О. М. Папченко, д-р техн наук корегування результатів вимірювань в динамічних режимах польоту icon

О. М. Папченко, д-р техн наук корегування результатів вимірювань в динамічних режимах польоту




Скачати 75.92 Kb.
НазваО. М. Папченко, д-р техн наук корегування результатів вимірювань в динамічних режимах польоту
Дата16.08.2012
Розмір75.92 Kb.
ТипДокументи



I SSN 1813–1166. Вісник НАУ. 2005. №1

УДК 389.14

О.М. Папченко, д-р техн. наук


КОРЕГУВАННЯ РЕЗУЛЬТАТІВ ВИМІРЮВАНЬ

В ДИНАМІЧНИХ РЕЖИМАХ ПОЛЬОТУ

Національний транспортний університет, e-mail: ria@ntu.edu.ua

Розглянуто питання підвищення точності вимірювань під час реєстрації параметрів у динамічних режимах польоту літального апарату на підставі аналізу та дослідження динамічної похибки датчиків для її обліку у довільні моменти часу.

Вступ

Існуючі методики льотних випробувань передбачають у більшості випадків виконання
малоінформаційних сталих або квазісталих режимів польоту літальних апаратів. Значною мірою це спричинено тим, що бортові засоби вимірювання забезпечують задовільні результати у статичному режимі роботи й істотно спотворюють картину на нестаціонарних ділянках польоту літальних апаратів. Одержання достовірної інформації на несталих режимах польоту дозволяє скоротити період льотних випробувань і загальний цикл створення та впровадження в експлуатацію нових типів авіаційної техніки.

^ Методика досліджень

Найбільший інтерес проблема динамічних вимірювань викликає з точки зору аналізу та дослідження динамічної похибки. Практично будь-який вимірювальний пристрій має у своєму складі інерційні елементи: рухомі маси, пружини, ємності, індуктивності, теплоємні елементи тощо. Ці елементи в процесі роботи можуть запасати, а потім виділяти енергію вхідного фізичного сигналу, попередньо перетворену у відповідну природі інерційного елементу форму подання (механічну, електричну, теплову та ін.).

Кількість енергії, що запасається, залежить від величини вхідного сигналу та швидкості його вимірювання. Це призводить до того, що поточне значення сигналу на виході вимірювального обладнання залежить не тільки від миттєвого значення вхідного сигналу, але і від запасеної інерційними елементами енергії, форми вхідного сигналу та ін.

Індивідуальний внесок різних вимірювальних перетворювачів у загальну картину динамічних перекручень результатів вимірювань суттєво різниться.

Інерційність електронних компонентів вимірювального каналу (ВК) на декілька порядків нижче, ніж механічних та електромеханічних.

У динаміці електронні компоненти ВК можна описувати безінерційними підсилюючими ланцюгами, які характеризуються тільки статичним коефіцієнтом передачі.

Практично єдиним елементом, який визначає усю динаміку ВК, є датчик, динамічні якості якого підлягають дослідженню.

Унаслідок своїх конструктивних властивостей більшість застосовуваних у льотних випробуваннях датчиків, або тільки чутливих елементів (ЧЕ) датчиків, можуть розглядатися як лінійні динамічні об’єкти з зосередженими параметрами.

^ Постановка завдання

Обмежимося розгляданням датчика як лінійної системи, тобто механічної системи, яка описується лінійними диференціальними рівняннями з постійними коефіцієнтами. Лінійну систему будь-якої складності можна звести до одного з так званих типових ланцюгів, або до деякої їх комбінації. Під типовим лінійним ланцюгом розуміється така сукупність елементів, перехідний процес в якій описується звичайними лінійними диференційними рівняннями не вище другого порядку.

Як зазначається в літературі [1], за невеликим виключенням диференційні рівняння вимірювальних пристроїв описуються моделлю вигляду:

++=, (1)

де – вихідний сигнал, який знімається з виходу; ЧЕ – вхідний фізичний вплив на ЧЕ датчика.

У загальному випадку для ЧЕ характерна наявність коливального перехідного процесу на виході при подачі на вхід скіку подібного сигнала, тобто модель являє собою коливальний ланцюг другого порядку [2].

Для зручності аналізу вводимо позначення:

= ;

;

c = .

Тоді з рівняння (1) одержимо:

. (2)

Вирішуючи рівняння (2) відносно y(t) при x(t)=1(t), тобто при подачі на вхід одиничного східчастого впливу, знаходимо вираз для передатної характеристики ЧЕ:



.

Диференціювання цього рівняння дає формулу імпульсної характеристики ЧЕ:

.

Зображення рівняння (2) за Лапласом має
вигляд:

,

де p – комплексна змінна; x(p), u(p) – зображення за Лапласом вхідного і вихідного сигналів.

Після перетворення Лапласа над виразом (2) з з урахуванням прийнятих позначень можна записати передавальну функцію для ЧЕ [3]:

. (3)

Поклавши в рівняння (3) p = jω, переходимо до комплексної частотної характеристики:

.

Амплітудно-частотна характеристика має вигляд:

,

фазочастотна характеристика:

.

Відношення c/, яке єднає сталі значення вхідного та вихідного сигналів ЧЕ, являє собою статичний коефіцієнт передачі ЧЕ Kd.

Модель ВК з урахуванням динамічних характеристик можна подати послідовними сполуками двох частин: лінійної динамічної (ЧЕ датчика), яка описується лінійним коливальним ланцюгом другого порядку, та нелінійною безінерційною (послідовність рухомої системи та дротового потенціометру датчика, вимірювальних перетворювачів), які описуються деякою функцією перетворення F(X1)/Kd (рис. 1).



Рис. 1. Модель ВК

Функція перетворення над сигналом, який проходить по всьому ВК для статичного режиму роботи, має вигляд Y=F(X1). Якщо Kd включити в безінерційну частину моделі, виходом ЧE буде деякий сигнал X1(t) тієї самої фізичної розмірності, що і вхідний сигнал X(t). Відрізнятися ці сигнали будуть лише динамічною похибкою Εдин, яка входить у сигнал X1(t):

Εдин(t)=X1(t) – X(t)=. (4)

Застосовуючи запис в операторських зображеннях і операцію оберненого перетворення
Лапласа, одержимо вираз сумарної похибки вимірювання на виході:

Εy(t) = F{Εдин(t)}+ ξΣ(t) =

= F(L-1{X(p)[W(p)-1]})+ ξΣ(t).

Значення похибки, перераховане до входу ВК, дорівнює:

Εx(t) = F-1 [Ey(t)] ≈ Eдин(t) + F-1 Σ).

Якщо аналітична корекція випадкової похибки F-1 Σ), обумовленої наявністю квантування в потенціометричному перетворювачі датчика і тракті передачі ВК, неможлива, то компенсація динамічної похибки Eдин(t) шляхом її аналітичного обліку здійснима.

Для цього в ідеальному випадку за наявності сигналу X1(t), який не є зашумливим, було б достатнім додати до нього відповідно до виразів (3), (4) виправлення, пропорційні першій і другій похідним за часом від сигналу X1(t):



.

У реальній ситуації, коли результати вимірювань містять шум, їх слід згладжувати, пропус-тивши через фільтр Wд , а одержану на його виході оцінку перерахувати за допомогою оберненої функції перетворення у згладжений сигнал



та застосувати до останнього виразу процедуру компенсації динамічної похибки

. (5)

Очевидно, здійснення компенсації не завжди виправдано, тому для розрахунку поправок, що компенсують, використовуються наближені
оцінки поточних значень процесу X1(t) та знайдені експериментально оцінки параметрів ω0 і β чутливого елементу датчика (рис. 2).



Рис. 2. Блок-схема компенсації динамічної похибки

^ Результати випробувань

У результаті поправка, яка розраховується за експериментальними даними, є випадковий процес, значення якого залежно від точності оцінювання X1(t), ω0, β можуть мати розкид відносно “істинного” значення поправки. Якщо величина розкиду виявиться порівняної з величиною компенсації динамічної похибки, зміст уведення останньої зникає.

Дисперсію компенсації, яка уводиться відповідно до виразу (5), можна приблизно розрахувати за формулою



,

де дисперсії і оцінок параметрів дина-мічних характеристик ЧЕ та дисперсії першої та другої похідних згладженого процесу визначаються залежно від прийнятих методів оцінювання параметрів або засобів згладжування та обчислювання похідних.

Висновки

Викладені результати дослідження інформаційно-вимірювального каналу та розробка методології корекції похибки вимірювань на дина-мічних режимах польоту дозволяють підвищити достовірність даних вимірювань при несталих маневрах літальних апаратів.

Такий підхід до проблеми інтенсифікації
льотних випробувань з одночасним підвищенням безпеки польоту за рахунок створення та
впровадження нових методів обробки та аналізу експериментальних даних на базі широкого впровадження засобів обчислювальної техніки забезпечує скорочення витрат та часу проведення льотно-дослідних робіт.

Список літератури

1. Вострокнутов Н.Г., Евстихеев Н.Н. Информационно-измерительная техника. − М.: Высш. шк., 1977. − 232 с.

2. Азизов А.М., Гордов А.Н. Точность измери-тельных преобразователей. − Л.: Энергия, 1975. − 256 с.

3. Грановский В.А. Динамические измерения. − Л.: Энергоатомиздат, 1984. − 220 с.

Стаття надійшла до редакції 20.01.05.

О.М. Папченко

Коррекция результатов измерений на динамических режимах полета

Рассмотрены вопросы повышения точности измерений при регистрации параметров на динамических режимах полета летательного аппарата на основе анализа и исследования динамической погрешности датчиков для учета ее в произвольные моменты времени.

O.M. Papchenko

Correction of measurements results on dynamic modes of flight

Questions of increase accuracy of measurements are considered at registration of parameters on dynamic modes of flight any flying device on the basis of the analysis and research dynamic errors of gauges for its account during the any moments of time.



Схожі:

О. М. Папченко, д-р техн наук корегування результатів вимірювань в динамічних режимах польоту iconГосударственный стандарт союза сср конструкции и изделия железобетонные радиационный метод определения толщины защитного слоя бетона, размеров и расположения
Л. Г. Родэ, канд техн наук; В. А. Клевцов, д-р техн наук; Ю. К. Матвеев; И. С. Лифанов; В. А. Воробьев, д-р техн наук; Н. В. Михайлова,...
О. М. Папченко, д-р техн наук корегування результатів вимірювань в динамічних режимах польоту iconМіжнародна науково-технічна конференція, присвячена 80-річчю Дніпропетровської області та 90-річчю
В. а д-р техн наук, проф.; Перегудов В. В., д-р техн наук, проф.; Рудь Ю. С., д-р техн наук, проф.; Сидоренко В. Д., д-р техн наук,...
О. М. Папченко, д-р техн наук корегування результатів вимірювань в динамічних режимах польоту iconСтроительные нормы и правила отопление, вентиляция и кондиционирование сниП 04. 05-91*
Ссср (д-р техн наук Е. Е. Карпис, М. В. Шувалова), вниипо мвд СССР (канд техн наук И. И. Ильминский), мниитэп (канд техн наук М....
О. М. Папченко, д-р техн наук корегування результатів вимірювань в динамічних режимах польоту iconА. Г. Шалимов, д-р техн наук; С. А. Голованенко
А. Г. Шалимов, д-р техн наук; С. А. Голованенко, д-р техн наук, В. Т. Абабков, канд техн наук; Н. Н. Киселев; В. В. Зайцев; Е. Д....
О. М. Папченко, д-р техн наук корегування результатів вимірювань в динамічних режимах польоту iconМ. І. Волков, д-р техн наук; О. М. Алексєєв, канд техн наук; О. М. Кочевський, канд техн наук
Створення бібліотеки електронних підручників для студентів спеціальностей напряму “інженерна механіка”
О. М. Папченко, д-р техн наук корегування результатів вимірювань в динамічних режимах польоту iconЄктів І. Д. Пузько, канд техн наук, доц
Однак у режимах пуску, останову, при переходах з режиму на режим частота збуджувальних сил змінюється за часом І в більшості випадків...
О. М. Папченко, д-р техн наук корегування результатів вимірювань в динамічних режимах польоту iconГосударственный стандарт союза сср трапы чугунные эмалированные технические условия гост 1811-81
О. П. Михеев, канд техн наук (руководитель темы); В. И. Фельдман, канд техн наук; В. И. Горбунов, канд техн наук
О. М. Папченко, д-р техн наук корегування результатів вимірювань в динамічних режимах польоту iconПо делам строительства москва разработан министерством промышленности строительных материалов СССР исполнители
В. А. Лопатин, канд техн наук; Н. Н. Бородина, канд техн наук; Т. А. Мелькумова; В. И. Голикова; Л. Г. Грызлова, канд техн наук;...
О. М. Папченко, д-р техн наук корегування результатів вимірювань в динамічних режимах польоту iconВ. М. Васильєв, канд техн наук оцінка ймовірності конфлікту з урахуванням динаміки І кореляції процесу польоту літаків
...
О. М. Папченко, д-р техн наук корегування результатів вимірювань в динамічних режимах польоту iconГосударственный стандарт союза сср трубы чугунные канализационные и фасонные части к ним сортамент гост 6942. 1-80
О. П. Михеев, канд техн наук (руководитель темы); В. И. Фельдман, канд., техн наук; В. Н. Бехалов, канд техн наук
Додайте кнопку на своєму сайті:
Документи


База даних захищена авторським правом ©zavantag.com 2000-2013
При копіюванні матеріалу обов'язкове зазначення активного посилання відкритою для індексації.
звернутися до адміністрації
Документи