автореферат диссертации по приборостроению, метрологии и информационно-измерительным приборам и системам, 05.11.13, диссертация на тему:Принципы построения и проектирование первичных преобразователей с распределенными параметрами для систем контроля и управления

I I и

V* п

2 о ШОП 1093

МИНИСТЕРСТВО ВЫСШЕГО И СРЕДНЕГО СПЕЦИАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ РЕСПУБЛИКИ УЗБЕКИСТАН

ТАШКЕНТСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ им. АБУ РАЙХАНА БЕРУНИ

гущину * г ■ривл.^ж п. — -ягдрп л ^«(^■»йяядшшвшвиншммвшняшвкшмвпштт'апяп*

На правах рукописи

А31ШОВ Рахмат Каримович

ПРИНЦИПЫ ПОСТРОЕНИЯ И ПРОЕКТИРОВАНИЕ ПЕРВИЧНЫХ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЕЙ С РАСПРЕДЕЛЕННЫМИ ПАРАМЕТРАМИ ДЛЯ СИСТЕМ КОНТРОЛЯ И УПРАВЛЕНИЯ

Специальность: 05. 11. 13 — Приборы и методы контроля природной среды, материалов и изделий

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени доктора технических наук

ТАШКЕНТ 1993

Работа выполнена и Ташкентском Государственном техническом университете имени Абу Райхана Беруни.

Научный консультант: член-коррсспондспт ИА Республики Узбекистан, доктор технических наук, профессор Исматуллаев П. Р-

Официальные оппоненты-. — член-корреспондент АН Республики Узбекистан, доктор физико-математических наук, профессор Раджабов Т Д.,

. " — член-корреспондент AM Рес-

публики Узбекистан, доктор физико-математических наук, 1 • профессор Тураев Н. Ю.,

— доктор технических наук, старший научный сотрудник Азимов А. А.

Ведущее предприятие: — Институт энергетики и автоматики АН Республики Узбекистан.

Защита состоится «^rsL» ^-¿У^-/-?, 1 1993 г. в —

час. на заседании специализированного совета Д. 067. 07- 22 при Ташкентском Государственном техническом университете им. А. Р- Беруин по адресу: 700095, г. Ташкент, ГСП, Вузгородок, ул. Университетская, 2, ТашГТУ, аудитория С02.

С диссертационной работой можно ознакомиться в библиотеке ТашГТУ (г. Ташкент, ул.'Университетская, 2)-

Автореферат разослан «j: Д_ 1993 г.

Ученый секретарь специализированного совета, доктор технических наук, , .

профессор ^^///'.ч^с—._ МАННДПОВ Н. Н.

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность проблемы. В автоматике и измерительной технике широкое применение получили первичные преобразователи систем контроля и управления (ППСКУ) с распределенными параметрами для получения информации о .перемещении, скорости, влажности, температуре и других величинах. Это объясняется рядом их положительных свойств, такими как надежность, точность, широкие схемотехнические возможности, простота конструкции, технологичность изготовления и другие. Среди ППСКУ наибольшее распространение получили преобразователи с электрическими, магнитными, тепловыми, оптическими и механическими распределенными параметрами.

Однако, по мере совершенствования существующих и создания новых систем контроля и управления требования к ППСКУ возрастают. Недостатки существующих ППСКУ сводятся к следующему: конструктивная недоработка, возникающая вследствии использования при их проектировании неэффективных методов; значительные массога-баритные показатели; сложность автоматизации технологического процесса изготовления; повышенная стоимость и материалоемкость, а в ряде конструкций недостаточные надежность, точность н быстродействие. Все4изложенные недостатки стали серьезным прелятст-ствием на пути их более широкого применения.

Наряду с системами контроля и управления в машиностроении, энергетике, химической промышленности и в других отраслях на-' родного хозяйства,получают развитие гидромелиоративные системы, системы испытания сельхозтехники, природоохранные системы,системы контроля качества молочных продуктов, системы очистки сточных вод и другие,в которых весьма остро ощущается недостаток в первичных преобразователях перемещений, уровня, расхода, влажности, загрязненности воздуха, жирности молока и других величин.

Только в гидромелиоративных системах для эффективного автоматического контроля и управления водозабором и водораспреде-лением, режимами работы скважин вертикального_дренажа, скоростью и уровнем грунтовых под и другими величинами необходимы не только количество, но и разнообразие соответствующих первичных преобразователей. Кроме указанных прбобразователей не- : обходимы преобразователи разности уровней, открытия (закрытия) гидротехнические ттяпр-щ и другие..

Проблема создания и совершенствовании ППСКУ, удовлетворя->см.рск'пчннм требованиям, функционирующих в различных сложно; .уенопна окспчуятации ч являющихся неотъемлемой пястью сис-к конгроля и управления, несмотря па определенный прогресс в го решении, остается чрезвычайно актуальной.

Совершенствование. существующих и разработка новых Ш1СКУ невозможна бпг> научно обоснованной теории их построения и проектирования' и, кап показал анализ, такая теория до настояшего времен! не была разработана.

Актуальность проблемы определяется еще и тем, что создание новых, более элективных средств получения первичной информации способствует совершенствованию систем контроля и управления.

Тема данной диссертации, посвященной решению указанной проблемы, проводилась в соответствии с координационным планом ГКНГ и МВ и ССО Республики Узбекистан по проблеме 1.12.9.5 "Автоматизация физических исследований" по теме "Методы анализа и синтеза электрических систем"; темой НИР кафедры "Робототехничес-кие и информационные системы" ТашГТУ "Модели алгебры цепей и систем преобразования информации и энергии" ( шифр темы 49/2 , Гос. регистр. 7901445!^по научному направлению "Анализ и синтез систем с распределенными параметрами"; темой НИР кафедры "Метрология и измерительная техника" "Фундаментальные и прикладные исследования в области разработки технологических приборов и измерительных комплексов" ; планами НИР Ташкентского Государственного технического университета им. Абу Райхана Беруни (Гос. регистр. 72040204, 73035132, 77003388, 78029870, 79061067, 01823044779, 01860002367, 01920015391; .

Вопросам исследования ППСКУ посвяшены работы, выполненные в ряде ВУЗов и научных организаций. Однако, в данных работах не были проанализированы с единых позиций принципы построения ППСКУ различной фисической природы, недостаточное развитие получили методы их проектирования, не показаны пути дальнейшего развития этого класса преобразователей, в результате чего не были ясны их технические возможности и пути их реализации, что сдерживало применение их в различных системах Контроля и управления. Следствием этого явилось то, что устройства, содержащие в качестве элементов преобразователи с распределенными параметрами во многом перестали удовлетворять современны!.! требовани-

ям к' системам контроля и управления.

Целью работы является теоретическое обобщение и развитии принципов построения и проектирования ГЦ1СКУ и создание на их основе комплекса приборов и устройств для систем контроля и управления.

Основными задачами диссертационной работы являются:

1. Обоснование необходимости разработки принципов построения и проектирования ППСКУ.

2. Разработка обобщенных математических моделей ГШСКУ различной физической природы.

3. Анализ основных характеристик ШСКУ.

4. Разработка методики расчета и проектирования П11С!СУ.

5. Создание новых эффективных ПЛСКУ и устройств на их базе для различных систем контроля и управления.

Решение указанных задач выполнялось с использованием следующих методов исследования: теории линейных и нелинейных электрических, магнитных и других цепей; теории графов; методов конечных элементов и разностей; теории аналогий между величинами и цепями различной физической природы; теории автоматического управления; экспериментальных методов исследования; теории измерительных преобразователей; теории погрешностей.

На защиту выносятся:

- обобщенные графовые модели принципов построения ППСКУ различной физической природы;

- методика анализа и синтеза ШСКУ, содержащих линейные однородные и неоднородные, а также нелинейные распределенные цепи различной физической природы;

- алгоритмы анализа и синтеза ШСКУ;

- статические и динамические графовые модели ШСКУ;

- методика проектирования ШСКУ.

Научная новизна характеризуется следующим:

1. Обобщены на основе графовых моделей принципы построения магнитных, тепловых и оптических ШСКУ.

2. Предложена методика структурного синтеза ШС1СУ на основе обобщенных графовых моделей, морфологических матриц и обобщенных приемов с учетом требований, определяемых системами контроля и управления.

3. Разработаны алгоритмы анализа и синтеза линейных однородных, неоднородных и нелинейных распределенных цепей . ППСКУ различной физической природы..

4. Предложены статические и динамические графовые модели ППС1СУ, позволяющие анализировать псе основные и точностные характеристики ППСКУ.

5. Разработана методика проектирования ППСКУ с применением ЭВМ. '

Практическая ценность диссертационной работы состоит в следующем:

1. Развиваемые в диссертации обшие принципы построения ППСКУ позволяют проанализировать существующие и разработать новые конструкции преобразователей.

2. Методы анализа и синтеза распределенных цепей ППСКУ могут быть использованы для анализа линейных однородных, неоднородных и нелинейных распределенных цепей различной физической природы.

Изложенные в диссертации основные положения позволяют производить:

- предварительный выбор структуры и основных элементов ППСКУ, предназначенных для различных систем контроля и управления;

-. расчет основных характеристик ППСКУ;

- разработку высоконадежных и точных первичных преобразователей для тяжелых условий эксплуатации в различных системах контроля и управления с помощью методик, доведенных до формул, графиков и программ расчета на ЭВМ.

Реализация результатов работы. Результаты работы использованы при разработке приборов и преобразователей влажности аммофоса, расхода воды в открытых каналах, датчиков направления и расхода потоков газов и жидкостей, оптоэлектронных преобразователей линейных и угловых перемещений. Тепловой трубча-•шй преобразователь влажности аммофоса был внедрен на Алмалык-ском химическом заводе в системе автоматического контроля и управления влажностью аммофоса в процессе сушки. Преобразователи расходов оросительной воды в каналах внедрены на гидропостах "Нейман" р.Чирчик и оросительной сети совхоза 1а им. Г. Гуляма. Тепловые датчики направления и скорости были иэготов-

ленй в количестве 150 шт. и внедрены для системы контроля и управления скважинами вертикального дренажа в Сузакском управлении по использованию подземных бод, в Ферганском управлении оросительных систем и в других гидромелиоративных объектах. Тепловые преобразователи были внедрены в комплектах пробоотборников контроля состава воздуха производственных помещений. Оптико-электронные преобразователи угловых перемещений были внедрены в системах контроля и управления испытательными стендами в Средне-Азиатской машинно-испытательной станции.

В учебный процесс внедрены: основные понятия о принципах построения первичных преобразователей с распределенными параметрами, материалы по их расчету и моделировании на ЗВЫ, отдельные конструкции первичных преобразователей для лабораторных и практических занятий.

Элементы общей теории и методика оптимального синтеза ППСКУ используются при чтении лекций, курсовом и дипломном проектировании в Уфимском авиационном институте и Ташкентском Государственном техническом университете. Общий экономический эффект от внедрения результатов работы составил более 350 тыс. руб./год.

Апробация работы. Основные результаты исследований докладывались н обсуждались на П,1П,1У и У Всесоюзных научно-технических конференциях "Методы и приборы для измерения расходов и количеств жидкости, газа и пара"(Ленинград jggß, 1У7б$т., 1972 г. .Таллин}; на Ш,1У,У и У1 Таллинских совещаниях по электромагнитным расходомерам и электротехнике жидких проводников ( Таллин, 1967, 1959, 1973 гг.); на 11,111 Всесоюзных симпозиумах "Теория информационных систем и устройств с распределенными параметрами" (Ташкент, 1970; Уфа, 1974, 1У76 гг.}; на 1У, У,У1 Всесоюзных межвузовских конференциях по теории и методам расчета нелинейных электрических цепей и систем (Ташкент; 1971, 1975, 1982 гг;); на УВЯГК'"Достижения и перспективы работ п области разработки приборов и методов измерения влажности твердых, жидких и газообразных вешзств (Кутаиси,1973 г.); на Всесоюзных конференциях по измерительным информационным системам "ЖС-77" (Баку,1977 г.), "ИИС-83" (Куйбышев, 1983) г. , "ИЧС-87" (Ташкент, 1987 г.); на научно-техническом сени-папе "Новач.техника и приборы в мелиорации, б пэднам хсзяйст-

по"(Ленинград, 1974 г.}; на Всесоюзном научно-техническом семинаре по'применению средств оптоэлектроники в контрольно-измерительных системах (Фергана, 1978 г.);11, III Всесоюзных межвузовских конференциях по математическому, алгоритмическому и техническому обеспечению АСУ ТЩТашкент, 1980 г.,1985 г.) ; на 1-ой Всесоюзной межвузовской конференции по оптическим и радиоволнопым методам и средствам нераэрушаюшего контроля ка-' чества материалов и изделий (Фергана, 1981 г.}; Всесоюзном совещании по координатно-чувствительным фотоприемникам и оптико-олектронным устройствам на их основе (Барнаул, 1981 г.); Всесоюзной конференции по робототехнике и автоматизации производственных процессов (Барнаул, 1983 г.); Всесоюзная научно-техническая конференция "Методы и средства организации водоучета на гидромелиоративных объектах" (Фрунзе, 1989 г.); научно-технический семинар "Применение средств ОЭП в контрольно-измерительных системах" (Томск, 19ЭЭ г.); ежегодных НТК профессорско-преподавательского состава ТашГТУ ( 1970 - 1992 гг.; .

Публикации. По результатам исследований получено 39 авторских свидетельств и опубликованы 145 научных работ, из них 4 монографии, I брошюра, 18 статей в центральных журналах, 74 работы в центральных, республиканских и местных изданиях, материалах симпозиумов, конференций и совещаний. В совместны* публикациях автору принадлежит: постановка и формализация задач исследований, разработка графовых моделей анализа и синтеза принципов построения и распределенных Цепей ППСКУ, анализ основных характеристик и источнчиов погрешностей ППСКУ, участие в технической реализации и внедрении разработанных преобразователей ч приборов.

Объем работы. Диссертационная работа состоит из введения, тести глав, списка литературы и приложений. Основная часть работы содержит 220 страниц машинописного текста, список литературы включает 245 наименований.

Законченные разработки отмечены дипломами ВДНХ УзССР и чедалями ВДНХ СССР.

Содержание работы

Во введении обоснована актуальность темы исследования.

приведен краткий обзор работ, посвященных ресенни данной проб-лемм, сформулирована цель и задачи Исследования, дана общая характеристика выполненной работы и новизна отдельных вопросов, сформулированы основные положения, выносимые на защиту.

В первой главе "Состояние и развитие первичных преобразователей систем контроля и управления с распределенными параметрами" дано обоснование существования проблемы развития ППСКУ, показана её актуальность, перспективность и намечены пути её решения.

Краткий сравнительный анализ существующих преобразователей перемещений, скорости, влажности сыпучих материалов и других величин показывает, что современным требованиям со стороны ряда систем контроля и управления наиболее полно удовлетворяют первичные преобразователи на базе ППСКУ. Однако, существующие конструкции ППСКУ имеют недостатки, что ограничивает их применение. Показано, что возможности улучшения их характеристик недостаточно реализованы в известных конструкциях. Кроме того, у большинства преобразователей ограниченные функциональные возможности.

В настоящее время одним из основных направлении создания преобразователе^ такта важных технологических величин, как влажность минеральных удобрения, жирность молока, скорость и расход жидкостей в трубопроводах и открытых каналах, уровень жидкости и других величин является использование ПИСКУ. Однако, из-за отсутствия общих принципов их построения, неясностей из-за их характеристик и путей их реализации, трудностей оценки и компенсации погрешностей и отсутствия научно обоснованных рекомендаций по их проектированию аффективные преобразователи, удовлетворяющие требованиям многих систем контроля и управления, не разработаны.

Имеются значительные-возможности улучшения-Характеристик ППСКУ за счет конструктивных мер и рационального выбора режима работы. Реализации этих возможностей во многом мешают сложность и ненаглядность методов анализа и синтеза, используемых при создании отих преобразователей.

Поэтому, для совершенствования ППСКУ и создания устройств на их гг.нове, необходимо разработать мегоц анализа и синтеза, которой имел бы наглядность, о'пл достаточно прост и позволял

бы исследовать влияние любых источников погрешностей и реали-зовнпать задачи оптимального проектирования.

С целью выявления основных принципов построения ППСКУ,на основе которых могут быть созданы преобразователи различных физических величин, разработаны графовые модели принципов построения ППСКУ, основные элементы которых приведены в табл. I. •

С учетам структурной схемы (рисЛ,а) граф принципов построения ППСКУ имеет вид, представленный на рис.1,6. Так как наиболее эффективно распределенный поток в ППСКУ любой физической природы создается с помощью электрического источника, то цепь питания представлена подграфом И-ц, , для которой сочетание схемной Функции и параметра цепи И0л , отображает связь между электрическим, током X 4 и напряжением На в цепи питания. В цепи преобразования преобразуется в на-

пряжение какой-либо физической природы ¿{¿(магнитное Ъ* , тепловое вт я др.) или ток ( поток) I- , что отображается коэффициентом межцепной связи К , Ц((0)] или К []^ , 1{(0)] • В распределенной цепи Ш1СКУ Ц,(0), ,Г;(х) или связь между величинами отображается соответствующими функциями Т^ или Т^ и параметрами или II, , которые учитывают характер распределенных на единицу длины потокопровода • (магнитонровода, теплопровода и др.) удельных параметров; сопротивления <£(' ( , проводимости > ёмкости Сс' (С;) и индуктивности А.£ ( ^^ • Выходной сигнал в ППСКУ целесообразно получить в виде электрических величин Ц эд или 2. Э2, что отображено наличием коэффициентов межцепной связи К/"Х(х^, ' и эгЛ или К ^ • Входные величины ( влажность, перемещение, скорость и др. ) в общем случае могут воздействовать на любые участки цепи преобразования ППСКУ, что отображено соответствующими коэффициентами воздействия, например, К^Хвх,К(1э¡>и\)]' кГхвх>,к(/.(х;,аа2)] и др.

Использование графовой модели ППСКУ позволило систематизировать принципы построения отдельных типов ППСКУ ( магнитных, тепловых и оптических ) , распространить некоторые принципы построения и режимы работы на те области, где ранее они не использовались, предложить ряд новых структур, которые не применялись при создании ППСКУ данного типа.

В виде единой методики сформулированы правила прооктиро-

Баний ППСКУ. Они представляют собой последовательность операций, обеспечивающих получение структуры конкретного преобразователя. Применение предложенной методики позволило обеспечить единообразие при проектировании ППСЗСУ различной физической природы, реализовать потенциальные возможности данного класса первичных преобразователей и уменьшить сроки проектирования.

Рассмотрены вопросы создания сложных ( многофункциональных ) преобразователей и измерительных устройств на базе ШСКУ. Исходными данными при проектировании являются результаты структурного синтеза с учетом требований к характеристикам преобразователей. Показано, что процесс структурного синтеза носит эвристический характер. В результате.можно получить большое число вариантов решений. Приведены основные положения для реализации структурного синтеза на данном этапе.

Во второй главе "Математические модели ППСКУ" рассмотрен общий подход к получению математических моделей ППСКУ исходя из общности их принципов построения.

При разработке математических моделей ППСКУ учитывалось., что конструкции преобразователей ьыполняются, как правило, протяженными вдоль пути воздействия входной величины и продольная длина погокопроводов ( магнигопроводоя, светопроводов/ на порядок больше поперечных размеров , что позволяет с дос-* таточной точностью задачу расчета преобразователей свести к задаче расчета распределенных цепей той или иной физической природы.

■ Любые характеристики ПИС1СУ могут быть проанализированы лишь в том случае, если известны их. математические «одели -заксны изменения соответствующих потоков и напряжений

Lii(x) вдоль координаты воздействия входных величин. Расп--ределения Т-(х) и U-;(x) в свои очередь характеризуете? удельными на единицу длины значениями параметров: продольным сопротивлением -^¿(xj и поперечной проводимостью , а

также удельным на единицу длины значением источника потока fyfx). Найдены обобщенные выражения для и Qi (xj,

например, для потокопроводов цилиндрической, формы:

Ъ(х) cj^w jex), ;и

- ю -

^¿(Х) (г;

гдеудельное сопротивление (магнитное, тепловое, оптическое и др.) потокопровпда; (х)- .удельная проводимость окружающей нотекппрппод среды; ~ соответственно ди-

аметр и сечение потокопропода.

В общем случае распределенные цепи ШКЖУ могут содержать неравномерно распределенные параметры: ^¿(х) и ^ (х) и источники поля С)., (х;. В зависимости от закона распределения параметров ¿¿¿(к) и (ха также от характера изменения этих параметров п функции изменения величин ¿/¿(х) и Л{х) в распределенных цепях ППС1С/ могут иметь место следующие три группы цегей:

а) Линейные однородные распределенные цепи, в которых параметры и (^¿[х) и значения удельных источников ноля равномерно распределены вдоль длины потокопропода; ' б)Лине:'ные неоднородные распределенные цепи, характеризующиеся неравномерным ( функциональным) распределением параметров ^¡(х) и и источников поля ^¿[х) ;

в)Нелинейные распределенные цепи, в которых параметры £г(х; и и удельные значения источников поля ^¿ОО

распределены равномерно или неравномерно, однако, являются функциями изменения величин (¿¡(х) л I; (х).

Учитывая особенности рассматриваемых ШС1СУ: распределенность параметров, возможности воздействия входных величин на различные участки цепи преобразования, сложность Форм потоко-проводоо, возможные неоднородность и нелинейность распределенных цепей, а также с учетом современных требований к методам аналиэи и синтеза (универсальность, маииинп-ориентирован-ность, возможность анализа воздействия информативных и неинформативных входных величин на любые узлы и участки цепи преобразования ) автором за основу метода исследования Г1ПСИУ принят метод графовых моделей.

Для получения графовой модели распределенной цепи 11Г1С11У (рис.1,в), состоящего из элементов различной физической природы, необходимо выполнить следующую последовательность операций: выделить однородные физические цени (электрические, магнитные, тепловые, механические и т.п.); получить графовые

связи однородных физических цепей; математически описать ветви (¿= Г, Л' ; модели цепи в виде компонентного ура-

внения, связывающего пибо переменные и ,либо одну

из этих переценит величин с некоторыми параметрами ипи I /К^j; уравнения межэлементных связей модели цепи ППСКУ внри-жать на основе условия равновесия в узлах:

Г г.. = 0 (3)

и инцидентной данному узлу неразрывности в Данном контуре:

Г Ц: = о; а)

установить связи между величинами и параметрами цепей различной физической природы, имеющие место п общей цени преобразования ППСКУ. Для анализа распределенных цепей ППСКУ разработаны алгоритмы и комплекс программ "А5РНР".реализующий графовую мопель ППСКУ и позволяющий провести анализ и синтез цепи ППСКУ. Комплекс программ "АбРКР" состоит из управляющей программы и шести программных модулей: формирование модели цепи преобразователя; расширение массива переменных; расчет, параметров цепи; формирование и расчет воздействующих величин; формирование и. расчет коэффициентов межцепных связей между величинами модели преобразователя 1 расчет величин,характеризующих состояние узлов и ветвей графовой модели цепи преобразователя.

В той же главе приводятся результаты экспериментальных исследований магнитных, тепловых и оптических цепей ППСКУ и расчетов на основе комплекса программ "А5ТКРП. Сравнение расчетных и экспериментальных потокораспределений показывает,что расхождение не превышает 8 — 10 5?.

В третьей главе "Основные характеристики первичных преобразователей систем контроля.я,управления" на основе обобщенной графовой модели проанализированы,выражения статических и динамических характеристик, чувствительности и надежности ППСКУ. Показано, что статическая характеристика любого типа ППСКУ в общем виде может быть получена непосредственно из графовой модели принципов построения путем последовательного выявления следующих функций и коэффициентов преобразования: схемных функций и параметров Г^П^ , Т32Пэг , межцепных коэф-

фициентов преобразования К (1Э1 '» , К ( Г-, Цх) н коэффициентов воздействия входной величины К [Хвх>,

К(Л,Г .Ч11,,!" К/'^пх. ' • Соответствующие стагичос-

характеристики имеют гид при возцействчи на цепь Т р иг„ли 1г„,а;

и я2 - и Лфс гиг(г , (ГО

при Х^—и-.Г.

и,г "МЪ^'Ц^К >Ъ№(1,-<и*г)ХпХ '

при Хрх ¿,ияг

. и?2 =и0<тз/п3(к(101,Ц)тпн[7.т ,к(г,С/Жх ■ С результате исследований статических характеристик магнитных ,'ШСКУ показано, что плоские петлевые и дискретные измерительные обмотки позволяют улучшить метрологические характеристики и расширить их функциональные возможности.

Определены статические характеристики для'магнитных ППСКУ перемещений с различными формами и параметрами плоских петлевых обмоток. Выходной сигнал указанных ППСКУ зависит от числа рабочих витков плоской измерительной обмотки (ПИО,) и

рабочей площади ПМО .5 рпио- преобразователей с П1!0 треугольной формы при гдГрпио -= СОЛЬ^ по всемУ диапазону воздействия ХЕХ статическая характеристика в относительных единицах имеет вид:

= иог / и02 макс = ¿(^ -0Д о;

где а1 - рабочая ширина магнитопровода; П = Хвх макс /а1. Для преобразователя с зигзагообразной ПИО,.позволяющей получить знакопеременный выходной сигнал, статическая характеристика имеет вид'

й,г = .2(1 (9)

Длп магнитного ППСКУ с петлевой НПО статическая характеристика

и диапазон преобразований определяются из выражения:

>, . _с+о,5 1 - (с +Х/<И)Л (ю)

и32 - гг ' ГГгГ/ь '

где ¿- номер рабочего участка;/2- число витков; а1 - рабочая

ширина; £ =АВ1/В1; В1 - рабочая длина магнитопровода; & В1 -

уменьшение рабочей длины, связанное с особенностями ПИО.

Исследование статических характеристик тепловых ППСКУ по-

казало, что на их характер существенное влитию ак^зыим.г режимы работ» нагревательного элемента, когориз могу: бить: np.i постоянной .мощности нагрева ц<т con,jt); при переменной мои-ности нагрева (q -Jat или Д 9,f = const) ; при импульсном ил-реве и при дискретном вклинении и выключении нагревательного элемента.

При pe-jtinie q = const для теплового преобразователи с термочувствительными элементами в виде' термоматрпп сопротивления, включенных в плс-чи мостовой измерительной схемп статическая характеристика получена в виде

а _____, (п;

С Kil)2//>r( < + вт„) где ¿¿п - нилри-шше питания моста; К - козЦмцпеит с.г;ист-рни моста; cvH - температурный коэффициент сопротивленил; Aj- -ксофГициенг, эавпгяпнЯ от теппофлзических свойств потоки; )ь -коэф|нциент , зависящий от режима потока.

При речиме работы С^, = Sat. для теплового преобразователя с основным и дополнительным мостовыми схемами статическая характеристика получена в виде

u - U"2.U XiLKsO'^AfUi г-г- (12)

Uni к, (Кг i-ctt(0 -0O)J % '

гае Li nj • Linz. ~ напряженна питания основного и дополнительного мостов; К j ,К2 - коэффициенты симметрии "мостов; ÖQ, 6 -начальная и теку:цал температура;

Для режима с импульсным нагревом

где К - коо{)}нциент; Фи , £ГИ - соответственно мощность и время импульса.

При режиме дискретного включения и отключения нагревательного элемента: '

/___d*.J±L___ a-U

"" CffSLtbeAev-eo-bfycey-oji'

где Ср, J> , ¿- соответственно удельная теплоемкость, плотность и сечение теплопровода; в^ - установившаяся температура;

, ©2 - шгшля и верхняя уставки температуры.

Полученные статические характеристики отображают преобра-

»«птпич тоюдт-й vojitihi'u в пчдс скорости . Однако, при

постпччноП CKOI исти Ж'тмг» (il,',.. ' =<-onsf_) тенловно IIÍICK* ne-ПОЛЬЗУЮТСЯ д.'!Я ИрбчГ'рэпВПШШ l"U*XHOCTll жидкостви, ranoo ii сыпучих материалов, а такие концентрации потоков.

í'cmpa'íoruH ст-е.-б n.Tisj спич и тсияопоЯ преобразователь жирное m м'7н.ч;а, рсиоргмгнн ? на предпмритилыюм нагрсре мотал-лтссксП к шеулч с «оловом до У0°С п измерении времени его рхча«лси 1ч от 0г " ' до = СО \J. В этом интервале температур уделы»««! теплоемкость чоч'.-ка О зависит только от жирности «(•П'/К8. Статичоскач характеристика преобразователя ткрнч'стн мпдока игккгг вид:

Г ip-'Л V, Р & (Г ).

W ín { 1

me ^\7 ц - cownwrctuenm» нпктн-жть и объем молока; сС -

г;пр|ijициемт тотоотдачи; F^ - ноперхиость теплообмена капсулы

с гочокгм.

МселелоР.ши статические характеристики оптических ППС1С/ с р,»1Ч10мгфЧ'1 распределенным и сосредоточенными источниками излу-«юггоч на .годном терце световода.

Дчя одечлрпоГ; конструкции егатччеекач характеристика пме-е г п и л :

U- =и.„ r.Tlïîï _ /1(1 - à'nn'^(Xj^) ,ir\ \v(0 Jt Un •

a ,плч п||М"|П!>ц,.мяьн->Я конструкции:

U i! — f ' < I (IV)

пСк nj-ii - ШИШЕЩ^г?,) "• iprxj)1 где -чХ0) - еретппги"! пото» п'р i X - Х,(; î(X,) . I (J.¡) - степ-tmo - потоки прч У., и X; ; g - nypr.Tiwvü.wrru ¡í'.l.

Методы ув;>ят«лт*1 "упегтп^чыюстп ИЛОТ' пр<- »Mni.mpoiu-144 и сбобр;о|!ь! па примере осношпх типов ПИСКУ. Логаааио, что чувствительность магнитим/. ППСКУ тем вине, йог болыге доцусг.1-

индукции в сечении мппиггевряподп, tuvo сечение мчппто-ппопода, число ритков чемерчтольпой обллткл и мастита сети.

Чуретпнтепмпеть тепловых ППС'С/ vaitcriant-üa при яччях скоростях потоков и ',:'ткет быть увеличена при пвришонич мощноо-ти нагрева и пидоре соптвчгструят значен.M , г у и К.

'¡('Рстпительнес"'!. оптических ППЖ/ угетыноестся е укели-

чонием И. и йолшо при больших значениях ¿'11л , я П |(.

Для аниллзи динамических характеристик Ш1СКУ ризр.1бот.»ни обобщенные динамические графовые модели с учетом взаимодействия цепей всех участков цепи преобразовании.

Для Ш1СКУ прямого преобразования дшыш'шския графовая мопель имеет вид, представленный на рис.2 , на основании которой передаточная функция может бить записана в виде:

ЩР) = иэ,((Р)К(I,,и.) ^(Р)Х['/¿х, (18)

где у (р);—----1и{£}Л21И1-----перед «очная функция

'' " л' (№>< ( Р)Тнос ( Г) Пцос (IV цепи питания источника питания;

\у':(р)~________- передаточная функция

1 *11МЯ;1?)Т;Сс.(р)П;осСР) 1!еп;' прообразовав™;

JJ2.±£1jJ±1±.PL.-- _ передаточная функция

WWr)?-----

J-^гСр) n*i([>)T»oc(P)n*w(4>) измерлтолышй схемы с

чувствительным элементом.

На основании (18) получена передаточная функция для магнитного ПИСКУ:

VI/ N -_____10"'iïoS 40 с'н__;____ /j-yv

У>1Г; ~ (pLd,%t -,l]( *„„ r*«)

rinorry ' l'fc-O-t Ни)

для тепловых llik-o./:

__.m^wj&sJL^rM^ji---j(?.o)

для оптических ППСКУ чу р-тчо

w , )= ________K(T*i,r„) кгхг..к(£п,ц*а апн } (2i)

гпо i i i î I — индуктивности соответет-

1ДЬ К OB' (~И0' к нэ'^-тчэ' ил

венно обмотки возбуждения и измерения, нагревательного и термочувствительного элементов, источника излучения; R ов, R ло >

R R . R ,R „ - сопротивления соответственно обмоток

но' тчо' ИИ' пи 1 возбуждения, измерения, нагревательного и термочувствительного элементов, .источника и приемника излучения; С , С„, С)Ы -

ewrocru сипткстсгпчт'о мипшгетглюда, тонлонрончдл и приемника !'?Л','Ч"!Г1!1.

!Ьказаип, чго в магнитных Ш1С1С7 постоянная времени маг-

.11

ннтней цени Т.1 - R, - 10 с и поэтому переходные процессы опродоли'леп'" передаточными функциями \Vr0B(P) и 7/И0(Р7. Дл« магнитных ППСКУ проанализированы динамические характеристики пои !1?р-3',0!Ц?Н'-!ЯХ ПОДВИЖНОГО ЭЛОМОНТа С ПОСТОЯННОЙ скорость» = i'nx.T ™ закону Хрх,-) = Ъ^ЗШ-ЯГ . По-казанп, что амплитудные знлчення генераторной и трансформаторной сестаплчших зависят от и <?.., , (х) , J ов>

;tlj1P. Для тепдових ППСКУ показам;;, что переходные процессы преобразователи пнрелелячгоя »голностьо тепловыми переходными процессами в теплопроводе, перед »точная функция которого только приближенно может характеризоваться одной постоянной времени. Дня б'••лее точного описания переходных процессов п тепловых ППСКУ приведены передаточные функции, учитывающие распределенный характер параметров. В оптических ПНС1СУ переходные процессы определяются пореходннмп процессами о цени приемника излучения, у которого постоянная примени Тпи ОД - 0,2 с.

С цел'ч определения влиянии постепенного ухудшении параметров или их отклонения от расчетных поминальных значений под действием технологических и эксплуатационных факторен была исследована параметрическая надобность Ш1СКУ. Оценкой параметрической надежноеп япляегсл вероятность того, что при наличии разброса лектор параметров ,У .чупсттггрльност-! будет находится в области допустимых значений. Суммарная надежность ППС1СУ была определена с учетом надет,'чести отдельных элементов на основе графа возможных работг-спос.'^нчх сесгоднай элементов. Результаты расчета надежности паниггшх, тепловых и оптических ' 11!КМ/ по изложенной методике составили следующие значения: 0,:)V3i; 0,'>05; 0,У'ЗГ>.

Экспериментальные исследования основных тнчеп liiIOiî./ подтвердили достоверность расчст!гых выражений основных характеристик. При этом расхождение экспериментальных и теоретических данных не превысило 0 - 10 %.

В четвертой главе " Анализ погрешностей и разработка методов их.компенсации" дан обобщенный гря-|> погрешностей ППСКУ, на основании которого проанализирован1! состимкдовди»

- Г'

обдай погрешности. Били получены аналитические выражения составляющих основной погрешности - методических, инструментальных, эксплуатационных и дополнительной - внутренних, внешних п реяимнчх.

Показано, что для чалшгнчх 1ЙКЯ<У с (КК) степень нелинейности статических характеристик а».ш от коэффициентов меж-цепнчх связей, от диапазона пре«бразоваи:тй и от £р1Ш0« Д"" тепловых ППСКУ проанализированы методические погрешности от нелинейности статической характеристики, тс.чловги инерционности тоипс провода и элементов преобразователя, от теплопотерь ис-тччияга тепла и непостоянства коэф&щкента теплообмена преобразователя с окружавшей средой. Для оптических ПИСКУ также проанализированы нелинейность статтюскоП характеристики и инерционность приемников излучения, а также зависимости коэффициента отражения материала вплто световода от угла падения лучей.

Анализ инструмеитальннх источников погрешности показал:

1.В магнитнчх ПИСКУ погрешности от непостоянства распределения электрических и магнитных параметров тем меньше, чем меньше непараллельное™ сторг.ней, чем больше расстояние между стержнями ч чем выи'е класс обработки, кагнитспровод.а.

2.В тепловых ГШ ОС погрешность из-за неточности изготовления преобразователя увеличивается с уменьшением длины нагревательного элемента и иг-^ночил соотношения расстояний между г"рчочуествитель"ыми I: нагрерагсльнч»«и элементами.

3.В оптических !11!С1ГУ погрешность от неточности изготовления и установки преобразователя может быть уменьшена гча счет настройки источников и приемников излучения.

Из эксплуатационных источников основной погрешности, являющихся случайными по характеру проявления, наибольшее вляние оказывают лчфт между подвижными и неподвижными деталями ППСКУ. :!з внутренних источников дополнительней погрешности наибольшее рлпяние оказывают нестабильность источников: магнитного, теплового и оптического излучения.

Внешние источники дополнительной погрешности вызваны колебанием температуры окру»л»жей среды и наличием внешних физических полей. Погрешность, вызванная колебаниями температуры, наиболее сильно проявляется в течлорчх ППСКУ и определяется

- Ш -

как

г*сю

а'о,, с

где к = -до)'] Ц'1

Для компенсации температурной погрешности ь тепловых 11ПСКУ разработана методика выбора корректирующей тормсзависимой цепочки, включаемой в цепь питания мостовой измерительной схемы.

Для оценки погрешностей ППСКУ предлоа;ена методика па основе информационной теории измерительных устройств, согласно которой среднеквадрагические и энтропийные значения гшрешюс-тей составляют соответственно для магнитных преобразователей бу,= 0,42 %, 0,06 %-, для тепловых б" т = 0;55 % ,

А з'тп = 1'147 $1 Длл очт.шьекто: С 0 ■= 0,5^ %, Ди0 =1,22 %.

В этой же главе описи.ш гцйдлоь.енныо устройства параллельной и последовательной коррекции динамических погрешностей ппску.

' В пятой глс.во "Проектирование 1ИК2£У" разработаны основы теории структурного и параметрического проектирования ШСлСУ, представлявшие собой сочетание эвристических "и параметрических методов в виде последовательности процедур выбора структуры и конструкции преобразователей, оптимального параметрического проектирования распределенной цепи и всего комплекта ППСКУ.

Выбор структуры ППСКУ сведен к выбору из банка разработанных. С этой целью автором разработаны морфологические матрицы основных элементов магнитны);, тепловых и оптических преобразователей, в которых даны технические реализации основных элементов ППСКУ. Выбор структуры ППСКУ по заданным требованиям осуществляется по предложенному алгоритму на основе ранжирования отдельных элементов я далее ранжирования вариантов конструкций. Для выбора окончательной конструкции 1ШСКУ необходимо полученные первые 4-5 конструкций сравнить с имеющимися аналогами и прототипами. При отсутствии существенного отличия применяются обобщенные приемы ¿конструктивно-технологические)«, изменяя структуру ППСКУ, достигается соотвстст-г.«е конструкции как поставленным требованиям, так и существенной новизне. Если же эти требования не выполняется, то,

- ь» -

варьируя опять обобщенными приемами и изменяемыми элементами, достигается совершенствование конструкции до соответствия предъявляемым требованиям. Улучшение проектируем;« ПИСКУ {.южно добиться изменением геометрических форм и размеров потоко-проводоп, источников и приемников потоков, материалов элементов, параметров измерительной схемы и т.п.

Результаты исследований по выбору структуры и обобщенным приемам совершенствования П11СЮ' были использованы автором при создании новых технических решений, защищенных авторскими свидетельствами и патентами. Особенность параметрического проектирования ИПСНУ заключается в том, что на первом этапе необходимо определить параметры распределенной цепи потокопровода, которые обеспечивали бы требуемое нотокораспределение, а на втором этапе на основе частных и обобщенных критериев качества выбрать оптимальные параметры ГШСКУ. Была сформулирована задача параметрического проектирования ППСКУ, которая сводится к изложенному ниже. Пусть задана структура 11ПСКУ и, следовательно, задана его статическая характеристика, например, в виде:

!'Л1!- 'г ---7 у - Г •

'¿32 = ,У'(Хвх >а(у<,-1 > хрх.(- 1Хвх мин • Хвх макс »

гае а = {а, , а. , ... а , } - вектор варьируемых параметров;

.У = 1УI > У I ••• Ут} - лектор влияющих параметров;

1Ь - чнс.т1 порьчруемцх параметров; т-'число влияющих параметра в.

Требуется найти елт-.нэльннй вектор параметров таг, чтобы:

} [а* (у)] - опт! [ а (у), ) , 24

.7) а = {я : В(. ¿а.^С,- , а>0, ¿= 25

где Т)& - .допустимое множество параметров; В^ , С • - минимальные и максимальные возможные значения ¿-ого параметра а- .

Рассмотрены методики ирооятярования по следующим критерием: чувствительность, линейность, точность, надежность, быст-

родействие, чувствительность-быстродействие, чуьсл'влтелыюсть-точность и чувствительность-быстродействие-точность.

Разработаны алгоритмы I! программы проектирования тепловых, магнитных и оптических ППСКУ. Приведены примеры проектирования магнитных ППС1!У дли преобразования уровня, теплового ППСКУ для контроля загрязненности воздуха производственных помещений и оптических ППСК/.

В шестой главе "Новые конструкции ШСКУ и устройства на их основе" рассмотрены некоторые наиболее характерные новые конструкции ППй'С/, их особенности и примеры применения. Они отличаются от известных преобразователей высокой надежностью, чувствительностью, широким диапазоном входных и выходных величин, простотой конструкции и цирокхш функциональными возможностями. Основные разновидности новых П110КУ следующие: электромагнитные преобразователи линейных и угловых перемещений, скорости и ускорений; теплоиии преобразователя скорости, расхода и направления потоков газов и жидкостей, влажности сыпучих материалов и жирности молока и другие. Приведены основные характеристики разработанных преобразователей.

Описаны основные примеры применения разработанных устройств: преобразователи расхода воды в каналах для равнинных и предгорных зон, а такке .для лотков; преобразователи расхода и направления потока воды в сква.+лшах вертикального дрена.ка; тепловые преобразователя машх расходов для пробоотоорникои контроля загрязненности воздуха производственных помещений; тепловые трубчатые преобразователи малых расходов жидких металлов для 'электрохимических технологических установок; тепловые. трубчатые преобразователи влажности сыпучих минеральных удобрений; оптоэлектронные преобразователи для систем автоматизированного испытания сельскохозяйственна машин и другие.

Ввиду того, что расход жидкости в канале зависит от уровня и скорости потока, ширины п уклона канала, то для обработки сигналов первичных преобразователей были использованы микропроцессорные устройства, которые позволяют осуществлять следующие операции: управление изменением мощности нагрева теплового преобразователя скорости, цифровую обработку сигналов по алгоритму преобразования, диагностику процесса преобразования и выдачу сообщения на тф";р.ч »цитшое табло о сбоях и нсисп-

^ т

- с!

раг.ностлх, автоматическую перестройку диапазона преобразоватпш, звточатическуч коррекции температурной погрешности, автоматический учет профиля канала, работу преобразователя в режиме поверки и градуировки.

В приложениях приведены акты 'внедрения и фотографии приборов и устройств, разработанных на основе ППС1СУ.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

1. Обоснована необходимость исследования ч создания новых конструкций ППСКУ, сппсобнг.гх обеспечить различные системы контроля и управления точными и надежными первичными преобразователями влажности, жирности молока, линейных и угловых перемещений, скорости, расхода и других технологических величин.

2. Выявлены общие принципы построения основных типов ППСКУ - магнитных, тепловых и оптических на основе обобщенной графовой модели, что позволяет провести анализ и синтез' их структур,

3. Разработана общая теория ППСКУ на основе положений теории графов, которая позволяет провести анализ и синтез преобразователей, содержащих однородные, неоднородные и нелинейные распределенные цепи различной физической природы. Для реализации графовой модели распределенных цепей ППСКУ разработаны алгоритмы и комплекс программ "АБРИР".

4. Разработаны статические и динамические графовые модели ППСКУ, позволяющие анализировать основные характеристики: статические, динамические, чувствительность, нелинейность, диапазон преобразований независимо от их физической природы. Установлено, что надежность основных типов магнитных, тепловых и оптических ППСКУ составляет соответственно: 0,973;0,965;0,955 и обеспечивается при попадании величины чувствительности в поле допуска. На основании анализа основных характеристик решена проблема повышения качества ППСКУ.

5. На основании анализа источников погрешностей ППСКУ были получены аналитические выражения методических, инструментальных, эксплуатационных, внутренних, внешних и режимных составляющих результирующей погрешности ППСКУ и разработаны методы компенсации их влияния. Показано, что для магниткьос ППСКУ

для уменьшения погрешности из-за колебания температуры окружающей среды необходимо увеличить частоту Ш , параметр ^ , уменьшить И . Дли тепловых и оптических Ш1С1СУ уменьшение температурных погрешностей достигается использованием в измерительных схемах термозависимых цепочек. Для уменьшения динамических погреиностей ППИСУ разработаны корректирующие устройства последовательной и параллельной динамической коррекции. Показано, что среднеквадратическая и энтропийная погрешности составляют соответственно для: магнитных ППСКУ См & = 0,42 %, Л = 0,86 %; дли тепловых ППСКУ б"т - 0,55 %,

Л эт = 1,14 '%-, для оптических ППСКУ С? 0 = 0,59 % и = 1,22 %.

6. Разработаны основы теории структурного и параметрического проектирования ППСКУ, представляющей собой сочетание эвристических и параметрических методов в виде последовательного ряда процедур: выбор конструкции, выбор структуры, оптимальное проектирование распределенной цепи и всего комплекта ШСКУ.

7. Предложенные математические модели, методы расчета и проектирования позволили создать ряд высоконадежных и точных преобразователей влажности сыпучих материалов, жирности молока, линейных и угловых перемещений, расхода и направления потоков газов и жидкостей, расходов и уровня воды в каналах гидромелиоративных систем.

Основное содержание диссертации опубликовано в работах: I. Азимов Р.К., Короткое П.А., Копп И'.З., Редченко И.В. Приборы для измерения расхода жидких металлов. Москва: ГОСИНТИ, 1967, с.14. Z. Азимов Р.К., Коротков П.А. Тепловой расходомер для жидких металлов.-Изв. вузов. Приборостроение, 1967, $ 3, с.100-103. 3. Азимов Р.К., Беляев Д.В., Добровольский С.Д., Коротков П.А. Параллельное корректирующее устройство инерционного преобразователя. Измерительная техника, 1967, I, с. 50-53. 4. Азимов Р.К., Копп И.З., Мчхайленко Ю.Г., Редченко И.В. Методика измерения быстропеременных температур.-Изв.вузов. Приборостроение, 1966, £ 6, с.31-34. 5. Азимов Р.К., Коротков П.А. К расчету тепловых расходомеров жидких металлов. Измерительная техника. 1967, .V» 12, с.22-25. 6. Азимов Р.К.Пс-

следование динамических характеристик электрических измерительных преобразователен температуры и расхода./Сб. материалов по итогам НИР ИМ ТашПИ, вып. 58. Таакент, 1У6Э. с. 9-10. 7. Азимов Р.1С., Короткой II.А., Соколов Г.Л. Контроль расхода расплавленной серы тепловым методом. Приборы и системы*управления, 1969, )." 5, с. 19-20. 8. Азимов Р.К., Копп И.З., Короткое П.А., Редченко И.В. Методика исследования и работы теплового расходомера для жидких металлов./ Труды 1Ц'Ш!, Л.: Энергия, 1971, вып. 99, с. 74-77. 9. Азимов Р.К. Основной тип преобразователя с распределенными тепловыми параметрами./Сб. материалов по итогам НИР ИИ и АСУ. Ташкент: ТашПИ, вып. 93, 1973. 10. Алимов Р.К. К расчету неконтактных тепловых расходомеров газов.-Изв.вузов.Приборостроение, 1974, т. ХУП, .'¡" 4, с. 126-130. II. Азимов Р.К. Исследование источников погрешностей индуктивного преобразователя уровня./Сб. материалов по итогам НИР !Ш. Ташкент: ТзшПИ, тт. 136, 1974, с. 68-69.

12. Азимов Р.¡Г., Исчатуллаев П.Р., Короткое П.А. Теплообмен-ные измерительные преобразователи. Ташкент: Фан, 1974, с. 76.

13. Азимов Р.К. Анализ тепловых систем измерительных преобразователей с тепловыми распределенными параметра,ми./Сб. научных трудов по вопросам теории преобразователей информации. Ташкент: ТашПИ, вып. 152, 1975, с. 12-14. 14. Азимов Р.К., Зигмунд В.А. Электромагнитный компенсирующий преобразователь частоты вращения. Измерительая техника, 1976, № 2. 15. Азимов Р.К., Нсматуллаев П.Р., Аъзамов А. Разработка измерительных преобразователей тепловых трубчатых влагомеров сыпучих материалов. Известия АН УзССР, серия технических наук, 1977,

4, с. 73-78. 16. Азимов Р.К. Измерительные преобразователи с тепловыми распределенными параметрами.- М.: Энергия, 1977, с. 80. 17. Азимов Р.К., Суслов А.В., Колмыков С.П., Азимов А. Тепловые преобразователи с время-импульсным и частотным выходами./Расчет и конструирование расходомеров. М.: Машиностроение , 1978. 18. Азимов Р.К. Вопросы создания первичных преобразователей на основе распределенных цепей./Сб. научных трудов по теории и машинному проектированию цепей и систем. Ташкент: ТашПИ, вып. 253, 1978, с. 112-120. 19. Азимов Р.К., Суслов А.В., Азимов А. Выбор оптимальных параметров тепловых датчиков направления и скорости потоков.-.Приборы

и системы управления, 1979, I,'1 4, с. 22-27. 20. Азимов Р.К., Шипулин Ю.Г. Исследование оптических систем преобразователей перемещений, основанных на аффекте ослабления светового потока. Известия АН УзССР, серия технических наук, Ташкент, I960, с.75-78. 21. Азимов Р.К., Исматуллаев П.Р., Аъзамов А. Тепловой первичный измерительный преобразователь влажности сыпучих материалов. Измерительная техника, 1980, > 4, с. 57-5Q. 22. Азимов Р.К., Шипулин Ю.Г. Оптоолектронние измерительные преобразователи больших углових и линейных перемещений. Оптико-механическая промышленность, 1980, ¡i" 12, с. 16-17. 23. Азимов Р.К.,Шипулин Ю.Г. Разработка новых измерительных преобразователей на основе аналогии между электрическими и оптическими цепями. Оптико-механическая промышленность, 1932, 3, с. 60. 24. Азимов Р.К., Шипулин Ю.Г. Оптоэлектронние преобразователи больших перемещений на основе полых световодов. М.: Энергоа-томиздат, 1987. 25. Азимов Р.К., Исматуллаев П.Р., Аъзамоа К. К оценке погрешностей теплового трубчатого влагомера сыпучих материалов./Сб.. научных трудов по новым методам и техническим средствам измерения влажности.Ташкент: ТашП.1, 1982, с. 20-26. 26. Азимов Р.К., Ходжаев С.С., Расулов Я.Б. Создание новых чувствительных элементов на основе полупроводников с изменяющимся внешним тепловым сопротивлением. Доклады АН УзССР, 1983, № 5, с. 23-25. 27. Азимов Р.К., Ходжаев С.С., Расулов Я.Б. Тепловой преобразователь первичной информации. Доклады АН УзССР, 1983, № 6, с. 30-32. 28. Азимов Р.К., Ходжаев С.С. Анализ тепловых первичных преобразователей на основе стержневых теплопроводов. Известия АН УзССР, серия технических наук, 1985, № 3, с. 64-66. 29. Азимов Р.К., Ходжаев С.С., Сиддиков И.Х., Шипулин Ю.Г. Моделирование с применением ЭВМ распределения светового потока в сложных световодах. Доклады АН УзССР, 1985, № 6, с. 15-18. 30. Азимов Р.К., Сиддиков И.X., Шипулин Ю.Г. Синтез неоднородных и нелинейных распределенных магнитных цепей на ЭВМ. Электромеханика, 1987, »II, с. II7-I2I. 31. A.C. 285268 СССР. Тепловой расходомер жидкости и пульпы. /Азимов Р.К. Б.И., № 33, 1970 . 32. A.C." 315945 СССР. Тепло-манометрический уровнемер./Азимов Р.К..Гуревич Е.И., Соколовский Е.А., Андрюшенко B.C. Б.И., if» 29, 1971. 33. A.C. 325505 СССР. .Газомерное устройство./Гуревич Е.И., Азимов Р.К., Анд-

ртаенко B.C. Б.И. .7= 3, 1972. 34. A.C. 365577 СССР. Устройство для замера расхода веды в каналах с фиксированным руслом. /Колмыков С.П., Хамадов И.Б., Азимов Р.К. Б.И. № 6, 1973. 35. A.C. 3II493 СССР. Устройство для измерения влажности материала. /Исчатуллаев П.Р., Азимов Ь.К., Аъзамов А. Б.И". 12, 1973. 36. A.C. 389394 СССР. Датчик угловых перемещений./ Азимов Р.К., Азимов А., Магдиев К.И. Б.¡f. 'р 29, 1973 . 37. A.C. ЗЭ9777 СССР. Термомагнитный газоанализатор./Альтман С.Д., Азимов Р.К. БЛ!. 39, 1973 . 38. A.C. 390373 СССР. Газомерное устройство./Гуревич E.H., Азимов Р.К., Андргашенко B.C. Б.'Л. 30, 1973 . 39. A.C. 443303 СССР. Термомагнитный газоанализатор./ Альтман С.Д., Азимов Р.К. Б.И., .;Г' 34, 1974. 40. A.C. 478190 СССР. Тепловой расходомер нестационарного-режима./Азимов РЛС., Андршенко B.C., Колмыков С.П., Мамедова Ф.Н., Короткое П.А. Б.И. 27, 1975. 41. A.C. 517849 СССР. Датчик скорости и направления потока газа или жидкости./Азимов Р.К., Азимов А., Суслов А.Б., Исмаилов A.M. Б.И. № 22, 1976. 42. A.C. 540199 СССР. Тепловой влагомер для сыпучих и дисперсных материалов./ Азимов Р.К., Аъзамов А., Суслов А.Б., Исчатуллаев П.Р. Б.Я. tf 47, 1976. 43. A.C. 540147 СССР. Поплавковый уровнемер./ Хамадов И.Б., Азимов Р.К., Курбанова P.M., Колмыков С.П. Б.И. J? 47, 1976. 44. A.C. 516953 CCCPv Тепло-емкостный влагомер./ Исматуллаев П.Р., Азимов Р.К., Аъзамов А., Суслов А.Б.Садыков K.P., Сотниченко H.H., Фадеев Ю.Г., Ханбабаев A.A. Б.И. > 21, 1976. 45. A.C. 539275 СССР. Датчик наличия и направления потока в трубопроводе./ Азимов А., Азимов Р<К., Суслов А.Б., Ханбабаев A.A. Б.И. № 46, 1976. 46. A.C. 549688 СССР. Тепловой уровнемер./Азимов А., Азимов Р.К., Суслов А.Б. Б.И. 9, 1977. . 47. A.C. 690300 СССР. Поплавковый преобразователь расхода./ Колмыков С.П., Азимов Р.К., Дуденко U.K., Ярошецкий Л.М. Б.И. I? 37, 1979. 48. A.C. I462I07 СССР. Поплавковый преобразователь расхода жидкости./ Азимов Р.К., Сиддиков И.Х. Б.И. № 8, 1989. 49. A.C. I3I7273 СССР. Преобразователь линейных перемещений./ Азимов Р.К., Сиддиков И.Х., Колмыков С.П., Шипулин Ю.Г., Алланиязов X. БЛ!-7» 22, 1987 . 49. A.C. 1467388 СССР. Оптоэлектронный датчик угловых перемещений./ Азимов Р.К., Шипулин Ю.Г., Усманалиев Д.Х., Сиддиков И Д., Салимова U.C. Б.И. 39, 1988. 50. A.C.

1573340 СССР. Преобразователь угловых перемещений./ Азимов Р.К., Сиддиков И.Х., Шипулин Ю.Г., .Исаыитдинов A.M., Усманалиев Д.Х. Б.И. » 23, 1990 . 51. Л.С. I6I0299 СССР. Опоэлектрон-ннй преобразователь уровня жидкости./ Азимов Р.К., Шипулин 10.Г. Усманалиев Д.Х., Крикунова Т.В., Мирзаева В.Р., Исматуллаев П.Р. Б.И. № 44, 1990. 52. Азимов Р.К., Сиддиков И.Х., Шипулин Ю.Г. Анализ основных характеристик электромагнитных преобразователей перемещений на основе графовых моделей. Изв. вузов. Электромеханика, 1991, 5, С.В5-8Э. 53. Азимов Р.К., Шипулин Ю.Г., Максимова Н.Ф. Обшие вопросы проектирования оптико-электронных устройств на основе полых световодов. Изв. вузов. Приборостроение, > 3, 1991 - 54. Азямов Р.К., Шипулин Ю.Г'., Титов В.В. .Оптико-электронное устройство для измерения расхода води в каналах. Изв. вузов. Приборостроение, 'г 4, 1991. 55.. Каримов Х.Г., Азимов Р.К., Сиддиков И.Х. Анализ структурных цепей и принципов построения преобразователей с распределенными параметрами { ASPRPK Комплекс программ ФАН НПО "Кибернетика" АН УэССР, Талкен?, 1909, инв. № 413, ФАП СССР # 50890001127, 19&Э, 82 с. Решение патентной экспертизы ВНИИГПЗ на выдачу патента по заявке .'¡> 4928615/10 032532 от 17.04.91. Датчик угловых ускорений./ Азимов Р.К., Маллмн И.У. 57. Азимов P.if., Пса.штдинов A.M. Программа расчета основных характеристик электромагнитных преобразователей (ОМРР): Комплекс программ ФАН НПО "Кибернетика" АН УзССР, Ташкент, 1909, ФАП СССР 5089000Г280, 1983. 58. Решение Патентной экспертизы ВНИШ'ПЭ на выдачу патента по заявке * 4941799/10/04688 от 4.01.92. Поплавковый преобразователь расхода жидкости в канале./ Азимов Р.К., Калмыков С.П., Шипулин Ю.Г. и др. 59. Решение патентной экспертизы ВИШИ'ГО на выдачу патента по заявке » 4900902/28 003577 от 24.01.92. Оптоэлектронный преобразователь перемещений./ Азимов Р.К., Шипулин Ю.Г. и др. 60. А.С. 1693547 СССР. Способ определения жирности молока./ Ис.чатуллаеп П. Р., Азимов Р.К., Шипулин Ю.Г., Усманалиев Д.Х., И.фзиерк С.Р., Арифжанов Х.А. Б. 11. 1901.

Элементы графовых моделей ППСКУ.

Таблица I

'¡0 Наименование Изображение Примечание,

I Воздействие 1 О и,М^,ит,и,- и др.

3. Реакция А Л, I. и др.

3. Схемная функция Тг . или Т«.(Р) в операторной форме

4. Параметр ъ . или П^(Р) в операторной форме

5. Межцепная связь Ш К(ии11Л и-о-*■—-—о Ш пи,;,) и о-——с. ^ - К (иг,Ц/) Ш 1// К (ии.-

6. Внутрицепная связь в сосредоточенной цепи И с Т,.Па и О---Д к Ъ, Пи и, Д---О и -- ТНП»Щ и1 = Тц Пц и ■

7. Внутрицепная связь в распределенной цепи шо) тм и/, о—--о Що) ЩП[>) Л> О->-Д Ко) ТМ 1(>) д—--д Ко) тшы щ, д——*-а и(Ч = Т(*)-Що) ](х) = КхШхЦЛо) К*} = Т(х)-Ко) и (к) - 7М П(у)1(0) .

8. Цепь воздействия входной величины иг П О— ( М к, зХАг. г. К2 :> х«». XI,

и»,

и, и/о) и(х) их

щ ип 1(0) пп № Ч? иц

вэ

Ч* ь<п>, 1>< кЦнАМШо) тл им шми»}шг 11,2 л»

о

Рис. I. Структурная схема .(а) и обобщенные графовые модели принципа построения (б) и распределенной цепи (в) ППСКУ.

"Ж* ЫР) ' иКУ ■ ^лрГ и?)

Рис. 2. Обобщенная динамическая графовая модель ППОКУ.

'>Ш(Р)П)20ЛР)

АННОТАЦИЯ

Азимов Р.К. "Тизимларни бошчариш ва назорат килиш учун

"Яиц параметрли бирламчи узгарткичларни лойихалаш ва ку-

ришнинг усулларч". , ,

Сув хукзлигн иншоотларида,химия ва озич-овкат саноатида, энергетика ва халн хужалигининг бошча тарлочларида бирламчи узгарткичлар ва аебобларни ишлатиш кенг талаб нилинади.Булар автоматлашган тизимларни бошчариш ва назорат килишда кенг ри-вожлангандир.

Ишлатчла^тган узгарткичлардан энг чулайларидан бири,тизимларни бошчариш ва назорат килишнинг бирламчи узгарткичлари ТБНБУ хисобланади.Чунки куп лолларда анча талабларни чондира-ди: узгартириш оралиги,ишончлилиги,аничлиги ва куп функционал кулаЛликларига эга.Бирок,ишлатилаётган ТБНБУ камчиликларга хам эгадирки,acocan уларга цуйидагилар киради: конструктив жи*а-тдан тугалланмаган,огирлик ва улчам курсаткичларининг катта-лиги;тайёрланиш жихатидан технологит ясараёнларни автоматлаш-тиришнинг чийинлиги.нархи чимматлиги,материал сарфининг куп-лиги,конструкцияси жихатидан итончсизлиги.аничсизлиги ва секин ишга туришидир.Курсатиб утилган сабаблар буларнинг кенг чулла-нишига таъсир курсатади.

Шунинг учун ТБНБУнинг янги конструкцияларини яратиш макса ци да текширув ишлари олиб бориладиДар хил тизимларни назорат ва бошкаришнИ самарали таъминлашда анич,ишончли булган бирламчи узгарткичлари намликни.сут ёгдонлигини,сатгни,тезлик-ни, сарфни ва бошча технологии катталикларни улчашда ишлатила-диДилинган излантллар асосида ТБНБУнинг асосий турларини чу-ришнинг умумий принциплари келтирилган - магнитли.иссичлик ва оптикавий.Умумлашган граф модели асосида,уларнинг структураси-ни анализ ва синтез цилт мумкин ва ТБНБУларнннг умумий наэа-рияси келтирилган графларнинг назарияси асосида ишланган уз-гартчичларни анализ ва синтез килишга рухсат беради.Бир жинсли ва бир жинсли булмаган,ночизичли ёйин занжирлардан таркиб топтан хар хил физикавий мухитларда Хам худди шу кабидир.ТБНБУларнннг граф моделини тадбич этишца.тарчатишда "A5PRP" комплекс программалари ва алгоритмрали ишлаб чидилган.

ТБНБУларнинг барчарор статик ва бечарор динамик граф мо-деллари-хам ишлаб чикилган.Булар эса барчарор-. статик ',беча-

pop динамик Г сергизлик.ночизшдшк (тугри чизиц "булмаган),уз--гартириш оралиги физик табиатга боглщ булмаганлиги каби асо~ сий цурсаткичларни анализ(текшириш.тахлил чилиш } цилишга ёрдам беради.ТБНБУларнинг асосий турлари :магнитли,иссиклик, оптика-вийларнинг ишончлилиги мое равишда чууидагича урнатилган: 0,973;0,965;0,955 ва сезгирликнинг рухсат этилган майдонига катталикларнинг таъсирини тушуШини ■тайминлайдилар.Умумий ха-рактеристикаларни анализ текшириш натижасида, ТШБУларнинг сифатини ошириш муаммолари ечилган.

. ТБНЕУ хатолигининг манбаини текшириш анализ «илиш натижасида методик, инструментал, эксплуатацион, ички .ташь;и ва ТБНБУ-ларнинг жараён буйича ташкил этувчи натижа хатоликлари аналитик куринишда олинган.Курсатилганки.магнитли ТШБУларнинг ха-толикларини камайтириш учун.атрофи-мухит температурасининг тебраниши хисобига частотани,параметр утказувчанлигини ошириш, экраннинг каршилигини камайтириш зарур экан.

Иссичлик ва оптикавий ТБНБУлар учун температура хатолик-ларянинг камайиши улчаш тизимларидаги иссикликка боглид булган занжирларнинг ишлатилиши хисобига эришилади.

ТБНБУларнинг бецарор динамик хатоликларини камайтириш учун эса,кетма-кет ва параллел коррекцияли бечарор динамик корректирловчи цурилма ишлаб чи«илган.Курсатилганки,уртача квадратик'ва знтропик хатоликлар мое равишда куйидагиларни ташкил этади:магнитли ТБНБУлар учун <3^=0,42^, ¿b/i =0,85?; иссицлик ТБНБУлар учун G"и =0,55$, А »и =1,14$; оптикавий ТБНБУлар учун Q)0 = 0,55%, =1,22$. ^илинган изланишлар натижасида ТБНБУларни параметрик ва структура лойияалашнинг назармй асослари ишлаб чи«илган.?зида эвристик ва параметрик усулларни намойиш этувчи цуйидаги кетмаккетликлар процедураси бор: конструкциясини танлаш, ёйич эанжирларни лойихалаш.струк-турасини танлаш ва ТБНБУларнинг хамма комплектини лойихалаш.

• Келтирилган математик моделлардисоблаш ва лойихалаш усу-ли юцори ишончли ва жуда кжори'аннцликка эга булган узгарткич-ларни яратишга сабаб булди.Буларга цуйидагилар кирадигсочи-лувчан ва донадор сочилувчан материалларнинг намлигини.сутнинг пгдорлигинч.тугри чизицли ва бурчак силжишлари,сарф,газ ва сувдиклар окимининг йуналиши,гидромелиоратив тизимлар кана-лидаги сувнпнг сатх ва сарф узгарткичларидир. ? /

Annotation Asimov R. K.

" Principles of construction and projection of

priiwiy transformers wiHi distribution parameters for

control and direction systems".

i >

Vid« process of automatic control and directional «yslfms of water-economical cornplexes, chemical and food branches of the industry, power economy requires the wide nomenclature of primary transferrers and apparatus. Ones of perspective transformers arc prii-wry transformers of control and direction systems with dist.ribut ive pai anieters (PTOnS), which answers the tequiiements in full measure, in diapason of I ransfot mat ions, reliability, exactness and have wide fnnotional possibilities.

Put thes^ PTCKj have sow deficiency such as: constructive insufficiency, which was appeared as a reason of using in planning non-effective methods; considerable large ¿mount indices; complication of automation technological process of making; high cost and material capacity; in a 'number of constructions insufficient reliability, exactness and quick-acting. These all defects ape now serious obstacles in a way of their more wide-using.

That's why were carried out investigations with the aim of foundation of new constructions of PTCD3, which can guarantee diggerent. systems of control and direct ion with exact, and reliable primary transformers of humidityvand rich of the milk, lineal" and angular transferences, rate, expenditure and other technological quantities. • _

On the base of carried out. investigations there were revealed general principles of construction of nain types PTCD3-magnetic, thermal and optical on the foundation of generalized graph - model, it can make the analysis and synthesis of their structures and revealed general- theory PTHDS on the base of the graph theory, which allows to pnrtlyses and syrithes the transformers, contain

lionvyen^ons, nen-honiogeneous and non-linear distributive lines of different physical nature. For realization of - itvdel of disti ibut ive lines PTHDS revealed

algorithms and complex of program "ASPRP". " There • were revealed also statical and dynamic al graph - models PTCDS, which allow to analyze "general characteristics: statical, dynamical, sensitivity, non-linearity, diapason of transferences independently of their physical nature.

There was determined, that reliability 'of general types of magnetic, thermal and optical PTCDS in accordingly 0.973; 0.965; 0.955 and provided hiting of measure of sensitivity to the ground of admittance. On the base of analysis of general characteristics the problem of raising of quantity of PTCDS is determined.

On the base of analysis of the sources of mistakes PTCDS there was revealed analytical expressions of' methodical, instrumental, expluatative, internal, external and decisive contain resultive mistake PTCDS and carried out methods compensation of their influence. Of was shown up, that for the magnetic PTCDS for-decreasing mistake les fluctuation of temperature of surroundings it is necessary to increase the frequency,conductivity,and to decrease of resistance. For thermal and .optical PTCDS the decreat ion of temperature mistakes is reach by .using in measuring systeirs of the thermo-dependent lines. For decraation dynamical mistakes PTCDS carried out corrective mechanism consecutive and parallel dynamical correction. Of was shown up,that medium--square and entropic mistakes constitude accordingly for: magnetic PTCDS 0^=0,86%,¿=1,66%; for thermal PTCDS Gt - 0,55%, At-i;i4%; for optical PTCDS <5"o=0,59%, 1,22%.-

On result of carried out investigations were revealed the principles of theory structural and parametrical projecting PTCDS, present the combination heuristic and parametric method in sequence of procedures; selection of construction, selection-structure, optimum^projection of distributive line and whole complect PTCDS.

These -proposal .mathematical models, methods of calculation and ■ projection allow to" make the number of high-reliable and-' exact transformers of humidity of dry materials, rich of milk, linear and angular transferences, expense and direction of flows of liquid and gas, rate and wati;i-level in canals of hydromelioration systems. r