с ФВЧ показана на рис. 5. Тракт измерения ' состоит из последовательно соединенных генератора Г , датчика ДПП, амплитудного преобразователя ток-напряжение Ali, логарифматора, ФВЧ1, ограничителя по ¡.стнимуму, блока деления 1/(.) и умножителя, а тага® ФВЧ2.

Анализирующее воздействие подается на ДПП,состоящий собственно из ОЗЛ, источника тока После преобразования отклика ДПП в амплитудном преобразователе с.коэффициентом передачи на его выходе действует сигнал

Этот сигнал, преобразованный в догарифматоре и ФВЧ1 представляется в виде ^

тдеЯрЗуС")- переходная функция ФВЧ. На выходе первого блока деления i/(.) приг?>2рлу получаем

**»(*> = иэ/м W&SVrt. (ß>

Анализирующее воздействие, преобразованное в идентичном ФВЧ2 описывается выражением • -

¡ием , с

Vp*(4) X«Ьм W&dv• (7)

После перемножения отклигав (б) и (?) в перемнояггеле на его выходе вырабатывается сигнал, равный искомому параметру Щ . Тракт измерения Jf состоит из умножителя, ограничителя по

минимуму, блока деления, логарифматора, двух сумматоров, аттени^ тора и источника постоянного напряжения. На выходе умножителя действует сигнал

Этот сигнал совместно о сигналом на выходе логарифматора

зь и) ='&г 1о„ + Ш/Щ

подается ка сумматор 1, на выходе которого формируется сигнал

Ъз (¿) = &гЪ//г +• Л-бгА'.

Вычитая из сигнала и постоянное напряжение, учиты-

вающее логарифм ^ ,/7?, 3 . получаем значение М-0,1

Из анализа метода следует, что трансляция параметров произ-аводится в,течение всего периода анализирующего воздействия. Это позволяет повысить помехоустойчивость, снизить погрешность контроля. Показано, что применение Ш> не изменяет структуру УКПП. Здесь даны рекомендации по.выбору элементов ФВЧ и ПФ.

Разработка метода трансформации обоснована тем, что в ряде случаев возникает необходимость в электрической развязке узлов УКПП. Показано, что этот метод позволяет при линейном и нелинейном воздействии получить параметры Щ и Л',сохраняя структуру УКПП, показанного на рис.5, при замене 2>ВЧ трансформаторами.

Последний из рассмотренных методов - метод задержки. Структурная схема УКПП на его основе имеет вид, аналогичный УКПП (рио. 5). Отличие заключается в том, что Еместо ФВЧ применены линия задержки (ЛЗ), инвертор и сумматор. На входе первой ЛЗ и первого инвертора действует сигнал

На выходе первой ЛЗ имеем

а на выходе первого инвертора получаем

■ Тогда после первого сумматора действует сигнал

на выходе блока деления имеем

Анализирующее воздействие, будучи подано на 2-ую ЛЗ, инвертор и сумматор, преобразуется к виду

Перемножение сигналов г/^ (£) и (г) дает искомый параметр . Тракт контроля // аналогичен предыдущему УКПП Здесь

- п -

также рассмотрены особенности использования линейного и нелинейного воздействий в разработанных методах.

В третьем разделе показано, что выполнение условия

¿0 £ 1<т(?)/Ц$35 (8)

положенного в основу обработки характеристик ДЗЛ в традиционных методах, в ряде случаев неприемлемо из-за возможного пробоя двойного слоя, нарушения физических процессов, протекающих в плазме, потеря сеойств ДЗЛ, как "плавающей" системы,обуславливает большу» потребляемую мощность УКПП, ведущую к увеличении его массы.

Предложен подход к разработке методов контроля кМ, функционируют« при пониженных анализирующих воздействиях, которые свободны от недостатка традиционных методов, и на его основе разработан ряд методов и УКПП.

Первый метод, который получил название метода дифференцирования и умножением иллюстрируется УКПП, приведенном на ряс. 6.

На вкоде умножителя 1 действуют сигналы

а на его выходе имеем ' ,

ч й 1 где £ а /З.Уз. • С Коэффициенты передачи соответствующих

блоков опущены). На вход второго умножителя через аттенюатор 2 поступает отклик ДУЛ

й преобразованное в дифференциаторе 2 воздействие с инверсией знака-«так что на выходе утолителя 2 действует сигнал

В момент выполнения условия

которое является признаком однозначной связи заданного аппара-турно коэффициента с Щ , происходит изменение состояния компаратора 2..Такая организация его работы позволяет фиксировать на характеристике ДЗЛ анализирующее воздействие, находящееся в определенном соотношении через коэффициент $ с Так, если ^ ~ 1,1752, то2^зл(£) = Указанная фиксация возможна при дифференцировании выходного сигнала компаратора 2, .в результате чего будут вырабатываться два'стробимпульса. В схеме на рис. б компаратор 1,логический элемен^'И",дифференциатор 3 и компаратор 3 обеспечивают выработку одного стробимпульса только при прямом ходе развертки. В работе обосновывается указанный алгоритм работы •УКПП. ; ■ • ..

- 12 -

Тракт контроля М в основном функционирует аналогично УКПП (рис, 5). В этом разделе рассмотрены такие методы дифференцирования с делением и методы интегрирования с умножением и делением.

Четвертый раздел посвящен решении задач повышения стабильно' сти УКПП на основе, термофункционального гипермоделирования. Для этого в начале потребовалось рассмотреть ТГМ электронных элементов и оценить возможности их использования в указанном аспекте. При этом возникла потребность в отказе от использования полных гипермоделей, основанных на традиционных ТГМ активных приборов, и были разработаны частные гипермодели электронных элементов УКПП. На. рис.7 приведена модель УКПП на основе метода фильтрации (рис. 5), содержащая предложенные частные ТГМ. На базе этих моделей был проведен ачалкз отклонения контролируемых параметров под действием температуры, которые в среднем составили для&^ 23 %, для М £ 17 X в диапазоне от -60*0 до +80°0 при исследовании УКПП на основе ОЗЛ и ДЗЛ. Полученные значения отклонений были подтверзде-ны экспериментальными данными.

Для .повышения стабильности УКПП на основе разработанных частных ТГМ была предложена, методика, включающая следующие этапы.

1. Определение коэффициентов влияния электронных элементов УК1Ш на его выходные параметры.

2. Минимизация влияния электронных элементов УКГПТ на его выходные параметры в заданном диапазоне температур.

3. Реализация полученных температурных зависимостей на. уров-■ не ТГМ электронных элементов.

4. Экспериментальная проверка и подстройка УКПП в заданном диапазоне температур.

На первом зтапе некоторый параметр УКПП рассматривается в виде зависимости

где оС< и -У,7Г? - температурные коэффициенты параметров электронных элементов УКПП, зависящие от температуры Т (с({- -1 при Т-20 С); ^ (.) - неюторая функция или оператор, зависящий от(¿=1,т).

В линеаризированном виде выражение (9) представимо следующим об-+ .. _ <>°>

где - вектор единичных значений«^- ,

- погрешность линеаризации.

Коэффициенты влияния <Щ1Т)/д&1 Ц-£т) (10) определяются на базе разработанной ¡¿одели УКПГ (рис.7) посредством схемотехни-

- 13 -

lU(t)

fâl

imTcifl^ß YtüT

JLB , aja« \ »La m ifai» iniai»

ml @~r U ^

CAiT V5iT Jf?M2jlMe

- 14 -

ческой САПР (в частности, МАР-2) из соотношения

Второй этап посвящен решению задачи минимизации влияния на выходные параметры УКПП на основе традиционных методов, которая может быть представлена в виде:, £ - СОпЗ^, Т& Д

где £ - 5 У/пич , Ттах " »минимальное и максимальное

значения температуры. При этом определяются значения параметров ¡^К ) ' вводящих в описание температурных коэффициентов

где Щ'О) ~ известные нелинейные функции.

На третьем этапе найденные коэффициенты^ (И) пере-

считываются в значения температурных коэффициентов конкретных дискретных компонентов электронных элементов УКПП на базе их полных ТГМ. Последний этап предложенной методики посвящен реализации полученных температурных коэффициентов и их проверке.

Отметим, что применение предломенногй методики позволило сократить отклонение, параметров в среднем до + 6 % по Щ, и М при Те С-60°С, +80°СЗ.

ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ РАБОТЫ

1. Получены гипермодели и их адаптированные формы для ДПП с характеристиками экспоненциального (ОЗЛ) и тангенциального. (ДЗЛ) типов. . •

2. Разработаны методы контроля параметров плазмы и N для ОЗЛ: фильтрации на основе ФВЧ и ПФ-, трансформации; задержи при линейном и нелинейном воздействии.

. 3. Разработаны УКПП на основе методов фильтрации, трансформации и задержки и проведены моделирование и экспериментальные исследования этих устройств.

4. Разработаны методы контроля параметров плазмы для ДЗЛ : дифференцирования с умножением и делением; интегрирования с умножением и делением. .

5. Разработаны УКПП на основе,, методов дифференцирования и интегрирования и проведены моделирование и экспериментальные исследования ЭТ1'Х устройств.

• - 6. Рассмотрены особенности полных .ТГЫ электронных элементов, ■входящих, в состав УКПП, и * разработыяы их частные гипермодели.

, 7. Предложена методика повышения стабильности УКПП с исполь-

- 15 -

¿ованием термофункционального гипермоделирования.

8. Проведено повышение температурной стабильности УЮОТ на основе разработанной методики, что сократило отклонения га характеристик в 2,5 раза и более в заданном диапазоне температур.

Основное содержание диссертации отражено в 33 публикациях, в том числе:

1. Николаенко В.М., Ковалев ЕИ. , Бзкель В. П.' Термофункцио-иальное гипермоделирование нелинейных компонентов и устройств // Перспективы развития и применения средств ВТ для моделирования и автоматизированного исследования: Тез. докл. Всесоюзн. научно-тех-нич. конференции,- - М., 1991. -С. 71-72.

2. Николаенко В. М., Нокель Е П., Ткаченко 0. В. Гипермоделирование средств радиоизмерений // Радиоизмерения: Тез. докл. Все-союз. научно-технич. конференции. - Севастополь,-1991. - С. 67. '

3. Ковалев Н. И., Нокель К П., Ткаченко О. К Термофункциональные макромодели электротехнических устройств .//Актуальные проблемы фундаментальных нау1с Тез. докл. Ыеждународн. научно-технич. КОНф. , Т. 10. - М.: МВТУ, 1931. -С. 25-20.

4. Манагадзе Г. Г., Нокель В. П, Гдалевич Г. Л , Емельянов С. Л. Гагуа Т. И. Непосредственное измерение электронной температуры и концентрации плазмы в методе двойного зонда Ленгмюра // Космическое научное приборостроение: Тез. докл. Ыэвдунгродного семинара. - Зрунзе, 1989. - С. 13-14.

5. Нокель В. П., Манагадзе Г. Г., Гагуа Т. И., Емельянов С. Л. Учет емкости двойного слоя при зондовых измерениях // Космическое научное приборостроение: Тез. докл. Международн. семинара. Фрунзе, 1989. -С. 15-16.

6. Манагадзе Г. Г., Нокель В. П., Гдалевич Г. Л., Емельянов С. Л , Гагуа Т. И. Анализ вычислительных алгоритмов для определения электронной температуры и концентрации плазмы в методе симметричного двойного цилиндрического зонда Ленгмюра // Препринт ИКИ АН СССР. -м. , 1989. -N1501. -С. 1-13. •

7. Николаенко а М., Ковалев Е И., Нокель В. П., Логвинов О. а Оценка погрешности термофункциональных макромоделей электронных устройств // Сб. рефератов ШОКР, обзоров, перев. -И., 1989.-16с.

8. Николаенко В. Ы., Логвинов О. В., Нокель В. П , Ковалев Н Л Определение вероятностных характеристик параметров термофункцио-нальши макромоделей электронных устройств // Сб. рефератов, обзоров, переводов. Вып. 5, ВШИ, N3-8407, 1988. -С. 16

9. Спокойный Ю. Е., Николаенко Е М., Ковалев ЕИ., Нокель В. П. Проектирование РЭС на основе термофункциональных макромоделей // Сб. тезисов Всесоюзн. научно-технич. конф. "Современные проблемы радиоэлектроники". М., 1988. -С. 155.

10. Николаенко В. М., Ковалев а И., Нокель В. П. Термофункционал ьнке макромодели.динамических систем управления // Сб. тезисов Республ. научно-технич. конф. " Методологические проблемы автоматизированного проектирования и исследования систем". - Севастополь, 1987. - С. 14-15.

11. Манагадзе Г. Г., Нокель В. [I, Емельянов С. Л., Гагуа Т. Й. Вычислительный алгоритм для определения электронной температур!, и концентрации плазмы методом двойного зонда Ленгмюра // АН СССР, ИКИ. Пр.-1328, Я, 1987. - С. 1-9.

12. Манагадзе Г.Г., Нокель В.а , Гагуа Т.И., Емельянов С.Л. Искажения ВАХ двойного зонда Ленгмжра и ее производных при работе в динамическом режиме //АН СССР, ИКИ. Пр.-1327, М.,1987. -С. 1-10.

13. Нокель Е К Влияние емкости зонда Ленгмюра на динамическую погрешность измерения параметров зондовой характеристики и ее прозводных // АН СССР, ИКИ. Сб. статей "Научная аппаратура для космических исследований". - М., Наука, 1987. - С. 17-21.

14. Манагадзе Г.Г., Бурчуладзе Т.Г., Нокель В.П., Гагуа Т.Н. Зависимость величины потенциала ижектирующих Электроны зонда от высоты и направления его полета // АН СССР, ИКИ. Пр. - 1148, .4, 19867 - С. 1-16.

15., Нэке ль В. П. Повышение точности измерения вольт-амперной характеристики двойного зонда // ЙН СССР, ШШ, 3-й Междунар. семинар соц. стран "Научное космическое приборостроение". Сб. тезисов. - М. , 1982. - С. 24-27, ■ ... '

16. Нокель НЕ и др. .Авторское N1428016, 01. Об. 1988 г.

17. Нокель В. П. и N1385808, 01.12.1987 г.

18. Нокель В. П. и N1199074, 15. 08.1985 г.

19. Нокель В. П. и N1118195, 08. Ой! 984 г.'

20. Нокель В. П. - И N1080625, 15.11.1983 г.

ДР.

ДР.

ДР.

др.

Авторское .Авторское. /.Авторское Авторское

свидетельство, СССР

свидетельство СССР

свидетельство СССР

свидетельство . СССР

свидетельство , СССР

от. ¡а к Ш- гсо• )С.'СИ