автореферат диссертации по информатике, вычислительной технике и управлению, 05.13.07, диссертация на тему:Методы комплексного контроля измерительных каналов автоматизированных систем испытаний объектов авиационной техники

УФИМСКИЙ ОРДЕНА ЛЕНИНА АВИАЦИОННЫЙ ИНСТИТУТ ИМЕНИ СЕРГО ОРДЖОНИКИДЗЕ

НА ПРАВАХ РУКОПИСИ

БОНДАРЬ Григорий Семенович

МЕТОДЫ КОМПЛЕКСНОГО КОНТРОЛЯ ИЗМЕРИТЕЛЬНЫХ КАНАЛОВ АВТОМАТИЗИРОВАННЫХ СИСТЕМ ИСПЫТАНИЙ ОБЪЕКТОВ АВИАЦИОННОЙ ТЕХНИКИ

Специальности: 05.13.07 — автоматизация технологических процессов и производств,

05.11.16— информационно-измерительные системы

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

УФА—10.92

Работа выполнена на кафедре «Авиационнргр приборостроения» Уфимского ордена Ленина авиационного института имени Серго Орджоникидзе.

Научные руководители — доктор технических наук,

профессор А. И. Заико, кандидат технических наук, доцент Л. Б. Уразбахтина

Официальные оппоненты —доктор технических наук,

профессор Ю. Д. Коловертнов, ■кандидат технических наук, с.н. с. Ю. И. Заянчковский

Ведущее предприятие — указано в решении специализированного совета.

Защита состоится «. » £ 1 <эд9 чяг

на заседании специализированного совета К-063.17.01 при Уфимском ордена Ленина авиационном институте имени Серго Орджоникидзе по адресу: 450000, г. Уфа-центр, ул. Карла Маркса, 12.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Уфимского ордена Ленина авиационного института имени Серго Орджоникидзе.

Автореферат разослан « » сслОл^З,_1992 г.

Ученый секретарь специализированного совета, канд. техн. наук, доцент

А. М. Аминев

S ' '' ОБЩАЯ XAPAKTEÍKCTIÍKA РАБОТЫ ........ ' .

^туалыгость„ В настоящее время реализация* слоаых технологических процессов различного рода испытаний объектов аззнаци-

«

онкой техншси (AT) возможна лишь с пртменопием развитых автома-тазаровенпиг. систем (АСИ > „ коночной целью функционирования которых является кзчосяюкноо оценивание технического состояния объекта AT ва разных режимах его работа. Достижение этой целя требует гювишешгя уровня технической эффективности (ТЭ) АСИ, частным показатзлэм которого слуяит вероятность оценки параметров объекта AT с требувхюй точностью» Например, требуемая 1Я-я пигрепкость оценки температури газа по проточной части ГТД должна обесточиваться с вероятность!! 0,95» что практически на достигается.

Одной из против йтогс является налагав таморителышх каналов (ИК>1 не сйладокЕЦП требуемыми ттрологтвстат я надежностными характеристикам»,, что объясняется конструкторско-тохно-логическими и зкойомичвскям» проблегазмз1 при .создании ИК.

В . этих условиях швшшшэ уровня TS АСИ достигается за счет контроля ИК„ результата которого используются в подсистеме • оценка параметров объекта и условий исштзпгй (ОПО и УИ) с целью обеспечения максимума показателя-ТЭ ACPI.

Вопросы контроля ИК капли отразшида во многих публикациях отечестпешшх к зорубэашх учешяс. ¡Трэдставлокнне к этих работах метода контроля го учитывают п полпой ;:оро многообразие режимов и условий контроля ИК в АСИ, ограниченность априорной пп-форксции о нестационарных погрешностях ИХ, что затрудняет оценку контролируема параметров (КП) я" принятие роЕоппй о состоянии ИК. Требуется введение в состав АСИ дополнительной контролирующей аппаратуры для оперативного контроля текущих хэракте-

ристик погрешностей ИК. Не этапе подготовки испытаний но' обое-гючшзаьтся контроль котрологич оскюс характеристик (f.íX) ИК, для которых з рэальних условиях эксплуатащш отсутствуют матрологи-чсскк надежные обрезцовы« средства измерений (ОСИ).' Вопроси контроля ИК и далыюйшйго использования ого результатов рассматриваются изолированно друг от друга, что сншшзт возможности ко автоматическому парированию последствии взмононий характерл- . стак кограшюстой ИК 6йз прерывания процесса испытаний.

Одним из пораткпштх подходов к решению псрочислошшх иро&иэм яиляотся нримонение комплексного контроля ЙК, проводимого совместно и одаоьромшыо для воах Ж одного и того в» нь-оначшшя при их ззуимодойотвак no cxomü , соответствующий рабочему рожиму эксплуатации и составе ДСШ.

В евши с иишеизлоаюшым, тема диссортициошюй работа,-по- 1 священная методам комплексного контреця ИК кок составной части программно-математического обеспечения АСИ объоктов АТ, явдяот-сп актуальной.

Дшшая работа шподшша в соотвотсгши с "Комплексной иро-граммой метрологического обеспочения диигителай на стадии производства, испытаний и эксплуатации", утвирзд&шюй приказами tthll N 20„ К 190 от 07.О6.Э4 И ИГА N 4 от 06.06.84, a TülKu ЯП-ляотся составной часть» НИР по темам к 6-aT-04,6-ii-H-j.b-i9-e9, 6-14-90, А11-АГ1--16-90-ОГ, вшешшзмых на ка^одро "Авияциошюго пр'доо|х>строб11Ш1м Уфимского ордана Лоиииа ашациошкнч института им.С.Ордаотнсидзо.

110ЛШ диссертационной работ» подлетел повито ни с- иороятио-сш оценки параметров объекта АТ с тробуомой точностью при ис-питаших за счот комплексного контроля ИК АСИ с настационарнцма погрешностями.

JUih достиамтя ноставлошюй доли в работ» ук.-а&ни слыдумшю

зодачи|_

1) разработка методов оперативного комплексного контроля ЙК з реальных .условиях эксплуатации в состава АС'Л с учетом степени шстшонарности. погрешностей ИХ;

¿) разработка алгоритмов оценки параметров объекта АТ по результатам контроля ИК, полученным с пойощъю нредлагаемнх методов;

3) разработка метода комплексного контроля статических метрологических характеристик (РЖ) ИК, позволявшего на этапе подготовки испытаний: принимать решение о пригодности контролируемых ИК к эксплуатации в состав« АСИ;

4) аналитические исследования эффективности продлояягамх решений и их экспериментальная проверке в АСИ ГТД с использованием разработанного методического и программного обеспечения.

Поставленные в диссертационной работе задачи решим с исполызовзнием результатов теории измерений и оптимального оценивания, математической статистики и теории вероятностей, теории идентификации, а такта методов решения некорректных задач. Оценка эффективности полученных решений проведена методом математического моделирования, а, также по ре--зультатзм лкеггоримонталышх исследований в АСЙ ГТД.

заключается в следующем:

I) шюриие разработан метод оперативного комплексного контроля ИК. с локально-стационарными погрешностями, позволяющий в реальных условиях эксплуатации без использования зталонннх КК оцонить с требуемой точностью текущие на интервале наблюдения значении систематических и дисперсий случайных составляющих по-грежчостой ИК; получены анзлетичвекао зависимое,та можду Интерпола?« стационарности яогрочхюстоЯ МК, их корреляционными фуик-нл>'м'л л гттдоолчмч •лиг.-рлчд.ли иоблюдкния, обс-спотяимвдм мини-

иум смещения оценок КП ИК;

2) разработан оптимально-тшарнантаий алгоритм оценки параметров объекта АТ, отличающийся введением адаптации процедура весового осреднении показаний ИК но результатам комплексного контроля ПК, что повысило вероятность оцешеи параметров объекта АТ с требуемой точностью в случае локально-стационарных погрешностей ИК; ¡¡оказано, что влияние смещения оценок КИ ИК на точность оценки параметра объекта ограничено;

3) виервие сформулирована некорректная задача контроля мгновениях значений погрешностей ПК и подучено ее решение методами регуляризации, что позволило в условиям априорной статистической неопределенности осуществить контроль ИК» обладающих погрешностями с резко выраженной Кбстационарностыи;

4) синтезирован инвариантный Овзшюрциошшй алгоритм оценки параметров объекта, -новизна которого заключается в песо вил коэффициентах, обратно пропорциональных абсолютным значениям симметрично распределенных погрешностей ИК; доказана идентичность точшетаых свойстз сиатезирошншго алгоритма, асяользу-ищого результаты контроля погрешностей ИК„ и инвариантного кво-рум-злемвита (КЭ), что позволило пронести аналитический выбор оптимального класса КЭ по. критерии максимума вероятности оценка параметром объекта А? с требуошй точностью:

5) зпорше разработан метод комплексного контроля ностаы-дартизованши ИК, позволяющий повисать точность контроля кс: МХ в роалышх условиях эксплуатации без использования ОСИ.

Практическая ценность полученшг результатов заключается;

1) в разработанной методике (с программным обеспечением (ПО)) комплексного контроля МХ каналов измерзши температуры газа перед и за турбиной ГТД, позволяющей на о та по подготовки испытаний получить данные о пригодности контролируемых ИК к

зкоплуотацш! в составе АСИ;-при этом автоматизируется технологический процесс подготовки испытаний и исключается необходимость проведения специальных лабораторных • метрологических исследований ИК с помощью вводимой в состав АСИ дополнительной контролирующей аппаратуры;

г) з экспериментально полученных статических МХ каналов измерения температуры газа перед и за турбиной изделия "88", что позволило установить несоответствие контролируемых ИК требованиям, изложенным в нормативной документации на.испытания ГТД;

3) в разработанной методике (с ПО) оценки температур газа перед и за турбиной изделия "83" по результатам комплексного контроля Ж при испытаниях ГТД на установившихся режимах, что позволило обеспечить с заданной вероятностью требуемую точность оценки температуры газа.

Реализация результатов работы. Результата работы в виде разработанных методик с соотаетстаующим ПО внедрены на авиаремонтном предприятии (АРП) отрасли в практику стендовых приемосдаточных испытаний изделия "88*.

На защиту выносятся:

1) мзтод комплексного контроля Ш с локально-стационарными' погрешностями и алгоритм оценки параметров объекта АТ на осново весового осреднения показаний КК по результатам этого контроля;

г) метод комплексного контроля Ж с преимущественно нестационарными погрешностями и синтезированный алгоритм оценки параметров объекта А? по результатам ¡этого контроля;

3) метод комплексного контроля статических-МХ нестандарта-зовашшх ЙК, я также методика {с ПО), реализующая этот метод нримонительно к каналам измерения температуры газа поред и за турбиной ГТД;

4) методика (с ПО) оценка томаорятур газа перед и за тур-

бшюй ГТД по результатам комплексного контроля Щ, а также результата вкслерикенталышх исследований в АСИ изделия "вав.

Апробация работы. Основные положении и результата работа докладывалась к'обсухдоэлись'на межотраслевой научно-технической конференции ко автоматизации стендовых «скитаний (Москва, ЩАМ, 1988), всесоюзной научной конференции ко проблемам таориж чувствительности измерительных датчиков (Владимир, шэм, ШФИ, ВШ, 1989), всесоюзном совещании по датчикам и преобразователям информации систем измерения, контроля и управлений (Гурзуф, МИЭМ, 1991), мевотраслевом научно-техническом сзиинара по автоматизации испытаний авиадвигателей (Уфа, ШЩЦ, 4991)-

Публикации. Основные материалы диссертации одубликованы в 17 печатных работах ^ из них - Ъ статей и то засов докладов» 1 отчет, Z методики, 8 авторских свидетельств» 1 положительное , решение по заявке на изобретение.

Структура и содерааниз работы. Диссертация состоит из введения, четырех глав н заключэшш. излохсешшх ка о? листах машинописного текста» 39 стракиц рисущ<ов» списка ксполъзовашшх источников из 127 наименований е приложения,

основное содеешие ..работы

В порта глава расс&ютрош шпроси usöopa класса мтодов контроля Ш, удашштЕорящш; -»'рейовшикм практики еитокагйзаро-ваынуг шттигай и оЗДспочква<ш*йх доошанш еосвдклоккой цела.

Г$ риадльтаз» ьналгаа соо-?&ы АСИ ебьоктои ¿f, особошостой ц кош»чы>(' тли ьь фшклаихройсион усгглкшкн», что достаточно oäruuauuiioä и^шлюп ■ ctü'iuatm'ociiüii оцонка уровил тэ АСИ Й». D. цидо условной вероятносш но выхода за допустимую область Wejn^.n^L norpaauiocrofi оценки параметров объекта исплтаний

при определенных. вшшних условиях эксплуатации АСИ я ее технических ресурсах

I«»

где - частник показатель ТЭ, равный вероятности оценки 1-го параметра объекта АТ с требуемой точностью.

Показано, что перспективным сродством погошенпя уровня ТЭ Г/.. является контроль результата которого используются а подсистеме ОПО и Л с еольв увеличения вероятности . Подобнее . тесное слияние задач контроля к оценки требует, во-первшг» реализации еэ допускозого» а количественного контроля, видащего ¡шфори8Ц5ш о состоянии ИК з шдэ онзчепкй КП» н, во-вторих, зрккэшгше алгоритмов ощзнки 2(4) параметра объекта испытаний учнтазащнх результата контроля ИК. Анализ особенностей КК как объектов контроля в составе АСК показал, что требуется програяотшй оперативный сквозной контроль КК з реальная 'условиях эксплуатации: (как на атасе подго- . товкк Еспитапкй» так ¡г в процессе ех проведения), обэспечхгаэн-гщй при ншынуда априорной инфоркзцет оценку текудид характеристик погресярстзй'^К» шкегонк© которая гоаг привести к гатро-. логическим отказам (ВО) ИК.

На осяонв таддода к КК как к одякоггу целэду габроиа математическая модель его выходного сигнала {'¡5

(5)=:г(*}«1. чг^ (*) , „ (г)

где - число контролируема* ПК г - пстаиюо значение пз?.тз-ряекого параметра; - суммарная погреяяость 1-го

ПК { а,С ^ > - случайная центрированная состоял искал яь Ш; гак-систекзтаческая составляющая п4Ш, -равная текущему кзтематичо -скому ожидания погрешности п. (I).

Дан сравнительный анализ современных гатодоп контроля ИК, отличающихся полнотой и режимами контроля, временен его прове-

дения, характером взаимодействия с ПК, составом КП к алгоритмами их оценки, видом оценки состояния ИК , типом контрольных допусков и методами их выбора, методами синтеза решающих правил, объемом используемой априорной информации и т.д. Основываясь на результатах проведанного анализа, предложено с целью удовлетворения всех перечисленных требований разрабатывать методы комплексного контроля Ж, использующие существующую аппаратурную . избыточность ИК в составе современных АСЯ. Необходимая'априорная информация при атом сводится лишь к сведениям о степени но-сгацконарносга погрешностей Ж и их коррелированшетк.

В основе разработанных методов комплексного контроля ИК

лежит статистический анализ разностных сигналов'е. (I) (для ¡1^3) е1(*)=х1(гЬ22(г)=п>(1)-а2(г)=ше +пе

о а •

(П-Е.^а)^. (1)-п.+1(г)=гае +п (г). (3)

Ы N

где юе =я1-и11( к г>е <, (1) - систематическая и слу-

* V

чэйиая составляйте разностного сигнала © (*> еоотвв'гстшшо.

В заключении данной главы определим круг рева&шга задач, сформулированы цель риботы и задачи исследования.

Вторая глава посвящена комплзкейому кштролк Ш с дашр- " рьлиронашшми ¿'оквльао-сгациокьташш погрешностями. у котори;; интервалы стоцлояириости и аргодлчности нвмюш оолые »штордо-лои ^стационарности» а ток;.;о вопросам кснольооваиаа результатом эти;''.! контроля а АСй.

&я>» оворагншого контроля подобных ИК ¡»изрвбитш котод, иолользуиулй в качестве КП токущио на интервале шбладотш Т значения систематической ю и дисперсии случайной составляш-щи погрешностей ИК г^ (I). ¡зотод зшслючгштси в нахождении оценок КГ1 и 5,1, результате решения двух систем линейных ш;геб-

ряичосикх уравнений (СЛАУ)

в,-*, =й

(t; • ÍD,+D, <t)-íe~(í)]2 j *• J

Di+D^(í)-.[e-(t)js . (4)

i " ■ 4

ФЛ

ярогаго часта которых образуются из совокупности вычисляемых на

токущом■ оптимально вибгюпном интервале наблюдения сдадпих

— 1

значения разностного сигнала е. (t)=—i-Je (t)dt и его квадрата г 1

У * 2

е (t}~—-je^ (í)ói.. Предполагается, что составляющие яглостоянш

на всем интервала X или их изменениями можно пренебречь.

Первая слау япляетея рироэдешой'и оценки определяются либо методами радшня некоррэктных задач» либо по априорной информации о значима одной из составляющих Гешенио второй слау для нечетных: К впглядит следующим образом

' -JsigrKl-D-Mf^'-fe'ttJ-^tt)]1]. 1=TTN. (5)

■ Точность оцедок КП га. и Dt определяется корреляционными свойс'тпами погрешностей ИК и величиной интервала наблюдения Т.

С целью обеспечения максимума вероятности Р( (1) при ло-_ кально -стационарных: погрешностях Ж разроОотвп оптимальио-инварявнтный (относительно x(t)) алгоритм оценки параметра объекта а?

х= | \ • [х-rat]; | 1/Dj, i=T7R . (б)

отличашийся вход;-паем адаптации процедуры весового осреднения

iFwr.vnmñ КК х по результатам контроля m и Dt а соответствии с критерием ишздума дисперсии погрешности оценки napoMcrpíi объекте D. . .

.7читы»к;н п;:,м)1»».ч но точность контроля Ж Si оценки ггарамот -р.ч> 'Г-!-.•:•!••• ¡.:••»<) <! itiwptw лаЛгэдлния 5, анплитачееки ¡"er:e-

аа задача ого оптимизации да стационарных и нестационарных участков измерений к с последумцам выборок единого

оптимального интервала "наблюдения 2оя,, исходя ев соотношения величин !ГС1 , и интервалов стационарности погрешностей ЙН.

3 качество критериев оптимизации параметра Т использовались:

1) для сгацкоЕюргюго участка - условие несмещенности U. (Т) i = |М[5^]-D <t) I = i- J- -}[?(r )flr j<л,.„ зри Ч=%, . . (7 )

i Q I

где \(D- смещение, равное разности математического озддаЕшя оценки на текущем интервале наблюдения i - m|d.] - и кстик-ыого значения дисперсии в момент времени 4 - В^ (t); Kt{т} - автокорреляционная функция ко грешности h^ (t);

г) для нестационарного участке - условие абсолютного жши~ мума срвдаэй величина смещения д. на ншшкалыюм Еятервахе стационарности , визваниой аромвшюй зад&ркког кз изучэшю скачкообразно измелившихся характеристик погрешности а4 (t) (с КДО.В, на к"(г.).,в" } .

гя^'Т rTV in -

I J. I . Л I !

1 i »>, v П 1 1 ' 1 Mil

КрСГ >» » ГЛ07 J '• Фст J 1 i f»_lr

1-^.7, о 1 о ' ^in J • I

2-i • t S "^fj" g-t : 'jp' t,TyT. 2 . f f I _ JL_V<-

1 *r f ^ J 5 m J L r? 17* J

О ~ о " "

ПоЛуЧСЯьЫ йдаЛйг'КЧОСКИО ЗесКУкМвСТИ 'iejid4H.ll Я i. OX Д?С-аерсиЦ D „ штерзелоя корреляций* к еггшюнау^О'^и погзои^о-ctoii йК, дан порич&аь ьесЗзодшй акркосшй т^хжуацих о го-грыаанягкх ''К а практический рококшигвц&с го выбору £eej.

ito-vje неточней едриораой ;йдфорк>"ц:и выбраишй ¡штвроаа ым-йлвдьная Mosat отличаться от сптимаяьпого,- 'что приведу? к отклонена«* ¿д реалишз: смецонкй а относительно расчетных ана-

чо;глй л-о и, в кгогэ, к ■ гоконози»' диспорсжт погрешности оценки параметра о^окга В' t обеспечиваемой; алгоритмом (6)

I

АД. ' Л.=Л

■■5д. , (10)

где «л. -л. -д. ; е>В /ал. - 1-й коэффициент влияния, раокий " ^ а" у р, . ^ у 1

\y-j-~-T

I 0,4 А, ]

4 I: я 1 к и с '

Анализ для различных соотношений парамотрор П. ,

то. , Ч показал, что при Л.~(0;0125„.,¡<Фо/<»л. 1=0,0004,.. 0,024, ••.о. изменения дисперсии г>В сл&бс зэвеслл* а-г вариаций смеконигя , о во.тичииа интервала наблюдения ограниченно влия-от на качество контроля «Ж ш оценки параметра г("1), допуская вариации в широких пределах.

Проверка результатов яроводыпмх аналитических исследований методом математического моделирования показала, что введете адаптации алгоритма оценки ж (в) по результатам комплексного контроля Ж уменьевэг дисперсию как минимум в 1,5...2 раза при различных видах МО Ж . что приводит к увеличении веро-, ЯТНОСТЯ (1).

Тротымугам посвящена з основном комплексному контроля УК с проимушоствишю нестационарными погрешностями и вопросам использования результатов этого контроля в АСА. Пробдэма состоит в низкой точности контроля КК из-за маяого интерзало наблндэния часто молятеяхея статистичэских характеристик погрешностей Щ,' Для ОПТАТИВНОГО контроля Я0Д1б!ГОГ ШС В условиях ЗГфИОрНОЙ ноопродалошосга разработан метод. исиользуетди» п качестве КЯ МГНОШ!ГШО ЗИП'ЗПИЯ ^.»ГрсЛйМПТМЙ ИХ п , оценки которых п полу-ч7отт">! в ргц-ультт« гое!.'Ч'Л|! с по^/дьч яодч-.кмх методов рогу-'я -

л-т = £ , (12)

где ("*»„; >мкм- КхК-мориая матрица,

зх&люш'« которой а. определяются СЛАУ (3).

С помощья атородиоиаах (яшых и шнвиах ) к наиторациошшх методов рогуляризацим получены приближению нормальные решения СЛАУ (12). Например, для N=3

п1 = [(И^>-в1+вг + (1-«-а2)-еа]/(3<»-"3) (13)

пг = [(1-в>-в1 + 11-к=.-«!!)-ег+еа]/(Зо<-«а) , (14)

пэ=[(1-о2) е1 + (1-«) ег+(Ьог)-ёз]/(Э.»-«3) , (15)

где а - малый положительный параметр регуляризации.

Установлена, что яеиторационше метод« 'регуляризации иоз-ьолныг. аолучпь одшгокдао скедошшд 'оценки п (при <*«0)

•п.=н - ---Т п . (1£>)

а итерационные методу - уменьшить смещение оценок п^

п --п - У п +--1- | п (-1?)

. n а 1 n '

зс счет шбора дашшг нржШзеешй п.ц- согласно дшшм в ра -•боге рэкомэадицикм. •

Для увеличения вероятности Р (1) по родл^/готом клитр&.т и1 решено аадача синтеза инвариантного Оазагюрдеогаоги ьдооеш -на оцош«: дарамотра оОьокта х при сюшитрачш рвсирод..-гиод»[

.гоитр^ддаусуцх к. , сШ'-зик^'ц'. фульгичол ¿ЕШДШМЮЮ раСГфОДйЛСНКЯ 2(1 ) С ЦМПрОМ СКШ^ЧЯ X »4

К'*«!

Из, )■-■—С; •¿¿р!'-1 (Нх -X 1 I

сИх.-х )

г и

(13)

гдг> с, к - га'-лс/уяга; <нх -з: 1>0 ~ аар„тгр Фуищт Их ). и т.г-м г«учаи. ¿ъвисялдеа от рпзиоста х,-х..

, чт'.- пир;¡1.!..' ;;«) одаъыилит и;5рок.;13 ¡■';!':.'.\ ид ¡Ч " ¡■«-'А^с^ сич1!0>ч''лч:1их риипроделоцлл, .ч-.-'То-

С I;-''А ■•.;!.:.! !ч{ЛГ;'"(:,Ы ЩЧ^УЧЧ К1К:.ГД Л'Ь '.¡и'.'),^ -.ЧпН.Л!

uap;.-Mi?í¡í! объекта п.о=ж-х получек результат синтезе и виде алгоритма мгновенного весового осреднения (МВО)

¿=y.\t:x, A.=i/irup/ 5 t/ja ¡p, 1=Г,Х p=1, (19)"

V - » 1 - 1

обооцсшшамчмч) наибольмий нос показаний КК с мшшмялыюй в

данный момент времени погрешюстьы. Доказана асимптотической

несмещенность оценки г 09) film п =01,

Чь<д> ° 1

3 результате сравнительного анализа погрешности оценка п доказана идентичность точностных свойств алгоритеш. (19). ис-пояьзугшго результат*.' контроля г.. . sí. 1лш2р..'апт;;о;-о КЭ

2 З1«"ix~\]' ¡ I' "г=0 • >

:;p;i r=pf i. fi отлично от КЭ алгоритм МЗО (¡9) прост п программной реализации и удобен для аналитических исследований.

.-Проведен анализ влияния качества оценки х (19). шдомшзу-шеЗ результату контроля а., на вероятность р =P{jn„ hn..„> (|пГ | = J=a,.„). С целью миимиизацик вычислительных затрат рассгатреж ркшкшв способы расчета этого показателя: для рушак суши!.-,'!,! плотности распределения погрешностей ИК í (п ) pt!п.; <-п.. „ >-■ ítA?í Ч >' • • • • ><4 ■ • - <21 >

:п„ íat------

а одяисшвак (nt )=...=tN ;nK)=J(r4))

H¡rs.;-Ja„„>=mrP(n[ll>-l{R(,J>-n7;; «ta,,,', i??-)

.....«.».„^'А-Д,.!

'. . , a.^ - huí-peajucth V-li, упорядоченное но vj/.o-

iv: ¡n, , 'i.,., . p-- i. Í1 - v:>w"iv(¡j.rj/íia.4 P .'.КНиПЙ ?v.>-

мант тш'рььйость измерения vivjj.zi всех жачрощ/узтх пк.

4 nosema« для рознше классов КЗ мшзсктс'ча н^са^-телн fija, г'«,...5 от ¿"-рмогр-гя. ^j'ü.iiwa Sí ini) проведен

выбор оптимального 1сласса КЭ по критерию максимума вероятности П) дли заданных законов распределения погрешностей Ж и диапазонов изменения их параметров.

На основе предложенных методов контроля разработан экспериментально-расчетный катод комплексного контроля Еэс?андартк-зовашшх ИК не этапе подготовки испытаний. Метод позволяем принимать решение, о пригодности Ш к применению в составе АСЙ аутом определения статических Мл погрешностей: Ш„ зьгзвакных отличием реальных условий эксплуатации Ш.для которш: отсутствуют метрологически надоааше ОСИ, и условий метрологической аттестации ИК с помощьа ОСИ. Исходными данными для кот-роли! служат по-казашт ИК, полученные в процессе испытаний нескольких экземпляров объекта АТ на серии установившихся режшзз его работы.

В состав МХ ИК включены: номинальная; статическая функция преобразования ИК - х. ,=ас < 1=Т7К1 з'=ТТН (3 - комар контрольной точки); дисперсии составляющих п4(1) - Э.., метод контроля которых изложен во второй главе; систематические, составляющие ш. I Х) • Оценки коэффициенте® регрессии Ъ41 определяются

МОтодом наименьших квадратов по результатам а" решения (методом А.Н.Тихонова) некорректной задачи контроля составляющих к^/ в каждой контрольной точке

ГI 1 й<I ФЧ ;а1г-. • ^;

х. I- | . 1.Т31 , 3=170 ! (24)

Ко-

Ч= £

-а л , j=TJu

1 m , ™ J m „ 1

ITS.

¡ N lJ N ién&o ' ifo Нй Á ai где m°={m".jN; ,-x^ jik¡ - среднее значен показа-

ний ИК в 3-й точке; л* - матрица, сопряженная матрице д (1?)-

-Г.7-

Нвсмещэнност'» оценок Ъ , достигаете« за счет коррупции результатов вГ) яз зедзчиву S,, равную среднему ояаченж? погрешностей го .з 3-й точке.

Дако описание ;*торащздшю1'з рьззшя систоуч С г 4 >. '««бор« порядка полинома Ь к расчета догэрите-шшх кятерзялоа погр»ш>-стой ИК. Сделаны зизюдо с пределы»": точности дшшот wo,1» контроля Ж Ш при различных зоотсозошях состмшаздих я. , .

П «-'отверто* главэ рассшгреш «опроса реалгзсции, экспори-.»гоаталыак исслояэзаки2 к зввдретая разрэботгвшг .«тидок коул-.^»ксгого ноятроля Ш к алгоряткоз оценки параметров объекте яридаактеаыю к чзтоматиз^риватоя системе c'rwtsoeax .'¡рко^о-сдеточк«х ксгктонкй ГТД ('-:зд. "83") ка устогозившихся pwwem,

Б чзчестсе сЛоктоз гоятраля зчСргн суафстеукдкй ко\ядакс кз пяти каналов иосчзэтаога :<3K»peicv срэдкэкассозах ''омпэрату^ газа а&ред к еа турэшзй-ГТД- (трп ИК дйэ КК Т*>, ясподьзу-аяшс различие частика матекатшчэскка мод&д» ГТ5, а латал

гхшагх «гкеззкй с сорочьи блока етв-яшх термопресяюзсзатс'-лэй. Покаазя», ч^о даншге ИК э силу сзоах особешюотеЯ позволяет 1?а::бо^оо ikmzo ^спсльЕозг-гь провдуаэотгзй ркарвботпгашх методов V- аи\>рэтуог>

2 ; ■'гг&о^уъ&ш. с ¡'орматайнол

.-окумйжощи теячга/^я: ГТ£. е/ пэграанос^ь -

я лохян;.' г; rs'1 jS'^'Ci/iba 0,35 составлять не ло • ^ И) :•£{. чг: 0_0->1,

тл-.лъ:'.' ».'.ахта rjcm'c'ihocjv wji сэйокуойостя

Кц-г-ло;! У:, ■•'¿ойтау ".'trw.'jpj'ryp it ч '.0^ тс ^eruywri :д;1 у састаае .■О ГГД, -кгррЗсг^к? к 'лтздъоч? <с ПО), ро-?.тлэуг;-

чзнтро."^ стлшч^ска-г MX 74 " г^отсологачзскоГ. и-гт&оточгв». иамвретельного odojwjocomt« ACM. тодшев уоташияхвав? перечень ч формы представления MX, ¡«уроди

н сродстве экспериментальных исслэдоашый ИК, алгоритм обработки результатов измерений к контроля МХ Ж. Приведена структура разраОотяшюго ПО.

На основе показаний ИК Т* и Т*. собранных на ¿И! в течение месяца в результате испытаний 11 экземпляров ИД (77 контрольных точек), впервые на дайной стенде для реальных условиях экп-шцгатацкх бзлж получена статические МХ I®. Я* и г", а так*® информация о их ордаденшя погрешностях ^„и вероятностях Ш . В частности для канадоз кзмвртда температуры г* уегашз-■лэно, что средние по дкапазоку измерений дисперсии состаштицих &„.,- геает в пределах от 34„07<*'К)г до 58,61(*£>г, ц,, -г,34...2,53$ к Р„. - 0с1299.».0,20и. Соота&тствонио для комплекса т. В., - 9*189,..та52Э(*К}ге и,, - 1 „4бк. =4,20%, - 0)0015, = ,0,3383. Установлено, что зсо КК я 2* ьзд. ■'Ш1'* обладают* определенными сиетоматичвскимк погрешностями. Оцонкк дисперсий С. , в ке'здой контрольной точке, являются устой-чкшлгл, что служит подгворвдэнкеи; правомерности' допущения о некоррелированности состашшэдих п. СО' контролируемых ПК. Достоверность результатов контроля Ш шдзэрждзотся,- в частности, сопоставимостью полученных ■ Ж термопреобразо.чателэй :'Д., =Э»189(}*% к,,. =1 Р„«,=0,0015) с известиями донны?,гл об хх характеристиках.

Анализ результатов контроля показаль что контролируемые ЙЛ не обеспечивают требуекуш погрепность измерения параметров Т* и к обладают высокой вероятностью МО при эксплуатации, что говори? о непригодности какчого-лнбо из атих ИК к прзгданони» в кл-"чэстБв единственного источника информации о температурном состоянии га.

С целью обеспечения заданной вероятности оценки инрс-.'.^рон Т* и I* с требуемой точностью разработана и впо/рси;;

(с ПО) оценки температур газа парод и зэ турОииоЛ ГТД по результатам комплексного контроля Щ пру. испытаниях ГТД на установившихся режимах.

3 методике использован оптиммлько-штариантный алгоритм оценки параметров 1* я I* на основе адаптивной процедура ивового осреднения показаний КК по результатам контроля характеристик случайных к систематических составляю®« погрешностей КК во всех контрольных точках, на которых испытывался ГТД.

Методанз прошла экспериментальную проверку в .ходе- испытаний 25-тк ГТД. Проведенные' расчета показал-«, что за. счет использования комплексного контроля Ш требуемая 155-ая погрешность оценки температур я 2* изделия и88м обеспечивается с вероятность» 0.9994 и 0.9998 соотвотстзошю. что яовыаает /ревень ТЭ АКТ ГТД (1). При этом с вероятностью 0,95 приводо;шая погрешность оценки параметров Т* и Т* равна 0.71% ц 0.62%, а дисперсия - 19.545-<)2 и ?.216(*К)г соответственно.

Анализ показал. что за с-ет контроля «К снижено влияние на точность оценки температуры газа метрологических отказов Ж. связанных с погреанос.унлга- агэ^шх дапакоз <ддя оамюи ншт-.'!ум з 4,3 раз, к для Т* - з '-1,1.вазэ> л »дяность» •„•одяиия ко-.«Мвдиыггоз 'юлелей дь'гвголк .'Г* - п 9.8 рав, 2* - й 3 раиа), /го :т .■.¡".'ет ■ ¡мшкСо'Г^йу;": 'чо^дж^ оце-

.."*?» '4й№К'р;.7уру 2* и I® в «уае. .тг.-ктеркстшш ;сош«рот ,,иго ъ-'лон -п'У^чка т? ¿ях'-агни::

1. Иокпоаяо. что прамедаяио в леи комшшедаео контроля характеристик погрешностей Ш с жюледупф» ясдодьсосашюм у» •»ультятои коитроди в лодсистокв ОНО Я Л! ПОЭВОЛПГ'Т ШОД'ПТЬ'

уровень ?Э ¿СК » определяемый.. вероятностью оценка параметров объекта АТ с трэбуошй точностью,'

2. Разработан метод оперативно!« кошлоксного контроля ИК с локально-отационарннш погрешностями 4 обеспечивающий с требуемой точностью несмещенную оценку текущих ее интервале наблюдении значений систематических ш дисперсий случайных составляющих погрешностей ИК. Это позволяло за счо? адаптации оптшально-шшвриантного алгоритма весового осреднения показаний ИК по результатам контроля уменьшить дисперсию погрешности оценки параметра объекта как минимум в 1,5.. .2 раза при различных видах. МО ИК, что повысило вероятность оценки параметров-объекта А.$ с требуемой точностью.

3. На основе катодов рошэшя нэкоррэктанх задач разработан метод оперативного комплексного контроля ИК„ обэспечиземцай в условиях шрюркой статистической неопределенности оценку кгео-венных зкачэажй погрешностей 3® с резко зарааокной нестационар-костыа. Показано, что точность- катода определяется средник значением погрешностей контролируешь ЯК, е коет*; бать повышена- при использовании итерационных кэгодоз рэгулвразацяи.'.

4. Синтезирован инвариантам безшгсрцгашаа алгоритм оценки пэра;.:етроэ объекта, обзспечиваздкй какскмуй показателя та ¿СИ за счет коррекции весовия косффэдлэЕтбэ по результатам контроля аэстациоверЕык свзмэ'грйчно распределенных погрешностей ИК. Доказана $5довдапость точеосяниж свойств синтезированного алгоритма ш инваряантоого КЭ„ что позкмпаю провести аналитический выбор оптативного класса КЗ со критерии максимума вероят-косте оценки парзшзроа объекта АТ с требуоюЁ точностью.

5. Разработан катод кошлэкского контроля статкческпх ИХ Евстаадартезованша Ж в реальных условии якетшуатащю без кс-аользовантаг ОСИ. О шмощьэ внедренной методики (о ПО), рвализу-

щей г;тот метод применительно л каналам измерения температуры газа перед и за турбиной кзделия "86", экспериментально получо-нн данные о MX к вероятностях МО контролируемых Ж, покезыва-кцко непригодность какого-либо кз этих КК к яримйнешго в качестве эдиястэокного источнике информации о температурном состоянии ГТД.

5. Разработана и внедрена могодик8 (с. ПО) оценки температур газа перед и за "урбштоЯ ГТД по результатам комплексного контроля ИК при испытаниях ГТД на установигшдася'режимах, что .позволило оСеспетать tSS-ув-погрешность оцешся температур газа перед и 'за турбиной кздедая "'во1'.с вероятностью 0.S394 и 0.99SQ соответственна, что удовлетворяет деЕстзуицкм требованиям. Снизано. влияние на точность сценки те(шаратуры газа метрологнче-сjgsx- отказов ИКЯ связанных з погренкостага" штатных датчиков (а .4,8, г,11,1' раз) и точностью' задания коэффициентов математических шделей двигателя. <в 3,. .9,8 раз).

Оояовнае результата диссертации опублинонапи v следукада

работах:

«. A.c. Я 143316* СССР; МКИ4 301К 13/02. Устройство для '•доерэт:? тв».дхера?урц ггзв зз турбетоЛ гэзатурбгсиого дши-а^илл Г.С.лоэтщя», Л.В .Ур;-гбэхтймз. -Ii »17*385; Паязл.05.01 .«?•. йпу<5л;.йЗ.'|с\.'-с. йпл.и 35. (ДСП).

..... ^03719 СССР;. *зш* «Ü01К '<3/ог. Устройство лпч

lO'.Mufj'созп rrypömuit газэтурФвсгого деда»«»ля / '"".О.'-о1 , 5377339; 34Н8Л.1С<.С->.««;

. i.'j'öj!. ¡й.о^.йЧ. ";оя. '.v (ДСП).

j. А.с, И 1517505 ссор; *Яй* <301К 13/02. Устройство да измерения средоай томп»рогуры газового потока гаоотурбигагого • двигателя; / Г.С.Бондарь, Л.З.Уряэбохтана и др.-Ii 430-4657;

-гг-

Звявл.29.02.88; ОпуОл.гз.10.69. Бш.» 33. (ДСП).

4- b.c. к 520482 СССР; ШШ* 80SB 23/02-, Комплексное устройство контроля параметров / Г.С.Бондарь', Л.Б.Ураобахтша х др.-К 4417339; Заивл.27.04.88; Опубл.07.11 .89. Вюл.-N 41.

5. A.c. N 1520995 СССР; ЛКИ4 G01K -гз/02. Устройство для измерения температуры газа за турбиной газотурбинного двигателя / Г.С.Ёондарь, Л.Б.Уразбахтана.-'Я 43980245 Заявл.04.02.83; Опубл.07.11.69. Бюл. К 41. (ДСП).

6. A.c. N 1608618 СССР; МКИ* С05В 23/02. Комплексное измерительное устройство с самоконтролем / Г. С.Бондарь, Л.Б.Урвзбахтина, И.А.Глебов.-N 4496645; Заяви. 19.10.88; Опубл.23.11.90. Бюл.К 43.

7. A.c. К 1637489 СССР; ШШ4 СОЮ 5/02. Устройство для определения высоты полета летательного аппарата / Г. С. Бондарь,. Л.Б.Уразбахтина, В.А.Кузнецов. К 4765976; Заявл.19.ю.89; Опубл.23.оз.91. 5ш.К 11.. (ДСП>.

8. A.c. N 1691685 СССР; ШШ4 G01D 21/00, G05B 23/02. Устройство для измерения физической .величина / Г.С.Бондарь. Л.Б.Уразбахтина. -N 4680B97S ■ Заявллв.04.89; Опубл. 15.11.91. Бюл.К 42.

9. Бондарь Г.С., Алексеев В.А.0 Опшйк Э.Г.. Уразбахтиаа Л.Б. Косвенные измерения среднемассовой температуры газового потока перед турбиной ГТД при проведения стендовых испытаний // Новое в автоматизации испытаний авиадвигателей: Тез. докл. межотраслевого научно-технического семинара.-Уфа:НИВД, Уральский филиал, 1991--С.22.

10. Бондарь Г.С., Кузнецов В.А.» Уразбахтина Л.Б. К вопросу применения датчиков с нестационарными погрешностями измерения ',.// Датчики к преобразователи информации систем измерения, контроля и управления: Тез. докл. 3-го всесоюзного совещании мол.,.-

лда учешх и специалистов.-М.:ШЭ)Л, 1991 .-С.209.

11. Бондорь Г.С.0 Уразбахтина Л.З. йнтегрировэнйап система обработан измерительной информации // Проблемм теории чувствительности кзгарктэлыщх датчиков, злокгрошых и электронеxaini-ческях сястом! Тез„ докл. всесоюзной научной конференции.- Владимир; Владш.политех.инст., 1989.-0.27.

12. Бондарь Г.С., Урозбехтша Л.Б. Исследование комплексной измерительной.сясташ на'основе, линейной обработки сигналов с коррекцией восокк хоэййицнентоэ // Теории v п^ектировашге систем автоматического управления и ш элементов: Уэнвуз. научн. сб;-У1|а:УАИ„ 1988.-0.16-22.

13. Бондарь Т.О., Уразбахтша Л.Б., Опшш Э.Г. Использование щтатшх летчиков ГТД для косвенного лзмереяая его неконтролируемое параметров // .Датчики и преобразователи тпфорадции систем язмэрвкяя,. ?«нпроля и управлэЕилг Тез .докл. 3-го всесоюзного совещания молодат. ученых.-М. :?ШЗМ, 1991.-С.69.

14. Методике определения температур« газа перед и за турбиной изделия "85" ; ¡-'этодика / в..У 75360, 36991; Руковод. Л.В.Уразбяят.гаа. яспэли.Г.С.Боадарь. -1989. -30с.

15. Нотролог'.гческая аттестация таврите льдах каналов иифор-мецяокпо-яоморитальннх систем» прэда&значешшх для кзмороготп томпэрзтуры гэс» перед а за ?урбйной ГГД при его гютитэп'лях ан у смаковавшихся режимах; Методика / зл. ? 75350, У699"> ? ?.уко~ под. Л .Б .Ураобахт'ша, исеолн. Г.С.Зогдорь. --1969.-380.

16. Разработка ч косгадраагагэ «дгорнягоя разл^гаин.« Tisys-MOS? работе ГТД: Оэтм /Ле^ко-мсслчтопегэлъчкк^ гсясттеу:; ш. ■ S.M.rpovo?p; Р.укошя;. Д.З.Ураобехтана; у Г? 459-09-111 г Юга, 3 0146/223^.-1389.-51С.5 Зондарь Г.С., разд.2.5.