автореферат диссертации по приборостроению, метрологии и информационно-измерительным приборам и системам, 05.11.01, диссертация на тему:Структурно-алгоритмические методы синтеза средств инвариантного измерения параметров электрических цепей

На правах рукописи

СВИСТУНОВ Борис Львович

СТРУКТУРНО-АЛГОРИТМИЧЕСКИЕ МЕТОДЫ

СИНТЕЗА СРЕДСТВ ИНВАРИАНТНОГО ИЗМЕРЕНИЯ ПАРАМЕТРОВ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ

ЦЕПЕЙ

Специальность 05.11.01 — Приборы и методы измерения

(электрические измерения)

Автореферат диссертации на соискание ученой степени доктора технических наук

/

(у ПЕНЗА 2004

Работа выполнена в Пензенском государственном университете.

Официальные оппоненты:

доктор технических наук, профессор Сапелышков В. М.; доктор технических наук, профессор Прохоров С. А.;

доктор технических наук, профессор Светлов А. В.

Ведущая организация — Пензенский научно-исследовательский институт электронно-механических приборов (ПНИИЭМП).

Защита диссертации состоится 19 февраля 2003 г., в 14 часов, на заседании диссертационного совета Д 212.186.02 Пензенского государственного университета по адресу: 440026, г. Пенза, ул. Красная, 40.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Пензенского государственного университета.

Автореферат разослан «_» января 2004 года.

Ученый секретарь диссертационного совета кандидат технических наук, доцент

Ю. М. Крысин

Общая характеристика работы

Состояние проблемы. Развитие методов и средств измерений является мощным рычагом повышения эффективности производства и качества продукции. Сложность современных технологических процессов, а также промышленных изделий и природных объектов подразумевает необходимость измерения их многочисленных параметров и характеристик различной физической природы.

Усложнение измерительных задач связано со стремлением максимально полно и всесторонне описать объект исследования (ОИ) через параметры его модели. Создание все более адекватных (а, следовательно, более сложных) физических и математических моделей реальных ОИ приводит к обязательности рассмотрения последних как многомерных, многокомпонентных объектов. В числе ОИ видное место занимают пассивные электрические цепи (ЭЦ), которые формально представляют собой обширный класс непрерывных систем.

Перечень задач, при решении которых необходимо получение информации о параметрах ЭЦ — активном сопротивлении, емкости, индуктивности и взаимоиндуктивности, постоянной времени, добротности и др. — чрезвычайно широк и включает измерение параметров эквивалентных схем электрорадиоэлементов — резисторов, конденсаторов, моточных изделий, измерение выходных величин параметрических датчиков, определение свойств и характеристик веществ, материалов и процессов в химии, биологии, когда ОИ представляется в виде ЭЦ. Одной из важнейших задач, измерительных экспериментов (ИЭ), включающих ЭЦ как ОИ, является осуществление раздельного независимого измерения каждого из параметров ЭЦ. В частном случае необходимо обеспечить независимость результата измерения одного из параметров от остальных, не подлежащих измерению в данном опыте.

Разработка указанной проблемы неразрывно связана с развитием техники измерений параметров ЭЦ и имеет обширную историю. Значительный вклад в теорию и практику раздельного получения информации о параметрах ЭИ ^ ных

*

коллективов, руководимых Т. М. Алиевым, Э. М. Бромбергом, Л. И. Волгиным, Ф. Б. Гриневичем, К. Б. Карандеевым, В. Ю. Кнеллером, Л. Ф. и К. Л. Куликовскими, Б. Я. Лихтциндером, А. И. Мартяшиным, А. М. Мелик — Шахназаровым, Э. К. Шаховым, Ю. А. Скрипником, В. М. Шляндиным, Г. А. Штамбергером и другими.

Разработанные принципы построения СИ параметров ЭЦ с подбором воздействия на исследуемую цепь, с физической компенсацией влияния неинформативных параметров, с временным выделением информации и др., позволили создать СИ, характеризующиеся широтой диапазонов измерения, достаточно высокой степенью инвариантности к неинформативным параметрам и относительно высокими точностными характеристиками. В то же время, как показали исследования и опыт практического использования этих СИ, достигнутые характеристики являются в ряде случаев предельными, т. к. принципиально ограничиваются используемыми способами обеспечения инвариантности по каждому параметру ЭЦ. Это обстоятельство обусловило необходимость поиска новых путей построения СИ параметров ЭЦ, превосходящих известные по совокупности метрологических и эксплуатационных характеристик.

Предлагаемое направление совершенствования СИ параметров ЭЦ, состоит в их рассмотрении как управляемых динамических систем (УДС) и, соответственно, в применении для синтеза и анализа СИ концептуального и математического аппарата технической кибернетики и теории систем. Рассматривая исследуемую ЭЦ как многопараметровый пассивный объект, можно представить его реакцию на опорное (возбуждающее) электрическое воздействие в виде сложного электрического сигнала. Выделив в последнем составляющую определяемую параметром ЭЦ, измеряемым в данном ИЭ, можно считать другие составляющие сигнала возмущениями. Компенсация возмущений есть специфическая задача, успешно решаемая в теории автоматического управления и конкретно — в теории инвариантности УДС. Основные положения этой теории были сформулированы в трудах выдающихся отечественных ученых: академиков Н. Н. Лузина, Б. Н. Петрова, В. С. Кулебакина и др. Вопросам применения положений теории

инвариантности для построения СИ уделяется значительное внимание.

Понимание сходства задачи раздельного измерения параметров ЭЦ и обеспечения инвариантности в УДС послужило в семидесятые годьХХ в. толчком для разработки СИ параметров ЭЦ, получивших название «инвариантные» в смысле обеспечения независимости результата измерения от неинформативных (не измеряемых в данном опыте) параметров исследуемой ЭЦ безотносительно к способу ее обеспечения. Уже первые применения идей теории инвариантности для построения СИ подтвердили перспективность данного направления. Пионерская роль в области применения положений теории инвариантности к измерению параметров ЭЦ принадлежит Пензенской школе ученых — измерителей (В. М. Шляндин, А. И. Мартяшин, Э. К. Шахов, Е. П. Осадчий). На данном направлении уже более тридцати лет при непосредственном участии автора проводятся исследования и ведутся разработки соответствующих СИ. Создана гамма измерительных приборов и преобразователей, а также контрольно-измерительных систем различного назначения на их основе.

Вместе с тем, сложность проблемы обеспечения инвариантности в измерительной технике в целом, многочисленность и разнообразие теоретических и практических задач, связанных с разработкой, исследованием и практическим применением инвариантных СИ (ИСИ) параметров ЭЦ, постоянное совершенствование методов и средств обработки информации, прежде всего числовых, оставляют для исследования обширное поле деятельности в наиболее перспективном направлении развития структурно-алгоритмических методов синтеза СИ.

На основе накопленного опыта оказалось возможным и целесообразным обратиться к разработке обобщенного подхода к проблеме обеспечения инвариантности в технике измерения параметров ЭЦ, прежде всего с целью поиска перспективных путей построения ИСИ, базирующихся на фундаментальных положениях теории УДС, теории инвариантности, с одной стороны, и на современных достижениях в области измерительной техники и информационных технологий — с другой.

Цель исследований. Теоретическое обобщение и развитие методов построения ИСИ параметров ЭЦ на основе положений теории инвариантности, разработка способов и средств получения информации, обеспечивающих взаимную инвариантность результатов измерения по каждому из параметров ЭЦ и обладающих совокупностью повышенных характеристик; теоретическое и экспериментальное исследование соответствующих измерительных средств, а именно:

1. Постановка и формализованное описание базовой задачи

обеспечения взаимной инвариантности результатов

измерения параметров ЭЦ (раздельного независимого

отсчета).

2. Выявление специфики реализации канонических форм инвариантности применительно к задачам раздельного измерения параметров ЭЦ, преимущественных областей их использования в этих задачах, условий и ограничений, накладываемых на их техническую реализацию.

3. Теоретическое обоснование методов построения ИСИ на основе положений теории инвариантности; формулировка соответствующих условий инвариантности результатов измерения.

4. Анализ реализуемости условий инвариантности и степени достижения инвариантности посредством предложенных способов.

5. Синтез обобщенного подхода к проектированию ИСИ параметров ЭЦ и разработка алгоритмов его реализации.

6. Разработка концепции алгоритмического и программного обеспечения числовых ИСИ на базе средств цифровой вычислительной техники.

7. Развитие методов и методик оценки погрешностей многопараметровых ИСИ и выявление на этой основе перспективных направлений совершенствования ИСИ.

8. Разработка и внедрение ИСИ параметров ЭЦ в составе автономных приборов и информационно-измерительных систем различного назначения.

9. Внедрение результатов научных исследований в учебный процесс в виде соответствующих разделов лекционных курсов, курсового и дипломного проектирования, лабораторного практикума, учебных пособий, диссертационных работ.

Методы- исследований. Методологическую основу работы составили положения теории систем в целом и УДС в частности, теории сигналов, теории инвариантности, теории идентификации, теории информационно — измерительных систем, а также методы математического анализа, вычислительной математики, организации натурных и компьютерных экспериментов и обработки экспериментальных данных, математического и имитационного моделирования.

Научная новизна:

1. Развиты и обоснованы с позиций теории инвариантности методы получения информации о параметрах ЭЦ; предложен обобщенный подход к проблеме обеспечения инвариантности на основе организации в СИ избыточности.

2. Выделено в качестве перспективного структурно — алгоритмическое направление совершенствования методов и средств инвариантного измерения параметров ЭЦ;

3. Сформулированы и формализованы условия обеспечения инвариантности результатов измерения к неинформативным или не подлежащим измерению в данном ИЭ параметрам ЭЦ как обусловленности матрицы, описывающей ОИ — ЭЦ и разрешимости системы аппаратурно составляемых уравнений, являющихся уравнениями промежуточного преобразования в дополнительно организуемых в структуре ИСИ параллельных и/или последовательных каналах обработки;

4. Предложена классификация методов обеспечения инвариантности при измерении параметров ЭЦ, основывающаяся на способах организации в ИСИ структурной и алгоритмической избыточности;

5. Разработаны и исследованы новые классы многоканальных ИСИ с параметрическим доопределением и

с уравновешиванием по частоте, синтезированы реализующие их структуры измерительных устройств и преобразователей параметров ЭЦ;

6. Поставлена и решена задача описания процессов образования и анализа погрешностей для числовых ИСИ, разработана оригинальная методика анализа погрешностей с учетом трансформирования погрешностей преобразования «параметр-сигнал» и погрешностей промежуточных преобразований. Выработаны рекомендации по выбору параметров КО, разработаны способы- автоматической компенсации погрешностей программными средствами.

Практическое значение:

1. Разработаны основы теории, проектирования и практической реализации нового класса измерительных устройств и системно ориентированных измерительных преобразователей, обеспечивающих решение ряда нерешенных ранее измерительных задач производственного и исследовательского плана.

2. Результаты научных исследований составили теоретическую и практическую основу для создания комплекса ИСИ параметров ЭЦ, и построения на этой базе систем измерения- и контроля измерения давления, перемещения, температуры, силы и других физических величин, обладающих комплексом технико-эксплуатационных характеристик, превосходящих существующие.

Новизна и оригинальность выполненных разработок подтверждается тем, что все они выполнены на уровне изобретений (защищены 50 авторскими свидетельствами).

3. Разработана методика синтеза и инженерного проектирования ИСИ параметров ЭЦ и анализа их погрешностей.

4. Результаты научных исследований в виде методов и методик, практические разработки используются в учебном процессе В ПО и нашли отражение в ряде учебных пособий, разделах лекционных курсов,

лабораторных установках, курсовых и дипломных работах студентов соответствующих специальностей.

Реализация работы. Результаты научных исследований и практические разработки используются рядом научных групп в Пензенском государственном университете и в других научно-исследовательских организациях России при исследованиях и разработках ИСИ. Отдельные вопросы теории и практической реализации ИСИ послужили темами для трех кандидатских диссертаций, подготовленных и защищенных под руководством автора. Результаты научно-исследовательских и опытно -конструкторских работ, выполненных автором в качестве научного руководителя, ответственного исполнителя или исполнителя, внедрены на промышленных предприятиях и в научно-исследовательских учреждениях в виде автономных измерительных устройств и преобразователей, используемых в контрольно-измерительных системах различного назначения:

1. Преобразователь для измерения и контроля сопротивления и емкости 2-х и 3-х элементных электрических цепей в составе специализированного тестера для контроля монтажа печатных плат — на предприятии п/я А — 7438, г. Санкт-Петербург.

2. Измерительный преобразователь перемещения на базе индуктивного дифференциального датчика перемещений типа ДПК-01 в составе цифрового микрометра ЦМ1 для рабочего места контролера механического цеха ПО «Пенздизельмаш», завода «Автозапчасть», г.Пенза и ПО «Электромеханика», г.Пенза.

3. Комплекс измерительных преобразователей давления в цилиндре дизельного двигателя и перемещения поршня цилиндра на базе индуктивного датчика давления и потенциометрического датчика перемещения в системе для измерения среднего индикаторного давления на ПО «Пенздизельмаш», ПО «Пензкомпрессормаш» и для одноканального измерителя во ВНИИПТХиммаш, г.Пенза.

4. Измерительные преобразователи индуктивности и емкости в составе двухканального измерителя перемещений (по изменению индуктивности) и диэлектрической проницаемости (по изменению емкости в жидкостной среде

зазора между датчиком и исследуемой поверхностью) в составе прибора для исследования явления кавитации вращающихся деталей различного профиля — во ВНИИПТХиммаш, г.Пенза.

5. Преобразователи давления на базе датчиков типов ДДИ и ДП в составе многоканальной системы измерения, контроля и оперативной регистрации параметров быстро протекающих процессов в замкнутом объеме при высокой температуре — на предприятии п/яА — 7677, г.Воронеж.

6. Система контроля и измерения механических параметров при производственных испытаниях ленточных машин марки Л250-1, Л2-50-220 и Л2-50-220У (определение напряжения хлопковой ленты в зоне плетения — в узле раскатной рамки, измерение зазоров между нажимными валиками и рифлеными цилиндрами — в узле вытяжного прибора) — в ОАО «Пензтекстильмаш», г.Пенза.

7. Система автоматического контроля технологических параметров — ЗАО «ПенЗа», АМО ЗИЛ, г.Пенза.

8. Преобразователь индуктивности в сейсмических датчиках для комплексных систем безопасности (Государственный музей-заповедник «Царское село» и др.) — в НПП РАСТ-Т, г.Пенза, а также в средстве обнаружения «ГОНГ» - в НИКИРЭТ, г.Заречный.

9. Блок контроля технических параметров мельничных комплексов УПМК-ПМ-300, Поволжье ВТ2-01. - в ОАО «Пензмаш», г.Пенза.

10. Система контроля параметров движения (программные продукты и аппаратные средства) и локомотивный скоростеметр — в ОАО «Электромеханика», г.Пенза, Локомотивном депо Москва-пасс. Октябрьской ж.д.

11. Измерительный преобразователь емкости в частоту для датчика давления в системе управления промышленными манипуляторами — в п/я Р-6380, г.Пенза.

12. Цифровой измеритель расхода масла на угар и мощности дизелей типа ПДГ-49; ИИС контроля энергетических параметров дизельгенераторов — в ОАО «Пенздизельмаш», г.Пенза.

13. Стенд производственного контроля параметров электрорадиоэлементов — в ФГУП «Пензенское ПО «Электроприбор», г.Пенза.

14. Устройство измерения и допускового контроля технологических параметров станков с ЧПУ — в ОАО «Пензенский центр технического обслуживания металлообрабатывающего оборудования с ЧПУ», г.Пенза.

15. Измерительный преобразователь RLC — параметров сложных электрических цепей в цифровом многофункциональном измерительном приборе — в ОНИЛАЭиК, г.Пенза.

16. Преобразователь индуктивности датчика перемещения в частоту в составе цифрового микрометра — в ООО «Станкосервис М», г.Москва.

17. Цифровой измеритель отношения давления в двигателях внутреннего сгорания и комплекс КИП для приемно-сдаточных испытаний - в ОАО «Пензкомпрессормаш», г.Пенза.

18. Гамма системно ориентированных преобразователей неэлектрических величин на базе параметрических датчиков в составе аппаратуры комплексного контроля оборудования — в ГУЛ «Пензенский завод «Автомедтехника», г.Пенза.

19. Преобразователи угла поворота в унифицированный сигнал на базе параметрических датчиков в виде гибридных ИС (серия 427ПА) и ГИС АЦП для вращающих трансформаторов (в рамках ОКР «Камышит» для специзделий) — в НИИЭМП, г.Пенза.

Экономический эффект в ценах 1991г. составил 1 миллион 970 тыс. руб. После 1991г. экономический эффект не оценивался.

Апробация работы. Основные положения диссертационной работы, результаты проведенных исследований, опыт практического применения разработок докладывались и получили одобрение научной общественности на ряде Международных, Всероссийских, Всесоюзных, Республиканских, региональных и отраслевых научно-технических (НТ) симпозиумов, конференций, семинаров.

Публикации. По теме диссертации опубликовано 123 работы, 3 монографии; 6 учебных пособий; 39 статей, 25 тезисов докладов и получено 50 авторских свидетельств.

Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из 5 глав, основных результатов и выводов по работе и приложения. Общий объем работы — 311 листов. Библиография - 319 наименований.

Содержание работы по главам..

Во введении проанализировано состояние исследуемой проблемы, обоснованы актуальность, цели и задачи работы, научная новизна и практическая значимость исследований и разработок. Приведены сведения об апробации работы, основных публикациях, а также сформулированы» базовые положения, выносимые на защиту.

В первой главе рассмотрены методологические основы проектирования: ИСШ параметров сложных многоэлементных ЭЩ Показано, что сложные ЭЦ как многомерные объекты ИЭ адекватно описываются и характеризуются с использованием концептуального и математического аппаратов теории . УД С систем. Соответственно, целесообразно и перспективно рассмотрение с тех же позиций СИ параметров ЭЦ;

В основу рассмотрения положена обобщенная структурная схема ИСИ параметров ЭЦ (рисунок 1). Схема включает: объект измерения — электрическую цепь (ОИ-ЭЦ), характеризуемую структурой параметрами {л} и их значениями {х};

формирователь воздействий (ФВ) — активных (энергетических) А и пассивных (параметрических) П; измерительную схему (ИС), посредством оператора Е(») формирующую информативные сигналы, {у}; каналы обработки (КО), посредством операторов Е(«) осуществляющие обработку информативных сигналов {у} с целью извлечения из них информации об искомых параметрах {х} и формирования их оценок — результатов измерений — {х*}; устройство управления УУ, посредством операторов и(*) формирующее управления {и}, по жесткому или адаптивному алгоритмам, а также базовые информационные массивы Функционирование ИСИ происходит при наличии внешних возмущений {??} различной физической природы.

Для одной и той же ЭЦ можно определить некоторое семейство моделей, каждая из которых соответствует одному из аспектов анализа рассматриваемой ЭЦ. Таким образом, построение модели ЭЦ применительно к задаче измерения ее параметров — вопрос сложный и многогранный. На практике, как правило, параметры не всех элементов ЭЦ подвержены изменению в процессе производства или эксплуатации; для некоторых из них можно считать известными значения и законы их изменения во времени. В связи с этим в некоторых случаях размерность вектора Х={х} по различным причинам возможно ограничить рядом информативных (основных, ведущих) параметров. Важным фактором является характер априорной информации об исследуемой ЭЦ. Априорная информация о параметрах элементов ЭЦ носит как качественный, так и количественный характер. С качественной точки зрения важным признаком элементов ЭЦ является принадлежность их параметров к числу известных или искомых. Задача значительно упрощается, если априори известны аналитически выраженные связи между искомыми параметрами. Во многих практически важных случаях априорная информация о параметрах ЭЦ может быть неполной; в этом случае должны быть заданы интервальные оценки этих величин. Вообще говоря, аналогичные, но гораздо более широкие оценки могут быть заданы и для параметров,

подлежащих определению в ИЭ. ИСИ рассматривается как система, отображающая некоторую совокупность численных множеств — значений параметров ЭЦ {х} в другие числовые множества — результаты измерений значений параметров ЭЦ

ЭЦ как пассивный ОИ может проявить свои свойства только при возбуждении электромагнитных процессов в ней за счет организации специальных электрических воздействий А. Таким образом, исходная посылка синтеза СИ в задаче определения параметров заключается в том, что пассивная ЭЦ включается в определенным образом построенный преобразователь, реализующий оператор Е. Выходной сигнал преобразователя (его реакция на возбуждающее электрическое воздействие А) представляет собой информационный сигнал {у}, являющийся активной физической моделью ЭЦ (воздействие СИ на ЭЦ таким образом, всегда носит, по терминологии А.А. Фельдбаума, дуальный характер: оно является изучающим и стимулирующим).

Предложен и развит системный подход к формированию единой информационной модели ОИ-ЭЦ как объекта управления и наблюдения. В силу специфики пассивных ЭЦ предложено формировать комплексную модель, включающую ФВ, собственно ЭЦ и ИС — преобразователь «параметры ЭЦ — электрический сигнал». Модель, исходя из базового требования обеспечения взаимной инвариантности результатов измерения в общем случае каждого из параметров ЭЦ, должна удовлетворять условиям управляемости и наблюдаемости.

Условие управляемости определяет существование реакции ЭЦ, необходимой и достаточной для проведения процедуры измерения. Оно сводится к существованию энергетических и/или параметрических воздействий а(*), /»(•) и управлений «(•), переводящих ОИ-ЭЦ за конечное время Аг --/„ из начального состояния в состояние такое, что

4-о(;0,'„<Л (/(•)),

где - отображение управления, в общем случае, оператор.

Состояние пассивной ЭЦ адекватно определяется ее структурой и числовыми множествами значений ее параметров

{*,}: /(Л',,{;с(},г). Отображение а следует искать в виде функционала. Разработаны способы реализации отображения управления, позволяющие сформировать информативный сигнал

как совокупность аддитивных и мультипликативных компонентов, допускающих декомпозицию.

Условие наблюдаемости непосредственно связано с возможностью разрешения задачи нахождения значения искомых параметров {*,} ЭЦ по задаваемым извне воздействиям *»(•) и «(•), управлениям и фиксируемому определенным образом

информативному сигналу Условия наблюдаемости

математически сводятся к разрешимости относительно искомого состояния системы уравнений вида

V, = «(•)))>

где £(•) - отображение наблюдения, оператор. Последнее возможно, если и уравнения системы независимы.

Суть проблемы обеспечения, взаимной инвариантности результатов измерений, решаемой в работе, состоит в том, что для реальных сложных ЭЦ размерность вектораЛ X больше размерности вектора V, т.е. различные состояния <?(г,г,) могут отображаться в один и тот же наблюдаемый сигнал ЭЦ,.

управляемая и наблюдаемая в вышерассмотренном смысле, является полностью идентифицируемой, т.е. существует возможность восстановления вектора ее сосостояния по ограниченному количеству измеренных значений х, параметров координат состояний . Показано, что непосредственно в ИС решить задачу обеспечения инвариантности удается лишь в ряде частных случаев путем подбора специальных законов изменения воздействий, заданного изменения конфигурации и соотношения параметров исследуемой ЭЦ. Более целесообразно возложить данные функции на канал обработки КО с оператором ¥(•), таким, что

В общем случае решение данного уравнения относительно каждого х, не является единственным, т.е. результат измерения зависит от значений всех параметров {д:(}. Для раздельного отсчета по каждому из искомых параметров необходимо

расширить объем получаемой информации, например, фиксируя параметры информативного сигнала V более чем в один момент времени или — параметры нескольких информативных сигналов одновременно. Отсюда непосредственно следует необходимость введения в СИ избыточности (алгоритмической и/иди структурной). Получен важный вывод о том, что из свойства полной наблюдаемости ЭЦ на некотором временном интервале следует возможность оценки ее состояния <7° (и определения соответствующих параметров) в некоторый момент /0 по результату получаемому в некоторый момент Это

обстоятельство упрощает датировку отсчетов при многоточечных измерениях с разделением каналов по времени.

Вектор фазового состояния S пассивной ЭЦ в общем случае есть многомерный вектор ортогонального базиса значений параметров X ЭЦ и определяется исходя из состава информационных массивов (Б^ А, X), где Z — цель данного ИЭ. Информативный сигнал V формируется при этом как Содержание ИЭ заключается в получении результата измерения у, определяемого в общем случае операторным соотношением У = Р<у,и) путем наблюдения выхода СИ.

Для одномерных ОИ (одноэлементных ЭЦ) наблюдаемые выходы СИ У как правило непосредственно являются оценками х' искомых значений параметров ЭЦ: У*х\ для многомерных ОИ (сложные ЭЦ), множество выходов не обязательно и далеко не всегда совпадает с множеством результатов измерений в классическом смысле этого понятия; в частности, выходы У могут служить так называемыми ненаблюдаемыми параметрами ОИ - промежуточными параметрами У-0, по значениям которых по заранее заданным алгоритмам Ф вычисляются искомые значения параметров ЭЦ: X -Ф(в).

На основании априорных данных о модели ЭЦ, т.е. о ее топологии, номенклатуре параметров ЭЦ, диапазонах их возможного изменения, корреляционных связях и др., а также с учетом сформулированных целей ИЭ, поставлена, сформулирована и формализована задача синтеза методов измерения параметров ЭЦ. С учетом введенных определений цель синтеза ИСИ определена следующим образом. Пусть имеются некоторое функциональное пространство параметров

ЭЦ и некоторая УД С — ИСИ; преобразующая функции из этого пространства в некоторое другое пространство функций, функционалов или чисел. Требуется найти описание системы в отображенном пространстве, позволяющее получать оценки искомых функций (функционалов, чисел) в соответствии с принятым критерием адекватности (как правило, минимумом погрешности). Конкретной задачей построения ИСИ является синтез алгоритмов, осуществляющих отображение вида т.е. преобразования параметров выходного сигнала К(<) в числа,— результаты измерения искомых параметров ЭЦ.

Математическая модель ИСИ может быть представлена в виде операторных соотношений

Y - Ф(Х, А, I/, ,П,<р)

Смысл операторов o,F заключается в том, что они должны, в совокупности обеспечить реализацию цели измерения, т.е. установить заданное соответствие между двумя множествами X и Y независимо от возмущений <р с помощью воздействий А, П. и управлений U. Комплексная задача синтеза ИСИ состоит в нахождении, формализации и реализации таких А, П, U, Ф, F, чтобы обеспечилось достижение поставленной в данном измерительном эксперименте цели измерения Z. Она включает следующие задачи, подчиненные основной, а именно:

♦ формирование возбуждений (энергетических А, параметрических П) и управлений U, обеспечивающих реализацию преобразования v(o-£(A,n,jr,o вида, удобного для дальнейшего использования и позволяющего достичь цель измерений;

♦ синтез алгоритмов обработки сигнала v(t) и соответствующих им аппаратно программных средств (структур), обеспечивающих реализацию преобразования

♦ обеспечение необходимого, отвечающего целям ИЭ, соответствия между истинными значениями измеряемого параметра х, и результатом его измерения х\ такого, что х' - arg min р(х, jc) - 0 => д: - ?;

♦ компенсация внешних возмущений <р, действующих на ЭЦ

иИСИ.

Поскольку параметры ЭЦ, составляющие множество пассивны, при синтезе ИСИ должен быть определен оператор преобразования Е пассивных параметров ЭЦ {гг,} в функционально связанные с ним активные электрические величины (ток, напряжение) — электрические сигналы {V)}, так, чтобы . Одним из условий выбора оператора Е является

отображение в фазовом пространстве электрических сигналов V всех информативных состояний ЭЦ, обусловленных разными комбинациями значений параметров

Цели ИЭ могут быть реализованы только при обеспечении раздельного измерения значений параметров {т,}, т.е. обеспечении инвариантности результатов измерения. За счет соответствующего задания оператора Е можно реализовать преобразование Х->У такое, что сигнал УО) будет определяться только искомым параметром ЭЦ. В большинстве случаев сигнал V(t) характеризуется множеством параметров ЭЦ, которые, поэтому, не поддаются прямому измерению. Зачастую для достижения целей измерения приходится определять некоторые другие промежуточные величины, связанные с подлежащими измерению параметрами ЭЦ, а также между собой системой уравнений заданного вида. Для нахождения искомых значений параметров исследуемой ЭЦ в этом случае необходимо решать полученную аппаратурным путем систему уравнений.

Таким образом, основную роль в обеспечении взаимной инвариантности результатов измерения X' играют узлы и элементы СИ, описываемые оператором Г.

Векторное множество управлений и предложено искать как набор информационных состояний управляющих входов ИСИ или как программу изменения состояния последних во времени. Синтез управлений и опирается на сформулированную модель ЭЦ м -{Л'.Зг}, заданную цель 2 ИЭ, и выделенный ресурс II, который чаще всего определяется ограничениями,

накладываемыми на управления и в связи со спецификой ОИ и возможностями проектируемого ИСИ (временными,

энергетическими, информационными и т.д.), а также физической

реализуемостью осуществляющих управления узлов и элементов. Располагая информацией о целях управления, возмущениях и диапазонах изменения параметров ОИ можно представить управления и как результат исполнения некоторого алгоритма управления — оператора —f, такого, что Синтез

ИСИ в рассмотренной постановке является итерационным процессом.

Для конкретизации, сформулированных выше общих положений применительно к синтезу ИСИ параметров ЭЦ были привлечены фундаментальные положения теории, инвариантности, осуществлены их адаптация к специфике измерительных задач и развитие соответствующих теоретических и практических аспектов.

Во второй главе - концептуальные вопросы синтеза ИСИ параметров ЭЦ ставятся и с решаются на основе построениями исследования математических моделей комплекса. ЭЦ-СИ. Синтез структур и алгоритмов ИСИ базируются на фундаментальных положениях теории инвариантности, адаптированных к специфике задачи в данной области. Определены условия и способы физической, реализуемости базовых отображений управляемости и наблюдаемости. При этом учитывается, что как информативные, так и неинформативные параметры ЭЦ могут изменяться во времени, а также быть функциями различных физических величин (например, температуры). Следует различать случаи, когда зависимости такого рода отражают изменения контролируемых величин (например, в случае параметрических датчиков давления, температуры, силы и т.д.) и случаи, когда данные зависимости являются паразитными, мешающими (например, отражают неконтролируемое влияние температуры окружающей среды на параметры ЭЦ). Паразитные изменения параметров ЭЦ' предложено учитывать в составе вектора х как некоторый компонент Показано, что смысл обеспечения инвариантности

результата измерения состоит в извлечении из сигнала, определяемого множеством параметров ЭЦ Х-{х,} и описываемого в общем случае уравнением

Принципы построения ИСИ параметров ЭЦ сформулированы как методы решения данного уравнения относительно искомых значений каждого из информативных параметров {х(}. Разнообразие и многочисленность известных и потенциальных решений поставленной базовой задачи обеспечения, > взаимной » инвариантности результатов измерений обусловило целесообразность систематизации способов обеспечения инвариантности (рисунок 2).

Из известных в теории УДС четырех канонических формах инвариантности как перспективные для решения поставленной задачи выделены инвариантность по B.C. Кулебакину и инвариантность по Б.Н. Петрову, определяющие условия достижения инвариантности при ненулевых значениях параметров ЭЦ x„*y»»0 и зависимости сигнала ИС от всех

параметров ЭЦ, т.е. соответствующие реальным измерительным задачам. Показано, что ИСИ параметров ЭЦ в отличие от многих СИ, инвариантных к возмущению (помехе), имеют существенную специфику, т.к. информативный и неинформативный компоненты, сигнала ИС всегда, приложены к одной точке структуры ИСИ.

Определяющим классификационным признаком ИСИ предложено считать наличие или отсутствие структурной и/или алгоритмической (временной) избыточности. Реализация в ИСИ инвариантности по B.C. Кулебакину не предполагает введения избыточности. Результаты измерения получаются как решения

уравнений, описывающих однозначные зависимости между определяемым параметром ЭЦ х,&Х и параметрами сигнала V(i):

V(x|t40-0.

Аппаратурно подобные уравнения реализуются путем формирования оператора КО сигнала ИС, обеспечивающего (за счет задания структуры и/или параметров КО) в идеале — нулевую чувствительность к неинформативным параметрам сигнала ИС. При этом не предполагается непосредственного измерения неинформативной составляющей сигнала v и организации по ней обратной связи. Способы построения ИСИ, основанные на реализации инвариантности по B.C. Кулебакину, определены в работе как селективные исходя из характера обработки сигнала V. В качестве параметров, по которым осуществляется селекция, могут выступать мгновенное значение информативного сигнала V в определенный момент времени, его частота, фазовые и временные соотношения между опорным воздействием А и сигналом V или между компонентами последнего, скорость изменения, форма сигнала v.

Структура и алгоритмы функционирования селективных ИСИ стационарные (жесткие), задаются априори и не изменяются в процессе ИЭ. Отметим, что выделенный функциональный признак способов построения ИСИ хорошо коррелирует с каноническим подходом к классификации собственно УДС, обобщенным А.В. Михайловым, где подобные УДС отнесены к параметрическим. М.А. Земельман в сходную по смыслу с селективной группу методов повышения точности измерения отнес методы стабилизации реальной функции преобразования СИ.

Аппаратно селективные ИСИ реализуются как разомкнутые структуры. КО выполняет определенные видом селекции операции (фильтрация, стробирование и др.) по выделению составляющей выходного сигнала V, несущей информацию только об искомом параметре ЭЦ. Физически в КО минимизируется чувствительность по неинформативным параметрам сигнала v. Математически оператор КО F(D) должен быть задан таким, чтобы общий оператор преобразования ИС и КО по неинформативным параметрам ЭЦ тождественно обращался в нуль. При этом весьма желательно (и, как правило,

реально осуществимо) за счет соответствующего задания А0) и - например, обеспечения в исследуемой ЭЦ режима заданного тока (напряжения), получение информативного сигнала, в виде линейной суперпозиции ряда компонентов, каждый из которых определяется характером и значением только одного из искомых параметров ЭЦ (или их простых комбинаций, например, г-ЛС).

Сигнал КО может быть определен как

где Б - оператор дифференцирования. Записав оператор ¥ф) В виде отношения полиномов ^О^-^^д^ру получим:

где - подавляемый неинформативный компонент выходного

сигнала V. Отсюда условие инвариантности представляется как тождественное равенство нулю произведения, определяемого неинформативными параметрами Хн:

где - оператор ИС по неинформативным параметрам

Очевидно, что при этом должно быть обеспечено

иначе теряется и информация об искомых параметрах. В работе показано, что функциональные возможности селективных ИСИ ограничены, а их практическая реализация в широком диапазоне изменения неинформативных параметров ЭЦ зачастую сопряжена с серьезными трудностями. В связи с этим выделяются как перспективные . методы, реализующие инвариантность по Б. Н. Петрову, основанную на введении в СИ избыточности. В соответствии с принципом двухканальности акад. Б.Н. Петрова «основное» исходно неопределенное уравнение измерения аппаратурно доопределяется до системы уравнений, допускающей решение относительно искомого параметра ЭЦ. В математическом смысле доопределение подразумевает обеспечение выполнения канонического условия

инвариантности, которое в принятых обозначениях может быть сформулировано как

Аппаратурно формируемые дополнительные уравнения описывают процессы преобразования непосредственно параметров ЭЦ или опосредованно — параметров сигнала V в разделенных пространственно либо во времени дополнительно организованных КО. Полученная система уравнений допускает однозначное решение относительно {х,;}еАГ, если число

составляющих ее уравнений не меньше, чем число неизвестных параметров ЭЦ, и эти уравнения не тождественны. Данное условие обеспечивается созданием асимметрии КО.

Структуры дополнительных КО могут быть стационарными или адаптивными, «приспосабливающимися» к сигналу, а, соответственно, алгоритмы функционирования КО — жесткими, априори заданными или гибкими. В соответствии с этим признаком выделяются две обширные группы многоканальных

иси.

В адаптивных ИСИ в КО реализуется модель исследуемой ЭЦ (физическая или математическая) на основе априорной информации о ее топологии, номенклатуре и диапазонах изменения параметров из соответствующего тезаруса. С учетом оговоренной выше специфики измерения параметров пассивных ЭЦ практически моделируется сигнал V. Данный подход подразумевает непосредственное изменение параметров модели или опосредованное — (квазиизменение) параметров исследуемой ЭЦ до достижения некоторых наперед заданных соотношений между выходными сигналами ИС и модели.

Предложены и проанализированы возможные способы построения ИСИ с моделью ЭЦ в КО. В качестве базовой принята обобщенная структура ИСИ (рисунок 3). Она содержит ИС, ИОВ, управляемую модель М исследуемой ЭЦ и устройство анализа и управления УАиУ. Наличие модели обеспечивает требуемую для достижения инвариантности избыточность (в данном случае, структурную). Замечательно, что в этой структуре каналы, составляемые М и ИС, в плане обеспечения асимметрии равноправны. В соответствии с сигналом рассогласования, УАиУ может осущестатять настройку модели (классическая процедура измерения) и «настройку», т.е. калиброванную вариацию параметров комплекса ЭЦ-ИОВ-ИС. Во втором случае алгоритм формально сходен с процедурой оптимизации объекта в соответствующих задачах.

В обоих случаях формируется система уравнений, а реализующие ее структуры СИ по определению А.А. Воронова, являются самонастраивающимся системами с моделью. Методологически важно, что в таких ИСИ осуществляется адаптация к объекту исследования (ЭЦ) или объекта к ИСИ.

Предложены и проанализированы различные способы построения адаптивных ИСИ. Оперируя реакциями на одинаковое опорное воздействие Д(г) исследуемой ЭЦ и ее физической модели, можно осуществлять компенсационное преобразование информативного параметра ЭЦ, или физически компенсировать, нейтрализовать в сигнале V его неинформативные в данном опыте составляющие.

Модель ЭЦ в структуре ИСИ может быть частичной или полной. В первом случае КО принципиально качественно различны, а во втором - идентичны. Кажущееся противоречие требованию асимметрии разрешается при этом за счет разделения КО во времени. Об искомых параметрах ЭЦ судят по значениям соответствующих параметров М (опосредованно — по состоянию УАиУ, управляющего моделью). Подобные ИСИ традиционно относят к компенсационным УДС. В работе, однако, «компенсация» трактуется шире (по Г.В. Щипанову и А.А. Фельдбауму) как метод устранения влияния возмущений, основанный на регулировании по этим возмущениям, однако «не имеющий сам по себе никакого отношения к принципу обратной связи».

Определяющей особенностью адаптивных ИСИ является создание структурной или временной (алгоритмической) избыточности с целью приспособления к априори неизвестным параметрам ЭЦ или информативного сигнала. При этом собственно уравновешивания в классическом смысле, т.е. физической нейтрализации неинформативных компонентов сигнала V может и не происходить. На этом основании подтверждена возможность реализации базового принципа многоканальности в разомкнутых структурах ИСИ с прямым направлением преобразования в КО.

Такие И СИ составляют группу с реализацией в КО математической модели исследуемой ЭЦ. Структура ИСИ включает при этом также несколько дополнительных КО, за счет введения которых аппаратурным путем создается и решается система дополнительных независимых уравнений преобразования, аргументами которых являются параметры исследуемой ЭЦ. Структура КО может быть как стационарной, жесткой, так и адаптивной. В первом случае требуемая условиями инвариантности структурная избыточность обеспечивается созданием п дополнительных параллельных КО с количественно и/или качественно различными операторами промежуточного преобразования по жесткому алгоритму (пространственное разделение). Временная избыточность организуется за счет л -кратного использования одного КО с внесением в каждом последующим такте количественных и/или качественных изменений в оператор преобразования.

Результатами преобразования в КО (математически — решениями дополнительных уравнений преобразования) являются так называемые промежуточные величины 9, связанные с искомыми параметрами ЭЦ априори известными функциональными зависимостями. Промежуточные величины трактуются как ненаблюдаемые признаки фазового состояния ОИ. Физически промежуточными могут служить мгновенные значения сигнала V (0 (амплитудное преобразование), интервалы времени, ограничиваемые моментами достижения сигналом V опорных уровней (время-импульсное преобразование), частота (период) колебаний, возникающих при сравнении сигнала V с развертками (частотно-импульсное преобразование), коды, соответствующие параметрам сигнала v(t), связанным с

искомыми параметрами ЭЦ. Подчеркнем, что в общем- случае множество промежуточных величин {0} не является множеством результатов измерений, в классическом смысле этого понятия. Искомые значения параметров ЭЦ находятся посредством вычислительных операций со значениями {0} по заданным алгоритмам. Развитием данного подхода являются числовые (процессорные) ИСИ параметров ЭЦ, рассмотренные в главе 4.

Промежуточное положение занимают ИСИ с адаптивной структурой, реализующие в КО математическую модель ЭЦ. Здесь введением операций «подстройки» КО до выполнения определенных заранее соотношений между значениями промежуточных величин можно добиться существенного упрощения вычислительных операций, а в ряде случаев — получить непосредственный отсчет по искомым параметрам ЭЦ.

Предложенная классификация позволила поставить и решить задачи обобщенного описания ИСИ и разработки на его базе методов синтеза новых перспективных ИСИ параметров ЭЦ.

В третьей главе. приведены результаты синтеза ИСИ параметров ЭЦ со структурно-алгоритмической избыточностью. В соответствии с предложенной и обоснованной классификацией методов-построения ИСИ выделены классы адаптивных СИ с физической и математической моделями ЭЦ. Определены специфические особенности реализации данных классов. В ИСИ с физической моделью дополнительный КО организуется как частичная модель исследуемой ЭЦ и реализует частичные операторы преобразования ИС по х.. Выходной сигнал модели используется для физической компенсации, неинформативной составляющей выходного сигнала ИС, так, что реализуется система уравнений

Для ИСИ с физической моделью принципиальным является вид связи между основным и дополнительными КО. При использовании физической связи КО компенсирующий сигнал формируется непосредственно из выходного сигнала ИС, например, с помощью селективных узлов.

]

В ИСИ с информационной связью каналов для адаптивного формирования модели ЭЦ используется априорная информация о характере и возможном диапазоне изменения параметров ЭЦ. Информационная связь осуществляется путем задания оператора Л/ модели из некоторого тезауруса {м}. Условие инвариантности для ИСИ с физической моделью имеет смысл идентичности операторов преобразования в ИС и модели:

Физическая модель должна реализовывать частичные операторы преобразования ИС по Собственно процесс преобразования состоит в подборе оператора модели до выполнения условия инвариантности.

Рассмотрены вопросы реализации ИСИ с физической моделью, связанные с выбором способа построения узлов анализа (УА), оценивающих степень приближения к выполнению условия инвариантности. Оценка производится по параметрам сигнала, формируемого как разность компенсирующего воздействия и выходного сигнала И С. Показано, что наибольшую чувствительность обеспечивает анализ по интегральным значениям параметров разностного сигнала, а наибольшее быстродействие — по текущим значениям с использованием амшштудиых и фазовых соотношений. Указанные достоинства совмещаются в УА с дополнительным преобразованием анализируемого параметра разностного сигнала. Сформулированы требования к УА по чувствительности и быстродействию, даны рекомендации по выбору параметров возбуждающего воздействия.

Рассмотрен ряд оригинальных структур СИ с компенсацией влияния неинформативных параметров и с компенсационным преобразованием информативного параметра ЭЦ, характеризующихся структурным исключением факторов, влияющих на погрешность; . проанализированы диапазоны изменения параметров ЭЦ. В адаптивных ИСИ с математической моделью ЭЦ не осуществляется физическая компенсация. Дополнительные КО обеспечивают алгоритмическую избыточность; формально уравнения преобразования в дополнительных КО составляют систему уравнений, описывающих процессы обработки выходного сигнала ИС в

разделенных пространственно либо во времени КО с операторами Б,. Физического устранения влияния неинформативных параметров при этом не происходит. Результаты измерений получаются как решение системы уравнений вида

Г, -У(Х,А,О-0 р2 ^(Л-.Л.О-О

Условие инвариантности формально совпадает с условиями разрешимости данной системы уравнений относительно искомых параметров ЭЦ. Анализ показал, что с точки зрения простоты реализации целесообразно осуществлять в КО однотипные промежуточные преобразования выходного сигнала ИС. Условие инвариантности при этом может быть удовлетворено заданием количественно различных параметров операторов КО.

Итоговые результаты преобразования получаются путем вычислений по результатам промежуточных преобразований, формально являющихся решениями приведенной выше системы уравнений относительно одного из входящих в них параметров. Вычислительные операции существенно упрощаются при обеспечении линейности функций промежуточных преобразований в каналах. Для двухэлементных ЭЦ Х^{х„х1}, в предположении, что операторы преобразования по параметрам

в ИС, соответственно, а операторы КО -

условие инвариантности получено в виде

Е.Е^Т'-Р^-О.

Отсюда следует, что вид выходного сигнала ИС при использовании данного метода обеспечения инвариантности принципиально не существенен. Это позволяет строить ИС для СИ данного класса, исходя только из требований точности реализации оператора Е.

Упрощение КО без ущерба для обеспечения инвариантности может быть достигнуто заданием = У7,* при (или наоборот — исходя из соображений практической реализации). Общая погрешность определения искомых

параметров ЭЦ при рассмотренном способе построения ИСИ определяется взаимной временной нестабильностью параметров КО и нестабильностью параметров ИС. Существенно уменьшить влияние этих факторов позволил предложенный способ построения СИ, основанный на полной идентичности каналов обработки (обеспечиваемой, например, их временным разделением) и удовлетворении условию инвариантности путем аппаратурного доопределения исходно неразрешимой базовой системы уравнений. Доопределение осуществляется организацией избыточности в самой ЭЦ или КО и реализуется введением в один из каналов калиброванной пассивной величины (параметрическое доопределение) или сигнала (энергетическое доопределение) (см. рисунок 4). Данный способ при временном разделении каналов реализует вариант метода замещения, что и обусловливает достижение высокой точности измерения.

Приведены результаты синтеза структур ИСИ с математической моделью. Наиболее естественный способ аппаратурной реализации базовой системы уравнений состоит в фиксации значений определенных параметров выходного сигнала ИС при некоторых заданных условиях. Так как последний изменяется во времени, целесообразно фиксировать его значения в определенные моменты времени или интервалы времени (длительности импульсов), соответствующие калиброванным приращениям сигнала. При этом, в КО реализуется, соответственно, амплитудное и временное промежуточное преобразование (алгоритмы графически представлены на рисунке 5а,Ь).

Рисунок 5

Обобщенные уравнения измерения имеют вид, соответственно:

2 ( е2-е, ) 2 (-/

Использование промежуточного временного преобразования более предпочтительно, так как позволяет исключить влияние нестабильности вспомогательного воздействия А. При этом достаточно просто обеспечить малые погрешности кодирования промежуточных величин — длительностей импульсов 0Х -/2. С целью минимизации влияния погрешностей таких узлов, как источник возбуждающего воздействия, ИС,. сравнивающие устройства (СУ) и др. предложено использовать полностью идентичные КО в сочетании с организацией избыточности в самой ЭЦ_ путем параметрического доопределения. При этом в уравнения измерения входит только значение параметра доопределяющего элемента, а на значение общей погрешности оказывает влияние лишь дифференциальный дрейф уровней срабатывания СУ, либо —. при временном разделении — изменение параметров ИС и СУ за цикл преобразования.

Отдельную группу составляют алгоритмы с промежуточным уравновешивающим преобразованием (рисунок 6). При их использовании инвариантность обеспечивается за счет избыточности при осуществлении одной линейной регулировки модели р. В уравнения измерения входят значения опорного пассивного параметра периода возбуждающего

воздействия и коэффициентов описывающих состояние

модели-узла формирования компенсирующего сигнала:

зо

Достоинства ИСИ с промежуточным частотно-временным и уравновешивающим преобразованием удалось совместить в ИСИ, многократно последовательно использующих один общий КО. В каждом такте время-(частото-) задающий параметр КО изменяется до достижения частоты выходного сигнала определенного, наперед заданного значения. Таким образом удалось существенно сузить рабочий частотный диапазон, что позволило значительно улучшить точностные характеристики и облегчить реализацию ИСИ.

В данной главе приведены многочисленные варианты реализации ИСИ, использующих рассмотренные выше алгоритмы. Структуры ИСИ оригинальны, защищены авторскими свидетельствами и использованы в качестве базовых для приборов и систем различного назначения.

В

четвертой главе рассмотрен синтез числовых

измерительных преобразователей (ЧИП) для ИСИ, реализующих математическую модель ЭЦ ЧИП представляет собой совокупность аппаратных (процессорных) и программных средств, осуществляющих преобразование полученных в ходе измерительного эксперимента числовых массивов данных о промежуточных параметрах с целью получения информации о значениях измеряемых величин.

Предмет рассмотрения составляет разработка и анализ универсальных алгоритмов и вычислительных процедур, охватывающих инвариантное измерение искомых параметров ЭЦ. При исследовании поведения модели ЭЦ в частотной области в качестве промежуточных величин используются характеристики иммитанса (ХИ) ЭЦ такие, как модуль, аргумент, активная и реактивная составляющие. Их определение возможно по параметрам выходного напряжения ИС на основе известных

методов, например, метода трех вольтметров или двух фазометров.

Процедура измерения осуществляется с использованием гармонического входного воздействия. ХИ рассчитываются на ряде частот этого воздействия; количество которых определяется числом искомых параметров ЭЦ. На основании полученных результатов составляются и решаются системы уравнений, связывающих ХИ с искомыми параметрами ЭЦ. Алгоритмы формирования и последующего решения данных систем уравнений представляют собой важнейшую составную часть процесса синтеза ИСИ и, в частности, ЧИП.

В» работе предложен и проанализирован оригинальный подход к решению задачи формирования систем уравнений для измерения параметров ЭЦ. Для базовой

совокупностиавтоматически формируются и затем программно анализируются и решаются следующие системы уравнений:

1. Система первого рода, которая связывает некоторую ХИ с

выделенными коэффициентами ХИ (КХИ):

ХИ=/,(КХИ, ш),

где - циклическая частота;

2. Система второго рода, которая связывает КХИ с так называемыми коэффициентами иммитанса (КИ):

КХИ= А(КИ);

1. Система третьего рода, которая связывает КИ с искомыми

параметрами ЭЦ:

КИ=Д(*).

Под КИ понимаются коэффициенты при комплексной частоте ]а) различных степеней уравнения, связывающего иммитанс %(}¡га) ЭЦ с ее параметрами ^Х^^), а под КХИ — аналогичные коэффициенты выражений для активной и реактивной составляющих

Предложенная структура программно-алгоритмического обеспечения ЧИП позволила обеспечит его универсальность в рамках классов базовых топологий ЭЦ»

. При реализации ЧИП важными являются две проблемы: проблема сходимости методов решения и проблема физического смысла результатов преобразований.

В принципе для построения системы уравнений I рода могут быть использованы значения одной из этих характеристик иммитанса или значения их обеих. Окончательный выбор ХИ осуществляется в рамках конкретной задачи на основе анализа числа обусловленности матрицы коэффициентов системы I рода (см. гл. 5).

В пятой главе рассмотрена методика и результаты анализа погрешностей параметров ЭЦ. Показано, что погрешности ИСИ, в которых определение искомых параметров ЭЦ производится путем решения системы уравнений вида Ф~ЛХ'-в, существенно связаны с особенностями формирования математической модели ОИ ЭЦ и ее параметрами. Система уравнений, аппаратурно реализуемая в ИСИ рассматриваемого класса, обладает двумя существенными свойствами, которые и определяют трудности, возникающие при ее решении, а именно: она может быть несовместной и трансцедентной. Несовместность связана с ситуациями, когда число полученных аппаратурным путем в ИСИ уравнений меньше, чем число неизвестных значений параметров ЭЦ. Трансцедентность определяется произвольным в общем случае видом функции Ф, при этом целесообразно использовать численные методы. Несовместная система уравнений вида Ф(в[,Х) - xj, i-\,N решается путем минимизации

суммарной невязки правых и левых частей уравнений этой системы

невязка имеет смысл «коэффициента» невыполнения условия инвариантности результата измерения, т.е. степени зависимости дс" от хп где I* у. Решениями системы уравнений Ф(в[,Х)~х' предложено считать такие значения параметров X' -(х*,...,^), при которых функция невязки минимальна, т.е. л(Х')-тш(Х). Задача

синтеза ИСИ, минимизирующего погрешности, обусловленные влиянием на результат измерения неинформативных параметров ЭЦ, таким образом формально сводится к существенно более

РОС. НАЦИОНАЛЬНАЯ i

.НАЦИОНАЛЬНАЯ I

БИБЛИОТЕКА J GfUTcptfrr J

ОЭ Я» >»т J^

ОЭ JCO мт

простой задаче минимизации невязки для некоторой специально построенной функции промежуточных величин в вида

формально представляющей собой систему линейных алгебраических уравнений. Последнюю целесообразно представить в виде

^ЪЪ-Я-о, 1-1,...,к, где V,, = ъ-^х^в,), У

Матрица этой системы уравнений (кхк):

Фи -Vа

аналогична по структуре информационной матрице Фишера и является симметричной, так как гр^-гр^. Для однозначного решения исследуемой системы уравнений относительно искомых параметров необходимо, чтобы определитель се матрицы Щ не был бы равен нулю,, т.е. Показано, что данное условие не

выполняется при недостаточной наблюдаемости или при недостаточной управляемости объекта исследования. В первом случае предлагается вводить дополнительную избыточность, увеличивая количество наблюдаемых промежуточных величин и/или их значений. Во втором случае, когда увеличение числа наблюдаемых принципиально неэффективно, приходится уменьшать размерность контролируемого вектора параметров ЭЦ х (т.е. к) за счет пренебрежения факторами и параметрами, наименее существенными для экспериментатора в данном ИЭ. Решение исходной системы линейных алгебраических уравнений выражается через обратную матрицу коэффициентов как

Для определения степени устойчивости решения систем уравнений использовано число обусловленности по Форсайту определяемое как произведение норм заданной и обратной матриц

В УАиУ, решающем описанную выше систему уравнений, задаются, коэффициенты уравнений, т.е. элементы матрицы Ф. Наличие погрешностей Д Ф реализации этой матрицы и погрешностей в определении промежуточных параметров Ав приводит к появлению на выходе СИ вектора погрешностей

характеризующая максимальные погрешности, которые может иметь ИСИ при любых реализуемых матрицах Ф в пределах заданной нормы ||ф| и числа обусловленности сопйФ.

Показано, что наивысшая точность измерений достигается при выборе такого вектора промежуточных величин 0, который связан с вектором искомых параметров х матрицей Ф с единичным числом обусловленности. Это означает, что гиперплоскости, соответствующие отдельным уравнениям промежуточного преобразования, взаимноперпендикулярны.

В работе предложена методика интервальной оценки методических погрешностей измерения параметров ЭЦ в СИ со структурно-алгоритмической избыточностью. Для двумерного случая двухэлементной ЭЦ погрешность может быть представлена графически на плоскости XVXZ, где ХиХ2-возможные множества значений параметров каждого из элементов ЭЦ, х,£Х,;хг£Хг. Каждой возможной реализации двухэлементной ЭЦ определенной топологии и номенклатуры параметров*, £Х, и х2 Е.Х2 соответствуют признаки 0,,02, определяемые в зависимости от вида преобразования, и соответствующие данным признакам изолинии в, - const на фазовой плоскости Х„Х2 (рисунок 8).

Л*' -|(ф + Дф)"' -ф-'J* + ф-'Д0-Ф"'ДФ(Ф + Дф)-]0 + ф-'Д0,

для норм которого получена оценка в виде

ч

\ 01=const

х,

2Лх,

Рисунок 8

Проекции точки пересечения изолиний 0, - const', вг - const', в2*вх. (а,^«.;) на оси QXt,OX1 определяют искомые значения параметров данной ЭЦ (х,,х2).

В реальных условиях измерение значений промежуточных параметров и вне зависимости от их природы производится с некоторыми погрешностями, характеризуемыми интервалами ±Д0, и ± Авг. Графически области погрешностей ограничены линиями, отстоящими от изолиний 0, - const, вг-const на расстояния ±Д0,, ±Д02. Пересечение областей погрешностей изменения в (параллелограмм abed на рисунке) определяет область, проекции которой на оси ау„0АГ2 позволяют оценить значения погрешностей определения х также в виде интервалов. Отсюда следуют выражения для интервальных оценок погрешностей в виде

где а, и аг - углы наклона изолиний.

Рассмотрены особенности анализа погрешностей для описанных выше алгоритмов. Анализ полученных результатов позволяет сделать важные практические рекомендации:

Ах;

Ав, cosa+A<72 cos«, sin(a,-a2)

AjCj -±

Aft, sin a2 + Aflsina, sin (a, -а2)

1. Для ИСИ с промежуточным время-импульсным преобразованием углы наклона изолиний зависят от априори неизвестных параметров ЭЦ х,,х2 Значениями углов можно варьировать, задавая либо соответствующие опорные параметры КО, либо калиброванные приращения параметров ИС.

2. Для ИСИ с промежуточным амплитудным

п

преобразованием целесообразно задавать

При измерении параметров п - элементных ЭЦ описанная процедура анализа и сделанные выводы принципиально не меняются; анализ переносится в л - мерное пространство параметров {*„}, и искомые параметры ЭЦ ищутся как координаты точки пересечения п изолиний В

подобных случаях всегда целесообразно ограничить размерность вектора состояния 5 ЭЦ определенным набором информативных параметров.

Получена вероятностная оценка погрешности, позволяющая определить степень доверия к интервальным оценкам. Показано, что определение искомых параметров х, только по одной — произвольной паре изолиний в общем случае дает смещенную оценку. С целью повышения точности предложено использовать в качестве оценок искомых параметров ЭЦ координаты средних по ансамблю точек попарных пересечений в идеале всех мыслимых реализаций изолиний В этом случае значения

углов уже нельзя считать фиксированными, их следует

рассматривать как реализации случайных величин, распределенных таким образом, что множество изолиний заполняет собой весь положительный квадрант Х10Х2. Линейная модель ситуации, заключается в том, что искомые параметры ЭЦ находятся как координаты точки пересечения двух случайных изолиний — прямых

/,(а,Д)-О;/г(а2,0г)-О5

где являются независимыми случайными величинами.

Из условия инвариантности следует требование, чтобы модуль разности углов а,,а2 был больше некоторой наперед заданной

малой величины е: |a,-e2|>f; в противном случае неопределенность в значениях координат становится недопустимо большой. Полученные результаты подтверждают выводы о характере зависимости результирующих погрешностей определения искомых параметров ЭЦ от погрешностей измерения промежуточных величин, а также указывают на целесообразность организации «дополнительной» структурно-информационной избыточности для повышения уровня значимости получаемых оценок. Избыточность может быть получена за счет либо увеличения числа используемых признаков А/, либо числа определяемых в результате промежуточных преобразований их значений N. Тогда на поле каждого /-го признака можно выделить до N областей G (максимально

м п

^ Естественно, что т.с (конец вектора состояния в)

принадлежит каждой из областей G9, т.е. Gec^. Важно, что все эти области пересекаются с базовой, т.е. С„ПС = Ш. При случайном в общем случае выборе вида признаков и отсутствии корреляции между признаками разной физической природы естественно предположить, что области G, не эквивалентны, т.е.

точка с принадлежит области пересечения G всех областей Gtl: т.е. CeQ Qgv . Основываясь на неравенстве

diroG-dimQ QG,, smindimG^,

где dim - размерность области, можно утверждать, что, введение дополнительной избыточности позволяет уменьшить степень неопределенности получаемых в ИЭ координат вектора состояния в, т.е. снизить погрешности измерения искомых параметров ЭЦ. Более того, обосновано ожидание того, что в силу случайного расположения т. с в каждой из областей G„, при

увеличении м и N, размерность области G будет стремиться к нулю, т.е. область будет стягиваться в точку с.

Основные выводы и результаты по работе.

1. Поставлена и сформулирована задача концептуального системного проектирования ИСИ параметров ЭЦ как задание предметной области, охватывающей собственно ЭЦ, СИ и внешние условия.

2. Показана возможность и целесообразность приложения теории и методов синтеза инвариантных УДС к синтезу ИСИ параметров ЭЦ. Выявлена специфика математических форм инвариантности применительно к решаемой задаче. Определены условия и ограничения, накладываемые на техническую реализацию ИСИ.

3. Сформулированы условия принципиальной разрешимости базовой задачи синтеза ИСИ параметров ЭЦ как обусловленность матрицы ОИ-ЭЦ и разрешимости системы аппаратурно составленных уравнений промежуточного преобразования в дополнительно организуемых в структуре ИСИ каналах обработки.

4. Предложена классификация методов обеспечения инвариантности при измерении параметров ЭЦ, базирующихся на фундаментальных положениях теории УДС. На ее основе выявлены перспективность аппаратурно-алгоритмического направления совершенствования методов и создано обобщенное математическое описание ИСИ параметров ЭЦ.

5: Разработан итерационный алгоритм и методика синтеза новых перспективных ИСИ параметров ЭЦ.

6. Осуществлен синтез базовых структур ИСИ параметров ЭЦ со структурно-алгоритмической избыточностью. Обоснована перспективность разработки комбинированных структур с уравновешиванием одного из параметров ЭЦ и развертывающим преобразованием второго параметра в частотно-временные сигналы, структур с математической моделью ЭЦ, основанных на аппаратурном составлении и решении систем уравнений, алгоритмов и структур с энергетическим доопределением и числовых ИСИ.

7. Предложен и развит обобщенный подход к синтезу алгоритмов числовых ИСИ параметров ЭЦ, основанный на составлении и решении дополнительных систем уравнений, связывающих искомые параметры ЭЦ с промежуточными величинами, характеризующими выходной сигнал ИС.

8. Предложена оптимизация решения задач числового измерения параметров ЭЦ за счет последовательного 3-х этапного формирования и решения системы уравнений относительно КХИ, КИМ и параметров ЭЦ.

9. Обоснован выбор базовой совокупности ЭЦ, на примере которой выявлены общие закономерности формирования структуры описывающих ее уравнений и разработана структура числовых измерительных преобразований при произвольном числе элементов ЭЦ.

10. Развит подход к определению погрешности многомерных СИ, основанный на представлении объемом в п-мерном фазовом пространстве параметров ЭЦ. На его основе разработана методика анализа интервальной и вероятностной погрешностей ИСИ параметров ЭЦ.

11. Выявлены потенциальные возможности и определены пути снижения погрешности структур ИСИ параметров ЭЦ. Доказана предпочтительность использования промежуточного амплитудного преобразования в ИСИ.

12. Обоснована возможность уменьшения случайной погрешности измерения за счет организации избыточности числа промежуточных параметров, подвергающихся измерения.

13. Разработан способ оценки погрешности ЧИП параметров ЭЦ, основанный на имитационном моделировании и сопоставлении результатов, получаемых при использовании идеального и реального алгоритмов обработки числовых массивов.

14. Теоретические результаты работы воплощены в более 20 разработанных и внедренных устройств, преобразователей и систем для измерения параметров ЭЦ, а также практически используются в учебном процессе в Пензенском государственном университете.

15. Результаты исследований и промышленной эксплуатации разработанной аппаратуры подтвердили справедливость основных научных положений работы.

Основные публикации по теме диссертации.

По теме диссертации опубликованы 123 научные работы, основные из них:

1. Мартяшин А.И. Основы инвариантного преобразования параметров электрических цепей: Монография/ КЛ. Куликовский, А.И. Мартяшин, С.К. Куроедов, Л.В. Орлова, Б.Л. Свистунов М.: Энергоатомиздат, 1990. — 216 с.

2. Свистунов Б.Л. Измерители параметров катушек индуктивности: Монография/ БЛ. Свистунов, П.П. Чураков. - Пенза: Изд-во Пенз. гос.ун-та, 1998. — 180 с.

3. Свистунов Б.Л. Вторичные измерительные преобразователи для взаимоиндуктивных датчиков: Монография/ Б.Л. Свистунов, В.Г. Полосин. - Пенза: Изд-во Пенз.гос.ун-та, 2001.-90 с.

4. Свистунов БЛ. Построение измерительных преобразователей с использованием двухканальной обработки// Изв. ВУЗов. Приборостроение, —1981.-MQ11.-C. 15-20.

5. Свистунов БЛ. Двухканальные устройства измерения параметров электрических цепей с промежуточным частотно-временным преобразованием // Датчики и системы.- 2ОО1.-МЬ4(21). - С. 25-28.

6. Свистунов БЛ. Преобразователи параметров емкостных и индуктивных датчиков в напряжение // Измерительная техника.- 2001,-МЬ6.- С. 50-52.

7. Свистунов БЛ. Классификация способов построения инвариантных средств измерений параметров электрических цепей // Датчики и системы.- 2003, - М°2(45).- С. 14-17.

8. Свистунов БЛ. Пути реализации принципа двухканальной инвариантности в средствах измерений параметров электрических цепей // Изв. ВУЗов. Приборостроение, 2003. - М°3(46).- С. 34-37.

9. Свистунов БЛ. Пассивная электрическая цепь как объект измерительного эксперимента с позиции теории систем // Изв. ВУЗов. Поволжье. Сер. Технические науки, 2003. — №1.- С.67-78.

10. Свистунов B.JL Физические основы измерения. Базовый курс подготовки специалистов. /Б.Л. Свистунов, П.П. Чураков//Датчики и системы, 2003. №10. С.2-5.

11. Свистунов Б.Л. Анализ методических погрешностей измерения параметров электрических цепей с промежуточным время-импульсным преобразованием // Датчики и системы, 2003. - №7.- С. 17-19.

12. Свистунов БЛ. Анализ методических погрешностей измерения параметров электрических цепей в устройствах со структурно-информационной избыточностью // Измерительная техника, 2002. — №4.- С. 42-47.

13. Свистунов Б.Л. Организация избыточности в средствах измерения параметров электрических цепей как способ снижения методической погрешности// Тр. междунар. симп. «Надежность и качество». — Пенза, 2003. — С. 310-313.

14. Свистунов Б.Л. Концептуальные основы проектирования унифицирующих преобразователей для параметрических датчиков// Датчики и преобразователи систем измерения, контроля и управления. Доклады XII научн.-технич. конференции. М., 2000. — С. 18.

15. Свистунов БЛ. Способы измерения толщины материала со структурной избыточностью в емкостном датчике / БЛ. Свистунов, Д.С. Прохоров// Контроль и диагностика, 2003. -№7.- С.25-31.

16. Свистунов Б Л. Повышение точности измерения толщины изделий из диэлектрических материалов / БЛ. Свистунов, Г.В. Суровицкая // Метрология, 1994. — №6.- С. 33-38.

17. Свистунов БЛ. Некоторые пути совершенствования трансформаторных датчиков контроля движения железнодорожного транспорта / БЛ. Свистунов, В.Г. Полосин // Датчики и системы, 2000. - №10(18). - С. 56-59.

18. Свистунов БЛ. Измерительный преобразователь угла поворота с емкостным датчиком / БЛ. Свистунов, Д.С. Прохоров // Датчики и системы, 2003. —№2(45).- С. 56-58.

19. Свистунов Б Л. Некоторые методы реализации принципа двухканальной инвариантности при измерении параметров электрических цепей // Методы и средства измерения в системах контроля и управления. Сб. научн. тр. - Пенза, 2002. - С. 79-80.

20. Свистунов Б.Л. Способы обеспечения инвариантности при измерении параметров электрических цепей // Надежность и качество. Сб. научн. тр. — Пенза, 2002. — С. 116-125.

21. Свистунов Б Л. Об одной возможности раздельного измерения параметров электрических цепей / Б.Л. Свистунов, А.И. Мартяшин// Методы и средства аналого-цифрового преобразования параметров электрических сигналов и цепей. Сб. научн. тр. — Саратов: СГУ, 1976. — С. 85-90.

22. Свистунов БЛ. Методы обеспечения инвариантности преобразования параметров электрических цепей на основе принципа двухканальности / БЛ. Свистунов, А.И. Мартяшин // Структурные методы повышения точности, быстродействия и чувствительности измерительных устройств. Сб. научн. тр. — Житомир, 1978. — С. 22-26.

23. Свистунов Б Л. Принцип построения преобразователей выходных величин параметрических датчиков / А.И. Мартяшин, БЛ. Свистунов, В.М. Шляндин // Всесоюзн. конф. «ИИС-77». Тезисы докладов. - Баку, 1978. - С.-25.

24. Свистунов БЛ. Способы построения устройств обработки для преобразователей параметров электрических цепей / БЛ. Свистунов, А.И. Мартяшин // Информационно-измертельная техника. — Межвуз сб. научн. тр. — Пенза: Пенз. политехи, ин-т, 1978. - Вып.8. -С. 162-164.

25. Свистунов БЛ. Структурная коррекция влияния температуры при измерениях физических величин с помощью индуктивных датчиков / БЛ. Свистунов, А.И. Мартяшин // Применение информационно-измерительных систем при эксплуатации авиационной техники. Сб. научн. тр. Киев, 1979. - С. 63-67.

26. Свистунов Б.Л. Преобразователь разбаланса дифференциальных индуктивных первичных преобразователей в период электрических колебаний / Б.Л. Свистунов, А.И. Мартяшин, В.И. Чернецов // Информационно-измерительная техника. — Межвуз. сб. научн. тр. — Пенза: Пенз. политехи, ин-т, 1979. — Вып.9. — С. 27-31.

27. Свистунов Б.Л. Время-импульсный преобразователь параметров электрических цепей в частотно-временные сигналы // Цифровая информационно-измерительная техника. Межвуз. сб. научн. тр. Вып. 11. Пенза, 1981. — С. 41-46.

28. Свистунов Б.Л. Об одном способе построения преобразователей параметров двухэлементных цепей // Республ. конф. «Вопросы проектирования и теории преобразователей информации». Тезисы докладов. Винница, 1982. - С. 44.

29. Свистунов Б.Л. Измерительно-вычислительный алгоритм преобразования параметров RLC-цепей // Научн. -техн. конф. «Интегрирующие частотные и время-импульсные преобразователи». Тезисы докладов. — Пенза, 1987. - С. 46.

30. Свистунов Б Л. Некоторые свойсхва измерительно-вычислительного алгоритма при динамических измерениях параметров электрических цепей // Цифровая информационно-измерительная техника. Межвуз. сб. научн. тр. Вып. 17. Пенза, 1988. - С. 153-156.

31. Свистунов Б Л. Принцип построения многоканальной системы для измерения динамических перемещений // 5-й Всесоюзный симпозиум «Динамические измерения». Тезисы докладов. - Л., 1988. - С. 25.

32. Свистунов Б.Л. Инвариантное преобразование параметров электрических цепей на основе принципа двухканальности // Всесоюзная научн.-техн. конф. «Проблемы теории чувствительности электронных и электромеханических систем». Тезисы докладов. — Таллин, 1989. - С. 38-40.

33. Свистунов Б.Л. Применение алгоритмов инвариантного преобразования параметров ЭЦ для

производственного контроля параметров

электрорадиоэлементов // Всесоюзн. научн.-техн. конф. «Контроль и диагностика радиоэлектронной аппаратуры и изделий электронной техники». Тезисы докладов. — Пенза, 1990. - С. 23-24.

34. Свистунов БЛ. Способ обеспечения раздельного отсчета в преобразователях выходных величин параметрических датчиков // Всесоюзн. научн.-техн. конф. «Методы и средства измерения механических параметров в системах контроля и управления»: Тезисы докладов. -Пенза, 1992. - С. 13-14.

35. Свистунов Б.Л. Программное обеспечение функционального преобразователя информации с датчика линейных перемещений // Б.Л. Свистунов, Г.В. Суровицкая // Междунар. конф. «Методы и средства измерения механических параметров в системах контроля и управления»: Тезисы докладов. — Пенза. - 1994. — С. 38.

36. Свистунов БЛ. Измеритель приращения емкости датчика / БЛ» Свистунов, Г.В. Суровицкая // Цифровая информационно-измерительная техника. Межвуз. сб. научн. тр. Вып.22. Пенза, 1994. - С. 33-38.

37. Свистунов БЛ. Способы обеспечения раздельного независимого отсчета в частотных преобразователях выходных величин параметрических датчиков // Датчики систем измерения, управления и контроля. Межвуз. сб. научн. тр. Вып. 13. Пенза, 1994. - С. 68-71.

38. Свистунов БЛ. Числовые преобразователи параметров многоэлементных двухполюсников / БЛ. Свистунов, Г.В. Суровицкая // Информационно-измерительная техника. Межвуз. сб. научн. тр. — Пенза: Изд-во Пенз. гос. ун-та, 1995. - Вып.23. - С. 15-21.

39. Свистунов БЛ. Подходы к повышению эффективности преобразования выходных величин параметрических датчиков // БЛ. Свистунов, Г.В. Суровицкая // Датчики в системах управления и контроля: Межвуз. сб. научн. тр. —

Пенза: Изд-во Пенз. гос. техн. ун-та, 1995. — Вып. 16. — С. 44-50.

40. Свистунов Б Л. Устройство для измерения приращения электрической емкости // Датчики систем измерения, контроля и управления. Межвуз. сб. научн. тр. Вып. 17. — Пенза, 1999. - С. 54-57.

41. Свистунов Б Л. Об одной возможности построения многоканальных систем для измерения динамических параметров // Датчики систем измерения, управления* и контроля. Межвуз. сб. научн. тр. Вып.21. Пенза, 2001. — С. 3-6.

42. Свистунов БЛ. К анализу методических погрешностей измерения параметров электрических цепей с обеспечением инвариантности методом доопределения // Надежность и качество. Сб. научн. тр. - Пенза, 2001. — С. 352-356.

43. Свистунов Б.Л: Способы построения инвариантных средств измерений параметров электрических цепей // Методы и средства измерения в системах контроля и управления. - Пенза, 2002. - С. 79-80.

44. Свистунов БЛ. Емкостной датчик со структурной избыточностью для измерения толщины материала / Б.Л. Свистунов, Д.С. Прохоров // Инженерно-физические проблемы новой техники. Сб. научн. тр. — М., 2003. — С. 155-157.

45. А.с. 423238 СССР. Преобразователь параметров электрических цепей в период / А.И.Мартяшин, А.Е.Морозов, БЛ.Свистунов, В.М;Шляндин // Открытия. Изобретения, 1974. №13.

46. А.с. 450343 СССР. Преобразователь параметров пассивной электрической цепи в частоту /А.И. Мартяшин,

A.Е Морозов, БЛ. Свистунов, П.П. Чураков, В.М. Шляндин // Открытия. Изобретения, 1974. №42.

47. А.с. 456233 СССР. Преобразователь параметров . сложных цепей в унифицированные сигналы /А.И.

Мартяшин, А.Е. Морозов, БЛ. Свистунов, П.П. Чураков,

B.М. Шляндин // Открытия. Изобретения, 1975. №1.

48. A.c. 519862 СССР. Преобразователь параметров электрических цепей в цифровой коп /АИ МяптяшинЛ д. F. Морозов, Б. Л. Csxcryxcs, В. М. Шляид«к // Открытия. Изобретения, 1976. № 24.

49. A.c. 534643 СССР. Датчик перемещения с частотным выходом /А И. Мартяшин, Д. Н. Николаев, Б. Л. Свистунов, В.И. Чернецов // Открытия. Изобретения, 1976. №41.

50. А.с. 599232 СССР. Цифровой измеритель параметров катушек индуктивности и конденсаторов /А. И. Мартяшин, Д. Н. Николаев, Б. Л. Свистунов, В. М. Шлян-дин // Открытия. Изобретения, 1978. №11.

51.А.С. 600479 СССР. Преобразователь параметров катушек индуктивности и конденсаторов в цифровой код /А. И. Мартяшин, Б. Л. Свистунов, В. М. Шляндин // Открытия. Изобретения, 1978. № 12.

52. Ах. 613267 СССР. Способ измерения параметров RC и RL-цепей / А. И. Мартяшин, А. Е. Морозов, Б. Л. Свистунов, В. М. Шляндин // Открытия. Изобретения, 1978. №24.

53. А.с. 618699 СССР. Способ измерения параметров катушек индуктивности / А. И. Мартяшин, Д. Н. Николаев, Б. Л. Свистунов, В. И. Чернецов, В. М. Шляндин // Открытия. Изобретения, 1978. № 29.

54. А.с. 1372250 СССР. Способ измерения параметров RC и RL-цепей / А. И. Мартяшин, Б. Л. Свистунов, А. Ф. Мольков // Открытия. Изобретения, 1988. № 5.

55. А.с. 1829014 СССР. Способ измерения параметров RC и RL-цепей/ А. И. Мартяшин, Б. Л. Свистунов // Открытия. Изобретения, 1993. № 27.

Свистунов БорисЛьвович

Структурно-алгоритмические методы синтеза средств инвариантного измерения параметров электрических цепей

Специальность 05.11.01 - Приборы и методы измерения (электрические измерения)

Сдано в производство 12.01.04. Формат 60х84л/16. Бумага писчая. Печать офсетная. Усл. печ. л. 2,56. Тираж 100. Заказ № 17.

Типография издательства Пензенского государственного университета. 440026, Пенза, Красная, 40.

3375

г

Структурно-алгоритмические методы синтеза средств инвариантного измерения параметров электрических цепей.

Введение.

Глава 1. Постановка задачи синтеза структур и алгоритмов инвариантных средств измерения (ИСИ) параметров электрических цепей (ЭЦ).

1.1. Общие вопросы синтеза ИСИ ЭЦ.

1.2. Описание состояния и поведения ЭЦ как объекта измерительного эксперимента.

1.3. ЭЦ как объект измерительного эксперимента с позиции теории систем.

1.4. Управляемость и наблюдаемость ЭЦ в составе комплекса ЭЦ измерительная схема.

1.5. Выработка стратегии измерительного эксперимента — синтез метода измерения.

Выводы по главе 1.

Глава 2. Анализ методов обеспечения инвариантности применительно к задаче синтеза ИСИ параметров ЭЦ.

2.1. Общие положения.

2.2. Постановка базовой задачи обеспечения инвариантности.

2.3. Классификация методов обеспечения инвариантности в ИСИ параметров ЭЦ. 96 Выводы по главе 2.

Глава 3. Синтез ИСИ параметров ЭЦ со структурно-алгоритмической избыточностью.

3.1. Общие положения.

3.2. Адаптивные ИСИ с физической моделью ЭЦ.

3.3. Адаптивные ИСИ с математической моделью ЭЦ.

3.4. ИСИ с промежуточным преобразованием в частотно-временной сигнал.

Выводы по главе 3.

Глава4.Числовые измерительные преобразователи для ИСИ параметров

4.1. Общие положения.

4.2.Алгоритмические аспекты разработки числовых измерительных преобразователей.

4.3. Разработка алгоритма автоматического формирования ХИ.

4.4. Выбор числа и вида характеристик иммитанса. 239 Выводы по главе 4.

Глава 5. Анализ погрешностей ИСИ и разработка путей их снижения.

5.1. Общие вопросы анализа погрешностей ИСИ со структурно-алгоритмической избыточностью.

5.2. Характеристика требований к совокупности промежуточных величин.

5.3. Интервальная оценка погрешностей измерения параметров ЭЦ.

5.4. Вероятностная оценка погрешностей измерения параметров ЭЦ.

5.5. Организация избыточности в ИСИ параметров ЭЦ как способ снижения погрешности измерения. 276 Выводы по главе 5. 282 Основные результаты и выводы по работе.

Список сокращений.

Состояние проблемы. Развитие методов и совершенствование средств измерений и контроля является одним из мощных рычагов повышения эффективности производства и качества продукции. Сложность современного производства, технологических процессов, а также собственно промышленных изделий и разнообразных природных объектов подразумевает необходимость измерения и контроля их многочисленных параметров и характеристик различной физической природы. Осуществление многопараметрового мониторинга окружающей среды, природных процессов, нарастающее усложнение задач исследования биологических объектов еще более актуализирует развитие измерительной техники, диктует необходимость совершенствования технических и эксплуатационных характеристик измерительных устройств и систем, обеспечения их новых функциональных возможностей. Можно смело сказать, что создание и совершенствование информационно-измерительных систем есть важнейшее направление, решительным образом определяющее прогресс как естественных и технических наук, так и промышленного производства.

Усложнение современных измерительных задач тесно связано с выраженным стремлением максимально полно и всесторонне описать исследуемый объект или процесс через параметры его модели. Естественно, что попытки создания все более адекватных (а, следовательно, более сложных) физических и математических моделей реальных объектов исследования с неизбежностью приводят к необходимости рассмотрения последних как многомерных, многокомпонентных объектов.

При этом в общем случае все параметры модели объекта исследования (ОИ) являются информативными, т.к. несут информацию о тех или иных его свойствах. Отсюда неизбежно возникает задача раздельного, независимого измерения каждого из параметров ОИ. Вместе с тем в конкретных случаях некоторые параметры могут считаться неинформативными, не подлежащими определению в данном опыте, и рассматриваться как мешающие факторы, влияние которых должно быть устранено или снижено до приемлемого по заданным критериям уровня. В этом смысле задача синтеза средств измерений (СИ) сходна с задачей подавления влияния на результат измерения внешних возмущений, обусловленных, например, состоянием окружающей среды в зоне расположения объекта измерения и датчиков.

Наконец, изменение в процессе измерения параметров и характеристик собственно СИ, включая параметры линий, связывающих его с ОИ, приводит к отклонению уравнения измерения от заданного вида и может поэтому рассматриваться также как влияющий фактор.

Во всех рассмотренных случаях задача осложняется тем, что для возмущающих воздействий (какова бы не была их природа), как правило, априори неизвестны законы изменения и даже статистические характеристики.

Традиционные решения измерительных задач рассмотренного плана основаны на использовании классической концепции измерений, которая предусматривает реализацию отображения каждой характеристики, параметра объекта в число с использованием отдельного преобразователя, обладающего свойствами селективности по данному параметру [1].

Такой подход возможен и иногда эффективен при измерениях некоррелированных параметров различной физической природы, характеризующихся неперекрывающимися спектральными диапазонами, однако неперспективен и, зачастую, просто непригоден для использования в информационно - измерительных системах, ориентированных на исследование сложных многомерных объектов и процессов. Такие измерительные задачи относятся к классу интеллектуальных. Измерительная задача по определению [2] является интеллектуальной, если алгоритм ее решения априори неизвестен, а значит, нахождение решения невозможно без привлечения интеллектуальных действий.

В измерительной технике необходимость в интеллектуализации в большинстве случаев возникает при переходе от скалярных измерений к векторным. При этом типовой является ситуация, когда один или несколько компонентов вектора параметров ОИ являются информативными, подлежащими измерению (преобразованию) и/или обработке в соответствии с поставленной «основной» измерительной задачей, а остальные компоненты несут информацию, описывающую сопутствующую ситуацию и их отношения с информационными компонентами — параметрами. Так, например, при измерении параметров многомерных ОИ, как правило, основной задачей является измерение заданных информационных компонентов хп а дополнительная (интеллектуальная) задача состоит в обеспечении взаимной инвариантности (автономности) результатов измерения.

Поскольку постановки основной и сопутствующих измерительных задач принципиально различны, расширение интеллектуальных возможностей (введение интеллектуальной обработки заданных компонентов вектора — логической, функциональной, сервисной, ранговой, ситуационной и др.) всегда связано с дополнительными затратами аппаратурных и/или програмно-временных ресурсов.

Для измерительных задач рассмотренного уровня более приемлема современная концепция измерений, предусматривающая использование для одновременного отображения многих характеристик ОИ общего СИ с тесно связанными и многофункциональными воспринимающими элементами (сенсорами, датчиками) [3]. Возможности реализации последних при этом подходе уже не ограничены жесткими требованиями формирования на их выходах величин, зависящих только от одной из характеристик исследуемого объекта [4]. Важное достоинство новой концепции состоит в том, что трудности реализации СИ могут быть перенесены с аппаратной части, где они зачастую неразрешимы вовсе, на программную [4,5].

Измерительная информация по каждой характеристике исследуемого ОИ для такого типа СИ получается, как правило, с использованием компьютерных технологий. Процедуру получения информации при этом часто называют «цифровой обработкой информации». Данный термин вряд ли отражает складывающиеся тенденции в области теоретических аспектов измерительных информационных технологий. Дело в том, что обобщающую информацию о значениях искомых характеристик несут не цифры, а число, так что представляется более плодотворной концепция числовых измерительных преобразований [6,7].

Алгоритмы преобразований данного класса синтезируются на базе математических моделей, описывающих процессы сигналообразования, преобразования и обработки измерительной информации. Можно считать, что если искомое значение измеряемой величины получено в виде числового эквивалента, то процедуры его получения, в том числе и в средствах вычислительной техники, должны иметь статус измерительных. Это обстоятельство, в частности, требует серьезных теоретических разработок в области критериев соответствия средств обеспечения числовых измерительных преобразований понятию «средство измерений».

Таким образом, можно утверждать, что современное направление развития измерительной техники является структурно-алгоритмическим. Одновременно совершенствование дискретных методов и средств обработки информации обусловливает развитие СИ по пути сокращения аналоговой части в структуре последних за счет перехода к числовой форме представления информации. Изменяются и требования к измерительным преобразователям в аналоговой части СИ. Отмеченное в [8] противоречие в развитии дискретных методов в принципиально аналоговой среде объектов физической природы стимулирует с одной стороны дальнейшее развитие специальных методов, а с другой -осмысление степени отображения в технике дискретно-непрерывной двойственности физического мира [9]. Ведущееся сейчас автором рассмотрение соответствующих аспектов этой актуальной проблемы, безусловно, выходит за рамки настоящей работы.

В числе ОИ видное место занимают пассивные электрические цепи (ЭЦ). ЭЦ представляют собой обширный класс непрерывных систем, достаточно удобный для изучения в силу того, что математический аппарат их анализа и синтеза весьма глубоко разработан. Однако непрерывный рост сложности ЭЦ и повышение ответственности измерительных экспериментов (ИЭ), включающих ЭЦ как ОИ, ставят перед теорией и практикой измерений качественно новые задачи. Перечень задач, при решении которых возникает необходимость получения информации о параметрах ЭЦ, - активном сопротивлении, емкости, индуктивности и взаимоиндуктивности, а также постоянной времени, добротности и др. — чрезвычайно широк и включает измерение параметров эквивалентных схем электрорадиоэлементов - резисторов, конденсаторов, моточных изделий, измерение выходных величин параметрических датчиков, определение свойств и характеристик материалов и процессов в электрохимии, биологии, геофизике, когда объект исследования представляется в виде ЭЦ и др. Ряд примеров применения, наиболее, по мнению автора, характерных и отражающих специфику задач данного круга, описан в [11-47]. Конечно, эти примеры далеко не исчерпывают перечень применений.

Подчеркнем, что одним из важнейших аспектов задачи получения информации о параметрах ЭЦ является осуществление раздельного независимого измерения каждого из параметров ЭЦ. В частном случае необходимо обеспечить независимость результата измерения одного из параметров от остальных, не подлежащих измерению в данном опыте (последние условно можно считать неинформативными, по меньшей мере - в данном измерительном эксперименте).

Разработка указанной проблемы неразрывно связана с развитием техники измерений параметров ЭЦ и имеет обширную историю. Значительный вклад в теорию и практику раздельного получения информации о параметрах ЭЦ внесли работы научных коллективов, руководимых Т.М. Алиевым, Э.М. Бромбергом, Л.И. Волгиным, Ф.Б. Гриневичем, К.Б. Карандеевым, В.Ю. Кнеллером, Л.Ф. и K.JI. Куликовскими, Б.Я. Лихтциндером, А.И. Мартяшиным, A.M. Мелик -Шахназаровым, Э.К. Шаховым, Ю.А. Скрипником, В.М. Шляндиным, Г.А. Штамбергером и другими.

Разработанные в этой области принципы построения СИ параметров ЭЦ с подбором воздействия на исследуемую цепь, с физической компенсацией влияния неинформативных параметров, с временным выделением информации и др. (ссылки на соответствующие работы даны ниже в тексте диссертации) позволили создать СИ, характеризующиеся широтой диапазонов измерения информативного параметра, достаточно высокой степенью инвариантности к неинформативным параметрам, относительно высокими точностными характеристиками. В то же время, как показали исследования и опыт практического использования этих СИ, достигнутые характеристики являются в ряде случаев предельными, т.к. принципиально ограничиваются используемыми способами обеспечения раздельного отсчета по каждому параметру ЭЦ. Это обстоятельство обусловило необходимость поиска новых путей построения СИ параметров ЭЦ, превосходящих известные по совокупности метрологических и эксплуатационных характеристик.

Прогресс в данной области измерительной техники в настоящее время связан прежде всего с поиском новых и совершенствованием существующих методов и средств измерений, синтезом оптимальных структур и алгоритмов функционирования последних [48-51]. При этом целесообразным является использование достижений смежных областей науки, техники и технологий.

Одно из весьма перспективных направлений поиска путей развития измерительной техники, в частности, совершенствования СИ параметров ЭЦ, состоит в их рассмотрении как управляемых динамических систем (УДС) и, соответственно, в применении концептуального и математического аппарата технической кибернетики и теории систем для синтеза и анализа подобных СИ. Рассматривая исследуемую ЭЦ как многопараметровый пассивный объект, можно представить его реакцию на опорное (возбуждающее) электрическое воздействие в общем случае в виде сложного электрического сигнала. Выделив в последнем составляющую (составляющие), определяемую параметром ЭЦ, измеряемым в данном ИЭ, можно считать другие составляющие сигнала влияющими факторами (возмущениями). С другой стороны, компенсация возмущений есть специфическая задача, успешно решаемая в теории автоматического управления и конкретно — в теории инвариантности УДС.

Основные положения этой теории были сформулированы в трудах выдающихся отечественных ученых: академиков Н.Н.Лузина, Б.Н.Петрова, В.С.Кулебакина, академика АН УССР А.И.Кухтенко, проф. Г.В.Щипанова, проф. Г.М.Уланова и др. Под инвариантностью (в УДС) понимается достижение полной или частичной независимости координат управляемой системы (т.е. ее поведения и соответствующих выходных параметров) от действующих на нее возмущений [52-63].

Вопросам применения положений теории инвариантности для построения СИ уделяется значительное внимание особенно в последнее время. В литературе накопилось достаточное количество примеров анализа и синтеза инвариантных СИ. Авторы многих работ, даже зачастую не употребляя термина «инвариантность», прямо или косвенно рассматривают вопросы использования идей теории инвариантности в той или иной области измерительной техники [64-97].

Понимание сходства задачи раздельного измерения параметров сложных много параметровых объектов в рассматриваемой области измерительной техники и обеспечения инвариантности в УДС послужило в семидесятые годы XV в. толчком для разработки СИ параметров ЭЦ, получивших позднее название «инвариантные» [98-109]. Инвариантность в этих приложениях понимается в смысле независимости результата измерения от неинформативных (не измеряемых в данном опыте) параметров исследуемой ЭЦ безотносительно к способу ее обеспечения. Уже первые попытки применения идей теории инвариантности для построения измерительных устройств и систем подтвердили перспективность данного направления развития измерительной техники. Пионерская роль в области применения положений теории инвариантности к измерению параметров ЭЦ принадлежит пензенской школе ученых - измерителей (В.М.Шляндин, А.И.Мартяшин, Э.К.Шахов, Е.П.Осадчий). На данном направлении уже более тридцати лет при непосредственном участии автора проводятся исследования и ведутся разработки соответствующих СИ. Основные результаты этих исследований, полученные к настоящему времени, изложены, например, в таких работах как [110-118]. Создана гамма оригинальных измерительных приборов и преобразователей, а также контрольно-измерительных систем различного назначения на их основе.

Вместе с тем, сложность проблемы обеспечения инвариантности в измерительной технике в целом, многочисленность и разнообразие частных теоретических и практических задач, связанных с разработкой, исследованием и практическим применением инвариантных СИ (ИСИ) параметров ЭЦ, оставляют для исследования обширное поле деятельности, прежде всего в наиболее перспективном направлении поиска и развития структурно-алгоритмических методов совершенствования СИ.

Для реализации поставленных целей на основе накопленного опыта оказалось необходимым обратиться к разработке обобщенного подхода к проблеме обеспечения инвариантности в технике измерения параметров ЭЦ прежде всего с целью поиска перспективных путей построения СИ, базирующихся на фундаментальных положениях теории УДС, теории инвариантности, с одной стороны, и на современных достижениях в области измерительной техники и информационных технологий - с другой. Существуют также некоторые научно-технические проблемы, в частности - вопросы анализа методических погрешностей ИСИ со структурной и алгоритмической избыточностью, вопросы датировки отсчетов и динамических погрешностей при временном разделении каналов, а также ряд других, непосредственно связанных с инвариантным измерением параметров ЭЦ, которые не нашли к настоящему времени освещения в литературе или рассмотрены фрагментарно.

Анализу результатов исследований в данной области измерительной техники, обобщению накопленного опыта, а также разработке, теоретическому и экспериментальному исследованию новых методов и средств инвариантного измерения параметров ЭЦ посвящена настоящая работа. Она обобщает тридцатилетний опыт научной и практической деятельности автора в этом направлении. Разработанные способы измерения и реализующие их СИ рассматриваются, как правило, применительно к измерению параметров двухполюсных двухэлементных

ЭЦ. Последние представляют весьма обширный и практически наиболее значимый класс ЭЦ, т.к. именно в виде двухэлементных ЭЦ с достаточной для практики точностью представляются эквивалентные схемы реальных электрорадиоэлементов, а также схемы замещения выходных цепей параметрических датчиков. В то же время основные положения и выводы, полученные при разработке ИСИ параметров двухэлементных ЭЦ, как показывает практика, могут быть с успехом распространены и на более сложные случаи многоэлементных и многополюсных ЭЦ.

Обоснования для проведения работы. Работа выполнялась в ходе реализации планов хоздоговорных и госбюджетных НИР Пензенского государственного университета (до 1993г. Пензенского политехнического института) в соответствии со следующими координационными планами и комплексными целевыми программами:

- координационные планы научно-исследовательских работ АН СССР по проблеме «Измерительные процессы и системы» (шифр 1.12.15) на 1976-1980г.г.; (шифр 1.13.1)-на 1981-1985 г.г.; (шифр 1.12.8)-на 1986-1990г.г.;

- целевая комплексная научно-техническая программа ГКНТ СССР О.Ц. 027 «Создание и развитие автоматизированных систем научных исследований и систем автоматизированного проектирования с применением стандартной аппаратуры КАМАК и измерительно-вычислительных комплексов» на 1986-1990г.г.;

- общегосударственная программа создания и производства приборов и средств автоматизации для научных исследований на 1986-1995г.г. (программа 23 (шифр 23.18.И и 23.58.И) «Средства автоматизации для научных исследований и программного обеспечения»);

- планы госбюджетных НИР ППИ - ПГТУ - ПГУ на 1995 - 2000 и 2000 - 2005 г.г.

Актуальность проблемы. В числе ОИ видное место занимают пассивные электрические цепи (ЭЦ), информацию о значении параметров которых необходимо получать в самых различных областях науки и техники, при исследовании весьма обширного круга объектов, допускающих представление электрическими схемами замещения.

ЭЦ как ОИ может быть охарактеризован 2 как обобщенными параметрами (добротность, постоянная времени и др.), так и параметрами элементов (сопротивление, емкость, индуктивность, взаимоиндуктивность). Эти параметры могут быть стационарными и нестационарными, линейными и нелинейными, сосредоточенными и распределенными, что обусловливает исключительное разнообразие и специфику методов измерения и средств их реализующих.

В то же время существует проблема, общая для любых схем замещения ЭЦ и измерительных экспериментов. Суть этой проблемы состоит в необходимости обеспечения раздельного независимого измерения в общем случае каждого из параметров ЭЦ или, что то же, обеспечения инвариантности результата измерения соответствующего параметра к значениям других, неинформативных или не подлежащих измерению в данном опыте параметров ЭЦ.

Современное состояние исследований и разработок в области СИ параметров ЭЦ характеризуется глубиной и полнотой проработки многих теоретических и практических вопросов, а также значительными успехами в создании аналоговых и цифровых приборов, вторичных преобразователей к параметрическим датчикам и др. Определенную лепту в теорию и практику данного направления внесли и работы автора. Вместе с тем, в связи с непрерывным возрастанием требований практики к точности, быстродействию, функциональным возможностям СИ, остаются актуальными задачи улучшения технических характеристик контрольно-измерительной аппаратуры, что обусловливает необходимость поиска новых путей ее построения и совершенствования, который требует теоретического обобщения наработанных подходов, определения их возможностей и ограничений, перспектив практического приложения, а также направлений дальнейших исследований.

Указанные причины определили выбор направления диссертационной работы и обусловили ее актуальность.

Предмет исследований. Инвариантные средства измерений (ИСИ) параметров ЭЦ. Общие закономерности их построения и методы синтеза. Структурно-алгоритмические методы совершенствования ИСИ параметров ЭЦ. Приложение методов обеспечения инвариантности в УДС к синтезу ИСИ, возможности и ограничения использования канонических форм инвариантности для раздельного измерения параметров ЭЦ. Развитие и совершенствование структур и алгоритмов многоканальных ИСИ с пространственным и временным разделением каналов. Способы организации и специфика числовых ИСИ. Вопросы анализа методических погрешностей многоканальных ИСИ с определением искомых параметров ЭЦ путем вычислений по множеству промежуточных величин. Вопросы датировки отсчетов в ИСИ с временным разделением каналов. Определение перспектив развития ИСИ параметров ЭЦ.

Цель исследований. Теоретическое обобщение и развитие методов построения ИСИ на основе положений теории инвариантности, разработка на этой основе способов и средств получения информации о параметрах ЭЦ, обеспечивающих инвариантность результатов измерения по каждому из параметров ЭЦ и обладающих совокупностью повышенных технических характеристик; теоретическое и экспериментальное исследование соответствующих измерительных средств, а именно:

1. Постановка и формализованное описание базовой задачи синтеза ИСИ как задачи обеспечения взаимной инвариантности результатов измерения параметров ЭЦ (раздельного независимого отсчета).

2. Формулировка условий принципиальной разрешимости базовой задачи как обусловленности соответствующей матрицы ОИ - ЭЦ и разрешимости системы аппаратурно составляемых уравнений, являющихся уравнениями промежуточного преобразования в дополнительно организуемых в структуре ИСИ параллельных и/или последовательных каналах обработки.

3. Выявление специфики реализации кононических форм инвариантности применительно к задачам раздельного измерения параметров ЭЦ, преимущественных областей их использования в этих задачах, условий и ограничений, накладываемых на их техническую реализацию.

4. Теоретическое обоснование методов построения ИСИ на основе положений теории инвариантности; формулировка соответствующих условий инвариантности результатов измерения;

5. Анализ реализуемости условий инвариантности и степени достижения инвариантности посредством предложенных способов;

6. Синтез обобщенного подхода к проектированию ИСИ параметров ЭЦ на основе введения в ИСИ избыточности. Разработка алгоритмов реализации метода с введением избыточности - временной, пространственной, аппаратурной, программной.

7. Синтез соответствующих базовых структур ИСИ — с последовательным и параллельным промежуточным преобразованием. Разработка способов измерения как вариантов базового алгоритма с различным формированием уравнений промежуточных преобразований: вариацией пассивных параметров (исследуемой ЭЦ и измерительной схемы в целом), активных параметров (воздействия на ЭЦ, опорных сигналов), вариацией частотно - временных параметров по входу и по выходу.

8. Исследование вопросов построения основных специфических узлов ИСИ - измерительных схем, узлов анализа и управления.

9. Разработка концепции алгоритмического и программного обеспечения числовых ИСИ на базе средств цифровой вычислительной техники.

10.Развитие методов и методик оценки погрешностей многопараметровых ИСИ и влияние на этой основе перспективных направлений совершенствования методов и средств ИСИ.

11.Разработка и внедрение ИСИ параметров ЭЦ в составе автономных приборов и информационно-измерительных систем различного назначения.

12. Внедрение результатов научных исследований в учебных процесс в виде соответствующих разделов лекционных курсов, курсового и дипломного проектирования, лабораторного практикума, учебных пособий, диссертационных работ.

Методы исследований. Методологическую основу работы составили положения теории систем в целом и УДС в частности, теории сигналов, теории инвариантности, теории идентификации, теории информационно -измерительных систем, а также методы математического анализа, вычислительной математики, организации натурных и компьютерных экспериментов и обработки экспериментальных данных, математического и имитационного моделирования.

Научная новизна проведенных исследований заключается в следующем:

1. Развиты и обоснованы с позиций теории инвариантности методы получения информации о параметрах ЭЦ; предложен обобщенный подход к проблеме обеспечения инвариантности на основе организации в СИ избыточности.

2. Выделено в качестве перспективного структурно — алгоритмическое направление совершенствования методов и средств инвариантного измерения параметров ЭЦ.

3. Сформулированы и формализованы условия обеспечения инвариантности результатов измерения к неинформативным или не подлежащим измерению в данном опыте параметрам ЭЦ как обусловленности матрицы, описывающей ОИ-ЭЦ и разрешимости системы аппаратурно составляемых уравнений, являющихся уравнениями промежуточного преобразования в дополнительно организуемых в структуре ИСИ параллельных и/или последовательных каналах обработки.

4. Предложена классификация методов обеспечения инвариантности при измерении параметров ЭЦ, основывающихся на способах организации в ИСИ структурной и алгоритмической избыточности.

5. Разработаны и исследованы новые классы многоканальных ИСИ с параметрическим доопределением и с уравновешиванием по частоте, синтезированы реализующие их структуры измерительных устройств и преобразователей параметров ЭЦ.

6. Поставлена и решена задача описания процессов образования и анализа методических погрешностей для числовых ИСИ; разработана оригинальная методика анализа погрешностей с учетом трансформирования погрешностей преобразования «параметр-сигнал» и погрешностей промежуточных преобразований. Выработаны рекомендации по выбору параметров каналов обработки, разработаны способы автоматической компенсации погрешностей программными средствами.

7. Разработан, апробирован и внедрен ряд оригинальных структур измерительных устройств, преобразователей в унифицированный сигнал, устройств допускового контроля параметров ЭЦ и выходных величин параметрических датчиков, обладающих комплексом технико-эксплуатационных характеристик, превосходящих существующие, а также измерительных систем и комплексов на их основе.

8. Поставлена и решена задача разработки программного обеспечения числовых измерительных преобразователей ИСИ сложных многоэлементных ЭЦ.

9. Определены перспективные направления развития техники инвариантного измерения параметров сложных ЭЦ.

Результаты научных исследований составили теоретическую и практическую основу для создания комплекса ИСИ параметров ЭЦ, обеспечивающих инвариантность результатов измерения, и построения на этой базе систем измерения и контроля различного назначения.

Новизна и оригинальность выполненных разработок подтверждается тем, что все они выполнены на уровне изобретений (защищены 50 авторскими свидетельствами).

Практическое значение проведенных исследований заключается в разработке основ теории, проектировании, создании и практической реализации нового класса измерительных устройств и системно ориентированных измерительных преобразователей, обеспечивающих решение ряда нерешенных ранее измерительных задач производственного и исследовательского плана, как то:

• разработка ряда новых структур и алгоритмов ИСИ параметров ЭЦ, по совокупности технических характеристик, превосходящих известные;

• устранение зависимости результатов измерений параметров ЭЦ от неинформативных в данном опыте параметров;

• устранение влияния внешних влияющих факторов (температуры в зоне расположения датчика, параметров линии связи, изменения диэлектрической проницаемости среды и др.);

• автоматическое отнесение результатов многоточечных измерений к фиксированным (заданным) временным сечениям;

• повышение метрологической надежности контрольно-измерительной аппаратуры производственного и исследовательского назначения;

• обеспечение использования современных информационных технологий в проектировании, производстве измерительной аппаратуры параметров ЭЦ, а также различных физических величин, воспринимаемых с помощью параметрических датчиков;

• повышение производительности и улучшение условий труда работников научно-исследовательских учреждений и промышленных предприятий;

• повышение качества учебного процесса при подготовке инженеров по соответствующим направлениям и специальностям в Пензенском государственном университете и родственных вузах.

Предложенные решения позволили также значительно упростить структуры ИСИ, снизить требования к их базовым узлам, повысить быстродействие и помехоустойчивость.

Разработана методика инженерного проектирования ИСИ параметров ЭЦ.

Результаты проведенных научных исследований и выполненные практические разработки используются в учебном процессе и нашли применение в ряде учебных пособий, разделах лекционных курсов, лабораторных установках, курсовых и дипломных работах студентов соответствующих специальностей.

Реализация работы. Результаты используются рядом научных групп в Пензенском государственном университете и в ряде других научно-исследовательских организаций России при исследованиях и разработках ИСИ, измерительных преобразователей и систем различного назначения. Отдельные вопросы теории и практической реализации ИСИ послужили темами для трех кандидатских диссертаций, подготовленных под руководством автора. Результаты научно-исследовательских и опытно-конструкторских работ, выполненных автором в качестве научного руководителя, ответственного исполнителя или исполнителя, внедрены на промышленных предприятиях и в научно-исследовательских учреждениях в виде автономных измерительных устройств и преобразователей, используемых в контрольно-измерительных системах различного назначения, в частности:

1. Преобразователь для измерения и контроля сопротивления и емкости 2-х и 3-х элементных электрических цепей в составе специализированного тестера для контроля монтажа печатных плат -на предприятии п/я А - 7438, г.Санкт-Петербург.

2. Измерительный преобразователь перемещения на базе индуктивного дифференциального датчика перемещений типа ДПК-01 в составе цифрового микрометра ЦМ1 для рабочего места контролера механического цеха ПО «Пенздизельмаш», завода «Автозапчасть», г.Пенза и ПО «Электромеханика», г.Пенза.

3. Комплекс измерительных преобразователей давления в цилиндре дизельного двигателя и перемещения поршня цилиндра на базе серийного дифференциального индуктивного датчика давления ДДИ-21 и потенциометрического датчика перемещения в 6-ти канальной системе для измерения среднего индикаторного давления на ПО «Пенздизельмаш», ПО «Пензкомпрессормаш» и для одноканального измерителя во ВНИИПТХиммаш, г.Пенза.

4. Измерительные преобразователи индуктивности и емкости в составе двухканального измерителя перемещений (по изменению индуктивности) и диэлектрической проницаемости (по изменению емкости в жидкостной среде зазора между датчиком и исследуемой поверхностью) в составе прибора для исследования явления кавитации вращающихся деталей различного профиля - во ВНИИПТХиммаш, г.Пенза.

5. Быстродействующий (до 100 изм/с) преобразователь выходного параметра датчика давления (на базе датчиков типа ДДИ) в составе многоканальной системы измерения контроля и оперативной регистрации быстроизменяющегося давления в замкнутом объеме при высокой температуре - на предприятии п/яА - 7677, г.Воронеж.

6. Система контроля и измерения механических параметров при производственных испытаниях ленточных машин марки Л250-1, JI2-50-220 и Л2-50-220У (определение натяжения хлопковой ленты в зоне плетения - в узле раскатной рамки, измерения зазоров между нажимными валиками и рифлеными цилиндрами - в узле вытяжного прибора) - в ОАО «Пензтекстильмаш», г.Пенза.

7. Система автоматического контроля технологических параметров -ЗАО «ПенЗа», AMO ЗИЛ, г.Пенза.

8. Сейсмические преобразователи специального назначения в составе комплексных систем безопасности (Государственный музей-заповедник «Царское село» и др.) - в НПП РАСТ-Т, г.Пенза, а также в средстве обнаружения «ГОНГ» - в НИКИРЭТ, г.Заречный.

9. Блок контроля технических параметров мельничных комплексов УПМК-ПМ-300, Поволжье ВТ2-01. - в ОАО «Пензмаш», г.Пенза.

Ю.Система контроля параметров движения (программные продукты и аппаратные средства) и локомотивный скоростеметр — в ОАО «Электромеханика», г.Пенза.

11.Преобразователь емкости в частоту для датчика давления в системе управления промышленными манипуляторами - в п/я Р6380, г.Пенза.

12.Цифровой измеритель расхода масла на угар и мощности дизелей типа ПДГ-49; ИИС контроля энергетических параметров дизельгенераторов - в ОАО «Пенздизельмаш», г.Пенза.

13.Стенд производственного контроля параметров электрорадиоэлементов - в ФГУП «Пензенское ПО «Электроприбор», г.Пенза.

14.Устройство измерения и допускового контроля технологических параметров станков с ЧПУ - в ОАО «Пензенский центр технического обслуживания металлообрабатывающего оборудования с ЧПУ», г.Пенза.

15.Измерительный преобразователь И.ЬС - параметров сложных электрических цепей в цифровом многоканальном измерительном приборе - в ОНИЛАЭиК, г.Пенза.

1 б.Преобразователь индуктивности датчика перемещения в частоту - в ООО «Станкосервис М», г.Москва.

17.Цифровой измеритель отношения давления в двигателях внутреннего сгорания и комплекс КИП для приемно-сдаточных испытаний - в ОАО «Пензкомпрессормаш», г.Пенза.

18.Гамма системно ориентированных преобразователей неэлектрических величин на базе параметрических датчиков в составе аппаратуры комплексного контроля оборудования - в ФГУП «Пензенский завод «Автомедтехника», г.Пенза.

19.Преобразователи угла поворота в унифицированный сигнал на базе параметрических датчиков в виде гибридных ИС (серия 427ПА) и ГИС АЦП для вращающих трансформаторов (в рамках ОКР «Камышит» для специзделий) - в НИИЭМП, г.Пенза.

Экономический эффект в ценах 1991г. составил 1970 тыс. руб. После 1991г. экономический эффект не оценивался. Кроме того, результаты диссертационной работы были использованы в разработках ряда СИ, выполненных в Пензенском региональном центре высшей школы (ПРЦ ВШ) и внедренных на предприятиях Пензенской области. Использование разработок подтверждается соответствующими справками, приведенными в Приложении.

Апробация работы. Основные положения диссертационной работы, результаты проведенных исследований, опыт практического применения разработок докладывались и получили одобрение научной общественности на ряде Международных, Всесоюзных, Всероссийских, Республиканских, региональных и отраслевых симпозиумов, конференций, семинаров:

• Всесоюзный НТС «Вопросы теории и проектирования аналоговых измерительных преобразователей», г.Ульяновск, 1978;

• Республиканская НТК «Структурные методы повышения точности, быстродействия и чувствительности измерительных устройств», г.Житомир, 1978;

• Всесоюзная НТК «Информационно-измерительные системы», г.Баку, 1978, г.Ульяновск, 1989;

• Республиканская НТК «Применение информационно-измерительных систем при эксплуатации авиационной техники», г.Киев, 1979;

Республиканский НТС «Методы и средства преобразования электрических величин в частотно-временные сигналы и их применение в цифровых средствах измерений», г.Пенза, 1980; Республиканская конференция «Вопросы проектирования и теории преобразователей информации», г.Винница, 1982; Республиканская конференция «Интегрирующие частотные и время-импульсные преобразователи», г.Пенза, 1987;

5-й Всесоюзный сипозиум «Динамические измерения», г.Ленинград, 1988;

Всесоюзная НТК «Проблемы теории чувствительности электронных и электромеханических измерительных систем», г.Таллин, 1989; Всесоюзная НТК «Контроль и диагностика радиоэлектронной аппаратуры и изделий электронной техники», г.Пенза, 1990; Всесоюзная НТК «Методы и средства измерения механических параметров в системах контроля и управления», г.Пенза, 1992, 1994; Международная НТК «Методы и средства оценки и повышения надежности приборов устройств и систем», г.Пенза, 1993; Всероссийская НТК «Методы и средства измерений физических величин», г.Нижний Новгород, 1998, 2000;

XII Республиканская НТК «Датчики и преобразователи информации систем измерения, контроля и управления», (Датчики-2000), г.Судак, 2000;

Всероссийская НТК «Измерения, автоматизация и моделирование в промышленности и научных исследованиях», г.Бийск, 2000; Международная НТК «Методы, средства и технологии получения и обработки информации», г.Пенза, 2000;

III Всероссийская научно-практическая конференция «Технические средства охраны и системы управления доступом», г.Пенза, 2000;

• Международный симпозиум «Надежность и качество», г.Пенза, 2001,2002, 2003.

• Международная НТК «Концептуальные алгебраические логики, исчисления и нейроматематика в науке, технике и экономике», г.Ульяновск, 2002.

• Междунароная НТК «Методы и средства измерения в системах контроля и управления», г.Пенза, 2002, 2003.

• 7-ое Всероссийское НТ Совещание-семинар «Инженерно-физические проблемы новой техники», г. Москва, 2003;

• Международная НТК «Актуальные проблемы науки и образования», г. Пенза, 2003.

Публикации. По теме работы опубликовано 123 работы, 3 монографии, 6 учебных пособий, 39 статей, 25 тезисов докладов, получено 50 авторских свидетельств.

Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из 5 глав, основных результатов по работе и приложения. Общий объем работы 31.2 листов. Библиография 319 наименований.

Автор считает своим приятным долгом выразить искреннюю благодарность своему Учителю — Заслуженному деятелю науки и техники РФ, д.т.н., профессору МАРТЯШИНУ Александру Ивановичу - за постоянное внимание к работе, ценные замечания и советы по ее выполнению.

Выводы по главе 5. 1. Развит подход к определению погрешностей ИСИ многомерных ОИ, основанный на представлении погрешности объемом в п-мерном фазовом пространстве параметров ЭЦ, внутри которого могут располагаться результаты измерений (результаты не определены).

РА-0,6 у а5г/ А* / ' Лъ Sot то го so ЛГ

Рисунок 5.15

Показана возможность и целесообразность применения данного подхода к интервальной и вероятностной оценке погрешностей. Выявлены потенциальные возможности и определены пути совершенствования в части снижения погрешностей методов ИСИ параметров ЭЦ. Показано, что алгоритмы построения ИСИ с промежуточным амплитудным преобразованием более предпочтительны с точки зрения уменьшения погрешности измерения.

Обоснована возможность снижения случайной погрешности измерения за счет организации избыточного числа промежуточных параметров, подлежащих измерению.

СПИСОК СОКРАЩЕНИЙ АП - амплитудное преобразование ВИП - время-импульсное преобразование ВУ — вычитающее устройство ГТИ - генератор тактовых импульсов ИВВ - источник возбуждающего воздействия ИП - измерительный преобразователь ИС - измерительная схема ИСИ - инвариантное СИ ИЭ - измерительный эксперимент КИ - катушка индуктивности КИм - коэффициент иммитанса КО - канал обработки

КХИ - коэффициент характеристики иммитанса

ОИ - объект исследования

ПВ - промежуточная величина

ПД - параметрический датчик

ПСИ - процессорное средство измерений

СИ - средство измерений

СУ - суммирующее устройство (сумматор)

ТС — техническая система

УА - узел анализа

УАиУ - устройство анализа и управления УД С- управляемая динамическая система УС - узел сравнения

УФКС - узел формирования компенсирующего сигнала ХИ - характеристика иммитанса ЧИП - числовой измерительный преобразователь ЭЦ-электрическая цепь

1. Любарский Ю.Я. Интеллектуальные информационные системы. — М.: Наука, 1990.-227с.

2. Кнеллер В.Ю. XV Всемирный конгресс ИМЕКО // Датчики и системы. ИКА. № 1, 2000, № 1. С.39-41.

3. Осадчий Е.П. К вопросу создания средств переработки информации для современных производительных комплексов // Датчики систем измерения, контроля и управления: Межвуз. сб. научн. тр. вып. 13. - Пенза: Изд-во Пенз. гос. техн. ун-та, 1994. - С.3-7.

4. Свистунов Б.Л. Концептуальные основы проектирования унифицирующих преобразователей для параметрических датчиков. Доклад XII научно-технической конференции «Датчики и преобразователи систем измерения, контроля и управления» (Датчик-2000), М. С. 18

5. Кнеллер В.Ю. Средства измерений параметров цепей переменного тока: тенденции развития и актуальные задачи // Приборы и системы управления №1, 1998. С.64-68.

6. Свистунов Б.Л. Числовые преобразователи параметров многоэлементных двухполюсников / Б.Л. Свистунов, Г.В. Суровицкая // Информационно-измерительная техника: Межвуз. сб. науч. тр. Пенза: Изд-во Пенз. гос. техн. ун-та, 1995. -Вып.23. - С.15-21.

7. Свистунов Б.Л. Организация научных исследований /Б.Л. Свистунов, Л.В. Орлова, А.Н. Якимов // Учебное пособие. Пенза: Пенз. политехи, ин-т, 1985. -79с.

8. Свистунов Б.Л. Концепции современного естествознания. Современная естественнонаучная картина мира: Учебное пособие. — Пенза: Пенз. гос. техн. ун-т, 1995.-210с.

9. Свистунов Б.Л. Техносфера и основы современных технологий: Учебное пособие. Пенза: Пенз. гос. ун-т, 1998. - 234с.

10. Берлинер М.А. Измерение влажности. М.: Энергия, 1973. - 280с.

11. Берман Л.С. Емкостные методы исследования полупроводников. Л.: Наука, 1972.- 104с.

12. Бугров A.B. Высокочастотные емкостные преобразователи и приборы контроля качества. М.: Машиностроение, 1982. - 94с.

13. Гаврилюк М.А. Электронные измерители С, L, R-цепей / М.А. Гаврилюк, Е.П. Соголовский // Львов: Высшая школа, 1978. 134с.

14. Гольдман B.C. Индуктивно-частотные преобразователи неэлектрических величин / B.C. Гольдман, Ю.И. Сахаров // М.: Энергия, 1968. - 96с.

15. Графов Б.М. Электрохимические цепи переменного тока / Б.М. Графов, Е.А. Укше // М.: Наука, 1973. - 128с.

16. Зи С. Физика полупроводниковых приборов. Кн.1 / Пер. с англ. М.: Мир, 1984.-456с.

17. Зимин Е.Ф. Измерение параметров электромагнитных полей в проводящих цепях / Е.Ф. Зимин, A.C. Кочаков // М.: Электроатомиздат, 1985. - 256с.

18. Искандер М.Ф., Дерни К.Х. Электромагнитные методы медицинской диагностики: Обзор // ТИИЭР. 1980. - Т.68. - № 1. - С. 148-156.

19. Карандеев К.Б. Емкостные самокомпенсированные уровнемеры / К.Б. Карандеев, Ф.Б. Гриневич, А.И. Новиков // М.: Энергия, 1966. - 135с.

20. Лаксинов В.П. Измерения, обработка и анализ быстродействующих процессов в машинах. М.: Машиностроение, 1987. - 207с.

21. Левшина Е.С.Электрические измерения физических величин / Е.С. Левшина, П.В. Новицкий // Л.: Энергоатомиздат, 1983. - 320с.

22. Леппе Р. Измерения в энергетической электронике / Р. Леппе, Ф. Фишер // -М.: Энергоатомиздат, 1986, 141с.

23. Лившиц А.Е. Индуктивные приборы / А.Е.Лившиц, Б.М.Сорокин //-Л., ЛНТП, 1989.-26С.

24. Литовченко В.Г. Основы физики микроэлектронных систем металл-диэлектрик-полупроводник / В.Г. Литовченко, А.П. Горбань // Киев: Наумова думка, 1978.-314с.

25. Логинов В.Н. Электрические измерения механических величин. М.: Энергия, 1976.-104 с.

26. Лошников В.Я. Резистивные и емкостные ЧП. -Новосибирск, 1977.-80с.

27. Мапов В.В. Пьезорезонансные датчики. М.: Энергоатомиздат, 1989. - 271 с.

28. Мирский Г.Я. Электронные измерения. М.: Радио и связь, 1986. - 440с.

29. Науменко А.И. Основы электроплетизмографии / А.И. Науменко, В.В. Скотников// М.: Медицина, 1975. -216с.

30. Новицкий П.В. Электрические измерения неэлектрических величин. Л.: Энергия, 1975.-576с.

31. Нуберт Г.П. Измерительные преобразователи неэлектрических величин. Л.: Энергия, 1970.-360с.

32. Обоишев Ю.П. Индукционные измерительные преобразователи переменных магнитных полей. Л.: Энергоатомиздат, 1984. - 117с.

33. Осадчий Е.П. Проектирование датчиков для измерения механических величин / М.: Машиностроение, 1979. - 480с.

34. Тиль Р. Электрические измерения неэлектрических величин. М.: Энергоатомиздат, 1987.- 191с.

35. Усиков C.B. Электрометрия жидкостей. Л.: Химия, 1974. - 144с.

36. Утямышев Р.И. Радиоэлектронная аппаратура для исследования физиологических процессов. — М.: Энергия, 1969. 348с.

37. Форейт И. Емкостные датчики неэлектрических величин. М. - Л.: Энергия, 1966.- 160с.

38. Эпштейн С.Л. Измерение характеристик конденсаторов. Л.: Энергия, 1971. -220с.

39. Beg S. A Capacitance manometer with a stainless bellows sealed membrance: Y. Phus, 1978, E11, № 5, 397 - 483 p.

40. Berkovitz R.C. Coditions for network-element-value solvability // IEEE Trans. Circuit Theory. 1962. - V.CT-9. Р/ 24-29.

41. Ferris C.D., Rose D.R. An operational amplifier electrode impedance bridge for electrolyte measure ments. - Medical and Biological Engineering, 1972, V10,№5,p. 647-654.

42. Hall H.P. A Technigue for Avoiding Connection Errors in copmputerized Impedans Measuring Systems. - IEEE Transactions on Instrumentation and Measurement, 1971, V.JM - 20, №4, p. 249 - 253.

43. Iskander M.I., Stuchly S.S. A time domain technique for measurement of the dielectric properties of biological substances. - IEEE Trans. Of Instrumentation and Measurement, 1972, V.IM -21, №4. P.425 - 429.

44. Pacela A.F. Impedance pneumography asurvey of instrumentations technique. // Megical and Biological Enfineering, 1966, V4, №1, p. 1-5.

45. Van de Ven H.H., Gisling Eykhoff P. The measurement of the impedance by automatic adjustment of physical model.-AICA, 1973, V. 15, № I, p.8 — 15.

46. Zielonko R. Krolikowski A., Hoja J. Fault identification in analog electronic modules wich measurements at externals / Preprint of VII IMEKO Congress -London, 1976, paper AQC/ 122, p.l 10.

47. Кнеллер В.Ю. Состояние и тенденции развития средств автоматического измерения параметров цепей переменного тока // Измерение, контроль, автоматизация: Научн.-техн.сб. -обзор.-М.: ИНФОРМПРИБОР, 1993.-№1-2.-С. 13-22.

48. Киншт Н.В. Диагностика электрических цепей / Н.В. Киншт, Н.Г. Герасимова, М.А. Кац // М.: Энергоатомиздат, 1983. - 192с.

49. Кнеллер В.Ю. Топологический и структурный подходы к эквивалентным преобразователям инвариантных систем преобразования информации / В.Ю.Кнеллер, В.А.Скоморохов, A.M. Фаянс // Труды XV конгресса ИМЕКО. Осака, Япония, 1999.

50. Мартяшин А.И. Принцип построения преобразователей выходных величин параметрических датчиков / А.И. Мартяшин, Б.Л. Свистунов, В.М. Шляндин // Всесоюзная конференция по измерительным информационным системам «ИИС-77». Тезисы докладов. Баку, 1978. - С.25.

51. Кулебакин B.C. Теория инвариантности автоматических регулирумых и управляемых систем // Труды I Международного конгресса ИФАК по автоматическому управлению. Т.1. Изд-во АН СССР, 1961. С.45-54.

52. Кухтенко А.И. Проблема инвариантности в автоматике. Киев: Гостехиздат УССР, 1963.-376с.

53. Менский Б.М. Принцип инвариантности в автоматическом регулировании и управлении. М.: Машиностроение, 1972. - 248с.

54. Павлов В.В. Инвариантность и автономность нелинейных систем управления. Киев: Наукова думка, 1971. - 272с.

55. Петров Б.Н. Структура абсолютно инвариантных систем и условия их физической осуществимости / Б.Н.Петров, А.И.Кухтенко // Теория инвариантности в системах автоматического управления: Сб. научн. трудов. -М.: Наука, 1969. -С.26-48.

56. Петров Б.Н. О применении условий инвариантности.- Труды II Всесоюзного совещания по теории автоматического регулирования, Т.П. M.-JI.,Изд-во АН СССР, 1955. С. 15-27.

57. Петров Б.Н. Принцип инвариантности и условия его применения при расчете линейных и нелинейных систем.- Труды I Международного конгресса ИФАК по автоматическому управлению, т. 1, Изд-во АН СССР, 1961. С.4-21.

58. Петров Б.Н. Современные методы проектирования систем автоматического управления /Б.Н.Петров, В.В. Солодовников, Ю.И.Топчиев // М.: Машиностроение, 1967.-703с.

59. Розоноэр Л.И. Вариационный подход к проблеме инвариантности систем автоматического управления // Автоматика и телемеханика, 1963, №6,7.-С.54-68.

60. Уланов Г.М. Статистические и информационные вопросы управления по возмущению. М.: Энергия, 1970.-210с.

61. Уланов Г.В. Динамическая точность и компенсация возмущений в системах автоматического управления. М.: Машиностроение, 1971.-260с.

62. Щипанов Г.В. Теория и методы проектирования автоматических регуляторов // Автоматика и телемеханика. №1, 1939.-С.49-66.

63. Алиев Т.М. Промышленные инвариантные системы автоматического управления. М.: Энергия, 1971. - 89с.

64. Богданов В.И. О возможности синтеза высокочастотных измерительных систем с помощью теории инвариантности. Сб. «Приборостроение», Вып. №2,- Киев: Техника, 1966. 168с.

65. Бромберг Э.М. Тесттовые методы повышения точности измерений / Э.М. Бромберг, K.JI. Куликовский // М.: Энергия, 1978. 176с.

66. Гриневич Ф.Б. Автоматические мосты переменного тока. Новосибирск: Изд-во СО АН СССР, 1964. - 216с.

67. Гриневич Ф.Б. Высокочастотные вариационные измерительные системы переменного тока / Ф.Б. Гриневич, М.Н. Сурду // Киев: Наукова думка, 1989.- 192с.

68. Добров Е.Е. Раздельное преобразование комплексных сопротивлений / Е.Е. Добров, И.Г. Татаринцев, В.Н. Чорноус, Г.А. Штамбергер // Под. ред. Г.А. Штамбергера. Львов: Вища шк., 1985.- 135с.

69. Дубовой Н.Д. Автоматические многофункциональные измерительные преобразователи. М.: Радио и связь, 1989. — 255с.

70. Дуниев В.П. Развертывающие цифровые функциональные преобразователи / В.П. Дуниев, К.К. Кинкладзе // М.: Энергоатомиздат, 1990. - 117с.

71. Ивахненко А.Г. Связь условия абсолютной инвариантности с работами по синтезу структур систем высокой точности. Автоматика №1, 1960. С. 85-93.

72. Ивахненко А.Г. Связь теории инвариантности с теорией стабильности измерительных систем.- Автоматика №5, 1960. С.68-74.

73. Карандеев К.Б. Трансформаторные измерительные мосты / М.: Энергия, 1970. -270с.

74. Weise К. Optimum confidence level for several measurands. «PTP-mitt», 1986,96, №6. p.415-418.

75. Кияновский J1.3. Инвариантные измерительные системы. Сб. «Применение инвариантных систем автоматического управления», т.2 Наука, 1970.-С. 15-24.

76. Кнеллер В.Ю. Измерение параметров объектов, представляемых многоэлементными двухполюсниками / В.Ю.Кнеллер,Л.П.Боровских // Измерение, контроль, автоматизация, 1976.- вып. 3(7). С.З - 12.

77. Кнеллер В.Ю. Определение параметров многоэлементных двухполюсников /

78. B.Ю. Кнеллер, Л.П. Боровских // М.: Энергоатомиздат, 1982. - 144с.

79. Кольцов A.A. Электрические схемы уравновешивания. М.: Энергия, 1976. -272с.

80. Куликовский Л.Ф. Автоматические информационно измерительные приборы. М. - Л.: Энергия, 1966. - 424с.

81. Куликовский К.Л. Некоторые методы повышения точности измерений электрических и неэлектрических величин / К.Л.Куликовский, В.Я.Купер // -Измерительная техника, 1972. №10.-С.15-18.

82. Лихтциндер Б.Я. Многомерные измерительные устройства / Б.Я. Лихтциндер,

83. C.М. Широков//-М.: Энергия, 1978.-312с.

84. Малиновский В.Н. Цифровые измерительные мосты. М.: Энергия, 1976. -192с.

85. Нестеров В.Н. Инвариантные параметрические измерительные преобразователи для измерительных приборов и автономных систем.: Уч. пособие. Самара, Самарский гос. техн. ун-т, 1998. - 115с.

86. Алиев Т.М., Сейдель Л.Р. Автоматическая коррекция погрешностей цифровых измерительных приборов. М.: Энергия, 1975. - 215с.

87. Передельский Г.И. Мостовые цепи с импульсным питанием. — М.: Энергоатомиздат, 1988.- 192с.

88. Полулях К.С. Резонансные методы измерений. М.: Энергия, 1980 — 120 с.

89. Попов B.C. Измерительные преобразователи параметров электрических цепей в частоту. М.: Энергия, 1977. - 192 с.

90. Сазонов В.В. Принцип инвариантности в преобразовательной технике. М.: Энергоатомиздат, 1990.- 166с.

91. Скрипник Ю.А. Повышение точности измерительных устройств. Киев: Техника. 1976-264 с.

92. Тюкавин A.A. Измерение параметров трех и четырехэлементных двухполюсников. Диссерт. д-ра техн. Наук. - Ульяновск, 1995. — 407с.93 .Туз Ю.М. Структурные методы повышения точности измерительных устройств. — Киев: Вища школа, 1976. 285с.

93. Чехонадский H.A. Некоторые вопросы применения теории инвариантности в измерительных системах высокой точности. Сб. «Теория инвариантности в системах автоматического управления». Изд-во М.: Наука, 1964.- С.45-48.

94. Шакурский В.К. Структурно-алгоритмические методы и средства инвариантных преобразователей для систем управления технологическими процессами: Автореф. дис. соиск. учен, степени доктора техн. наук.- Самара, СГАУ,1998.

95. Штамбергер Г.А. Измерения в цепях переменного тока. Новосибирск: Наука, 1972.- 162 с.

96. Штамбергер Г.А. Систематизация методов и средств измерений параметров многоэлементных двухполюсников / Г.А.Штамбергер, В.Г.Плотников // Метрология. 1986. №10. С. 49-57.

97. Боровских Л.П. Об однозначности определения параметров многоэлементных двухполюсников методом уравновешивания // Автометрия.-1972. №1. - С.64-67.

98. Боровских Л.П. О преобразовании параметров многоэлементных двухполюсников при импульсном питании / Л.П.Боровских, А.М.Павлова // Приборы и системы управления. 1979. - №2. - С.24-25.

99. Боровских Л.П. Об инвариантном измерении параметров трехэлементных двухполюсников / Л.П.Боровских, Н.Г.Читашвили // Измерительная техника. 1990. №1. - С.42-44.

100. Волгин Л.И. Линейные электрические преобразователи для измерительных приборов и систем.- М.: Сов. Радио, 1971. 215с.

101. Двинских В.А. Раздельное измерение составляющих комплексного сопротивления полупроводниковых объектов с большими потерями / В.А. Двинских, В.П. Парусов, A.C. Сергеев // Метрология. — 1978. №5. - С.49-55.

102. Кнеллер В.Ю. Автоматическое измерение составляющих комплексного сопротивления. М.-Л.: Энергия, 1967. - 368с.

103. Мелик Шахназаров A.M. Компенсационные измерительные устройства систем автоконтроля на переменном токе / А.М.Мелик-Шахназаров, И.Л.Шайн, Е.Г.Абаринов//-М.: Энергия, 1971.-128 с.

104. Свистунов Б.Л. Разработка и исследование инвариантных преобразователей параметров электрических цепей в унифицированные сигналы: Дис. канд. тех. наук. Пенза: Пенз. политехи, ин-т, 1979. - 238с.

105. Чернецов К.Н. Проектирование технических средств автоматики и телемеханики / К.Н. Чернецов, Е.П. Осадчий // Датчики систем автоматики. -Пенза: Пенз. политехи, ин-т, 1976. 92с.

106. Шляндин В.М. Цифровые измерительные преобразователи и приборы. -М.: Высшая школа, 1973. 280с.

107. Мартяшин А.И. Преобразователи параметров многополюсных электрических цепей / А.И.Мартяшин, Л.В.Орлова, В.М.Шляндин // М.: Энергоатомиздат, 1991. - 72 с.

108. Мартяшин А.И. Основы инвариантного преобразования параметров электрических цепей / А.И. Мартяшин, K.JI. Куликовский, С.К. Куроедов, JT.B. Орлова, Б.Л. Свистунов //- М.: Энергоатомиздат, 1990. 216с.

109. Мартяшин А.И. Преобразователи электрических параметров для систем контроля и измерения / А.И.Мартяшин, Э.К.Шахов, В.М.Шляндин // — М.: Энергия, 1976. -391 с.

110. ИЗ. Свистунов Б.Л. Принцип построения преобразователей выходных величин параметрических датчиков / Б.Л.Свистунов, А.И.Мартяшин, В.М.Шляндин // Всесоюзная конференция по измерительным информационным системам «ИИС-77». Тезисы докладов. Баку, 1978, - С.25.

111. Свистунов Б.Л. Принципы построения радиотехнических систем: Учебное пособие / Б.Л. Свистунов, Б.В. Цыпин // Пенза: Пенз.политехи, ин-т, 1981.- 148с.

112. Свистунов Б.Л. Измерители параметров катушек индуктивности / -Монография. / Б.Л. Свистунов, П.П. Чураков // - Пенза: Пенз. гос. ун-т, 1998.- 180с.

113. Свистунов Б.Л. Вторичные измерительные преобразователи для взаимоиндуктивных датчиков: Монография. / Б.Л. Свистунов, В.Г. Полосин //- Пенза: Изд-во Пенз. гос. ун-та, 2001. -90с.

114. Чураков П.П. Синтез и обработка сигналов в устройствах измерения параметров электрических цепей. Дис. докт. техн. наук. Пенза, 1998. - 448с.

115. Шляндин В.М. Цифровые измерительные устройства. М.: Высшая школа, 1981. -335с.

116. Володарский Е.Т. Планирование и организация измерительного эксперимента. Киев: Вища школа, 1987. 279с.

117. Красновский Г.И. Планирование эксперимента / Г.И. Красновский, Г.Ф. Филаретов // Минск.: БГУ, 1982. - 302с.

118. Новоселов О.Н. Основы теории и расчета ИИС / О.В. Новоселов, A.A. Фомин // М.: Машиностроение, 1991. - 280с.

119. Цапенко М.П. Информационно-измерительные системы М.: Энергия, 1976.-319с.

120. Ордынцев В.М. Системы автоматизации экспериментальных научных исследований М.: Машиностроение, 1984. — 328с.

121. Вермишев Ю.Х. Информационные технологии поддержки жизненного цикла изделия в сквозных процессах «проектирование производство — эксплуатация» // Информационные технологии в проектировании и производстве. -М.: 1997.- т.4.- С. 3 - 9.

122. Евгеньев Г.Б. Методы функционально-структурного анализа изделий машиностроения / Г.Б.Евгеньев, Л.Г.Мисожников, С.Э.Романцев // Информационные технологии, 1995. С. 16-21.

123. Жадаев A.A. Электронные средства измерения / А.А.Жадаев, Г.П.Шлыков, Ю.М.Крысин, Б.Л.Свистунов // Методические указания. Пенза: Пенз. политехи, ин-т, 1979. - 142 с.

124. Журавин Л.Г. Методы электрических измерений /Л.Г. Журавин, М.А.Мариненко, Е.И.Семенов, Э.И.Цветков // Под.ред. Э.И.Цветкова. Л.: Энергоатомиздат, 1990. - 288 с.

125. Атабеков Г.И. Теория линейных электрических цепей. М.: Сов.радио, 1960.-712 с.

126. Афанасьев В.Н. Математическая теория конструирования систем управления. М.: Высшая школа, 1989. 447с.

127. Бессонов Л.А. Теоретические основы электротехники. М.: Высшая школа, 1973.-752с.

128. Гоноровский И.С. Основы радиотехники. : Связьиздат, 1957. - 728с.

129. Зюко А.Г. Теория передачи сигналов / А.Г. Зюко, Д.Д. Кловский \\ М.: Связь, 1980.-288с.

130. Ивахненко А.Г. Моделирование сложных систем по экспериментальным данным / А.Г. Ивахненко, Ю.П. Юрдиковский // М.: Радио и связь, 1986.-119с.

131. Игнатов В.А. Теория информации и передачи сигналов. 2-е изд. перераб и доп. М.: Радио и связь, 1991. - 280с.

132. Капман Р. Очерки по математической теории систем / Р. Калман, П. Фалб, А. Арбиб // Пер. с англ.-М.: Мир, 1971. -400с.

133. Краус М. Измерительные информационные системы / М. Краус, Э. Вошни // М.: Мир, 1975. - 172с.

134. Ланге Ф.Г. Статистические аспекты построения измерительных систем: Пер. с нем. М.: Радио и связь, 1981. - 168с.

135. Мееров М.В. Синтез структур автоматического регулирования высокой точности. — М.: Наука, 1967. 423с.

136. Мэзон С. Электронные цепи, сигналы и системы / С. Мэзон, Г. Цимерман // Пер. с англ. Под ред. Проф. П.А. Ионкина. М.: ИЛ, 1963. - 620с.

137. Орнатский П.П. Теоретические основы информационно-измерительной техники. Киев: Вища школа, 1976. - 432с.

138. Островский Л.А. Основы общей теории электроизмерительных устройств. Л.: Энергия, 1971.- 544с.

139. Пешель М. Моделирование сигналов и систем. М.: Мир, 1981.-300с.

140. Растригин Л.А. Современные принципы управления сложными объектами. М.: Сов. Радио, 1980. - 232с.

141. Темников Ф.Е. Методы и модели развертывающих систем. М.: Энергоатомиздат, 1987. - 440с.

142. Бутковский А.Г. Фазовые портреты управляемых динамических систем. М.: Наука, 1985.-136с.

143. Артемьев В.М. Теория динамических систем со случайными изменениями структуры. М.: Вышэйш. школа, 1979.-160с.

144. Грооп Д. Методы идентификации систем. М.: Мир, 1979,- 302 с.

145. Денисов A.A. Информационные основы управления. Л.: Энергоатомиздат, 1983.-272с.

146. Ивахненко А.Г. Индуктивный метод самоорганизации моделей сложных систем. Киев: Наук. Думка, 1982.-296с.

147. Розенберг В.Я. Введение в теорию точности измерительных систем. — М.: Сов. радио, 1975. 304с.

148. Катковник В.Я. Многомерные системы управления /В.Я.Катковник, P.A. Полуэктов // -М.: Наука, 1996.-244с.

149. Воронов A.A. Основы теории автоматического управления. -Л.: Энергия, 1970.-327с.

150. Колмогоров А.Н. Элементы теории функций и функционального анализа / А.Н. Колмогоров, C.B. Фомин //-М.: Наука, 1989.-624с.

151. Каушанский A.C. Синтез двухполюсников с минимальным числом элементов.- М.: Связь, 1976.-86с.

152. Калахан Д.А. Современный синтез цепей /Пер. с англ. М.-Л.: Энергия, 1966.-192с.

153. Мирошник И.В. Согласованное управление многоканальными системами. -Л.: Энергоатомиздат, 1990.-127с.

154. Мееров М.В. Синтез структур автоматического регулирования высокой точности. М.: Наука, 1967.-423с.

155. Канторович М.И. Операционное исчисление и процессы в электрических цепях. М.: Сов.радио, 1975.- 319 с.

156. Свистунов Б.Л. Измерители параметров катушек индуктивности / Б.Л.Свистунов, П.П.Чураков//- Пенза: Пенз. гос.ун-т, 1998. 180с.

157. Гантмахер Ф.Р. Теория матриц. М.: Наука, 1966. - 576с.

158. Сильвестров А.Н. Многократно адаптивные системы идентификации. Киев,1983.

159. Эйкхофф П. Основы идентификации систем управления М.: Мир, 1975. -683 с.

160. Пешель М. Моделирование сигналов и систем. -М.: Мир, 1981 .-300с.

161. Грановский В.А. Методы обработки экспериментальных данных при измерениях / В.А.Грановский, Т.Н.Сирая // Л.:Энергоатомиздат, 1990.-288с.

162. Крутько П.Д. Обратные задачи динамики управляемых систем. М.: Наука, 1987.-304С.

163. Свистунов Б.Л. Об одном способе построения преобразователей параметров двухэлементных целей // Республиканская конференция «Вопросыпроектирования и теории преобразователей информации» .

164. Тезисы докладов. Винница, 1982.-С.44.

165. Свистунов Б.Л. Способы построения инвариантных средств измерений параметров электрических цепей // Методы и средства измерения в системах контроля и управления. Сб. научн. тр. - Пенза, 2002. - С.79-80.

166. Диткин В.А. Интегральные преобразования и операционные исчисления. -М.: Физматгиз, 1961.-524с.

167. Заде Л. Теория линейных систем. (Метод пространства состояний) / Л.Заде, Ч.Дозер // Пер. с англ. под ред. Г.С. Поспелова.-М.: 1970.-704с.

168. Виттих В.А. Селективная инвариантность измерительных систем и проблема сжатия данных.-Сб. «Автоматизация экспериментальных исследований». Вып.8, Куйбышев, 1975.

169. Свистунов Б.Л. Построение измерительных преобразователей с использованием двухканальной обработки// Изв.ВУЗов. Приборостроение, 1981.-№ 11.-С.З-8.

170. Свистунов Б.Л. Измерительно-вычислительный алгоритм преобразования параметров ШХ-цепей //Научно-техническая конференция «Интегрирующие частотные и время-импульсные преобразователи». Тезисы докладов.-Пенза, 1987.-С.46.

171. Тараканов К.В. Аналитические методы исследования систем. М.: Сов. радио, 1974.-239с.

172. Куликов C.B. Синтез и анализ импульсных измерительных преобразователей информационно- измерительных систем.-М.: Энергоатомиздат, 1982.-360с.

173. Петров Б.Н. Принцип инвариантности и условия его применения при расчете линейных и нелинейных систем.- Труды I Международного конгресса ИФАК по автоматическому управлению, т.1, Изд-во АН СССР, 1961.

174. Касти Дж. Большие системы. Связность, сложность и катастрофы / Пер. с англ. Под ред. д-ра ф.-мат. наук Ю.П. Гупало.-М.: Мир, 1982.-216с.

175. Петров Б.Н. Современные методы проектирования систем автоматического управления /Б.Н.петров, В.В. Солодовников, Ю.И. Точипев // М.: Машиностроение, 1967.-703с.

176. Чумаков Н.У. О классификации форм инвариантности. Сб. « Применение инвариантных систем автоматического управления». Труды III Всесоюзного совещания по теории инвариантности и ее применению в САУ, т.1, М.: Наука, 1970.

177. Свистунов Б.Л. Классификация способов построения инвариантных средств измерения параметров электрических цепей // Датчики и системы, №2(45), 2003.-С. 14-17.

178. Михайлов A.B. Метод гармонического анализа в теории регулирования // Автоматика и телемеханика. 1938. №3. С.27-81.

179. Волгин Л.И., Орнатский П.П. Способы построения и структуры измерительных устройств с параметрической инвариантностью // Измерения. Контроль. Автоматизация. 1976. - №1. - С.38-43.

180. Земельман М.А. Автоматическая коррекция погрешностей измерительных устройств. М.: Изд-во стандартов, 1972.-251с.

181. Растригин JI.A. Современные принципы управления сложными объектами. -.: Сов. Радио, 1980.-232с.

182. Карандеев К.Б. Обобщенная теория мостовых цепей переменного тока / К.Б. Карандеев, Г.А. Штамбергер // Новосибирск: Изд-во СО АН СССР, 1961.-224с.

183. Кузнецов Е.Н. Преобразователи параметров пассивных величин с коррекцией погрешности / Е.Н. Кузнецов, С.М. Фельдберг, К.Н. Чернецов // Приборы и системы управления, 1978.- №2.- С.20-22.

184. Свистунов Б.Л. Преобразователь параметров емкостных и индуктивных датчиков в напряжение // Измерительная техника, №6, 2001.-С.50-52.

185. Tomawski L. A resonant bridge with frequency-dependent negative resistance // IEEE Trans. Instrum. and Meas, 1988, 37, №1. P. 45-48.

186. Свистунов Б.Л. Измерительный преобразователь угла поворота с емкостным датчиком / Б.Л. Свистунов, Д.С. Прохоров // Датчики и системы, №2(45), 2003.-С. 56-58.

187. Свистунов Б.Л. Радиолокация и радиопротиводействие: Учебное пособие / Б.Л. Свистунов, Б.В. Цыпин // Пенза: Пенз. политехи, ин-т, 1982. -38 с.

188. Сазонов В.В. Принцип инвариантности в преобразовательной технике. М.: Энергоатомиздат, 1990.-166с.

189. Петров Ю.П. Синтез оптимальных систем управления при не полностью известных возмущениях. Л.:ЛРУ, 1987.-289с.

190. Мармарелис П. Анализ физиологических систем (метод белого шума) / П. Мармарелис, В. Мармарелис//-М.: Мир. 1981.-480 с.

191. Фельдбаум А.Д. Вычислительные устройства в автоматических системах. М.: Физматгиз. - 1959. - 800с.

192. Болтянский A.A. Метод начальной производной в первичных преобразователях / A.A. Болтянский, Ю.Н. Секисов, О.П. Скобелев, И.М.Старобинский // Измерительная техника. 1972, №8. -С. 29 31.

193. Догановский С.А. Вычислительные устройства в автоматических системах управления по возмущению. М. Л.: Энергия, 1964.-84с.

194. Цветков Э.И. Алгоритмические основы измерений. М.: Энергоатомиздат, 1992.-256с.

195. Кнеллер В.Ю. Средства измерений на основе персональных ЭВМ / В.Ю. Кнеллер, A.M. Павлова // Измерения, контроль, автоматизация: Научн.-техн. реф. сб. М., 1988.-Вып.З(67).- С.3-14.

196. Цветков Э.И. Процессорные измерительные средства. Л.: Энергоатомиздат. 1989.-224с.

197. Свистунов Б.Л. Числовые преобразователи параметров многоэлементных двухполюсников // Б.Л. Свистунов, Г.В. Суровицкая // Информационно-измерительная техника: Межвуз. сб. науч. тр. Вып. 23. Пенза: Изд-во Пенз. гос. техн. ун-та, 1995.- С. 15-21.

198. Свистунов Б.Л. Двухканальные устройства измерения параметров электрических цепей с промежуточно частотно-временным преобразованием //Датчики и системы, №4(21), 2001.-С.25-28.

199. Островский Л.А. Основы общей теории электроизмерительных устройств. -Л.:Энергия, 1971.-544с.

200. Азизов A.M., Гордов А.Н. Точность измерительных преобразователей. JI.: Энергия, 1975. 256с.

201. Diamond J.M. Linear composite resistance thermometers // IEEE Trans. Instrum. And Meas., 1987, 36, №3. P.759-762.

202. Кнеллер В.Ю. Автоматические измерители и преобразователи параметров комплексных сопротивлений с микропроцессорами // Измерения, контроль, автоматизация: Научн. -техн. реф. сб.- М., 1980.-Вып.11-12 (33-34).-С. 10-21.

203. Добровинский И.Р., Ломтев Е.А. Проектирование ИИС для измерения параметров электрических цепей. -М.: Энергоатомиздат, 1997. 120с.

204. Светлов A.B. Принципы построения преобразователей параметров многоэлементных двухполюсных электрических цепей. Пенза: Изд-во Пенз. гос. ун-та, 1999. - 144с.

205. Бессонов Л.А. Теоретические основы электротехники. М.: Высшая школа. 1973.- 752 с.

206. Свистунов Б.Л. О преобразовании сопротивления резисторов в частотно-временные сигналы // Вычислительная техника. Межвуз. сб. науч. тр. Вып. 4 — Пенза: Пенз. политехи, ин-т, 1975. С.45-50.

207. A.c. 561909 (СССР). Преобразователь разбаланса дифференциальных индуктивных датчиков в период /А.И. Мартяшин, Д.Н. Николаев, Б.Л.

208. Свистунов, В.И. Чернецов, В.М. Шляндин // Открытия.1. Изобретения. 1977. №22.

209. Ермина Е.С. Разработка и исследование преобразователей компенсационного типа параметров двухполюсных электрических цепей в унифицированные сигналы. дис. к.т.н. - Пенза, 1977.- 229с.

210. Свистунов Б.Л. Время импульсный преобразователь параметров электрических цепей // Цифровая информационно-измерительная техника. Межвуз. сб. научн. тр. Вып. 11. Пенза, 1981. -С. 41 -46.

211. A.c. 519862 (СССР). Преобразователь параметров электрических цепей в цифровой код. /А.И. Мартяшин, А.Е. Морозов, Б.Л. Свистунов, В.М. Шляндин // Открытия. Изобретения. 1976. №24.

212. A.c. 423238 (СССР). Преобразователь параметров электрических цепей в период / А.И. Мартяшин, А.Е. Морозов, Б.Л. Свистунов, В.М. Шляндин // Открытия. Изобретения. 1974. №13.

213. A.c. 599232 (СССР). Цифровой измеритель параметров катушек индуктивности и конденсаторов /А.И.Мартяшин, Д.Н.Николаев, Б.Л.Свистунов, В.М.Шляндин // Открытия. Изобретения. 1978. №11.

214. A.c. 512564 (СССР). Преобразователь параметров комплексных электрических цепей в унифицированные сигналы. /Е.С.Ермина, П.П.Чураков, А.И.Мартяшин, Б.Л.Свистунов, В.М. Шляндин //Открытия. Изобретения. 1976. №16.

215. A.c. 581580 (СССР). Преобразователь параметров конденсаторов в унифицированные сигналы /А.И.Мартяшин, Е.С.Ермина, Б.Л.Свистунов, П.П.Чураков, В.М.Шляндин // Открытия. Изобретения. 1977. №43

216. A.c. 425128 (СССР). Преобразователь параметров трехэлементных цепей в унифицированные сигналы. / А.И. Мартяшин, А.Е. Морозов, Б.Л. Свистунов, П.П. Чураков, В.М. Шляндин // Открытия. Изобретения. 1974. №15.

217. A.c. 456233 (СССР). Преобразователь параметров сложных цепей в унифицированные сигналы /А.И.Мартяшин, А.Е.Морозов, Б.Л.Свистунов, П.П.Чураков, В.М.Шляндин // Открытия. Изобретения. 1975. №1.

218. A.c. 457938 (СССР). Преобразователь значений элементов трехэлементных электрических RLC цепей /А.И.Мартяшин,

219. A.Е.Морозов, Б.Л.Свистунов, П.П.Чураков, В.М. Шляндин // Открытия. Изобретения. 1978. №3

220. A.c. 450343 (СССР). Преобразователь параметров пассивной электрической цепи в частоту /А.И.Мартяшин, А.Е Морозов, Б.Л.Свистунов, П.П.Чураков, В.М.Шляндин // Открытия. Изобретения. 1974. №42.

221. A.c. 737865 (СССР). Преобразователь индуктивности в частоту электрических колебаний /А.И.Мартяшин, А.Е.Морозов, Б.Л.Свистунов,

222. B.М.Шляндин // Открытия. Изобретения. 1980. №2.

223. A.c. 724924 (СССР). Преобразователь перемещения в частоту /А.И.Мартяшин, А.Е.Морозов, В.Г.Путилов, Б.Л.Свистунов, В.И.Чернецов, В.М.Шляндин//Открытия. Изобретения. 1980. №12.

224. A.c. 580437 (СССР). Устройство для преобразования перемещений в период и частоту / А.И.Мартяшин, Д.Н.Николаев, Б.Л.Свистунов, В.И.Чернецов, В.М.Шляндин // Открытия. Изобретения. 1977. №42.

225. A.c. 426128 (СССР). Преобразователь параметров трехэлементных цепей в унифицированный сигнал /А.И.Мартяшин, А.Е.Морозов, Б.Л.Свистунов, П.П.Чураков, В.М.Шляндин // Открытия. Изобретения. 1974. №15.

226. A.c. 456232 (СССР). Преобразователь постоянной времени двухэлементных электрических цепей в период следования прямоугольных импульсов / А.И.Мартяшин, А.Е.Морозов, Б.Л.Свистунов, П.П.Чураков, В.М.Шляндин // Открытия. Изобретения. 1975. №1

227. Свистунов Б.Л. Вторичные измерительные преобразователи для взаимоиндуктивных датчиков: Монография / Б.Л. Свистунов, В.Г. Полосин // Изд-во Пенз. гос. ун-та, 2001. 90с.

228. Свистунов Б.Л. Пути реализации принципа двухканальной инвариантности в средствах измерения параметров электрических цепей // Изв. ВУЗов. Приборостроение. №3, 2003. С. 31-37.

229. Свистунов Б.Л. Пассивная электрическая цепь как объект измерительного эксперимента с позиции теории систем // Изв. ВУЗов. Поволжье. Серия «Технические науки», №1, 2003. С. 15-36.

230. A.c. 421949 (СССР). Быстродействующее устройство поэлементного допускового контроля сложных электрических цепей /А.И.Мартяшин, А.Е.Морозов, Б.Л.Свистунов, П.П.Чураков, В.М.Шляндин // Открытия. Изобретения. 1974. №12.

231. Азизов A.M. Точность измерительных преобразователей / A.M. Азизов, А.И. Гордов // Л.: Энергия, 1975. - 216с.

232. Берштейн A.C. Способы аналоговой переработки информации первичных преобразователей при двухпараметровых измерениях толщины покрытий / А.С.Берштейн, Н.Н.Каримов, Х.К.Шаков //Измерительная техника , 1972.-№8 -С. 38-40.

233. Быховский Ю.С. Прибор для измерения толщины диэлектрических покрытий и перемещений // Измерительная техника, 1969.- №2. -С. 30 32.

234. Гнусин Н.П. Распознавание эквивалентной двухэлементной электрической схемы для единицы электрод раствор / Н.П.Гнусин, С.П.Новицкий // 1. - Электрохимия. 1968. - Т.4 - Вып.8. - С.949 - 954; 2. -Электрохимия - 1970. - Т.6 - вып.З - С.299 - 306.

235. Дубкевич Б.Н. Об измерении отдельных параметров эквивалентных схем замещения различных сред / Б.Н.Дубкевич, В.П.Гусев // Сб. науч. трудов кафедр электромех. фак. Новосибирск, 1970.-Вып. 1.-С. 153- 158.

236. Maeda К., Narimaatsu Y. Multy Frequency LCR Meters Test Components under Realisstic Conditions - Hewlett - Pakard Journal, February, 1979, p. 24 - 32.

237. A.c. 359619 (СССР). Устройство для измерения составляющих комплексного сопротивления /В.П.Парусов и В.А.Двинских // Открытия. Изобретения. 1972. №35.

238. Свистунов Б.Л. Двухканальные устройства измерения параметров электрических цепей с промежуточным частотно-временным преобразованием //Датчики и системы, №4(21), 2001. С. 25-28.

239. Свистунов Б.Л. Устройство для измерения приращения электрической емкости // Датчики систем измерения, контроля и управления. Межвуз. сб. научн. тр. Вып. 17. Пенза, 1999.- С. 54-57.

240. Свистунов Б.Л. Измеритель приращения емкости датчика / Б.Л.Свистунов, Г.В.Суровицкая // Цифровая информационно-измери-тельная техника. Межвуз. сб. научн. тр. Вып. 22. Пенза, 1994.- С. 33-38.

241. A.c. 613267 (СССР). Способ измерения параметров RC и RL цепей / А.И.Мартяшин, А.Е.Морозов, Б.Л.Свистунов, В.М.Шляндин // Открытия. Изобретения. 1978. №24.

242. A.c. 818699 (СССР). Способ измерения параметров RC и RL цепей / А.И. Мартяшин, А.Е. Морозов, Б.Л. Свистунов, В.М. Шляндин // Открытия. Изобретения. 1978. №29.

243. Бондаре Ю.Г. Двухканальные системы. М.: Машиностроение. 1985.-151с.

244. Алиев P.A. Принцип инвариантности и его применение. М.:Энергоатомиздат,1985.-128с.

245. Свистунов Б.Л. Преобразователь емкости в унифицированный сигнал / Б.Л.Свистунов, И.Н.Фролов // Приборы и системы управления, № 12, 1984.-С. 28-32.

246. A.c. 600479 (СССР). Преобразователь параметров катушек индуктивности и конденсаторов в цифровой код /А.И.Мартяшин, Б.Л.Свистунов, В.М.Шляндин // Открытия. Изобретения. 1978. №12.

247. A.c. 534643 (СССР). Датчик перемещения с частотным выходом / А.И.Мартяшин, Д.Н.Николаев, Б.Л.Свистунов, В.И.Чернецов // Открытия. Изобретения. 1976. №41.

248. Коломбет Е.А. Микроэлектронные средства обработки аналоговых сигналов. М.: Радио и связь, 1991.-3 76с.

249. Волков Б.И. Измерительно-вычислительные преобразователи / Ю.П.Пытьев // Датчики и системы. Вып. №6, 2000,- С. 17-23.

250. A.c. 619795 (СССР). Преобразователь малых перемещений в скважность импульсов /А.И.Мартяшин, Д.Н.Николаев, Б.Л.Свистунов, В.И.Чернецов, В.М.Шляндин // Открытия. Изобретения. 1978. №30.

251. A.c. 618699 (СССР). Способ измерения параметров катушек индуктивности /А.И.Мартяшин, Д.Н.Николаев, Б.Л.Свистунов, В.И.Чернецов, В.М.Шляндин // Открытия. Изобретения. 1978. №29.

252. A.c. 667985 (СССР). Преобразователь малых перемещений в период электрических колебаний /А.И.Мартяшин, А.Е.Морозов, Б.Л.Свистунов, В.И.Чернецов, В.М. Шляндин // Открытия. Изобретения. 1979. №22.

253. A.c. 692082 (СССР). Преобразователь параметров резистивных датчиков в частоту / А.И.Мартяшин, Д.Н.Николаев, Б.Л.Свистунов, В.И.Чернецов, В.М. Шляндин //Открытия. Изобретения. 1979. №38.

254. A.c. 779912 (СССР). Преобразователь параметров RC и RL цепей в частотно-временные сигналы / В.И.Кулапин, А.И.Мартяшин, В.Ф.Рябов, Б.Л.Свистунов, В.И.Чернецов // Открытия. Изобретения. 1980. №42.

255. A.c. 1372250 (СССР). Способ измерения параметров RC и RL цепей / А.И.Мартяшин, Б.Л.Свистунов, А.Ф.Мольков // Открытия. Изобретения. 1988. №5.

256. A.c. 849103 (СССР). Преобразователь параметров нерезонансных последовательных цепей в период электрических колебаний /А.И.Мартяшин, Д.Н.Николаев, Б.Л.Свистунов, В.И.Чернецов, В.М. Шляндин // Открытия. Изобретения. 1981. №27

257. A.c. 1372249 (СССР). Преобразователь параметров датчика в период колебаний /А.И.Мартяшин, Б.Л.Свистунов, И.Н.Фролов, В.И.Чернецов // Открытия. Изобретения. 1988. №5.

258. A.c. 584265 (СССР). Преобразователь отклонения емкости датчика от номинального значения в период /А.И.Мартяшин, А.Е.Морозов, Б.Л.Свистунов, В.Г.Путилов, В.И.Чернецов, В.М.Шляндин // Открытия. Изобретения. 1976. №46.

259. A.c. 602884 (СССР). Преобразователь параметров электрических цепей в частотно-временные сигналы /А.И.Мартяшин, А.Е. Морозов, Б.Л.Свистунов, В.Г.Путилов // Открытия. Изобретения. 1978. №14.

260. A.c. 1539680 (СССР). Устройство для измерения электрической емкости / Б.Л.Свистунов, С.Е.Кривецков, A.B. Задера // Открытия. Изобретения. 1990. №35.

261. A.c. 1594449 (СССР). Измеритель параметров конденсаторов /А.И.Мартяшин, Б.Л.Свистунов, А.Ф.Мольков // Открытия. Изобретения. 1990. №35.

262. A.c. 1075189 (СССР). Преобразователь выходных величин параметрических датчиков в частотные сигналы /В.А.Алексеев, А.И.Мартяшин, Б.Л.Свистунов, В.И.Чернецов // Открытия. Изобретения. 1984. №7.

263. A.c. 599232 (СССР). Цифровой измеритель параметров катушек индуктивности и конденсаторов / А.И. Мартяшин, Д.Н. Николаев, Б.Л. Свистунов, В.М. Шляндин // Открытия. Изобретения. 1978, №11.

264. A.c. 1716307 (СССР). Преобразователь перемещения в частоту. /А.В.Задера, П.П.Першенков, Б.Л.Свистунов // Открытия. Изобретения. 1992, №8.

265. A.c. 1829014 (СССР). Способ измерения параметров RC и RL цепей / А.И.Мартяшин, Б.Л.Свистунов // Открытия. Изобретения. 1993, №27.

266. A.c. 599232 (СССР). Цифровой измеритель параметров катушек индуктивности и конденсаторов /А.И.Мартяшин, Д.Н.Николаев, Б.Л.Свистунов, В.М.Шляндин //Открытия. Изобретения. 1978. №11.

267. Сильвестров А.Н. Многократно адаптивные системы идентификации. Киев,1983.

268. Свистунов Б.Л. Некоторые пути совершенствования трансформаторных датчиков контроля движения железнодорожного транспорта / Б.Л. Свистунов, В.Г. Полосин // Датчики и системы, №10(18). 2000. С. 56-59.

269. Цветков Э.И. Основы теории статистических измерений. Л-д., «Энергия», 1979.

270. Кулик Т.В. Алгоритмизация объектов управления. Киев: Наукова думка, 1968.

271. Гришин В.Н. Модели, алгоритмы и устройства идентификации сложных систем. Л.: Энергоиздат, 1985. 102с.

272. Козырев Г.И. Микропроцессорная информационная измерительная система для оценивания параметров движения // Измерительная техника.-1993 .-№2.-С. 18-20.

273. Der PC als digitales Mebgera t // Electronic 1990. №8. - S. 34-39.

274. Hart H. Einfuhrung in die Mebtechnik. Berlin: Verl. Technik, 1996. -372s.

275. Цыпин Б.В. Измерение иммитансов системами с ЭВМ: Монография. Изд-во Пенз. гос. ун-та, Пенза, 2000. 84с.

276. Суровицкая Г.В. Разработка и исследование процессорных средств измерения параметров электрических сменных двухполюсных электрических цепей. Дисс. .канд. техн. наук. Пенза, 1996. - 158с.

277. Тимофеев Е.Ю. Сопряжение персональных ЭВМ с приборным интерфейсом // Микропроцессорные средства и системы. 1988. №1. - С. 5861.

278. Цветков Э.И. Основы формализованного описания процедур измерения величин // Измерения. Контроль. Автоматизация. 1986, №3. - С. 11-17.

279. Бондаренко Л.Н. Возможности повышения точности измерения параметров двухполюсников / Л.Н.Бондаренко, И.Р.Добровинский // Информационно-измерительная техника: Межвуз. Сб. научн. тр. / Пенз. гос. техн. ун-т. Пенза. 1994.- Вып.2.-С.З-7.

280. Шлыков Г.П. Аппаратурное определение погрешностей цифровых приборов. М.: Энергоатомиздат, 1984. - 124с.

281. Свистунов Б.Л. Анализ методических погрешностей измерения параметров электрических цепей в устройствах со структурно-информационной избыточностью // Измерительная техника, №4, 2002. С. 4247.

282. Арутюнов П.А. Теория и применение алгоритмических измерений. М., Энергоатомиздат, 1990.-256с.

283. Берман Л.С. Емкостные методы исследования полупроводников. Л.: Наука, 1972.- 104с.

284. Рез И.Л., Поплавко Ю.М. Диэлектрики. Основные свойства и применение в электронике. М.: Радио и связь, 1989. - 288с.

285. Гнеденко Б.В. Курс теории вероятностей. М.: Наука, 1976. - 381с.

286. Волков Е.А. Численные методы. М.: Наука, 1982. 256с.

287. Понтрягин Л.С., Болтянский В.Г. Математическая теория оптимальных процессов. М.: Физматгиз, 1961. - 521с.

288. Брайсон А., Хо-Ю-Ши Прикладная теория оптимального управления. М.: Мир, 1972 — 379с.

289. Крамер Г. Математические методы статистики. М.: HJI, 1948. - 264с.

290. Хазен Э.М. Методы оптимальных статистических решений и задачи оптимального управления. М.: Сов. радио, 1968. - 314с.

291. Форсайт Дж., Молер К. Численные решения систем линейных алгебраических уравнений. М.: Мир, 1969. - 166с.

292. Фадеев Д.К., Фадеева В.Н. Вычислительные методы алгебры. M.-JI.: -Физматгиз, 1963. - 734с.

293. Романенко А.Ф., Сергеев Г.А. Вопросы прикладного анализа случайных процессов. М.: Сов. радио, 1968. - 264с.

294. Растригин JI.A. Современные принципы управления сложными объектами. М.: Сов. радио, 1980. - 232с.

295. Свистунов Б.Л., Прохоров Д.С. Измерительный преобразователь угла поворота с емкостным датчиком / Датчики и системы, №2, 2003. — С.45-49.

296. Свистунов Б.Л. К анализу методических погрешностей измерения параметров электрических цепей с обеспечением инвариантности методом доопределения // Труды международного симпозиума «Надежность и качество 2001», Пенза, 2001.-С.352-356.

297. Деруссо П., Рой Р., Клоуз Ч. Пространство состояния в теории управления. -М.: Наука, 1970. 620с.

298. Свистунов Б.Л. Анализ методических погрешностей измерения параметров электрических цепей с промежуточным время-импульсным преобразованием // Датчики и системы, №7, 2003. С. 18-22.

299. Хохлов А.Ф. Теоретические основы многокоординатных систем измерения с применением ЭВМ. М.: Машиностроение, 1987. - 145с.

300. Пугачев B.C. Теория случайных функций // М.: Физматгиз, 1962. — 435с.

301. Солодовников В.В. Статистическая динамика линейных систем автоматического управления // М.: Физматгиз, 1960. - 387с.

302. Weise К. Optimum confidence level for several measuring // "PTP mitt", 1986, 96, №6 - p.415.

303. Свистунов Б.Л. Пассивная электрическая цепь как объект измерительного эксперимента с позиции теории систем // Изв. ВУЗов. Поволжье. Технические науки. №1, 2003. С. 15-26.

304. Свистунов Б.Л. Пути реализации принципа двухканальной инвариантности в средствах измерений параметров электрических цепей // Изв. ВУЗов. Приборостроение. №3, 2003. С.31-37.

305. Свистунов Б.Л. Некоторые методы реализации принципа двухканальной инвариантности при измерении параметров электрических цепей // Методы и средства измерения в системах контроля и управления: Пенза, 2002.-С.212-220.

306. Натурный эксперимент: Информационное обеспечение экспериментальных исследований / А.Н. Белюнов, Г.М. Солодихин, В.А. Солодовников и др., под. ред. А.И. Баклашова. М.: Радио и связь, 1982. -304с.

307. Вентцель Е.С. Теория вероятностей. М.: Наука, 1969. - 546с.