автореферат диссертации по информатике, вычислительной технике и управлению, 05.13.06, диссертация на тему:Цифровые средства измерения и регулирования параметров технологических процессов: создание автоматизированных технологий

ОГК да1СТЕРСТВ0 ОБРАЗОВАНИЯ ТУРКМЕНИСТАНА ' ' ® ТУРКМЕНСКИЙ ПОЛИТЕХНИЧЕСКИЙ ИНСТИТУТ

На правах рукописи

БЕЛОУС Анатолий Тимофеевич

удк 62—50(088.8):681.325(088.8): 621.398(038.8):631.347.1 (088.8)

ЦИФРОВЫЕ СРЕДСТВА ИЗМЕРЕНИЯ И РЕГУЛИРОВАНИЯ ПАРАМЕТРОВ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ: СОЗДАНИЕ АВТОМАТИЗИРОВАННЫХ ТЕХНОЛОГИЙ

Специальность: 05.13,00 — автоматизированные системы управления

Диссертация

на соискание ученой степени доктора технических наук в форме научного доклада

Ашгабат - Л §95

Работа выполнена в Физико-техническом институте Академии наук Туркменистана.

Официальные оппоненты:

доктор технических наук ИШАНКУЛИЕВ Ю. И.

доктор технических наук, профессор ГУРБАНЯЗОВ М. А.

доктор физико-математических наук, профессор СЕИСОВ 10. Б.

Ведущая организация: Академия сельскохозяйственных наук Туркменистана им. Президента Туркменистана академика С. А. Ниязоза.

Защита состоится Р 1335 года й^}^) часов

на заседании Специализированного совета Туркменского политехнического института по адресу: 744025, Туркменистан, г. Ашгабат, ул. Н. Халмаме-доЕа, 1.

.С диссертацией можно ознакомиться в Центральной научной .библиотеке Туркменского политехнического института.

Отзывы на диссертацию в форме научного доклада просим направлять по адресу: 744025, Туркменистан, г. Ашгабат, ул. Н. Халмамедоза, 1.

Автореферат^азослан ^А

1995 г.

Ученый секретарь Специализированного совета ^—^ кандидат технкчгских наук С ^

И. X. МАЮАДАЛИЕВ

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность проблемы. Важнейшей задачей автоматизации технологических процессов во всех отраслях народного хозяйства и в области научных исследований является повышение производительности труда и эффективности производства. Однако, это кокет произойти лишь тогда, ^когда используемые средства автоматизации.об- ' ладают высокими надёжностью, быстродействием и помехоустойчивостью к промышленным помехам.

Большинство современных средств автоматизации,"в том числб и базирующихся на использовании микропроцессорной техники, функционируют на основе последовательного метода выполнения арифметико-логических операций. Такие методы присущи программной pea- ■ яизации технических средств. В то se время, при аппаратной их ' реализации арифметико-логические операции могут выполняться в статическом режиме, обеспечивающем достижение высоких быстродействия и помехоустойчивости одновременно.

Используемые для автоматизации технологических процессов системы включают: средства получения, преобразования, кодирования, кодопреобразования и передачи технологической информации, а. также средства регулирования технологических параметров и автоматизированного управления технологическим процессом, как единым целым в рамках иерархической системы. Успешное функционирование такой системы обеспечивается Ячеством используемых в ней компонентов. Поэтому разработка научных основ построения взаимостыку-гацихся, быстродействующих, помехоустойчивых цифровых средств измерения, кодирования, кодопреобразования и передачи технологической информации, а также помехоустойчивых цифровых систем автоматического регулирования технологических параметров, их практическая реализация и использование для организации автоматизированных технологий, представляет перспективный подход к решению проблемы автоматизации технологических процессов. •

Цель работы. Разработка научных основ построения цифровых средств измерения и регулирования параметров технологических процессов, обладающих внсокзга помехоустойчивостью и быстродействием, обеспечиваниях практическую реализацию преобразователей "угол-код", "напряжение-код",• преобразователей двоичного кода в десятичный,- двоично-десятичного в двоичный, однопеременного'кода одаодорожечной шкалы в двойчный, цифровых помэхозащпденных, сре-

дота кодирования и передачи информации, обладающих малой избыто-• чностью., Разработка научных основ построения цифровых систем автоматического управлений, функционирующих на основе стандартной и нестандартной широтао-импульсной модуляции (1ШШ), в том числе

■ и ШШД-систем, обеспечивающих оптимальное быстродействие. Практическая реализация комплекса технических средств, включающего перечисленные компоненты, для организации на их основе автоматизи-

: рованных технологий забора, транспортирования и распределения воды'между потребителями, подаваемой по каналам с открытыми рус. лами; автоматизированных ресурсосберегающих, экологически чис-" тых технологий орошения сельскохозяйственных культур; автоматизированных систем управления процессом производства листового материала и управления процессами с запаздыванием в различных отраслях народного хозяйства и в области научных исследований; разработка математических моделей рассматриваемых технологических процессов.

. Научная ком::;на работы. Развитое автором научное направление посвящено решению проблем - повышения быстродействия и помехоустойчивости цифровых систем автоматизации, а выдвинутые им

■ вдеи пс решения этих проблем положены в основу созданного под его руководством комплекса взаимостыкуодихся технических средств, включающего: преобразователи "угол-код", "напрякение-код", кодопреобразователи., цифровые средства помехозащищенкого кодирования в передачи технологической информации, цифровые средства измерения расхода веян в трубопроводах и открытых руслах каналов, цифровые интегральные термомэтры, цифровые психрометры, цифровые*системы автоматического управления, функционирующие на основе яшротнр-импульсной модуляции и др.

.Впервые эти проблемы решены на основе единого подхода, при котором арифметико-логические операции, обеспечивающие функцио-нирорание цифровых средств автоматизации, выполняются в статическом режиме.'

Предложен алгоритм синтеза одноперемекных кодов однодоро-кечкой шкалы с минимальной избыточностью, позвояшций выполнить Их кодопреобразование в двоичный позиционный-кед по формуле А + В, где, например, А - пятидесятки, В - единицы пятидесяток. ' ,

Сформулирован принцип построения многооборотных преобразователей "угол-код" и шогокаскадных преобразователей "напряже-пие-код", исключающий грубые ошибки считывания кодов в следящем

режиме работы. Осуществлена техническая реализация указанных преобразователей. ' . •

Предложены алгоритмы преобразования двоичного позиционного кода в десятичный, двоично-десятичного в двоичный позиционный, единичного - в код Грея и двоичный позиционный и осуществлена их ' техническая реализация. ■

Показано, что в случае, когда вопросы быстродействия, не.яв-. ляюгся решающими, обеспечение качества переходного процесса без ' • перерегулирования может быть достигнуто применением нестандарт ной широтно-импульсной мсяуляции.

Предложен метод синтеза оптимальной по быстродействию-пшро-тно-импульснбй последовательности, при котором исключается неоднозначность в определении синтезируемых параметров.

Создан ряд цифровых регуляторов, функционирующих на основе • широтно-пмпульеной модуляции для управления технологическими процессами на гидромелиоративных системах, обеспечивающих: коррекцию длительности управляющего импульса по величине перепада уровней верхнего и нижнего бьефов гидротехнического сооружения, отработку рассогласования по частям, исключающую разшв русел необлицованных каналов, изменение зоны нечувствительности регу- ' ллтора в зависимости от величина дисперсии случайных колебаний водной поверхности в открытых руслах каналов, о целью продления сроков службы оборудования.

В линейном приближении решена задача определения расхода воды в замыкающем створе по известному расходу во входном створе.

На основе теоремы о среднем' значении и в предположении степенной зависимости между скорость» потока в открытых руслах и относительной его глубиной найдена величина средней скорости потока и глубина, где она достигается.

Предложена модель продукционного процесса растений, учитывающая факторы их аизнеобеспечения.

Предложены автоматизированные технологии забора веды из источника орошения и её распределение между потребителями, а также технологии орошения сельскохозяйственных культур, организуемые на базе созданных технических средств автоматизации. • ■ Предлсиенн цифровые средства автоматизации .различных технологических процессов, в-том числе и с запаздыванием, для ор-

ганизация автоматизированных систем управления в промышленности И в области научных исследовании.

Практическая значимость и внедрение результатов исследований. ..разработка научных основ построения цифровых средств измерения и регулирования параметров технологических процессов, обладающих высокими помехоустойчивостью и быстродействием, обеспечила практическую реализацию комплекса взаимостнкувдихся технических 'средств автоматизации с такими характеристика!.®. Предложенные способы, алгоритмы и технические средства реализованы в составе различных устройств комплекса технических средств контроля и регулирования параметров технологических процессов, средств обмена информацией между объектами и пунктом управления.

На основании решения Коллегии Министерства мелиорации и водного хозяйства СССР'(Москва, 1980 г.) испнтания указанного комплекса-были осуществлены совместно с управлением Главкараку-мстрой на объектах Гарагумского канала.

Результаты приемки опытных образцов разработанного оборудования оформлены четырьмя актами приемки и соответствующими протоколам«! их испытаний.

. -По материалам разработок комплекса технических средств контроля и•регулирования было подготовлено и разослано письмо заинтересованным организация!,1 бывшего СССР с просьбой предоставить ориентировочную потребность в указанных разработках для организации их" производства. Материалы были обобщены и представлены ШЛО "Совзводчвтематика".

Только по восьми районам эксплуатации Гарагумского канала 8коношческий эффект от его автоматизации в ценах 1980 г. составил Г 368 890 руб.

Результаты исследований в части создания автош.тизирован-ной, ресурсосберегающей технологии внутрипочвенного орошения внедр&ны в проект опытного хозяйства "Каракум",.выполненный институтом "Туркменгипроводхоз". Проведены производственные испытания автоматизированной системы внутрипочвенного орошения на опытном участке физико-технического института АН Туркменистана.

Система телединадомётрировання глубияонас'оенкх скважин /16, 17/, обеспечивающая не только качественное, но л количественное, определение нагрузок и состояния подземного оборудования, внедрена на промыслах НИУ "Кумдагаефгь" объединения "Туркменнефть".

Апробация работы. Результаты работы докладывались ш 'совещании по вопросам исследования, проектирования и эксплуатация автоматизированное гидромелиоративных систем з г. Ташкенте (1575 г.), на заседании научно-технического Совета 8ШЮ- "Союзводавтоматика" в г. Фрунзе (197В г.), где было принято решение об освоении производством преобразователей "угол-код" г качестве цифровых датчиков .технологических параметров, а такте цифровых регуляторов, функционирующих на основе вмротно-импудьсной модуляции, для использования их "в качестве средств локально? автоматики гидромелиоративных систем," получки одобрение на Коллегии Министерства мелиорации и водного хозяйства СССР в г. Москве (1960 г.) с участием представителей института- ИНЭУМ (г. Москва), на общем собрании Отделения математических, физико-технических, химических и геологических наук АН Туркменистана, г. Ашгабат (1967 г.). *

Обоснованность научных положений, достоверность выводов и рекомендаций. Созданием комплекса вз&имостыкующихся цифровых средств автоматизации на базе разработанных научных основ их построения, включающего аналого-цифровые преобразователи, другие цифровое датчики, преобразователи кодов, средства поибкозащищенного кодирования и передачи информации, о такче цифровые системы автоматического управления, функционирующие на основе широтно-импульсной модуляции, арифметико- . логические операции в которых выполняются в статическом режиме, обе-спечивлем высокие их эксплуатационные характеристики, доказана обоснованность научных положений, достоверность сделанных выводов и рекомендаций. ■ . .'

¿ти положения подтверждаются также исполнением всех технических средств на уровне изобретений,,их практической реализацией и созданием на их основе автоматизированных систем управления забором, учетом, распределением воды мечду потребителями, питающимися из открытых каналов оросительных систем, автоматизированных технологий орошения сельскохозяйственных культур и др.

Защищаемые положения. На защиту представляются:

- концепция создания автоматизированных систем управления и автоматизированных технологий на базе комплекса вэяимостыкувщихся цифровых средств измерения, кодирования, передачи и кодопреобраэозания информации и средств регулирования технологических параметров, функционирующих на основе статического режима выполнения.арифметико-логических операций, обеспечивающего высокие помехоустойчивость и быстродействие; •■■''.

- математические модели технологических, процессов» обеспечизаиа воз-

мощность разработки научно-технических основ создания комплекса вза-икостыкуйцихся цифровых средств их автоматизации:

а)модель"зкспрессного способа измерения расхода в открытых, каналах;

б) модель"объектов регулирования, представляющих гидротехническое сооружение с участком канала, примыкающим к его нижнему бьефу;

в) модель расчета гидрографа выходного бьефап характерных участков канала по известному входному гидрографу;

г) модель продукционного процесса растений, основанная на использовании процессов роста-старения-омоложешя растительного организма в течение периода -вегетации;

- алгоритм синтеза однопереыенных кодов однодорожечной шкалы, обеспечивающий получение малоизбыточных кодов и их дешифрацию по схеме:-пятидесятки плюс единицы пятидесяток;

- маяоизбыто,чный способ помехозшдищенного кодирования технологической информации, основанный на образовании сумм смежных двоичных слов на передающем' конце й разностей на приемном, тчем достигается передача одного-и того же слова дважды в составе смачных сумм;

- научно-технические основы и принципы построения составляющих комплекса взеимостыкующихся цифровых средств измерения технологических и агрометео'наремегров, средств кодирования, передачи и кодопреобразова-ния ин(|ормац11и и средств регулирования технологических параметров;

- реализованные технические средства автоматизации и их особенности;

- созданные автоматизированные системы управления и автоматизированы ные технологии на основе реализованного комплекса взаимостыкующихся цифровых средств автоматизации;

а) автоматизированная система экспрессного измерения расходов воды в открытых каналах;

б) автоматизированная система управления расходами воды, отпускаемыми потребителям, путем их непосредственного отбора из канала;

в)' автоматизированная технология внутрипочвенного орошения садов и виноградников, а также автоматизированная система полива пропашных . культур по бороздам; ... ■ •

г) автоматизированная'система управления солнечными установками;.

- методики рвсчета цифровых систем автоматического управления (САУ), функционирующих с использованием Нестандартнай широтно-импульсной . модуляции (ШОД) и синтеза ШШ-шследовательшстей,„доставляющих оп-' тимальное быстродействие САУ (для случая стандартной ШИМ).

Публикации. До теме диссертант опубликовано 67 научных работ, в том числе 38 авторских свидетельств на изобретения и одна монография объемом 38,4 п.л. - :

КРАТКОЕ СОДЕРЖАНИЕ ДИССЕРТАЦИОННОЙ РАБОТЫ '

Повышение производительности труда является•главным источником татеряального благосостояния человеческого общества,' при . ' зтом, важнейшим средством достижения этой цели является автома- ' тизащш технологических процессов, в том числе и процесса умет-венной деятельности человека. Подтвержденное практикой полске- .. ние состоит в том /16, 44/, что автоматизация отдельных техйоло-' . гичзских процессов в составе общей технологии производства не' приводит к повышению его эффективности. Решение этих вопросов лежит на пути замены старого технологического процесса новый, степень упорядоченности которого такова, что операции, по регулированию технологических параметров сводятся к элементарным линейным или угловым перемещениям. В этом случае производство-окажется подготовленным к любому уровню автоматизации, вплоть' до организации безлюдной технологии. В свою очередь, автоматизация технологических процессов требует, создания комплекса взаимосты-кующихся технических' средств, обеспечивающих измерение, технологических параметров, преобразование, кодирование.и передачу технологической информации в'пункты её сбора, регулирование параметров технологических процессов с использованием информации означениях технологических параметров, представление информации в-удобной для человека форме /4, 15/.

,Совершенствование ЭВМ позволило, создать на их.основе цифровые системы автоматического управления, в том числе обеспечиваю-цие прямое цифровое управление-технологически!® процессами.'С появлением в начале 70-х годов микропроцессоров широкое распространение получила замена аналоговых средств регулирования цифровыми, используемыми непосредственно в замкнутых контурах регулирования.

I. ШОМАТИЗЙРОВАННЫЕ ТЕХНОЛОГИИ ИЗМЕРЕНИЯ И РЕШИРОВАЯШ РАСХОДОВ ВОДЫ В КАШАХ С ОШШЧШ РУСШИ '

- Экспресс-метод измерения расхода- в каналах с открытыми руслами. рассматриваемый способ /39, 40, 59, 66/ базируется на применении известной теоремы о среднем значении, обеспечившей вычисление координата средне!}, скорости потока на репрезентативной

вертикали, а, следовательно, и возможность одноточечного её измерения. - '

Теорема утверждает, что если функция /(Х) непрерывна на отрезке [ а, в! , то на интервале существует такое чи-

сло £ , что ^

•Л

■ В предположении степенного распределения скоростей по вертикали V- ¿4м(Ь/н)™, где к - отсчитывавтся от дна канала, Н-глубина потока, т - постоянная, зависящая от формы русла, определена точка на вертикали, где скорость потока равна сред-■ ней:

Размещение датчика скорости на расстоянии hep от дна канала позволяет получать значения средней скорости на этой вертикали по точечному измерению, которая для всего потока корректируется коэффициентами, учитывающими форму русла канала.

Устройство для экспрессного определения расхода воды представляет водомерный мостик, на котором установлен, например, вихревой датчик скорости, оснащенный высокоточной цифровой следящей системой /28/, отслеживающей величину hep по значениям Н , непрерывно измеряемый цифровым уровнемером, не вносящим искажений в динамику потока. Б памяти устройства постоянно храниться обновляемое значение скорости потока. Площадь живого сечения S определяется по измеренному значению Н , поэтому расход воды может быть определен в любой момент времени как

Предложен ряд-других устройств для измерения средней скорости потока по раэоврму замеру.

Устройство для измерение средней скорости потока на вертикали по разовому пуску поплавка-интегратора /49/, работающее в -автоматическом режиме, предназначено для измерения малых скорое-

тей потока, на глубинах более 0,5 м.

Ультразвуковой измеритель средней скорости потока' /6,6/, излучатели которого установлены на поверхности воды под углом о£' к направлению потока (см. рис. I).

■21 ,5

Рис. I. Схема расположения ультразвуковых излучателей в измерителе средней скорости потока '

Средняя скорость потока на вертикали определяется .'выраже-

нием:

Щр =

2пН /¿2-2?,

/¿г-?/ I

Лп2сС ( títz

где И - глубина потока, оС- угол, составленный осятот ультразвуковых излучателей с горизонтальной плоскостью, ¿<, ¿л - времена прохождения ультразвука по потоку и против него, П. - число цик~ лов распространения ультразвука'по потоку и против потока. ' При оС = 45° выражение принимает наиболее простой вид.

Возможность экспрессного определения расхода позволила поставить вопрос о его регулировании непосредственно по показаниям экспрессного расходомера, используемого в качестве■ датчика расхода з составе цифровой системы автоматического регулирования.

Регулирование расходов воды, отбираемых потребителям из канала, осуществляется путем изменения площади подщптового отверстия затворов гидротехнического сооружения, а измерение расхода производится на определенном расстоянии от сооружения, где поверхность потока становится плоской, таким образом, регулируемый объект включает гидротехническое.сооружение к примыкающий к нему бтрезск канала. Такой объект обладает инерционность«? и чистым запаздыванием. Получено дифференциальное, уравнение процесса.подлежащего регулированию /6С/. Уравнение баланса расходов на входе и вотоде 'участка канала без потерь и в отсутствие подпора:

сг еЮеыя

<и

— (Звх -

Соотношение между расходами уходящими и приходящими на участок ала'длиной I мсено представить в вида: Оц _

. . йп "* 1-Ы.Ш '

• сравнение баланса расходов в любой точке участка канала

я эе ~а>

.где - распределенное значение расхода по длине участка канала.; '

• IV - объем вода на участке канала, длиной /1 ; ,

- площадь поперечного сечения русла канала; ^ - длина участка канала, примыкающего к гидротехническому сооружении.

Краевые условия на входе и выходе участка канала назшо представить':.

% (о, у « сса) о,д) * и - ¿т о^о^ соп- '

О/, (¿, I) = 0&с(0, 1-а) - * (йп - йц) а-Л).

• и

где и — " - время запаздагоаяия.

С учетом краевых •условий уравнение баланса для участка канала можно представить: . . . ■

Для установившегося значения это выражение принимает ввд:

Вычитая последнее уравнение из предыдущего и вводя обозначения- •" • „ „

получим уравнение й. отклонениях от установившегося, значениям

Это дифференциальное уравнение первого порядка .с запаздыванием, описывает процесс, подлекащий регулирований. , Его представление в частотной области имеет ввд:

и, следовательно, динамическая система описывается предаточной Функцией, включающей чистое запаздывание е"а5,

ММ = 8е'аВ ;

компенсация которого может -бить осуществлена введением в замкнутый контур регулирования блока компенсации запаздывания,, передаточная функция которого обеспечивает устранение сотстптвлл .б"** в знаменателе передаточной функции замкнутой нескошексированной-системы автоматического регулирования (см. Смит О. Лд. М:, 1962)-. Приведем порядок компенсации запаздывания:

Передаточная функция замкнутой системы регулирования в от- , сутствие блока компенсации запаздывания

1 + Мос(5)№Р(5)Ш(*)е-а* ' где: \Ур(5) - передаточная функция регулятора,

[V (5) - передаточная функция разомкнутой системы, []/сс(3) - передаточная функция" цепи обратной связи.

Передаточная функция блока компенсации запаздывания, вводимого в замкнутой контур: ■ •■

= - е-а3).

Передатрчная (функция замкнутой скомпенсированной системы:

Отсутствие сомножителя в знаменателе передаточной функции замкнутой системы,а, следовательно, а в её характеристическом уравнения, позволяет рассматривать такую систему как систему без запаздывания.

В случае использования пропорционального регулятора /У/> и идеального измерителя выхода, а танке с учетом полученной выке передаточной функции объекта регулированияпередаточная функция' замкнутой системы приобретает простой вид:,

Кя8

зн 'Ул. К'й

Этому выражению соответствует вюсодная величина замкнутой системы регулирования во.временной области:

x(i) -

- и -

„ а+Ш*-а)

КрВ ,е--г- .

ТЛ& г

что указывает на её устойчивость при любом значении коэффициента ■ усиления регулятора Кр .

Для обеспечения плановой подачи воды потребителям, подвешенным к протяженной оросительной системе, необходим прогноз даты забора веды из источника орошения с учетом времени добегания. Для этой цели предложена линейная модель, обеспечивающая определение 'гидрографа замыкающего створа по известному входному гидрографу /46, 6€/.

Корректность модели соблюдается при выполнении условия однозначной ' связи между объемом воды, находящимся на характерном участке канала и расходом в зашкающем створе этого участка. Аналитически эта зависимость может быть представлена в виде:

где йу, ку - расход и объем воды на характерном участке при установившемся режиме, - постоянная времени, характеризующая длительность процессов установления на выбранном участке канала.

Характерными являются участки канала длиной £ , на которых удовлетворяется соотношение:

/ Му — ' ~ ** '

где С - расстояние от места пересечения линий горизонта поверхности воды при установившемся и неустановившемся режимах до нижнего створа участка (рис. 2); ^ - расход в замыкающем створе характерного участка, - установившееся значение уровня, измеренного на расстоянии £; Зц ~ уклон водной поверхности при установившемся режиме.

Рис. 2. Схематическое изображение характерного участка

канала

На практике определяются приращения установившихся значений расхода и горизонта воды в канале. Поэтому приведенное выше соо-

тношение для >-го характерного участка с некоторыми допущениями может быть записано в виде:

✓ лвл _ Лл.

Ч ¿Н9,е ~ гЗу ■

Для £ -го характерного участка, длина С; которого определяется из последнего соотношения, расчет гидрографа й(И) в замыкающем створе по известному гидрографу й-^а) в головном створе сводится.к решению дифференциального уравнения:

м ~ ъ 1и*'

Для выделенного участка ¿¿, на котором укладывается л характерных участков длиной ^ , т.е. для Л~ , расчет гидрографа сводится к решению системы уравнений:

Ж =

'¿Л

■ где <1 - входной гидрограф расхода верхнего характерного участка,

0.1 - выходной гидрограф расхода I -го характерного участка,, равный входному гидрографу д +'1 участка.

В предположении, что на характерных участках%-Тдг=.. .~%г получено общее решение приведенной выше системы дифференциальных уравнений, обеспечивающее вычисление выходного гидрографа по известному входному гидрографу, представляющему попуск в виде ступенчатой функции:

* /т-/

в,ш= г

На рис. 3 приведены кривые расхода в замыкающем створе для различного числа характерных участков. Эти кривые позволяют выбрать время упреждения забора воды для своевременной доставки её в заданную точку канала.

Для регулирования процессов с запаздыванием предложен целый рад цифровых пгаротно-импульсных регуляторов, арифметико-логические операции в которых выполняются в статическом режиме /20, 21, 22, 23, 29, 30/. Типичный представитель семейства регуляторов показан на рис,,4, /30/. В системах автоматического регулирования, испойьзуйщих такие регуляторы, компенсация влияния запазды-

ваыия на устойчивость системы достигается выбором длительности паузы между-модулированными по ширине управляющими импульсами.

Рис. 3. Кривее расхода в замыкающем•створе канала для •различного числа характерных участков

Преимущество предложенных регуляторов» предназначенных для применения на оросительных системах, заключается в возможности Згчета влияния' перепада уровней верхнего и нижнего бьефов гидротехнического сооружения путем коррекции длительности управляющего импульса по величине этого перепада /20, 21, 22, 24/.-

Среди предложенных регуляторов имеется ряд специфических, обеспечивающих: огработку величины рассогласования по частям, в ¿елях.предохранения земляных русел каналов от размыва, пропуск павсдаовых вод через сооружение, с целью сохранения его от сноса, безаварийную работу сооружения при сильных волнениях водной поверхности, устойчивую работу многомерных объектов регулирования - вододелительншс узлов /25/.

2. АВТ0МТИЗИР0ВАПНЫЕ РЕСУРСОСБЕРЕГАЮЩИЕ ТЕХНОЛОГИИ 2ШЗДЕ0БЕСПЕЧЕНШ РАСТЕНИЙ

Создание таких технологий потребовало разработки математической модели продукционного процесса растений, способной обеспечить требуемый режим функционирования, автоматизированной системы. Математическая модель отражает наблвдаешй ход процессов роста, старения и омоложения растительного организма. Наначаль-: ном -этапе развития растения превалирует процесс .его роста. СИ-

шш

И21 Г 1121 Г"6|

Рис. 4. Цифровой регулятор многоцелевого назначения

I - генератор импульсов; 2 - формирователь временных интервалов; 3, 4 - элементы И; 5 - исполнительный механизм; 6 - аналого-цифровой преобразователь; 7 - реверсивный счетчик; 8 - блок задания режимов; 9 - регистр; 10 - датчик импульсов; II - -триггер; 12 - группа элементов И; 13 - элемент И; 14 - элемент ИЛИ; 15 - делитель частоты; 16,- элемент ИЛИ; 17 - элемент НЕ;. 18 элемент И; 19.- двоичный сумматор; 20. - элемент ИЛИ; 21 - элемент НЕ; 22 - переключатель- .

нако, с течением времени, на растительный организм одновременно воздействуют процессы старения и омоложения, при атом скорость относительного роста растения замедляется.

.. Анализ экспериментальных данных показывает, что процесс развития растения зависит от многих факторов жизнеобеспечения и их распределения по времени. Главными среди них являются: фотоакти-йяая солнечная радиация, вода, удобрения, С02. Была сделана попытка учета различных факторов жизнеобеспечения растений в маге-.матической.модели /56, 66/, представляющей скорость относительного накопления фитомассы растением:

Решение уравнения имеет вид:

: мт -Г ¡фт'М '. , .'¿-<2,....*,

альная :

л =

где /% - начальная масса растения,

Л

£ I '

„ 1 <к(А)о*т I

П - масштабирующий коэффициент, обеспечивающий также требуе-.мую размерность членов ряда, Фс(Л1" ¿-Ый-фактор жизнеобеспечения растений.

Последнее вцражение указывает на отрицательное влияние как недостатка,, так и избытка даяного фактора жизнеобеспечения растения. »

Сопоставление экспериментальных данных и данных, рассчитанных в соответствии с предложенной моделью продукционного процес-. са,* приведено ка рис. 5.

Для повышения достоверности предложенной модели ход времени заменяется ходом интегральных среднесуточных температур на про- ' тяжениа сезона вегетации, 'так как при понижении температуры до определенного значения растение впадает в состояние анабиоза. Модель позволяем корректировать плановую подачу растениям води и удобрений, так как опережающее или запаздывающее по.времени раз-, витие растений зависит ог интегральной величины среднесуточных температур.

Предложены технические средства жизнеобеспечения различных

культур, различающиеся конструктивным исполнением оконечных устройств, т.о, устройств подачи воды и удобрений растениям /47," . 48, 55, 57, 58, 60, 61, 64, 65, 66/. Характерной особенностью для таких устройств, используемых в системах внутрипочвенного. орошения, является использование наполнителя, влагоемкость которого превышает влагоемкость лочвн. Этим исключается заиление внутрипочвенпых оросителей обратным током воды с растворенной в ней почвой. Пример конструктивного исполнения внутрипочвенного оросителя приведен на рис. 6. '

Рис. 5. Ход кривых

а) для однолетней культуры (пшеница);

б) для многолетней культуры (ежа сборная).

Точками показаны расчётные данные.

Блок-схема автоматизированной системы .внутрипочвенного орошения. (один из вариантоз) приведена на рис, 7. ...

Наиболее .ответственным элементом автоматизированной системы жизнеобеспечения^растений является управгшощее устройство, которое выполняет следующие операции:

■ Рис. 6. Конструктивное исполнение внутрипочвенного • ' оросителя

I, 2 - перфорированные трубы, заглушенные снизу; 3 - наконечник обтекаемой формы; 4 - стеклоткань; 5 - опилочно-древесная смесь; 6 - воронка; 7 - паз

- по данным агрометеопараметров и площади листового покрова растения вычисляет норму полива в соответствии с алгоритмом, заложенным в вычислительном устройстве;

- додает вычисленную норму воды на полив вместе с растворе, ншши в ней удобрениями;

- .вырабатывает паузу между поливами, с.е. определяет предельное значение -влажности почвы , при которой растение еще не. увядает. • . ''' '

В.состав управляющего устройства входит ряд приборов, имеющих также в самостоятельное значение: цифровой, интегральный термометр /51, 62/, цифровой психрометр./52, 53/, устройство для определения площади лиотового покрова растений /'.'цифровой расходомер /54/.

Назначение других элементов системы понятно из рассмотрения

Рлс. ;7. Блок-схема автчаткзированноЯ системы внутри-

почвенного 'орошения .1 - источник ороситслыюЯ воды; 2 - насос; 3 - резервуар

. для хранения оросительной воды; 4 - датчик уровня вода, расположенный .в резервуаре; 5 - электропривод насоса, обеспечивающий .поддержание уровня воды в резервуаре по сигналам датчика г уровня; .6 - алёктроуправляемый запорный клапан; 7 - водотранспортная сеть,"соединяющая гидравлически резервуар с внутрипочвенными . оросителями; 8 - внутрипочаенные оросители; 12 - вычислительное' устройство, обеспечивающее вычисление норш полива по данным аг-ромётеог.араметров и площади листового покрова; 13 - двоичный сум-• матор;. 14.-;.вход "перенос" шадаего разряда двоичного сумматора; 15'- двоичный счетчик расхода вода; ,16 - элемент И; 17 - запоминающее устройство с нестираемой при отключении энергии памятью; •18 г элемент И; 19 - реверсивный усилитель мощности; 20 - электродвигатель; 21 - испарительная емкость; 22 - сосуд, гидрааяичес-•ки соединённый с испарительной ёмкостью; 23, 24 ~ концевые выключатели, ограничивающие перемещение сосуда 22; 25 - элемент ЕЕ; 26 -'элемент'ИЛИ, обеспечивающий своим' вУходом обнуление устройства; 2?, 28 - элементы ИЛИ; 29 - узел ручного сброса; 30 - поплавковый клапан, которым снабжена испарительная емкость 21; 31 -датчик..уровня воды в испарительной емкости 21; 32 - элемент НЕ; 33 - формирователь.импульсов; 34 - элемент задержки; 35 - интегральный цифровой термометр; 36, 3? - соответственно сухой и увлажняемый термометры психрометра; измеритель площади листового покрова, включающий: 38 - аналого-цифровой преобразователь,' 39 -блок вычитания, 40г 41 - соответственно первый и второй ключи, 42 - формирователь импульсов, 43 - фотореле, 44, 45 - идентичные оптические датчики освещенности, одинаково ориентированные в пространство соответственно на незатененную и затененную кроной растения области пространства; 46 - блок ввода минимальной норш по-,лив£; 47 - регулятор уровня воды, гидравлически соединенный с внутри по ч венным оросителем 8 (или с несколькими оросителями); 49 - дренажные трубки; 72 - диафрагма испарительной емкости 21; • 73 - привод управления диафрагмой; 77 - датчик скорости веч т.; 78 - счетчик; 79 - запоминающее устройство; 80 - двоичный сумматор; 81 - преобразователь'кода Грея в двоичный код; 82 - преобразователь "угол - код Грея"; 83 - элемент.ИЛИ; 84; 85 - элементы *' И; 86 - элемент НЕ; 87 - концевой выключатель положения диафрагмы ?2; 86 - реверсивный усилитель мощности; 89 -. таймер; 90 -элемент задержки; 98 - микроопреснитель, исключающий накопление солей на увлажняемом материале термометра 37. • '

рис. 7.

Предложен ряд цифровых регуляторов для полива преимуществе- • нно по бороздам, обеспечивающих требуемые режимы полива растений на больших площадях, оптимальными расходами и в заданные'сроки .' /26, 36, 37, 38, 42/, а также оконечные устройства, соответствующие этому способу полива /<"3, 66/. •'.

3. -СРЕДСТВА АВТОМАТИЗАЦИИ ДЛЯ ПРИМЕНЕНИЯ В ОБЛАСТИ НАУЧНЫХ ИССЛВДОВАШЙ И В ПРОШШЛЕННОСТИ '

Большинство средств измерения, кодопреобразования- и помехо-защищенного кодирования, как и цифровых средств регулирования технологических параметров, представленных в данной работе, за исключением сугубо специфических, пригодны для применения в различных отраслях народного хозяйства. В то же время, некоторые йз рассматриваемых здесь средств автоматизации отракаюг специфику научных исследований или промышленного производства. •

Цифровая следящая система широкого применения представляет собой высокоточную, высокоскоростную цифровую-следящую систему со статической- характеристикой, трехпозицяолного реле /28/. Её^ достоинствами являются высокая точность и быстродействие, достигаемое отработкой рассогласования номинальным напряжением и - применением электромагнитного тормоза для гашения приобретенной системой кинетической энергии за промежуток времени, не превышающий шага квантовая. В спстеме используется статический режим выполнения арифметико-логических операций.

Цифровая следящая система с' нелинейным блоком коррекции скорости отработки величины рассогласования /31/. В этой системе устранение рассогласования осуществляется ступенями скорости. Величина рассогласования, превышающая число восемь, отрабатывается номинальной скоростью двигателя. При достижении величины рассогласования равной восьми включается первая, ступень понижения скорости, при значении рассогласования равном. 4 - вторая ступень, при двух - третья, пра единице - четвертая. При этом вращающий момент, двигателя практически сохраняется.неизменным. ,Этим обеспечивается отработка рассогласования с высокой точностью. В качестве исполнительного в системе' используется асинхронный двигатель о фазным ротором,.'чем обеспечивается длительная, в том числе бззлэдщая её эксплуатация.

Щей и возможности конструирования цифровых систем автоматического управления, в которых используется статический режим выполнения арифметико-логических операций, в наибольшей степени нашли отрагвние в системе управления гелиостатами /32/. Это объясняется многофункциональностью предложенной системы, которая требует одновременного выполнения операций по управлению положением гелиостата по углу места, азимуту и поддержанию заданной температуры нагрева образца солнечной печью.

•Блок-схе!.".а системы управления гелиостатом приведена на рис. 8. "

.' Управление гелиостатом по углу места осуществляется системой, автоматического захвата и удержания Солнца, которая содержат несколько оптических систем, попарно и симметрично располокен-ных относительно главной оптической оси таким образом, что бли-кайшие к ней оптические системы имеют минимальный угол зрения. . Направление главной оптичзской оси на Солнце определяется логической схемой по равенству сигналов, образующихся на выходах оптических систем с минимальным углом зрения.

Система управления по азимуту отслешзазт данные, задаваемые счетчиком импульсов, выполняющим роль часов. Число включений системы на устранение рассогласования зависит от числа разрядов преобразователя "угол-код", кинематически связанного с валом вращения гелиостата по азимуту, которое согласуется с числом разрядов двоичного счетчика-задатчика полокекия гелиостата по азимуту. В отсутствий Солнца гелиостат неподвижен. При его появлении совершается автоматический, захват и слакение по обоим координатам. Б качестве привода системы управления гелиостатом по азимуту используется асинхронный двигатель с фазным ротором. Следящая система с асинхронным приводом обладает повышенной надежностью и используется в режима работы без обслуживающего персонала. В рекиме слекения рассогласование отрабатывается по мера. его возникновения. Поэтому.отрабатывается величина равная единице младшего разряда: больсшм моментом и наименьшей скорости, что повывает точность отработки возникающего рассогласования. В том яе случае, когда приводы гелиостата находились в •обнуленном состоянии из-за "отсутствия" Солнца, отработка возникшего рассогла- ' сования любой величины осуществляется ступенями: максимальной скоростью до величины рассогласования, равной 8, а затем еще тремя ступенями понижения скорости. Таким образом, .отработка ра-согласовании равного единице младшего разряда кода отрабатывает-'

усилители мощности; 6 - концентратор солнечной энергии; ..7 - солнечная установка; 8, 9 - концевые выключатели; 10, II - элементы НЕ; 12 - датчик солнечной радиации;

13 - -солнечный датчик угла места; 14 - редуктор; 15, Ш - пороговые блоки; 17 - элемент И-НЕ; 19 - элементы И; 20 - преобразователь угла поворота вала в код Грея; 2Г - преобразователь кода Грея в двоичный позиционный; 22, 23 - двоичные сумматоры; 24 - счетчик импульсов; 26 - регистр памяти; 27 - таймер; 28, 29 - элементы И;. 30, '31 - элементы ШШ; 32 - блок регулирования скорости; .33.- блок.реле; 34 - блок секционных резисторов; 25, 36 - элементы И; 37 - шторка гелиостата; 38 - электродвигатель; 39— усилитель мощности; 40, 41, 42 - элементы И;. 43 - формирователь импульсов; 44, 45 - элементы НЕ; 46 -элемент!!; 47 - элемент ИЛИ; 48 - двоичный сумматор; .49 - задатчик температуры; 50 - элемент НЕ; 51 - двоичный реверсивный считчик; 52 - аналого-цифровой преобразователь; 53 - датчик температуры; 54 - элемент И; 55, 56 - триггеры; 57 - элемент-И; 58 - элемент. МИ; 59, 60 - концевые выключатели; 61, 62 - элементы НЕ; 64 - источник напряжения, равного ководому символу "Г; 95 - блок'контактных колец электродвигателя с „ фазным ротором; 96 - система управления гелиостатом по азимуту; 97 - системы управления;гелиостатом по углу места и температуре солнечной установи; 98 - генератор импульсов; 100 -. Солнце

ся одной и той же скоростью независимо от начальной величин« рассогласования.

Для регулирования температуры нагрева образца солнечной печью используется цифровая широтно-импульсная система автоматического управления, функционирующая на основе нестандартной НИМ. Управление температурным ре~.имом осуществляется с помощью.шторки гелиостата, положение которой изменяет площадь его отражающей • поверхности. Цифровая система управления, функционирующая на ос- • нове нестандартной ШИМ, идеально соответствует требованиям .регулирования температуры нагрева образца солнечной нагревательной установкой. Арифметико-логические операции в системе управления гелиостатом' п солнечной нагревательной установкой выполняются в статическом реяиме, обеспечивающем высокую помехоустойчивость к импульсным помехам.

Процесс производства листового материала описывается уравнением с запаздыванием в управляющем воздействии. Следовательно, для обеспечение устойчивости замкнутой системы регулирования необходимо принятие мер, аналогичных тем, что использовались при регулировании расхода воды. Поэтому для производства листового материала пригоден цифровой регулятор, рассмотренный выше. Однако специфика стекольного производства потребовала совершенства-вания некоторых узлов регулятора, в результате чего была создана система для измерения и регулирования толщины стекла в процессе его произволсива /33/. Система может работать либо в режиме цифрового измерения толщины листового материала (стекла) в виде следящего толщемера, либо в реяиме широтно-1яялул?.сного регулятора его толщины, и тогда цифровой-измеритель толщины листогого материала используется в качестве задатчика регулируемой величины. Кроме того, система позволяет учитывать количество, произве- • денного листового материала. Образование широтно-импульсннх сигналов в этой системе осуществляется отклонением светового луча, от нейтрального полевения, вызванного уходом толщины листового материала от заданной величины. Ширина управляющих импульсов есть функция величины отклонения луча. Измерение длины листового материала осуществляется числом импульсов, образованных магнитными метками при вращении измерительных роликов, на которых они расподояены.

Для измерения толщины листового материала предназначено

ультразвуковое устройство /45/. В качестве первичного измерителя

• в этом устройстве используются ролики, мевду которыми двинется ■листовой материал. Эти ролики кинематически соединены с ультра-.• звуковыми излучателями, расположенными в стандартно® жидкости в

паре*с излучателями, установленными на эталонном расстоянии ; от .отражающей поверхности. Толщина листового материала определяется в соответствии с алгоритмом:

где" - отклонение первого рабочего излучателя от нулевого .положен^;.

лЯг - отклонение второго рабочего излучателя от кулевого . положения; -

стандартное расстояние контрольного излучателя от отражающей поверхности;

¿/>1 - времена распространения ультразвукового сигнала рабочих преобразователей в прямом и обратном направлениях, на участках между.рабочими пьезопреобразоватедямп и отражающей поверхностью;

¿к, 'к ~ т0 же контрольных пьезопреобразователей. Предусмотрена система защиты измерительных роликов от соударений с контролтфуемым материалом, во избежание их порчи.

4. АНАЛОГО-Ц®РШЫЕ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛИ ИНФОРМАЦИИ

Большинство технологических параметров, подлежащих измерению, представляют линейные или угловые перемещения, измерения напряжения или тока. Именно преобразование таких параметров в

• цифровую'форму рассматривается в данной работе /2, 3, 5, 6, 7, 9, 10, -II, 12, 13/.

Преобразователи угла прворота вала в код (преобразователи "угол-код")..Основные проблемы, возникающие при создании таких преобразователей, сводятся к исключению грубых ошибок считывания одиооборотных преобразователей .и сопряжению кодовых шкал много-, оборотных преобразователей. Радикальным способом исключения гру-, бых ошибок считывания является использование однопеременяого кода (расстояние по Хемингу которого равно I) для оцифровки ксдо-; вых шкал. Среди стандартных.кодов таковыми является код Грея

(рефлексный, отраженный). Известны также одноперемеятте коды от-нодорояечной шкалы /8, 9/, обеспечивакждее запись совокупности-кодовых последовательностей на одной кодовой дорезке. Таким образом, кодовые шкалы преобразователей могут иметь однодоразёчное и кпогодорожечное исполнение. Наиболее простая кодовая писала

одну дорожку, состоящую из двух полуколец, представляющих -символы противоположного знака. Такая кодовая шкала называется элементарной /66/.

Преобразователи "угол-код" наиболее часто ьмассифииируютея по типам используемых в них элементов считывания кода: .фотоэлектрические, индукционные, магниторезистивные, галызаномагяитяне и др. В данной работе основное внимание уделено созданию пр»обра-. зователей "угол-код" с магнито-механическими элемента!,® считывания кода, схематически показанных на рис. 9.

I - кодовое колесо; 2 - вал; 3 - подшипник; 4 - кодовая до-рожгса; 5 - ферромагнитные участки шкалы; 6 - немагнитные участки; 7 - постоянные магниты; 8 - рычаг; 9 - ось; 10 - магнит, ориентированный встречно магнитам 7; II - управляющий магнит; 12 - магнитоуправляемый контакт; 13 - ограничители -

•Такие преобразователи обладают значительными преимуществами перед другими типами преобразователей при использовании их на сзергонеобеспеченных объектах, так как обеспечивают получение противоположных кодовых символов без дополнительнкх затрат э.чер-

•гии. С использованием магнито-механических элементов считывания кода созданы мяогооборонше преобразователи, шкалы которых оци-' фрованы в коде Грея, а соединения кодовых колес, несущих младшие ..разряды кода, с колесами старших разрядов кода осуществляются е.помощью дискретного механизма переключения, обеспечивающего -переключение кодового колеса старших разрядов кода, код о-, вым колесом младших разрядов два раза за один оборот колеса кладщих разрядов кода через каждую половику его оборота. При .этод.колесо младших разрядов кода не несет старшего разряда кода Грея, что обеспечивает сопрявение кодовых шкал колее, несущих' старшие и младшие разряды кода, без применения дополнительных средств согласования шкал, при полном отсутствии грубых ошибок считывания кода /66/.

. Ограничительным фактором для числа кодовых колес, устанавливаемых на вал преобразователя, является момент трения, возникавшего при"коммутации кодовых колес, допустимое число которых, . одновременно устанавливаемых на валу, равно пяти.

Более совершенная конструкция преобразователя "угол-код",в которой используется та же идея бесконтактного считывания кода с кодбзой шкаш и образование его на "сухкх" шгнитоуправляемнх контактах," в-качестве элементов считывания содержит магнито-ме-ханические триггеры /66, 67/. Преимущество такого преобразователя {см. рис. 10) по.сравнению с преобразователем, приведенным на рис. 9, заключается в отсутствии влияния сил гравитации на его функционироз.^ ие.

I - шкала; 2 - ось; 3 - постоянные магниты; 4 - магнитоуправляешй к оптант; 5 - рычаг; 6 - ось рычага; 7 - упражняющий магнит; 8 - коммутирующие магниты; 9 - ограничителя хода рычага .

Рис.» 10. Преобразователь "утол-код", в котором используются ыагнито-механические триггеры в качестве элементов считывания

кода

Расширение пределов измерения преобразователей "угол-код" н их функциональных возможностей легко достигается использованием гибридных устройств, содержащих преобразователь "угол-код" и двсггчный реверсивный счетчик /63/. •

Алгоритм синтеза о,дноперэменных кодов однодорожечной пзсаш.

Основным элементом преобразователя "угол-код" является его-кодовая скала, сложность изготовления которой определяется наносимым на нее кодовым рисункш. в этой связи интерес представляют." однодорсяечные кодовые шкалы, генерирующие сднопеременйые кода"' при равномерном расположении элементов считывания кода вдоль'окружности шалы. Для этого случая был предложен алгоритм синтеза одноперемеянвх кодов одяодоржечной шкалы /8, 66/, минимизируя»-, щий ш. избыточность и упрощающий процедуру преобразования в . од;ш из системных кодов, например, двоичный позиционный.

Для лучшего понимания сущности предложенного алгоритма проиллюстрируем его возможности на примере синтеза конкретного кода. Предварительно введем обозначения:

Мхп - матрица, определяющая размер одного перехода;

М - число строк; Л - числ'о столбцов равное числу разрядов кода;

а к а - циклическая матрица,'каждая строка которой определяет положение кодовых символов матрицы.^«"/г на данном переходе,

¿'-.число разрядов значащей части матрицы /п~ число разрядов постоянной её части;

Р=Мп - число кодовых комбинаций одновременного кода.

Синтезируем код на число уровней квантования .р = 500 при

1. По заданному значению р определяем разрядность кода:

П. >

р~Мп - целое пат сиятельное число.

а> £с%&Ш, П >8,99 ■

Л - целое (число разрядов кода).

С уютом п. 2 .принимаем а = 10. .

2. Находил число. строк М одного перехода циклической мат-

рицн -шМ

И - целое.

. Если дробное, подбираем П (или Р ) таким образом, чтобы

оно было- целым и соблюдалось условие:

В результате получаем:

'«».

3. Оцределяеы минимально необходимое число символов зна-

• чащей части матрицы М:

• г>&у,м,

где / '- целое полокителькое' число.

£ yty^O, €>£,63.

• Принимаем ' «f = 6. • .

• 4. Находим число символов лостоянаой части матрицы М:

• т = п - I

.-/« = 10-6 = 4.

'-. , 5, ПЬ циклической матрице, записанной произвольно в компак-

. тной форме,.

■ А Б В-Г. ДЕФХЦЧ БВ.Г.ДЕФХЦЧД • ВГДЕФХЦЧАБ ГДЕФХЦЧАБВ •ДЕФХЦЧ'А БВГ Е Ф X Ц Ч А 6'В Г Д ФХЦЧАБВГДЕ ХЦЧАБВГДЕФ ЦЧАБВГДЕФХ

• • . ЧАБВГДЕФХЦ

составляем матрицу переходов:'.

Ф

4 Bf ,В{ д| EJ

а50 ¿50 в50 j50 Д50 . ЦО " ф

"Ч'.Ч'Ч Д2 Л Ф' Л X

Ii0 Б|° if д|° Е|0 ф х

X X

ц ц

Ц

■ а

I ^

V ч.

ч

А-.

г

10

14 Вз50 4 Дз50 7^0

4° 4° ф' ф

4 4° р50 ®5 0 ф x x

0 x ц

г.50 Ф x ц

Ф x Ц ч

Ф x Ц ■ ч

x Д ч

X а ч

ц . Ц ч 4 4й Е| б|°

ч ч а10 .50 Л10 г* 10 БЮ в10 в10

ф X Ц

ф д ц

X Ц ч

X Д ч

ц Ч

Ц Ч А|°

ч 4

ч 4°

*ч Б1

4 4.

4° В50 .

4. Т1 . 19 4.

м.

40' А10

I

Гю

л50 Д10

750

ц

т?1 •

ит %

ч ч

¿1 4 а450 4 4°: в1

^ ■4.' в1°- г|°

4 т>50 в6 4 ,4° 4 4°

V1 ■4 4° 4

д|° 4. •тр50 ь8 ф ■■ ф.

ед x

¿50 . Ф' x

ф' x Д

ф x • д

на основании которой составляем 2а уравнений типа А?' = , Б? = «Г, а|°= ¿Г , б|° = , »»(Г.ь^л^.ь ¿\-где«Г принимает значение 0 или Гдля определения каждого из п символов начального л конечного слов каждой строки компактной матрицы, а также начального и.конечного слов /'-разрядных комбинаций значащей части матрицы Мкп , удовлетворявших условиям циклической перестановки (начальное ц. конечное слова £ -разрядных комбинаций должны пересекаться.по-( / - Х)-рязрядаой комбинации). Правило

■их определения .вытекает из условия получения однопеременного кода на переходах (внутри переходов однопеременность кода обеспе-' чиЕается однопеременносгью значащей части матрицы).

.. Выберем два любых соседних перехода, например, 1-2, 2-3 и т. д.' .и будем рассматривать: в каждом переходе М -е слово предыдущей -строки компактной матрицы и первое слово последующей строки этой' матрицы, которые для образования однопеременного кода должны отличаться одним двоичным символом в месте перехода. За-.шашедо эти слова и выберем произвольно место перехода:

Л|:' Ъ}1 4' 4. 4' ф Х Ц 4 '

Г^ д| Ф X Ц Ч к\

Пусть, например, в первом слове X = 0, тогда для образования од. нопеременного кода при переходе во втором слове Ц = I. Здесь и 'будет выполняться условие однопеременнооти кода на переходах. Уравнения примут вид: ' ■

• 4 ф/, г|= в*= о, щ = в I 4 „ 4» «г. д» = 4=1

е| = ф ='£,:ф•= х =сГ, х = о, ц = г, ч = = ц = ч = $.

Из записанных равенств имеем:" Е| - Ф = X = 0; = Ч = Ц = I. Поскольку остальные уравнения являются независимыми, значениями А, Б, В, Г, Д задаемся, произвольно, однако так, чтобы-значащая часть матрицы-не содержала комбинацию постоянной части матрицы (Ф, X, Ц, Ч). .

Пусть А = Б =•- О, Б = В = I, В =Т = О, Г = Д = О, Д= Е 4= I. Тогда на основании матрицы переходов для первого"перехода имеем: М - е слово предыдущей (первой) строки компактной циклической матрицы -.010010001 1.

* Первое слово последующей (второй)строки этой ке матрицу -.0 1 0 0 1 0 0 1 1 1. Ко так Как для переходов Л^ = .а| = А^.....Б^ = = ..., '

то первое слово перврй строки циклической компактной матрицы,как и первое словр любой строки-этой матрицы, макет быть определено ' по известному первое слову любой строки. Следовательно, первое слово первой строки кошактной циклической матрицы запишется: 1 0 1 0 0 1 0 0 1 1.; :

Для образования М х • матрицы мезду первым и М-ым бловами ■ первой (или любой другой) строки компактной циклической матрицы записывается значащая часть матрицы одноперемешшм -разрядным

кодом. Используя слова, полученные для перехода, запишем начальное и конечное слова ¿-разрядных комбинаций, условия пересече- ' ния их по (£ - 1)-разрядной комбинации выполняются автоматически. Проверим это: ' ' '

10 10 0 10 10 0 10 . Эти строки пересекаются по комбинации 0 10 0 1. •-.',-

6. По матрице переходов выявляем £-разрядные комбинации * • значащей части матрицы, которые при добавлении разрядов кода постоянной её части я циклической перестановке дант одинаковые кодовые слова. '

Процедура определения этих кодовых слов вытекает из. построения циклической матрицы. Так, например, рассматривая одноименные строки этой матрицы во всех переходах, можно заметить, что посто-. янная часть Ф, X, Ц, Ч в одинаковом сочетании повторяется в разных положениях в строке. Это и приводит при определенных кодовых комбинациях значащей.части матрицы к возникновению одинаковых ' кодовых т -слов в разных переходах. Для выявления этих слов можно воспользоваться несложным правилам.' Выписываем попарно одноимен- ' ные строки из разных переходов:- (1-2), (1-3), ..., (2-3), (2-4), (3-4), (3-5), ... и т.д. ' . ,

(1-3) А1 В} 3 А- ■4 ф • X ц ч

- =5 ■ч 4 4, 4, Ф , . х ; ц ч. 4

4 Б1 А: X Ф ' X ц ■ ч

(1-3) в| 4 Л1 ф "х-, Ц- ч ■4 4

в1 г! 4 .4 ф. X ц ч

(1-10) ч А10 Б10 В10 4о Е1 ф X ц

4 4 А 4 X ц ч 4

(2-3) В3Г 4 Я 4 •Ф , х . д ч АГ 4

Б1 4 Г1 2 4, ф ■' х' ц •Ч 4

(2-10) Ч/ А10 •Б10 4о гго 4о Е10- ф X ц

и т.д.

Для/определения непригодных ¿'-разрядных слов подставим значения-Ф, Х,'Ц, Ч постоянной части матрицы, определенные выше. Из рассмотрения переходов (1-2) видно, что символы X для первого перехода* и Ц для второго перехода не изменяются на протяжении всего перехода. Поэтому в .этих переходах, одинаковых т слов не будет.

' Аналогичная картина будет наблюдаться в переходах (1-3), (1-4), (1-8), (1-9), (1-10). Рассмотрим поэтому переходы (1-5), (1-6), (1-7). Для перехода (Г-5) тлеем:

' а| . д| Е| 0 0 I I

-4 Е1 0 0 1 1 А5 Б5 В5 Г5

Из сопоставления этих строк видно, что при значениях символов ' .

т т т т

равенстве А| •= Д|, Б^ = Е» могут получиться одинаковые слова.

'Запишем, эти слова и подчеркнем ^разрядные комбинации значащей части матрицы:

.0 0-0 0 I I 0 0 11 ■■ 0 1 0 0 1 1 0 0 1 1

I I. о О I I -О О I I .100011 0 011

№ перехода (Г-6): ;

' А1 Б1. В1 .' ^ Е1 ф' х Д • Ч .

Е* О1 О1 -I ' . I АI Б| В* ^ 4 . -

При значениях символов Б^ = 0,.;В| = О, Г^ = I, д| = I, Б^ = О,-

Бб = г6 = Яб = = Е6" Е! = А6 поучаются одинаковые /71 -слова:

. ' ' 0 0 0 1 1 0 0 0 1 1 • Ю01Т 0 0 0 1 1

1 0 0 1 1 1 0 0 1 1 . 0 0 0 1 1 1 0 0 1 1 Для перехода (ЗУ?)':

у, бт 4 гт ' дг ЕГ Ф •' X ц ч

£ о о1. I1 л1, А| ,БГ в! Г1 д| Щ Шш значениях символов а|=0, б| р, в[ = I, ? I, В^ = 0,., о,. д, « I, щ = 1, д! = 21 = ^ оди;1акоше

лг -слова: " , • . .

0 0 1 1 0 0 0 0 1 1 0 0 1 1 1 1 0 0 X1

0 0 1 1 1 0 0/0 I I О О I Г О I 0 0 11

из £ -разрядных комбинаций исключаем непригодные для данного кода комбинации, число которых равной:

000011 О 'О О I 1 0 0 0 1 1.0 О

010011 I О О I I 0 001110-

110 0 11 10-0011

0 0 11110 0 110 1

■ 10 0 111 0 0 0 1 1 1

Затек проверяем, достаточно ли оставшихся комбинаций для образования значащей части матрицы:

2 -5 > М, М = 50, 64 - 12 = 52.

При невыполнении этого условия изменяем величины I и П . Если и при этом условие -5>М не выполняется, увеличиваем значение Л.

7. Из оставшихся -разрядных комбинаций составляем од- ■ непеременный код с числом строк равным М, соблвдая пересечение первой и последней строк по 1)-разрядной комбинации. В приведенной ниже Ы хп-матрице ¿-разрядный код занимает шесть первых столбцов. *

8. Размещая £-символы значащей части матрицы между л-символами постоянной её частя, записываем- М х Л -матрицу в соответст-дзип с любой строкой циклической матрица:-

I. 10 1 0 0 I 0 0 11 26. I I ООО 0 0 0 1 I

2. 0 0 1 0 0 I 0 0 11 . 27. I I 0 10 0 0 0 1 I

3. 0 I I 0 0 1 0.0 I I 28. I I 0 11 0 0 0 1 I

4. I I I 0 0 I 0 0 11 . 29. 0 I I 11 0 0 0 1 I.

5. III 0 I I 0 0 11 30. 0 I 0 10 0 0 0 1 Г

6. 10 1 0 I I 0 0 11 - 31. 0 0 0 10 0 0 0 1 I

7. 0 0 1 0 I I 0 0 11 * 32. I 0 0 1 0 0 0 0 1 1

8. 0 11 0 I I 0 0 11 33. I 0 110 0 0 0 1 I

9. 0 11 I I I 0 0 11 34. I I 110 0 0 0 1 I

10. 0 10 II I 0 0 11 35. 0 I 110 0 0 0 1 I

II. 110 I I I 0 0 11 36. 0 I 10 0 0 0 0 1 I

12. III I I I 0 0 11 37. 11 10 0 0 0 0 1 I

13. I 0 I I I I 0 0 11 38. I 0 10 0 0 0 0 1 I

14. 10 1 I 0 I 0 0 11 39. 0 0 10 0 0 0 0 1 I

15. I 11 I 0 I 0 0 11 40. 0 0 ООО 0 0 0 1 I

16. 0 11 I 0 I 0.0 I I ■ 41. I 0 ООО 0 0 0 1 I

17. 0 10 I 0 I 0 0 11 . 42. I 0 0 0 1 0 0 0 1 I

18. 110 I 0 I 0 0 11 . 43; 0 0 0 0 1 0 0 0 1 I

19. 10 0 I 0 I 0 0 11 ' 44. 0 0. 10.1 0 0 0 1 I

20. ООО I 0 I 0 0 11 45. I 0 10 1 0 0 0 1 I

21. 0 0 0 0 0 I ООП. 46. 11 10 1 0 0 0 1 I

22. 10 0 0 0 I 0 0 11 47. I I I II 0 0 0 1 I

23. I I 0 0 0 I 0 0 11 40. 0 I III 0 0 0 1 I

24. 0 10 0.0 I 0 0 II 49. 0 I 10 1 0 0 0 1 I

25. 0 I 0 0 0 0 0 0 11 50. 0 I 0 0 1 0 0 0 1. I

- за -

Йо.лучеЕщай код легко дешифруется по схеме: пятидесятки - единицы пятидесяток', совместно преобразуемые далее в двоичный эквивалент.

Конструктивно преобразователь "угол-код", оцифрованный синтезированным кодом, может тлеть как однооборотное, так к много-обордкгае исполнение. В первом случае кодовая последовательность . располагается на одной дорскке, замкнутой в кольцо. Во втором • случае она наносится на винтовую дорокку и повторяется дваяды.

' Наиболее простая однодорожечная кодовая шкала имеет лишь .две градации кода: полукольцо символов "I" и полукольцо сккволоз "О". Такая шкала названа наш элементарной /66/, а её использо- . ванйе обеспечивает создание как однооборотных, так и многооборотНых, преобразователей "утол-код", выходной величиной которых может быть двоичный позиционный код или код Грея, более предпочтительный для построения многооборотных преобразователей.

Образование одного из этих кодов осуществляется суммированием по модулю 2 выходов элементов считывания кода, равномерно расположенных на половине длины окружности элементарной кодовой шкалы. При этам, для получения к-рязрядного кода требуется использовать /п =.2К-1 элементов считывания кода, расположенных на каждом щаге квантования полуокружности шкалы. Номера элементов считывания кода,' необходимые для образования любого из к разряда двоичного позиционного'кода можно ощ>еделить воспользовавшись выражением: •

'-ту

где М- текущий разряд двоичного кода;

к - число разрядов двоичного позиционного кода; I - целые числа;

И просуммировать их выходы по модулю 2. , •

Аналогичное выражение мшно использовать а для образования любого разряда кода Грея. Выходы полученных номеров эле-,

мантов считывания кода так?е .необходимо просуммировать по модулю

гшГ2-"'*^0*2*'1- с•

Преобразователь "угол-код" с использованием.элементарной ко-' довой шкйлы, обеспечивающий получение К = 4 разрядов двоичного позиционного кода (при замкнутых переключателях) или кода Грея

(при разомкнутых переключателях) схематически изображен на рис. II.

Рис. II. Преобразователь "угол-код" на -основе элементарной . кодовой шкалы. '

1 - ось школы;

2 - подшипник; •3 - кодовая дсрскша; 4 - элементы считывания кода;

5, 6, 7 - сумматоры по модули 2; В - переключатели

Использование элементарных кодовых шкал, при * = 5 представляется нецелесообразным из-за резкого возрастания числа, элементов считывания кода, приходящихся на один двоичный разряд.

Преобразователи напряжения-,в код (ИНК). В технической литературе (см. например, Бахтиаров Г. Д. и др., 1977, Гитис Э.И., Пи-скулов Е.А.,.1981 и др.), приведены многочисленные схемные решения, среди которых наиболее известными являются ПНК: с времяимпу-льсной модуляцией;'реализующие метод, развертывающего уравновешения; со ступенчато-нарастающим пилообразным напряжением; функционирующие на основе метода поразрядного кодирования (или метода последовательных приближений). Зсе-ртиПНК по принципу функционирования относятся к устройствам последовательного действия, а, значит, обладают невысоким быстродействием. В то ке время существует большое число параллельных и параллельно-последовательных ПИК, обладавших высоким быстродействием, величина которого практически ограничивается лишь временем переходных процессов, протекающих в их каскадах.

• В данной работе основное внимание уделено схемотехническим решениям по созданию параллельных и параллельно-последовательных преобразователей напряяенпя в код Грея /66/. Такой подход обусловлен необходимостью обеспечения их совместной работы с" преобразователями "угол-код", йкалы которых оцифрованы в коде Грея, при. измерении технологических параметров на объектах управления,

а также .с целью использования свойств кода Грея для исключения грубых ошибок'считывания при получении технологической информации и упрощения схемных решений при создании параллельно-последовательных' преобразователей.

' Оплети;,!, что для параллельных ИНК существуют выражения, обеспечивающие получение двоичного позиционного кода или кода Грея суммированием по модулю 2 выходов компараторов, аналогичные тем, что были приведены для преобразователей "угол-код", выполненных . на основе, элементарных кодовых шкал.

Основными потребительскими характеристиками ПНК являются: время преобразования аналоговой величины в цифровую и число разрядов выходного кода.

Анализ схемных решений указывает на перспективность применения параллельно-последовательных ПНК для удовлетворения этих характеристик. Идеология построения 'параллелъно-последователышх ПНК. перекликается с идеологией построения мюгооборотных преобра-• зовател'ей "угол-код". Идентичными остаются и проблемы, связанные с необходимостью исключения грубых ошибок при считывании кодов. В случае ТЩК этк меры сводятся к стробированию выборочных значений измеряемой величины, что. равносильно остановке кодовых колес преобразователя "угол-код" по определенным меткам.

Типовая схема параллельной ступени ПНК содержит источник опорного напряжения, подводимого к одному из входов каждого компаратора ступени с соответствующего отвода делителя напряжения и параллельно подведенное ко входам всех компараторов преобразуемое .в код напряжение. На выходе компараторов образуется единичный код. Для получения л -раз'рядного безубыточного двоичного кода необходимо использовать в паралельной ступени 2Л - I компараторов. .Суммированием по модулю 2 выходных сигналов компарато-'ров в соответствии с выражением: дб

Яш . . •

где Ж - рассматриваемый разряд кода, М&п, С- I, 2, 3, •... -целые числа, Ствх= 2 • - I наибольший номер компаратора в параллельной ступени, - определяются'кодовые символы всех разрядов двоичного позиционного кода. Например, при О^ахт. 7 дяя образава- ' ния кодовых символов первого разряда двоичного позиционного кода необходило просуммировать по модулю 2 выходы следующих компарато-

Для образонгшия второго разряда:

9о

= 2'V«?,

Э(

для образования третьего разряда:

Используя эти идеи, а также технические средства: преобразователь кода в напряжение (ПИК), блок вычитания и усилитель, удалось создать наиболее простую кодирующую логику для построения параллельно-последовательного преобразователя напряжения в двоичный позиционный код, схема которого приведена на рис. 12. Подчеркнем, однако, что во избежание грубых ошибок, возникающих при считывании кода, в данном преобразователе используется стро-бирование выборочных значений измеряемого напряжения.

Радикальным средством избавления от грубых ошибок неоднозначности при считывании кода является использование однопереме-нного кода во всех цепях преобразователя. Так как единичный код, образующийся на выходах компараторов, является однопеременным, то используя код Грея в качестве выходного, удается достичь желаемой цели.

Для образования разрядов .кода 1"рея из единичного выходного кода компараторов необходимо просуммировать по модулы 2 выходы компараторов с номерами, определяемыми выражением:

где обозначения остаются теми не самыми, что и для выражения, . определяющего получение разрядов двоичного позиционного кода. Иэ приведенного выражения следует, что для получения первого разряда кода Грея необходимо просуммировать по модулю 2 выходы следующих компараторов:

Ддя образования второго разряда кода Грея суммируются выходы

- 42 - "

Для получения третьего разряда кода Грея:

Эти выражения позволил:: построить простейшую кодирующую логику параллельного н параллельно-последовательного преобразователей напряжения в код Грея.

Рис. 12. Параллельно-последовательный преобразователь

напряжения в двоичный позиционный кед >

Цоя - опорное напряжение; Ых- напряжение, преобразуемое в ' кед; - компараторы; /77^- сумматоры по модулю 2; И- элементы И; ПКН - преобразователь кода в напряжение, ЕВ - блок вычитания; У -.усилитель; ГСИ - генератор стробирующнх импульсов

Схема последнего преобразователя с использованием ПКН приведена на рис. 13.

- -

Рис. 13. Схема параллельно-послевательного преобразователя

напряжения в код Грея ион - опорное напряжение; Цх - напряжение, преобразуемое в код; Щ - компараторы; тг - сумматоры по модулю 2; ЕВ - блоки вычитания; У - усилители; ПКН - преобразователи кода в напряжение. ;

В первой параллельной ступени кодирующая логика на образование кода Грея выполне а с использованием сумматоров по модулю 2. Построение ступени младших разрядов кода вытекает из структуры кода Грея, указывающей, что кодовые комбинации младшей ступени преобразователя повторяются через каждые две кодовые ко-

мбинации старшей ступени преобразователя. Следовательно, для образования напряжения, подаваемого на преобразование второй ступень» преобразовате.у1, необходимо подавать разницу между входным и ступенчатым напряжением, где ступени определяется комбинациями: ООО, 010, 100, 110 двоичного кода. Поэтому на вхсды ПК-I подаются все разряды преобразователя кода Грея в двоичный позиционный, кроме младшего, замещенного логическим нулем. На выходе блока вычитания образуются следующие разности: {iZh+Sh) - iZh ~ Sh, где 4=0,1, (2Я_/- I), fi- шаг квантования преобразователя, 0 £ $h ^ 2h.Величина сГí усиливается в 2п'л раза, гдел-чи-сло разрядов кода первой ступени преобразователя. Таким образом, с выхода усилителя на преобразование второй ступенью подается напряжение, лежащее в пределах 0 ^ 2Л_/ 2Л. Величина

опорного напряжения сохраняется той ке, что и для первой ступени.

Для последующей, третьей ступени используется разность напряжений, образуемая на выходе блока вычитания: подаваемого на вход второй ступени и ПКН второй ступени. ПКН преобразует единицу младшего разряда кода первой ступени, дополненную разрядами позиционного кода своей ступени,.без младшего. Эта разность усиливается в 2 1 раза.

Интерес представляет преобразователь напряжения в код Грея, представленный на рис. 14, из.которого видно, что по сравнению с предыдущим его схема изменена за. счет введения в ступени младших разрядов дополнительных элементов: ключевого элемента Кдр усилителя У2 с коэффициентом усиления равным 2n'z и второго блока вычитания BBg, а также некоторых блоков лишь в ступени младших разрядов кода. В то же время во всех ступенях, кроме старшей, число компараторов сокращается на ^ - I, где i - число кодовых 'комбинаций первой ступени.

Понимание процессов, происходящих в различных блоках преоб-1 "разователя, поясняется диаграммами напряжений, приведенными на ) рис. 15 в предположении, что на вход преобразователя подается ' .линейно-нарастающее напряжение. Отметим, что преобразования, выполняемые в младших ступенях этого преобразователя, более предпочтительны , так как по сравнению с преобразователем, приведенным на рис. 13, исключается скачкообразный переход напряжения от значения Q0, соответствующего максимальному значению подаваемого напряжения на преобразование в младшую ступень, к такому ке зна-

чению, соответствующему минимальной величине подаваемого на преобразование напряжения.

преобразователя налрянения в код Грея с уменьшенным числом компараторов в младших ступенях преобразования

#£>,7 - опорное напряжение; напряжение, подлежащее преобразованию, Л/ - компараторы; ¡пй - сумматоры по модули ЕВр БВ^ - блоки вычитания; Ю1| - ключи; Ур - усилители; ПКН - преобразователи кода в напряжение; ИДИ - элемент логики; Я - сопротивлений делителя напряжения

' 5. К0Д0ПРЕ0ЕРА30ВАП"Ш1 И Н^ЗВЫЙ СПОСОБ ПОШХОЗМЩЩЕШЮГО

кодирования информации

В научно-технической литературе достаточное отражение получили вопросы, посвященные преобразованию кода Грея в двоичный позиционный код и двоичного позиционного кода в код Грея. Необ-

ипкш бди

^бв'д |

2ли.-

итг° 5) ' I 2ли-1

• 1 I I

п п п п >ъ

и

кл1 +

I 8) I

Оюн

ии,

"Л Л УТЛ ли.

тт

I I I К)' I »

I 1 I 1 I 1

И 2ди. Л' J ' _!_!

иУгл. I ,е) I ' 2ди-

Рис. 15. Диаграммы напряжений:на выходе соответствующих блоков параллельно-последовательного преобразователя напряжения в код Грея, показанного на рис. 14.

ходимость таких преобразователей естественна и не требует пояснений. В то же время представление информации в двойном позиционном коде, понятном ЭВМ, создает определенные трудности и неудобства для человека, привыкшего к обращению с десятичными числами.

В настоящее время хорошо известен ряд схемотехнических • решений преобразователей двоичного кода в десятичный, а также десятичного кода в двоичный код, однако все они функционируют з динамическом режиме, обусловленном необходимости^ последовательного выполнения определенных операций, что чревато возможностью возникновения сбоев за счет воздействия импульсных помех. Кроме того, такие преобразователи не обладают высоким быстродействием. Вопросы создания преобразователей, обладающих одновременно высокими быстродействием й помехоустойчивостью были поставлены и решены в работах /18, 6&/.

Обширнейшая научная литература посвящена вопросам помехоза-щищенного кодирования информации. Основополагающие результаты по дайной проблеме изложены в работах Шеннона К. (1963), Патерсона У. (1964), Питерсона У. и Уэддона Э. (1976), Касами Т. и др. (1978), Бяейхута Р. (1986) и др.

В инженерной практике наиболее часто используются достаточно простые способы помехозащшденного кодирования. Чаще других применяют циклические коды и простейший способ кодирования,обеспечивающий проверку на четность (нечетность). Близкий к нему по избыточности передаваемого сообщения и простоте реализации способ помехоэащгаценяого кодирования информации а устройство для его реализации были предложены в работе /19/. В соответствии с этим способом передаваемая кодовая последовательност: зредстэв-ляет суммы смежных слов исходной кодовой последовательности, исключением начального и конечного слов, передаваемых з неизменном виде.

Легко понять, что в такой кодовой последовательности каждое кодируемое слово передается дважды. Это позволяет ие только об-, наружить однократную ошибку, но и восстановить полиостью утерянное слово, если его месо в переданной кодовой последовательности известно. Заметим,-что. по сравнении с исходной кодовой последовательностью, переданная кодовая последовательность обладает избыточностью в одно кодовое слово.

Кодопреобразователи. В целях повышения быстродействия прео-

бразователей "код-код" и их помехоустойчивости предложены алго-ритми преобразования кодов в статическом режиме и реализованы преобразователи двоичного кода в десятичный, десятичного (двоично-десятичного) в двоичный и преобразователи однопеременного кода сднодорояечной шкалы на большое число уровней квантования в двоичный позиционный код. Достижение еысокпс быстродействия и помехоустойчивости предложенных преобразователей кодов обеспечивается выполнением арифметико-логических операций в статическом режиме.

Рассмотрим принципы построения преобразователя двоичного кода в десятичный /18/. Для построения преобразователя необходимо наложить ограничения на диапазон преобразуемых величин. Наиболее употребительный диапазон обычно ограничен тремя десятичными разрядами 0...999.

Обозначим двоичное число, преобразуемое в десятичное, через d , а через Э^ - двоичные шифраторы десятичных эквивалентов, где к=1, 2, 3 - десятичные числа разрядов, кратные (к-1)-ой степени 10, С - десятичная цифра разряда.

Тогда алгоритм преобразования можно представить в виде: d - Э* - Л ¿2 - зафиксировать л ¿2.

A dz - э! = 4 df - 5аФинсироаат!> дс^,

дешифровать'^^ в десятичное число.

Пусть преобразуемое двоичное число d =852 - II0I0I0I00, вычитаемое число шифратора десятичного эквивалента Щ - 800 или в двоичном виде 1100100000, автоматически выбираемое преобразователем. Для вычитания его из числа 852 необходимо записать это число в обратном коде: OOIIOIIIII и, используя двоичный сумка-тор, произвести слояение:

,.1101010100 ■ - •. tOOIIOIIIII

'+_I .

1.0000110100

Этил сложением завершается операция преобразования, выполняемая первой (старшей) ступенью преобразова-теля d - 3g - £>dz-

• Б результате произведенного вычитания получилось двоичное число ¿¿¿2 - 0000110100, что равно 52 в десятичном коде к единица на выходе "перенос старшего разряда" сумматора, находящаяся справа от точки. Цифра "8" фиксируется в выходном регистре третьего десятичного разряда, а число 52 подаемся на вторую сту-

пень преобразователя на выполнение следующей операции:

Л - Э-1 =

Для выполнения этой операции преобразователь должен автоматически выбрать число дзоичного шифратора десятичного эквивалента - 50 или в двоичном позиционном коде 0110010, запомнить тиру "5" в выходной регистре второго десятичного разряда и вычесть выбранное число из числа 52, которое в двоичном коде равно 01101 ОС. ."Для вычитания числа 50 представим его в обратном коде 1001Г01 и выполним сложение:

^ 0110100 I 1001101

+_I

г.оооссю

В результате вычитания, замененного солированием чисел в двоичном сумматоре, получено значение &с^= 2 или в двоичном воде 0000010 и "I" на выходе "перенос старшего разряда" семиразрядного сумматора с подключенным к нему двоичным эквивалентом десятичного числа 50 (в обратног.: коде). Четырехразрядное число ООЮ должно быть подано на дешифратор двоично-десятичного кода для получения числа первого десятичного разряда, равного 2. На этом преобразование двоичного числа в его десятичный.экнивалнт заканчивается. Блок-схема преобразователя, реализующая данный алгоритм преобразования, приведена на рис. 16. Цифрами обозначены следующие функциональные блоки:'

I - входной регистр.двоичного числа, подлежащего преобразованию; 2 - двоичные сумматоры старшей ступени преобразователя (9 атук); 3 - шифраторы двоичных эквивалентов десятичных часе- (90'!, 100); 4 - входы "перекос ияадвего разряда" сук.'., горок з-хау-ией ступени; 5 - выхода "пареное отарпзГо разряда" тех же еугка-торов; 6 - элементы НЕ; 7 - блохе выделения 10 цифр старшего разряда; 8 - группы элементов И; 9 - элемента И; 10 - индикатор десятичных цифр старшего разряда; II - алекакты ИЛИ; 12 - двоичнке сумматоры второй ступени преобразователя; 13 - иифрагоры двоичных эквивалентов десятичных чисел (90, ... 10), 14 - входы "перенос младшего разряда"; - выхода сумматоров 18 "перенос старшего разряда"; 16 - элементы НЕ;,'17 - блок наделения цифр, второй декады; 18 - грунта элемзитов И; -19 - элементы И; 20 - блок индикации второй декада; 21 элемента ИЯИ}' 22 - дзвкфратор; 23 - индикатор цифр первой декада. - ■ ' •

Рис. 16. Блок-схема преобразователя двоичного позиционного кода в десятичный.

- о!

Алгоритм преобразования десятичного (двоично-десятичного) кода в двоичный легко представить из рассмотрен:« блок-схемы о го преобразователя, представленной на рис. 1?, /66/.

тт —» а ос

01 —» 4

2 0. -> я 4

у« —> 1

Во

Ао 6ч БМ р —V

Ач

Вя —»-

Ая

в7 —>-

А/ Ье

А£ в* 9 с —

А5 _

Ьл 6

А* —>

Л.

А1 Ь4 —>

в2 А? —->

а, —>

А,

Рис. 17. Преобразователь двоично-десятичного кода в двоичный .

I, 2, 3 - тетрады входного регистра; 4, 5 - дешифраторы; 6, 7 элементы.МИ; а, 9 - сумматори

Получение выходного двоичного кода является результатом суммирования разрядов десятичного кода, преобразованных в двоичный эквивалент. Просуммированные эквивалента младших разрядов кода суммируются со старшим разрядов. В качестве двоичных эквивалентов используются элементы ИДИ, поразрядно подключенные ко входам надлежащих двоичных сумматоров. Схема позволяет легко наращивать дополнктелыше разряды преобразуемого кода. Таким образом, арифметико-логические операции по преобразованию кодов этим преобразователем выполняются в статическом режиме, чем достигаются высокие быстродействие и помехоустойчивость.

Несколько более сложной является схема преобразователя одновременного кода однодорохечной шкалы в двоичный позиционный код /66/. Объясняется это тем, что в ходе циклической перестановки столбцов М х й- матрицы меняется положение столбцов значащей и постоянной её частей. Пояснением столбцов постоянной часта матрицы выбирается заранее присвоенных! юл двоичный эквивалент пятидесяток, а также определяется положение столбцов значащей части матрицы, дешифруемых в единицы пятидесяток от 0 до 49,Представим первую строку циклической матрицы в каддом переходе:

IOIOOIOOII 000000000 000

OIOOIOOIII 000II0I00 050

IOOIOOIIIO OOIIOOIOO 100

OOIOOIIIOI OIOOIOIIO 150

OIOOIIIOIO OIIOOIOOO - 200

юошогоо 0iiiii0i0 250

OOIIIOIOOI IOOIOIIOO 300

bmoiooio I0I0IIII0 350

IIIOIÓOIOO IIOOIOOOO 400

IIOIOOIOOI . IIIOOOOIO 450

Этим строкам присвоены двоичные эквиваленты десятичных чи--сел: ООО, 050, 100, 150, 200 е т.д. После каждой из этих десяти1 строк вдет еще 49 таких ке комбинаций' однопеременного кода, как-' , дая из которых дешифруется по значащей части матрицы в единицу пятидесятки. Единицы пятидесяток, повторяющиеся -после каждой на-' чальной строки циклической матрицы, суммируются в двоичном сумматоре с двоичным эквивалентом, предписанным каждой■первой строке циклической матрицы.

Блок-схема преобразователя одноперемонного кода в двоичный

позиционный код представлена на рис. 18, из которого видно, что-выходной двоичный позиционный'код в этом преобразователе образуется точно так же, как и в преобразователе десятичного кода в двоичный позицяоный код.

Новый способ помехозад^зденного кодирования информации. Предложен новый способ помехозащищенного кодирования и устройство для его реализации /I, 14, 19, 27/, функционирующее в статическом режиме. Суть способа заключается в том, что для обнаружения ошибки и исправления одного кодового слова или восстановления потерянного слова, если место его в переданной кодоиоГ: последовательности известно, вместо И слов исходно;! кодовой последовательности, передается ñ + I кодовое слово. При этом одно и то же слово передается дважды в составе двух сумм, образуемое из слов исходной кодовой последовательности. Первое и последнее слова передаются один раз непосредственно, а второй - в виде суиш. В случае, если при слояеюга слов образуется кодовая единица старшего разряда, она отбрасывается, что не влияет на результат дешифрации сообщения на приемной стороне.

Пусть требуется передать кодовые слова: а, б, в, г. На передающей стороне образуется последовательность: а, а+б, б+в, в+ г, г. Эта последовательность на приемной стороне может быть дешифрована двояко: а, а+б-а = б, б+в-б - в, в+г-в - г, г-г - 0; или г, в+г-г = в, б+в-в = б, а+б-б = а, а-а О.

Золи при дешифрации не будет выполнено условие а - а = 0, или аналогичное г - г = 0, значит произошел сбой. Искаженное слово.мокет быть обнаружено п.исправлено. Операцию по обнаружению искаженного слова и его исправлению поясним на примере.

Предположим, что в переданном сообщении пролзоиь.^ пска^ег „ одного слова: а, а+б, б+в+4 , в+г, г. Знак А показывает, что переданное слово б+в за счет искажений изменилось на величину Á .

Дешифруем искаженную последовательность, вычитая слагаемые сверху вниз и снизу вверх:

a v а - а + ¿ = ¿4 0

а + б - а = б . a+6-6-4 = a-i

б+в+А-б = в-)-Д б+в+Д-в=б+Л

в + г - в - ¿ = г ¡-A в + г - г = в

г - г + i = á / 0 г

и, образовав исходные суммы слагавши, взятыми из противоположных колонок, дешифрованию: двумя вариантами, сравниваем слагаемые

■ ■ ■■ .,■■ ■■■■ ............ I22II1

1,зГзГзГзГ3Тз||У|У|зТз|'з'|з,1 •• • iViy |з \Y\V |з

rj~l Г i , i CZJ

\ » V

nzriL^i

«Ш-т HI}-] Ч1Ь -HZH |4Zbj 4H-|

О 11 IГ i j

I 5 \ 5 \ 5 \ 5

ншшшшиншн

10 A

U' z* i7 f 1

iW4

1 j 5 | 5 [ 5; | g

xl:

7 I j

7 ) 7

ОЙ

|2<V ¿4 • • • 12г z' г*Г I г' г< p.Y

i\ U U

■h

в»«« лpeon

3=f

. t— A—

Г-Н-- ^ЕЗ

FFiX:

m-

&

8 £> ' TTTTff

Pec. 18. Блок-схема-преобразователя одновременного кода однодоракечной шкалы в двоичный позиционный код

I - -входной регистр сднопеременного кода; 2 - элементы И;

определяющие положение столбцов постоянно:! части 1.1 х -матрицы; 3" - группы элементов И выделения значащей части матрицы;

4 - элементы ИЛИ, обеспечивающие выделение единиц пятидесяток;

5 - элементы И, обеспечивающие дешифрации единиц пятидесяток;

6 - элементы НЕ; 7 - элементы ИЛИ, на выходах которых образуются двоичные эквиваленты единиц пятидесяток; 8 - двоичный сумматор; 9 - группа элементов ПЛИ; 10 - двоичные эквиваленты чисел 50, 100, ..., 450; II - группы элементов И.

находящиеся в одинаковой позиции:

а + б + Д -а - Д + б

б + в —б + 4 + в + А а + А + г —•» в + г - А

Ошибка произошла там, где оба слагаемые фного столбца одновременно увеличивается (уменьшаются) по сравнению со слагаемыми . другого столбца. Неискаженная сут.-ма определяется подстановкой в принятую последовательность каждой из выявленных таким образом сумм:

а а а а

а + б й а + б б

б + 4 + в + Д в + 24 6 + в в

в + г г - 24 в + г г

г Г — Г + 24 Jz 0 г г - г = 0

Для реализации способа помехозавдпценного кодирования пред-

лажено устройство (см. рис. 19), в котором образование суш (цифрация сообщения) на передающей стороне и разностей на. приемной стороне (дешифрация сообщения), а также проверка пр-анлыгоак! принятых кодовых слов осуществляется в статическом регин" с пс-* пользованием двоичных сумматоров.

6. ПРИ,ЯЕНИЕ МЕТОДА ПЕРЕХОДНЫХ СОСТОЯНИЙ ДЛЯ АНАЛИЗА И СИНТЕЗА Ц1ЙР0ВЫХ ilTO-СИСТЕМ АВТОМАТИЧЕСКОГО УПРАВЖШ

Применение метода переходных состояний, развитого а работах Ту Ю. (1964, 1971), Бат врина A.A. и др. (1977) и других авторов наиболее эффективно при анализ? и синтезе дискретных САУ с апериодическим прерыванием.

Методы пространства состояний для описания поведения динамических систем использовались уже в 40-х годах, однако, ииро-

Рис.'19. Блок-схема устройства, реализующего новый способ

помехозащшценного кодирования I - регистр памяти; 2 - информационный регистр; 3 - источник •информации; 4 - группа элементов И; 5 - распределитель импульсов; 6 - элемент ИЛИ; 7 - модулятор; 8 - элемент ШЕИ; 9 - генератор; 10 - блок управления; II - линия связи; 12 - демодулятор; 13 - регистр памяти; 14 - блок синхронизации управления; 15 - распределитель импульсов; 16 - элемент сравнения кодов; 17, 18 -двоичные сумматоры; 19 - группы элементов НЕ; 20 - группа элементов И; 21 - элемент НЕ; 22 - элемент И

кое признание получили лишь после публикации работы Р. 1 Салмана "Об общей теории систем управления" в трудах I Конгресса IKAK (Москва, I960).

Состояние системы и вектор её выхода в произвольный момент временя t суть функции её начального состояния x(t9) и вектора управления U(t,,tl.

хш -/{xto), э), yet) uCU.tl) .

Если динамическая система описывается дифференциальными уравнениями, то уравнения состояния и вектор выхода могут быть представлены в общем веде:

m~Fixw,u(i)ti з,

У(Ь) = GiK(t),uCt),t];

В наиболее распространенном случае линейных динамических систем эти выражения принимают вод векторно-матричних уравнений:

jt(i) « ACt)x(t) +B(t)u(t),

УШ = Cd)x(i) +M(t)uW.

где: k(~t) - Я у. ft- f/атрица коэффициентов системы; B(t ) - ft xt - матрица управления; С(i ) -т x/j- матрица выхода системы; Л( t) -m.~x.Z- матрица обхода системы.

Для линейной стационарной динамической системы полезным оказалось её векторно-матричнос тзедставление:

„.[i],

где А - расширенная матрица коэффициентов системы;

V(t}~ вектор состояния системы увеличенной размерности, прзде-• тавляющий собой всктор-столбец, включающий вектор управления ¿¿i и координаты системы

При заданных начальных условиях V(0+) решение этого вектор-но-матричного уравнения будет иметь вид:

где ф{ i )- есть, расширенная' матрица перехода системы.

Линейную дискретную стационарную систему аналогично макно описать совокупностью дифференциальных уравнений первого поряд-

- 58 -

ка, представленной в векторно-матричной Форме:

: ДО-**

где ^ - локальное время.. Для дискретных систем:

%-t'fiT, 0S44T.

В этом случае приведенное выше уравнение описывает поведение системы на интервале прерывания и называется дифференциальным уравнением состояния системы.

Начальные условия для этого дифференциального уравнения также могут быть представлены в векторно-матричной форме:

V(nT*) = Bv(nT)t

а решение дифференциального уравнения имеет вид:

r(V = ФС?Шо*).

• Заменяя локальное время % на tt получим уравнение V(t) = фа-nTJvCnTV, ' справедливое,на интервале tlT< t *S(fl+i)T. В момент ¿=( Л + Х)Т

i v[(n+i)T\=0(T)v(nT*),

¡ - • -

или, с учетом уравнения, представляющего начальные условия

v[(n+i)T} = <P(T)dv(n Т).

Подставляя последовательно /г =0, I, 2, ...,'/2-1, првдем к уравнению: _ я .

. - v(nT) « i0(i)Bl

В соответствии с определением представим 2 -преобразование, ' соответствующее втому уравнению

•TV»

V(z) = £-s(nT)Z~n,

.1 п*о

и, с учетом предыдущего равенства, перепишем его; Но так как ^ пв?

■ то • -црербразовшше место представить б виде

а обратное %-преобразование определяется выражением

ven Т) = 1[У - *"'Ф(Т)В ] ''v(oi.

Эти выражения предназначены для анализа дискретных систем с постоянным периодом прерывания, на протяжении которого условия функционирования системы остаются неизменными. Но расчет таких систем с успехом может быть выполнен классическим методом % -преобразования. Основное преимущество метода переходных состояния состоит в том, что он позволяет выполнить расчет таких дискретных систем, условия функционирования которых на основном периоде прерывания могут изменяться многократно. В отом случае классические методы остаются практически бессильными.

Итак, если основной интервал прерывания произвольным 'образом разбит на несколько подынтервалов i j. ¿3» ••• • ¿ к* т0 пове~ дение дискретной системы рассматривается- последовательно на каждом подинтервале. При этом значение матриц«^ ) у. B¿ £=Q, I, 2, ..., к - I в общем случае будут различными на каждом подинтервале основного интервала прерывания пТ< t £(n+i)T

[0£(tur ti)B¿]v(nT)i v(t) = 0K(í-nT- ejñ Щ]*^

здесь t0 = 0. i-*-*

Полученные выражения.использовались для аначиэа цифровых систем автоматического управления, выполненных на основе предложенных нами цифровых шрстпо-импудьсных регуляторов /34/, обеспечивающих их функционирование как с использованием стандартной шяротно-импульсной модуляции (период прерывания для которой сохраняется неизменным, а длительность управляющее импульсов не превышает периода прерывания), так и для нестандартной, Аде постоянной сохраняется длительность паузы мажду управляющими импульсами, а период прерывания, следовательно, имеет.различную длительность. Б качестве линейной непрерывной части (ЛНЧ) систе:« автоматического управления рассматривался двигатель постоянного тока с независимым возбуждением и нагрузкой, представляющей силы инерции и вязкого трения. /

Передаточная функция ЛНЧ,' характеризующая двигатель как объект 3-го порядка

W(S)~---

S(S+ott)(S +<¿t)

была использована для составления схемы цифровой системы автоматического управления в переменных состояния, представленной на рис. 20. В расчетах*длительность управляющего импульса принималась равной величине рассогласования.

Рис. 20. Схема цифровой Щ.^сцстемы автоматического

управления в переменных состояния х1' х2> х3 - переменные состояния системы, Z - задающее ■ воздействие, ШИМ - цифровой пиротно-импульсный регулятор.

Для конкретных значений параметров о62««^3> т< 3 предположении нулевых начшшшх условий и при единичном ступенчатом задающем воздействии, были рассчитаны кривые переходного процесса и ншротно-импульсные управляющие воздействия. Результаты расчетов переходного -процесса при воздействии различных управляющих ппфотно-импульсных последовательностей, приведены на рис. 21. Зависимость качества переходного процесса от величины периода прерывания позволяет использовать нестандартную ШКЛ для получе- . ния переходного процесса без перерегулирования. Эта возможность ' была реализована на практике в конкретных схемах цифровых широт-j но-импульсных регуляторов.

• Для нестандартной ШИМ, как и стандартной, ширина управляю- j щего импульса пропорциональна (или численно равна) величине рассогласования, измеренного в выборочные моменты времени, которые не являются равноотстоящими на оси времени. Лишь в отсутствие рассогласования длительность периода-прерывания становится одинаковой а равной длительности паузы,. {!=%).

So щули для, расчета вектора состояния увеличенной размерности при использовании нестандартной ШИМ могут быть представ-

0 T ZT ЗГ 4Т 5Т 6Т 7Т ВТ ЭТ ЮТ

V

О Т 27 ЗТ 4

та

т s

г юг

о

ZT ЪТ 4'Т 5'Т 6Т ТТ вт 9Т ЮТ .

О Т 2Т ЗТ 4Т 5Т ôY

7Т

ИТ S

Г ЮТ

t

О T 2Т ЗГ 4Т 57* ÇT 7Т ВТ 9Т tQT Рио. 21. Кршшо пароходного процесса объекта 3-го порядка _ при воздеСотаии различных итротно-шлпульсшк последовательностей

7

5

t

лены в следующем виде:

ь'СГио) -

У(<Гао> = Ф0 (Ы ^Ъио), УСГш) =■ ФаС€ш)ВуЫ, У(Тлг) - ФоССгч) УСЧи*),

У(<гиг) - ФзССрг) Вг{ Т&пг) = Фо (<Слг) У('гм),

где: ) -вектор состоянш увеличенной размерности, получе-

нный после заверивши к-ого управляющего зшпульса;

I/'(^яа) - то же, после окончания к-ой паузы;

Ф($) _ матрица перехода, соответствующая наличию управляющего импульса;

Фе - то же для интервала паузы; £ - матрица переключения.

Отметим, что при использовании нестандартной ШИМ отработка • возникшего рассогласования без перерегулирования .может быть осуществлена с помощью одного импульса, длительность которого назовем предельной, зависящей от величины возникшего рассогласования. При этом длительность паузы %с—°° ., Следовательно, при отработке возникшего рассогласования без перерегулирования.длительность управляющих импульсов в последовательности должна быть меньше предельной и соответствующим образом подобрана между, ними пауза. Еще раз подчеркнем, что обеспечивая высокое качество переходного процесса САУ, функционирующей на основе нестандартной ШЙМ, мы проигрываем в её быстродействии.

Юлиусом Ту (1971) предложен метод синтеза дискретных линей' ных и нелинейных (наличие насыщения) САУ оптимальных по быстро-, действию, состоящий в том, что цифровое корректирующее устройст-0 во (ЦКУ) с передаточной'функцией Я(X) в случае линейных систем, ели последовательно соединенные в сдном блоке ЦКУ и нели-. нейннй элемент в случае нелинейных систем, рассматриваются как усилитель с переменны!: коэффициентом усиления, сохраняющим постоянство на каждом периоде прерывания. Это подтверждает плодот-■ ворность идей, заложенных в методе переходных состояний. Заме. тим, что при использовании этого метода синтеза для.( I)-момента прерывания имеет место равенство

и,ит*) » Hi u.(iT*), L - o,i, &.....л.

связывающее выход ЦКУ с его входом.

Уравнения переходных состояний для линейных дискретных систем автоматического управления имеют следующий вид:

v(nT*) « Bv(nT), v[(n*t) Т\ - Ф('Г)г(пТ*).

При этом вектор увеличенной размерности V{flT) является функцией коэффициентов усиления ЦКУ Кя,}, Кд_г.....ICp К0» так как

вектор 1г [(л - 1)Т1 представляет функцию, зависящую от коэффициентов усиления Кл.г , Кр Кц, а расширенная переходная матрица Фп.{ является функцией коэффициента усиления К/,./.

Импульсная передаточная функция ЦКУ определяется как отношение 2 -преобразования выходной (из ЦКУ) 'управляющей последовательности к 2-преобразовании входной последовательности:

¿HiUClT^z-" R(z) = Ц?-

£ и (1Т*)х -1 1*0

Постоянные на каждом периоде прерывания коэффициенты усиления К^ для заданных условий задачи: задающее воздействие - ступенчатая функция 2 , начальные условия - нулевые - определяются", из системы уравнений, для'которых должны выполняться'условия: при / <пТ, выход системы должен оставаться меньше входа, а прй С ПТ ошибка системы (рассогласование) должна быть равной нулю. Эти условия удовлетворяются, если:

ц(пТ) - х,(пТ)« г,

Х2(п Г) я х3 (п Г) -... = хп(а Т)=о,

где п - порядок объекта, определяемый его передаточной функцией. Все переменные состояния Хр Х2, .... Хл , а также и управляющие воздействия, являются функциями•коэффициентов усиления К0, Кр Кд^ . Чйсло уравнений соответствует числу неизвестных коэффициентов усиления Кд- ■', подлежащих определению. Управляющие воздействия определяются по вычисленным значениям спгна-! лов рассогласования и полученным коэффициентам усиления.

Сложнее обстоит дело пояска оптимальной по быстродействию

щротно-импулься'ой последовательности, в этом случае требуется определить П неизвестных длительностей импульсов управляющей Последовательности к. найти величину и знаки коэффициентов усиления К; , сохраняющих постоянную величину на всех периодах прерывания. Следовательно, число неизвестных, подлежащих определению, равно я+ I я дополнительно требуется определить знаки коэффициентов КI на каждом шаге прерывания.

Предложенная методика решения этой задачи /35/ отличается от методики, используемой в упомянутых выше работах. Для лучшего понимания этапов решения задачи на схеме рис. 22 отдельно выделен усилительный блок с коэффициентом усиленпя К* . Это обеспечивает сохранение величины напряжения ¡¿¡, на выходе преобразователя "цифра-ширина импульса" (ПИШИ) равной I.

Рис. 22. Схема цифровой 1ЕШ САУ в переменных состояния

Хр Х2, Х3 - переменные состояния; Я(2) - импульсная передаточная функция ЦКУ; ПШИ - преобразователь "цифра-ширина импульса"; - коэффициент усиления выделенного усилительного блока; ¡¿2 - напряжение на выходе ПЦШИ, равное I В.

Кроме того, принято, что длительность управляющих импульсов на выходе ПЦЩ равна (в единицах времени) абсолютному значению величины подаваемого на его вход напряжения, т.е.

Таким образом, используя систему Т1 уравнений, отвечающих | условиям: . I _ •

Т)о, К„(пТ) - О

- Ьэ -

можно определить П неизвестных из общего их числа /г + I. Поэтому для решения задачи избыточная неизвестная задается заблаговременно. Так как по условиям задачи при нулевых начальных условиях к системе прилагается ступенчатое воздействие Ъ , то начальное рассогласование в момент его приложения будет наибольшим. Поэтому-целесообразно принять начальный импульс кодовой последовательности равным по ширине периоду прерывания, т.е. Ч"щ> = Т. В результате решения системы уравнений и принятого значения ширины начального импульса управляющей последовательности, иззестними оказываются величины: Т0, ... Величина коэффициента усиления К/ для ПШМ - систем на каждом периоде прерывания оказывается неизменной К0=К|=...= Кл.у, а его знаки могут быть определены эвристически или путем решения дискретной линейной системы для того же объекта. Выходная последовательность хгмпульсов цифрового корректирующего устройства Ц^Т) определяется по • полученным длительностям импульсов оптимальной управляющей ШИМ последовательности с использованием соотаошенгя =: (и,а Т Л4

Входная последовательность импульсов ЦКУ, необходимая для определения его импульсной передаточной функции, вычисляется с помощью уравнения рассогласования.

Импульсная передаточная (функция ЦКУ определяется как отношение % -преобразования выходной его последовательности импульс сов к £-преобразованию входной последовательности.

Предложенный метод определения оптимальной ГЯМ-последовате-льности и передаточной функции ЦЕСУ проиллюстрирован примером расчета САУ для объекта с передаточной функцией

на основе которой составлена схема в переменных состояния, представленная на рис. 22. Предварительно рассмотрены две модификации образования оптимальной широтно-импулъсной последовательности , рис. 23, при которых начало отсчета строчных импульсов в последовательностях производится вправо.от /-го момента прерывания, или влево от ( / + 1)-го момента прерывания.

Цепочка вычислений для а-последовательности:

МТ-Ъио)«Ф0(Т-?и,) тгЫ^Ф. (Т-Тш) ВуМ,

- ьь -

Y(T*i = Bir(T-*uo) » ВФо(Т-Чи0) 0s(tuo)Btr(O), Y(tuf) = 0s(tu,) » Ф&(аСш)ВФ0(Т'Гщ>)Ф3(%о)Ви(0),

г(Гиг)=<Rtfui)v(zTr)=OsCiut)BvCT-TUt)=

= Ф$(?иг)ВФ*<Т-?ш)Фхегш)В(Ц>(Т-Ъе)ФА)ВУ'{а),

где:

r/W =

tftut)

X/Tui) Хх&иг) ХзСГм) U,(ttu.)

' к

0 г 22; iT '

а)

гт

О т 3 Т '

; Л

Рис. 23. Две модификации образования оптимальной ииротно-, импульсной последовательности

а) начало отсчета вправо от ¿-ovo момента прерывания;

б) начало отсчета влево от ( t + 1)~то момента прерывания.

теш уравнений

.Полагая = Т, а Т - заданным, определяются оптимальные значения параметров К^ , "сй1 <Тиг путем решения следующей сис-

Хг&иг) ~0 Xj (lul) Я О

- tí? -

Цепочка вычисления для В -последовательности:

ПО*) = &v(o)t

№ио) = Фа ftuo) v(0*) = Ф*ССМ) В v(0).

V(T+) = В vduo) = в 0s(4uo)B v(o),

VtT-Tui) = Фо(Т- <Cuú v(T+) = Фо(Т- Tut) В 0s Ciuo)Bv-(O).

rttut) = 0s(<Cui)v(T^iut) = Ф.ЫФоСТ-Ъ^В

V(2 TV = Bv(^tui)^B0sCCai) Щ,(T-%,)B ФА)ВirCo), V(T-fut) = Ф0(Т-*пМгТ+) =

= ст- тш)вФ/гио)д v(o),

VCfta) ® ^rW^r- %a) =

= Ф5(Гиг.ШТ~Тиг)ВФ/Ти<)Фо(Т-?1<<)ВФ*ЫВгГ<>).

Анализ расчетных последовательностей показывает, что для принятых условий задачи способ образования СИ-послздовательиос-ти путем отсчета её вправо от i -го момента прерывания по объему вычислений менее громоздок, чс-м в случае образования широтных импульсов путем отсчета от (¿ + 1)-го момента прерывания влево, что обусловлено вьладснием одной вычислительной операции, соответствующей времени Т , так как для принятых условий эта временная разность равна нулю. При этом оптимальные значения длительностей гмпульсов ШШ-последовательносгей и коэффициентов K¿ , рассчитанные для этих двух случаев, также различаются.

В реальных условиях, когда на управляющее воздействие наложено ограничение, например, установлена величина ногчйальпегл напряжения для двигателя постоянного тока с независимым возбуждением, необходимо задаться коэффициентом усиления К/ в .пре-дедить значения , , Тжи , приняв Т = "ги».

ВЫВОДЫ

В диссертационной работе предлсиея новый подход к • повыше-, шт эффективности автоматизации технологических процессов, заключающийся в создании комплекса; взаимостыкующахся цифровых средств автоматизации, обладавадс высокимз помехоустойчивостью ■ и быстродействием, достигаемыми за счет выполнения арифметико-логических операций в статическом режиме.

В рамках принятого подхода разработаны научно-технические основы построения цифровых средств измерения параметров технологических процессов,'кодопреобразователей, малоизбыточных помехо-защищенных средств кодирования цифровой информации, цифровых средств регулирования параметров технологических процессов и организация на их основе автоматизированных технологий в различных отраслях народного хозяйства л в области научных исследований.

Созданные цифровые средства измерения технологических параметров в виде преобразователей "угол-код", "напряжение-код", пре-. образователи кода в код, средства кодирования информации и цифровые средства регулирования технологических параметров доведены до опытных образцов, прошедших производственные испытания и рекомендованных для внедрения в производство. Поэтому совокупность научных результатов, изложенных в диссертации, можно квалифицировать как новое перспективное научное направление в области автоматизации технологических процессов, позволившее создать автоматизированную технологию забора, транспортирования и распределения воды между потребителями на оросительных системах, автоматизированные технологии внутрипочвенного увлажнения и бороздко-вого полива сельскохозяйственных культур, автоматизировать технологические процессы производства листового материала как в. рлучае непрерывного, так и дискретного производства, автоматизировать технологические процессы солнечных нагревательных и энергетических установок.

Основные выводы и результаты исследований, представленные в ' диссертации, заключаются в следующем.

I. Анализ состояния проблем автоматизации технологических процессов, включающий создание и применение средств измерения и-регулирования параметров технологических процессов, преобразованию и кодирования информации, особенно в агропромышленном комп-> ллёкее, показал, что в настоящее время' их разработка ведется раз-] розненно, путем заимствования отдельных устройств из имеющихся в. наличии п дополнения их недостающими средствами автоматизации, в . результате чего такие разработки оказываются малопригодными для создания автоматизированных , /те м более безлюдных технологий.'

Управление пространственно рассредоточенными технологическими объектами осуществляется централизованно с единого пункта,что . сникает кипучесть системы в целом за счет низкой надежности ли-

- ю -

кий связи телемеханики, соединяющих эти объекты с пунктом управления.

2. Принятый в данной работе новый подход к созданию комплекса взаимостыкующихся технических средств автоматизации технологических процессов, основанный на статическим режиме выполнения арифметико-логических операций, потребовал создания в отдельных случаях не только средств автоматизации, но и оконечных устройств систем автоматизированного управления, обеспечивающих организацию желаемых автоматизированных технологий путем совокупного использования созданных средств.

3. В целях повышения надежности и помехозащищенности цифровых средств измерения параметров в системах автоматизации технологических процессов, разработаны новые принципы построения элементов считывания кода, в основу функционирования которых положен принцип магннто-мехапичесного триггера. Такие элементы считывания выполняют роль порогового элемента в сочетании с преобразователями сигналов любой физической природы.

4. Разработаны конструкции многооборотных преобразователей напряжения в код Грея на основе элементарных кодовых шкал, содержащих лишь две градации кода, и шкал, оцифрованных в коде Грея, а также параллельно-последовательные преобразователи напряжения в код Грея, обеспечивающие следящий режим преобразования аналоговой информации в цифровую форму.

5. Предложен простой- алгоритм синтеза еднопеременннх кодов однодорожечной кодовой шкалы, обеспечивающий синтез малоизбыточных кодов, содержащих значащую и постоянную части циклической матрицы. Такое построение кода упрощает дешифрацию кодовых последовательностей, выполняемую в два этапа: номера диапазоно». преобразуемых чисел определяются по положению столбцов постоянной части матрицы, а единицы М-чисел внутри диапазонов представляются значащей частью матрицы.

6. На основе синтезированного однопеременного кода однодорожечной шкалы на 500 уровней квантования построены два типа преобразователей "угол-код": однооборотвнй и многооборотный. Предложена универсальная для таких кодов схема преобразователя синтезированного однопеременного кода в двоичный позиционный код, основанная на двухступенчатой процедуре преобразования,предусмотренной алгоритмом синтеза однопеременного кода однодорожечной шкалы. ~

7. Созданы новые преобразователи двоичного позиционного кода в десятичный и двоично-десятичного в двоичный возиционный код, функционирующие в статическом режиме. По сравнению с известными преобразователями они обладают повышенными быстродействием и помехозащищенностью.

8. Предложен экспрессный метод измерения расхода воды в открытых руслах каналов и устройство для его реализации. Метод обеспечивает вычисление расхода по измеренным значениям средней скорости на репрезентативной вертикали и уровня воды в измерительном створе канала. При этом средняя скорость потока на репрезентативной вертикали мажет быть получена либо по измерению её в точке, отстоящей на расстоянии(-щ^-) глубины, отсчитываемой от дна капала, с помощью устройств точечного измерения, либо по измеренным значениям средней скорости на репрезентативной вертикали, выполненным с помощью ультразвука или поплавков-интеграторов ( т - константа, зависящая от формы сечения русла канала).

9. Предложен новый малоазбыточчый способ кодирования технологической информации.

10. На конкретных примерах показана плодотворность применения метода переходных состояний для анализа цифровых систем автоматического управления, функционирующих с использованием широта о-икпульсноГ: модуляции и синтеза оптимальных по быстродействию цифровых ишротно-импульсянх систем автоматического управления.

11. Созданы новые цифровые пщротно-кмпульсные регуляторы различного назначения, обладающие повышенной надежностью и помехоустойчивостью. В частности, создан ряд цифровых регуляторов для гидромелиоративных систем: с коррекцией длительности управляющего импульса .но величине перепада уровней в верхнем и нижнем бьефах гидротехнического сооружения; с отработкой рассогласования, превышающего допустимую величину из условий сохранности русла канала от разшва - по частям; регуляторы, обеспечивающие

пропуск паводковых вод через гидротехническое сооружение без , участия обслуживающего персонала во избежание аварийного сноса ' .сооружения; регуляторы с изменяемой зоной нечувствительности в зависимости от измеренной дисперсии колебаний водкой поверхности, вызванных.ветром или движением водного транспорта, что исключает ■ неустойчивую работу систеш автоматического регулирования при возникновении указанных гнепних возмущений. Особенностью всех регуляторов является статический режим выполнения арифметико-логиче-

ских операций по определению величины рассогласования и выработке корректирующего воздействия.

12. Предложена новая цифровая следящая система, обеспечивающая режим максимального быстродействия и повышающая точность отслеживания регулируемого параметра. Такая система наша применение для отслеживания положения датчика скорости воды при измерении расхода в каналах с открытыми руслами, а также для обеспечения синхронизации затворов многопролетных гидротехнических сооружений. Она может быть широко использована в робототехнических системах.

13. Совокупное применение разработанных цифровых средств измерения (преобразователи "угол-код", "напряжение-код"), экспрессного измерителя расхода воды в каналах с открытыми руслами, ряда цифровых широтно-импульсных регуляторов, преобразователей кодов и средств помехозащищенного кодирования позволило создать автоматизированную технологию забора, транспортирования и распределения воды на оросительных системах. Объекты таких систем, снабженные средствами локальной автоматики с дистанционно-изменяемой уставкой регулятору, обладает повышенной живучестью и способны как угодно долго обеспечивать заданный режим работы, например, при отказах в линии связи телемеханики.

14. Показано, что объекты управления оросительных систем, представляющие бесподпорные перегораживающие или водовыпускные гидротехнические сооружения с примыкающими к ним участками канала в нижнем бьефе, описываются дифференциальными уравнениями I-го порядка с запаздывают,! аргументом в управлении. Компенсация влияния запаздывания в такой системе осуществлена введением про-гнозатора Смита.

15. В предположении линейной зависимости между объемом воды на "характерном участке" канала и её расходом решена задача • определения гидрографа замыкающего створа по известному входному гидрографу. Результаты решения пригодны для прогноза водозабора на протяженных оросительных системах. .

16. Предложена эвристическая математическая модель продукционного процесса растений, основанная на двуедином процессе "старения-омоложения", происходящем в растительном организме. Модель позволяет рассчитать сухую массу растений, изменяющуюся

во времени под воздействием факторов жизнеобеспечения, по величине которой можно судить о потребных количествах питательных ве-

ществ и влаги, подаваемых растению при использовании автоматизированной технологии орошения сельскохозяйственных культур.

17. На основе возданной новой автоматизированной системы внутрипочвенного орошения, и её оконечных устройств - внутрипоч-венных оросителей - управляемой по данным агрометеопараметров, предложена безлюдная автоматизированная технология внутрипочве-нного орошения плодово-ягодных культур, применение которой,кроме дополнительной, по сравнению с капельным орошением, экономии оросительной воды, обеспечивает ряд преимуществ: прорастание корневой системы растений вглубь почбы, что предохраняет их от вымерзания; позволяет подвсдить непосредственно в корневую систему растений воду и растворенные в ней питательные вещества; уменьшение потерь воды на испарение, происходящее с поверхности почвы. • . • '

18. Созданы новые цифровые средства измерения агрометеопараметров: цифровой термометр интегральных температур, обеспечивающий получение суммы положительных температур, действующих сначала вегетации, цифровые психрометры повышенной точности для измерения влажности по перепаду температур сухого и увлажненного термометров, выполненных на основе использования волоконных световодов, замыкание которых осуществляется капиллярной жидкостью с коэффициентом преломления, равным или близким коэффициенту преломления оптического световода.

19. На основе созданного ряда цифровых регуляторов для полива, а также оконечных поливных устройств, обеспечивающих по- • лив сельскохозяйственных культур по бороздам, предлокена автоматизированная технология полива по бороздам. Особенностью созданных регуляторов для полива является.возможность последовательной подачи воды на орошаемые площади такими расходами, при ко' торых полив всех массивов обеспечивается в течение заданного ин4 ^ тервала времени. I

Использование цифровых регуляторов для полива совместно с | предложенными оконечными устройствами, обеспечивающими капилля-, рное увлажнение почвы, позволяет реализовать автоматизированную технологи» капиллярного увлажнения, представляющую собой наиболее прогрессивный способ орошения.

' 20. Цредлокена новая цифровая Автоматическая система уцрав-. ления солнечными энергетическими и нагревательными установками, ; обеспечивающая высокую точность отслеживания гелиостатом положе-

ния Солнца на небосводе по азимуту, достигаемого за счет введения в состав цифрового регулятора цифрового корректирующего устройства, автоматический захват и высокую точность отслеживания его по углу места, а также автоматическое поддержание заданной температуры нагреваемого образца.

Использование предложенной системы управления позволяет воспользоваться солнечными энергетически;,я установками, работа. ющиип без обслуживающего персонала, для обеспечения энергией объектов автоматизации оросительных систем.

21. Предложены новые средства для автоматизации производства листового материала: ультразвуковой измеритель толщины листового материала и цифровой широтно-нмпульсный регулятор его толщины.

ОСНОВНЫЕ ПУБЛИКАЦИИ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ

1. Передача информации о состоянии объекта и структура приемного устройства телемеханики /Сб. "Гидромелиоративные исследования в Туркменистане". Ашгабат: Шшм, 1972. с. 169-185.

2. Некоторые вопросы применения частотных датчиков в ирригации /Сб. "Гидромелиоративные исследования в Туркменистане". Ашгабат: Шшм, 1972. с. 160-167 (соавторы Бовдарь С.В., Мищенко А.И., Феоктистов A.A.).

3. Преoöifesователи "угол-код" на магнитоуиравляемых контактах /Информационный листок ТУркменИНТИ Госплана ТССР. Ашгабат, 1973. •

4. Каракумский канал, как объект автоматизации и телемеханизации /Сб. "Вопросы водного хозяйства в Туркменистан ". Ашгабат: Ылым, 1973. с. 261-266 (соавторы Борискин О.И., Новохат-ский A.A.).

5. Датчик уровня /А. с. СССР 1в 38I9I0. 1973. Опубл. БИ,

№ 22.

6. Преобразователь "угол-код" /А. с. СССР № 410434, 1974. Опубл. БИ, № I (соавторы A.A. Ноеохятский, A.A. Феоктистов).

7. Преобразователь "угол-код" /А. с. СССР & '4493S2. 1975. Опубл. БИ, № 41 (соавтор 1.Я. Рфгачевский).

8. Алгоритм построения однсцеременных кедов однодорожечной шкалы /Сб. "Водохозяйственные исследования в Туркменистане". Ашгабат: Ылым, 1977. с. II8-I30 (соавтор A.A. Феоктистов).

9. К вопросу построения цифровых датчиков для частотных

; систем телемеханики /Сб. "Повышение эффективности гидромелиоративных систем". Ашвабат:. Ылым, 1977. с. 89-107 (соавторы Ново-хатский А.А., Рогачевский Л.Я., Феоктистов А.А.).

10. Цифровые датчики технологических параметров /Теэ.докл, Среднеаз. сов. по вопр. иссл., проект, и экспл. автоматиз. ги-дром. сист. (февраль, 1975). Ташкент, 1975. с. 88-89.

11. Преобразователь "угол-код" /А. с. В 576579. 1977. Опубл. БИ, Ш 38 (соавтор Я.Я. Рогачевский).

12. Кодовые преобразователи уровня жидкости для протяженных оросительных систем /Сб. "Повышение эффективности гидромелиоративных систем". Ашгабат: Ылым, 1977. с. I08-II9.

13. Цифровые датчики технологических параметров /Сб. "Водохозяйственные. исследования в Туркменистане". Ашгабат: Ылым, 1977. с. I06-II7.

14. Ценность и частота измерения технологических параметров оросительных систем /Сб. "Пздромелиорагивные работы в Туркменистане". Ашгабат: Ылым, 1979. с. 3-14 (соавтор Мищенко А.И.).

15. Комплекс технических средств локального контроля и регулирования /Сй. "Водное хозяйство Туркменистана". Ашгабат: Ылым, 1980. с. 79-90 (соавтор Мищенко А.И.).

16. Электронный динамоскоп с нулевой линией и масштабом на-хрузок // Нефтяное хозяйство. 1964. !Ъ 6. с. 43-46 (соавторы Сейль Ф.Р., Мэй Е.М., Авесов В.Л.).

17. Некоторые улучшения системы телединамометрирования //Нефтяная и газовая промышленность Средней Азии. 1965. й I, 0,45 п.л. .(соавторы Авесов В.Л., Овезов Б.Б.).

18. Преобразователь двоичного кода в десятичный /А. с.СССР № 830371. I98i; Опубл. БИ, й 18.

19. Устройство для передачи и приема двоичных сигналов /А. с. СССР № I003I25.. 1982. Опубл. БИ, J6 9.

20. Цифровой регулятор для гидромелиоративных систем /А.с.j СССР & 761983. IS80. Опубл. БИ, № 33 (соавтор Мищенко А.И.).

■ 21. Цифровой регулятор для гидромелиоративных систем /А. с. СССР № 868701. 1981. Опубл. БИ, 36 (соавтор Мищенко А.И.).

22. Цифровой регулятор для гидромелиоративных систем /А.с. 'СССР Ш 900259. IS82. Опубл. БИ, ü 3 (соавтор Шпценко А. И.).

23.. Цифровой регулятор /А. с. СССР № 930230. 1982. Опубл. БИ, № 19 (соавтор Мииенко А.И.).

24. Цифровые регуляторы для гидромелиоративных систем /Сб. "Совершенствование мелиоративных систем в Туркменистане". Ашгабат: Ылнм, 1983. с. 156-169.

25. Многомерные автоматические регуляторы для оросительных систем /Сб. "Вопросы эксплуатации оросительных систем в зоне ' Каракумского канала". Ташкент, 1983. С. 55-65 (соавтор Мищенко А. И.).

26. Технические средства автоматизации полива /Сб. "Вопросы эксплуатации оросительных систем в зоне Каракумского канала". Ташкент, 1983. с. 65-78 (соавтор Мищенко А.И.).

27. Цифровое устройство телемеханики для энергообеспеченных объектов /Сб. "Совершенствование мелиоративных систем в Туркменистане". Ашгабат: Ылым, 1983. С. 169-180 (соавтор Мищенко А.И.).

28. Следящая система /А. с. СССР ß 930234. 1982. Опубл. БИ, К> 19 (соавтор Ыищенко А.И.).

29. Цифровой регулятор для гидромелиоративных систем /А.с. СССР № 1004868. 1983. Опубл. БИ, .'5 10 (соавтор Мищенко АЛ!.).

30. Цифровой регулятор /A.c. СССР В I0I9397. 1983. Опубл. БИ, № 19.

31. Следящая система /А.с. СССР » II2I647. 1984. Опубл. БИ,

Ü 40.

32. Устройство управления гелиостатом /А. с. СССР № I29I925. 1987. Опубл. БИ, №7.

33. Система измерения- и регулирования толщины листового материала /A.c. СССР № I354I65. 1987. Опубл. БИ, .'5 43 (соавтор Ку-рбаной. Б.Б.). '

34. Цифровые регуляторы на основе нестандартной ПШ. Физико-технический институт АН Туркм. ССР, Ашгабат, 1990. ZI С. Деп. в ВИНИТИ. 25.06.90, № 3609 - В 90.

35. Оптимальные по быстродействию цифровые ШИМ-регуляторы. Физико-технический институт АН Туркм. ССР, Ашгабат, 1990. С. 18. Деп. в ВИНИТИ. 25.06.90, Ä 3610 - В 90.

36. Регулятор для полива /A.c. СССР № 796797. 1981. Опубл. БИ, а 2.

37. Регулятор для г-тава /A.c. СССР J5 954955. 1982. Опубл. БИ, № 32. ' . 1

38. Регулятор для полива /A.c. СССР № 960750, 1982." Опубл. БИ, К 35.

39. Экспрессные методы определения расхода воды //Изв. АН ТССР. Оер. физ.-тех., хим. и геол. наук. 1987, В 2. С. 21-29 (соавтор Мищенко А.И.).

40. Экспрессные методы определения расхода воды (П). Там же. !с 3. С. 17-25 (соавтор Мищенко А.И.).

41. Цифровые регуляторы для оросительных систем /Сб. "Гидромелиоративные работы в Туркменистане". Ашгабат: Ылым, 1979. С. 15-29 (соавтор Шщенко АЛГ.).

42. Автоматизация водораспределения на севооборотных массивах / Сб. "Мелиорация земель в Туркменистане". Ташкент. 1979. Вып. 5. с. 90-100 (соавторы Гафуров В., Сапаров Б.).

43. Поливное устройство /A.c. СССР № I24206I. 1986. Опубл. БИ, К 25 (Соавторы Мищенко А.И., Сеидов 0.С.).

44. О возможности бесконтактного измерения толщины стекла //Изв. АН TCGP. Сер. физ.-тех., хим. и геол.' наук. 1963. № 3. С. 13-19 (соавтор Петинов В.П.).

• 45. Ультразвуковое устройство для контроля толщины изделий /A.c. СССР Л I453I72. XS89. Опубл. БИ, 3 (соавтор Курба-HOB Б.Б.).

46. Основные вопросы автоматизации водораспределения на протяженных оросительных системах /Сб. "Мелиорация земель в Туркменистане". Ташкент. 1978. Вып. 4. С. 63-75 (соавтор Сапа-ров Б.).

47. Автоматизированная система полива /А. с. СССР 1Ь I2502I7. 1986. Опубл. БИ, I? 30 (соавтор Шицекко А.И.).

48. Внутрипочвенный ороситель /А.с. СССР $ 1336998. 1987. Опубл. БИ, Л 34 (соавтор Ниценко А.И.).

49. .Измеритель скорости потока жидкости /A.c. СССР Je 873130. 1981. Опубл. БИ, й 38.

50. Запоминающее устройство /А. с. СССР № 510745. 1976. Опубл. БИ, ¡Ь 14 (соавтор Мищенко А.И.). '

51. Цифровой термометр УА. с. СССР ß 1006935. Опубл. БИ, j & II (соавтор Шщенко А.И.).

■ 52. Психрометр /А. с. СССР )Ь I48I658. 1989. Опубл. БИ, Ii 19 (соавтор Шщенко А.И.).

53. Психрометр /А. с. СССР & 1599742. 1990. Опубл. БИ, & 38 (соавтор Мищенко А.И.).'

54. Расходомер /A.c. СССР !i I43426I. 1988. Опубл. БИ, Г? 40 (соавтор Шщенко А.И.).

55. Разработать и внедрить технологию внутрипочвенного орошения плодово-ягодных культур с использованием олементов автоматизации в условиях Туркменской ССР. Г.P. й 01850076186. ФТИ АН ТССР. Ашгабат. 1977. С. 126 (соавтор Мищенко A.M.).

56. Поиск модели продукционного процесса растений для уп- ■ равления факторами их жизнеобеспечения //Изв. АН ТССР. Сер. физ.-тех., хим. и геол. наук. 1990, № I. С. Г7-24 (соавтор Ш-Щекко А.И.).

57. Капельница /A.c. СССР 1Ь 1628965. 1991. Опубл. БИ, № 7 (соавтор' Мищенко А.И.).

58. Автоматизированная оросительная система /A.c. СССР 16 1658921. 1991. Опубл. БИ, J5 24 (соавтор Мсщенко А.И.).

59. Способ определения расхода воды в открытых каналах и устройство для его осуществления /A.c. СССР J6 I69I686. 1991. Опубл. Ш, К 42 (соавтор Мищенко А.И.). - '

60. Автоматизированная система полива /A.c. СССР В I72933I. 1992. Опубл. БИ, В 16 (соавторы Шщекко А.И., Аннаорааов Н.П.).

61. Автоматизированная оросительная система /A.c. ЛССР Я I7223I0. 1992. Опубл. Ш, Я 12 (соавтор Мищенко А.И.).

62. Цифровой интегральный термометр /A.c. СССР & 1758449. 1992. Опубл.. БИ, & 32 (соавтор Полуянов В.А.).

63. Устройство для определения направления и угла поворота вращающегося объекта/A.c. СССР Я Г786441. 1993. Опубл. БИ, & I (соавтор Мкщенко А.И.).

64. Способ изготовления полых изделий из трубчатой термопластичной заготовки и устройство для его осуществления /Положительное решение от 28 ноября 1991 г. по заявке Я 494705-1/05 (052082) (соавторы Мищенко А.И., Ялкапов Д.Я., Реддепов "£.).

65. Устройство для жизнеобеспечения.растений /Положительное решение по заявке № 5008552/15 (062861) от 15 шаля 1991 г.

66. Цифровые средства измерений и регулирования технологических параметров: создание автоматизированных технологий. Ашгабат: Ылым, 1991. С. 660.

67. Преобразователь угла поворота вала в код /A.c. СССР Я 974894. 1982. Опубл. БИ, й 28.