Посмотреть файл - vak.ed.gov.ru) и

На правах рукописи
ЛЫСЕНКО Алексей Владимирович
ИНФОРМАЦИОННО-ИЗМЕРИТЕЛЬНАЯ
СИСТЕМА УПРАВЛЕНИЯ АКТИВНОЙ ВИБРОЗАЩИТОЙ
РАДИОЭЛЕКТРОННЫХ УСТРОЙСТВ
Специальность 05.11.16 – Информационно-измерительные
и управляющие системы (приборостроение)
Автореферат
диссертации на соискание ученой степени
кандидата технических наук
ПЕНЗА 2014
Работа выполнена на кафедре «Конструирование и производство
радиоаппаратуры» ФГБОУ ВПО «Пензенский государственный университет».
Научный руководитель −
доктор технических наук, профессор
Юрков Николай Кондратьевич
Официальные оппоненты: Увайсов Сайгид Увайсович,
доктор технических наук, профессор,
Московский институт электроники
и математики НИУ ВШЭ (г. Москва),
заведующий кафедрой радиоэлектроники и телекоммуникации;
Семочкина Ирина Юрьевна,
кандидат технических наук, доцент,
ФГБОУ ВПО «Пензенский
государственный технологический
университет», начальник учебного
управления
Ведущая организация –
ОАО «Научно-исследовательский
институт физических измерений»
(г. Пенза)
Защита диссертации состоится 29 декабря 2014 г., в 13 часов,
на заседании диссертационного совета Д 212.186.02 в ФГБОУ ВПО
«Пензенский государственный университет» по адресу: 440026,
г. Пенза, ул. Красная, 40.
Диссертация размещена на сайте ФГБОУ ВПО «Пензенский государственный университет»: http://science.pnzgu.ru/page/13778.
С диссертацией и авторефератом можно ознакомиться в библиотеке ФГБОУ ВПО «Пензенский государственный университет».
Автореферат разослан «___» ________ 2014 г.
Ученый секретарь
диссертационного совета
Светлов Анатолий Вильевич
2
ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ
Актуальность работы. В настоящее время увеличиваются требования к бортовым радиоэлектронным устройствам (РЭУ) по устойчивости к механическим нагрузкам.
Для снижения влияния механических нагрузок на РЭУ существуют различные средства защиты от вибраций, предусматривающие
использование демпферов, прокладок, амортизаторов и т.д. Наиболее
эффективными среди них являются активные системы амортизации,
в которых, помимо элементов демпфирования, присутствуют элементы с дополнительным источником энергии, что позволяет компенсировать влияние вибрационных нагрузок на РЭУ. Такие системы амортизации предназначены для снижения перемещения элементов РЭУ во
всем требуемом диапазоне частот, что обеспечивается присутствием
мощных гасителей вибровоздействия с дополнительным источником
энергии, а это значительно увеличивает не только массогабаритные
показатели, но и энергопотребление, из-за чего в конечном счете возрастают стоимостные показатели всей системы. Применение таких
средств вибрационной защиты обосновано только в исключительных
случаях ответственных РЭУ.
Известно, что наиболее сильное негативное влияние вибрационные воздействия оказывают на печатные узлы, расположенные внутри
блоков РЭУ на нескольких точках крепления. Проведенный анализ
показал, что в большинстве практических случаев достаточным является обеспечение вибрационной защиты только на резонансных частотах, так как остальные частоты оказывают существенно меньшее
влияние.
В этой связи совершенствование информационно-измерительной
системы управления активной виброзащитой РЭУ, реализующей снижение влияния вибрационных нагрузок на резонансных частотах, является актуальной научно-практической задачей.
Решения задачи оценки динамических параметров РЭУ нашли
отражение в трудах Ю. И. Иориша, Ю. Н. Кофанова, Е. Н. Маквецова,
Е. Н. Талицкого, А. М. Тартаковского и др. Вопросы защиты РЭУ
от вибрационных воздействий отражены в работах М. М. Грибова,
Ю. И. Жвакина, В. С. Ильинского, Ж. Неве, Дж. Стокера, Г. В. Танькова, С. У. Увайсова и других отечественных и зарубежных ученых.
Целью работы является совершенствование информационноизмерительной системы управления активной виброзащитой РЭУ на
3
основе введения фазового рассогласования между сигналом внешнего
и дополнительного вибрационных воздействий в точки крепления
объекта виброзащиты.
Для достижения поставленной цели необходимо решить следующие задачи:
1) провести анализ существующих способов защиты РЭУ от
вибрационных воздействий;
2) построить аналитическую модель влияния фазового рассогласования в точках крепления объекта виброзащиты на величину амплитуды колебаний;
3) предложить алгоритм формирования сигналов обратной связи
для информационно-измерительной системы управления активной
виброзащитой РЭУ;
4) разработать методику управления информационно-измерительной системой активной виброзащиты РЭУ, реализующую алгоритм формирования сигналов обратной связи;
5) разработать активный амортизатор с интегрированным в него
первичным преобразователем информационно-измерительной системы управления активной виброзащитой РЭУ;
6) усовершенствовать структурную схему информационно-измерительной системы управления активной виброзащитой РЭУ на основе предложенной методики управления;
7) довести теоретические положения до практической реализации и их внедрения, а также провести экспериментальные исследования информационно-измерительной системы управления активной
виброзащитой РЭУ.
Методы исследований. При разработке информационно-измерительной системы управления активной виброзащитой РЭУ использовались элементы теории автоматического управления, математического моделирования, теории волновых процессов и планирования
эксперимента.
Научная новизна и теоретическая значимость заключаются
в следующем:
1. Разработана методика управления информационно-измерительной системой активной виброзащиты РЭУ, отличающаяся введением в точки крепления РЭУ дополнительных вибрационных
сигналов по каналам обратной связи, разнесенных по фазе с сигналом
внешнего воздействия, получаемого на основе измерения вибрационного воздействия по одному из измерительных каналов, что
позволяет снизить вибрационные нагрузки на РЭУ.
4
2. Предложен алгоритм формирования сигналов обратной связи
для информационно-измерительной системы управления активной
виброзащитой РЭУ, отличающийся учетом фазового рассогласования
внешнего и дополнительного вибрационных воздействий на основе
предложенной математической модели, что позволяет сформировать
сигналы обратной связи для каждого из каналов и снизить суммарные
вибрационные нагрузки.
3. Усовершенствована структурная схема информационно-измерительной системы управления активной виброзащитой РЭУ, отличающаяся введением блока, формирующего сигналы с фазовым рассогласованием между внешним и дополнительными вибрационными
сигналами, что позволяет существенно снизить вибрационную нагрузку на резонансных частотах.
Практическая значимость работы состоит в том, что разработанные теоретические положения доведены до реализации в виде информационно-измерительной системы управления активной виброзащитой РЭУ, внедрены в учебную и производственную деятельность,
позволили повысить эксплуатационную надежность разрабатываемых
РЭУ, о чем имеются соответствующие акты.
На защиту выносятся:
1. Методика управления информационно-измерительной системой активной виброзащиты РЭУ, отличающаяся введением фазового
рассогласования внешнего вибрационного воздействия в точки крепления РЭУ, что обеспечивает снижение вибрационных нагрузок
на РЭУ.
2. Алгоритм формирования сигналов обратной связи для информационно-измерительной системы управления активной виброзащитой РЭУ, отличающийся применением модели фазового рассогласования внешнего и дополнительного вибрационных воздействий, что
позволяет сформировать сигналы управления для каждого из каналов
обратной связи.
3. Структурная схема информационно-измерительной системы
управления активной виброзащитой РЭУ, построенная на основе
принципа введения рассогласования фаз сигналов внешнего и дополнительных вибрационных воздействий, что позволяет существенно
снизить вибрационную нагрузку на резонансных частотах.
4. Реализация информационно-измерительной системы управления активной виброзащитой РЭУ, использующей активные амортизаторы для введения внешнего вибрационного воздействия в точки
крепления РЭУ, рассогласованного по фазе, что позволяет снизить
вибрационную нагрузку на резонансных частотах на 80–90 %.
5
Реализация и внедрение результатов работы осуществлялись
в виде применения информационно-измерительной системы управления
активной виброзащитой радиоэлектронных устройств в производственную деятельность ОАО «Радиозавод» (г. Пенза), а также в образовательный процесс кафедры «Конструирование и производство радиоаппаратуры» ФГБОУ ВПО «Пензенский государственный университет».
Результаты исследований использованы:
– в НИР по ГК № 14.740.11.0840 «Разработка методов и средств
неразрушающего диагностирования бортовых радиотехнических устройств космических систем», 2010−2012 гг.;
– в НИР по ГК № 14.514.11.4078 «Создание методологических
основ обнаружения и локализации латентных технологических дефектов бортовой радиоэлектронной аппаратуры космических аппаратов
методами неразрушающего контроля и диагностики на ранних этапах
производства», 2013 г.
Апробация работы. Содержание и основные результаты работы
докладывались и обсуждались на Международном симпозиуме «Надежность и качество» (г. Пенза, 2010–2014 гг.); II Международнопрактической конференции «Перспективные разработки науки и техники – 2011» (г. Перемышль, Польша, 2011 г.); международных научно-практических конференциях «Информационные и коммуникационные технологии в образовании, науке и производстве» (г. Протвино,
2009–2013 гг.), «Актуальные проблемы радиоэлектроники и телекоммуникаций» (г. Самара, 2012 г.), «Инновационные информационные
технологии» (г. Прага, Чехия, 2012, 2014 гг.), «Молодежь. Наука. Инновации» (г. Москва, 2013, 2014 гг.); XII Всероссийском совещании по
проблемам управления «ВСПУ−2014» (г. Москва, 2014 г.).
Публикации. По теме диссертации опубликовано 14 печатных
работ, в том числе 4 – в рецензируемых журналах, входящих в перечень ВАК России, 2 свидетельства о регистрации программы для
ЭВМ.
Структура и объем диссертации. Диссертационная работа состоит из введения, четырех глав, заключения, списка литературы из
112 наименований и двух приложений. Основная часть изложена на
118 страницах машинописного текста, содержит 60 рисунков и 1 таблицу.
Личный вклад автора. Основные результаты, выносимые на
защиту, получены автором лично. Результаты, опубликованные совместно с другими авторами, принадлежат авторам в равных долях.
Результаты других авторов, которые использованы при изложении,
содержат ссылки на соответствующие источники.
6
ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ
Во введении рассмотрены современное состояние проблемы
и актуальность темы диссертации, сформулированы цель и задачи исследования. Приведены краткое изложение содержания и основные
результаты диссертационной работы, а также положения, выносимые
на защиту.
В первой главе проведен анализ способов виброзащиты РЭУ.
На сегодняшний день наиболее эффективными средствами виброзащиты РЭУ являются активные системы, осуществляющие защиту
путем компенсации влияния параметров вибраций, основным недостатком которых являются их низкие массогабаритные и электрические
показатели.
Показано, что наиболее актуальной является задача виброзащиты РЭУ на резонансных частотах. Выявлено, что введение фазового
рассогласования электрических величин, применяемое при проектировании РЭУ, может быть применено и в механике.
Применение введения фазового рассогласования механических
величин позволяет обеспечить виброзащиту на резонансных частотах,
что актуально в большинстве практически значимых случаях. При таком введении отсутствует необходимость изменения жесткости
подвесов самих амортизаторов, а также настройки системы на конкретную рабочую частоту, что обеспечивает снижение как массогабаритных и стоимостных показателей системы виброзащиты, так и энергопотребления самой системы в целом.
Таким образом, в первой главе диссертации на основе результатов проведенного анализа способов виброзащиты РЭУ обосновано
применение введения фазового рассогласования для снижения амплитуды резонансных колебаний, принято решение о проведении исследований по разработке новой методики управления информационноизмерительной системой активной виброзащиты РЭУ.
Вторая глава посвящена проведению теоретических исследований влияния фазового рассогласования внешнего и дополнительного
вибрационных воздействий в точках крепления на объект виброзащиты на основе построенной аналитической модели фазового рассогласования точек крепления объекта виброзащиты, а также разработке
методики управления информационно-измерительной системой активной виброзащиты РЭУ и алгоритма формирования сигналов обратной связи для информационно-измерительной системы управления
активной виброзащитой РЭУ.
7
Для решения поставленных задач сделано допущение – в качестве конструктивного элемента РЭУ будет рассмотрена пластина.
Поскольку максимальная величина вибрационных нагрузок достигается на резонансных частотах, а наиболее разрушительные вибрационные нагрузки проявляются на первой резонансной частоте в центральной части пластины, то исследовались прежде всего величины
вибрационных нагрузок именно в центральной точке.
Далее на основе известных законов теории волновых процессов
была построена аналитическая модель фазового рассогласования точек крепления пластины:
A0

(
)

 sin
A
t
1

l1

A0

n
(
)

 sin
A
t
 2
l2
Aср (t )   Ai (t )  
i 1


 A (t )  A0  sin
 n
ln

  t   kl1   1,
  t   kl2   2 ,
(1)
...
  t   kln   n ,
где k – волновое число (k = 1, 2, …, n).
Аналитическая модель (1) создана с учетом начальных условий
(круговая частота ω, амплитуда внешнего вибрационного воздействия
А0, расстояния от точек крепления РЭУ до точки исследования
l1, l2, …, ln) и граничных условий (начальные фазы внешнего вибрационного воздействия в каждой точке крепления РЭУ φ1, φ2, …, φn).
Внешнее вибрационное воздействие изменяется по гармоническому
закону.
Исследование аналитической модели позволяет определить величину вибрационных нагрузок в центральной точке объекта исследования (ОИ) в зависимости от изменения величины фазового рассогласования внешнего вибрационного воздействия в точках крепления
РЭУ. Результаты исследований позволили сделать следующие утверждения:
– максимальная амплитуда вибрационных нагрузок в ОИ достигается введением вибрационного воздействия в точки крепления синфазно;
– минимальная амплитуда вибрационных нагрузок в ОИ достигается введением вибрационного воздействия в точки крепления
с равным сдвигом фазы.
8
На основе результатов проведенных исследований предложен
способ снижения амплитуды вибрационных нагрузок в РЭУ на резонансных частотах за счет введения фазового рассогласования внешнего вибрационного воздействия в точки крепления РЭУ (рисунок 1).
Рисунок 1 – Диаграмма, отражающая способ снижения величины
вибрационных нагрузок в РЭУ
Способ снижения амплитуды вибрационных нагрузок заключается в том, что необходимо провести измерение амплитуды в контрольной точке. Далее – с помощью предложенного математического
аппарата сформировать разностный сигнал для каждой точки (кроме
контрольной) крепления объекта виброзащиты (фаза контрольной
точки принимается за «нуль»). Разностные сигналы поступают на
амортизаторы, на каждом из которых (кроме контрольного) осуществляется суммирование двух сигналов – внешнего вибрационного воздействия и разностного; результирующий сигнал заново подвергается
измерению его амплитуды.
Отличительной особенностью предлагаемого способа является
введение обратной связи, позволяющей формировать требуемый фазовый сдвиг для каждого канала, что обеспечивает снижение уровня
вибровоздействия на РЭУ.
На основе предложенного способа разработана автоматизированная методика управления информационно-измерительной систе-
9
мой активной виброзащиты РЭУ, которая обеспечивает снижение
вибрационных нагрузок на РЭУ.
Последовательность этапов разработанной методики:
1) измерить значение амплитуды внешнего вибрационного воздействия Аизм в первой (базовой) точке крепления объекта виброзащиты и принять его за значение A0;
2) принять значение фазы внешнего вибрационного воздействия
в первой (базовой) точке крепления объекта виброзащиты за «нуль»
(φ1 = 0º);
3) сместить фазу внешнего вибрационного воздействия в каждом
канале на 90º;
4) усилить полученные сигналы на каждом канале до уровня
Aус2 = Aус3 = Aус4 = A0 и вывести на соответствующие каналы обратной
связи;
5) отслеживать уровень входного сигнала и организовать цикл,
начиная с п. 2 настоящей методики.
Выполнение методики подразумевается в бесконечном цикле,
выходом из которого является физическое отключение питания.
Данная методика отличается от общепринятой введением фазового рассогласования внешнего вибрационного воздействия в точки
крепления РЭУ, что позволяет снизить вибрационные нагрузки
на РЭУ.
В работе было проведено исследование влияния смещения фаз
на вибрационные нагрузки. В качестве ОИ была выбрана пластина
размером 300×50×1,5 мм; с количеством точек крепления, равным 4;
плотностью (ρ) = 1400 кг/м3; модулем Юнга (E) = 1·105 кгс/см2.
В результате проведенных исследований было установлено, что:
– при синфазном введении вибрационного воздействия в точки
крепления результирующее амплитудное значение вибрационных нагрузок в центральной точке ОИ многократно возрастает (становится
максимальным);
– при смещении фаз вибрационного воздействия в каждой точке
крепления ОИ на 90º (A1–A4) амплитуда вибрационных нагрузок
в центральной точке снизилась на 90–95 %.
Одним из наиболее значимых пунктов методики является смещение фазы внешнего вибрационного воздействия, для чего необходимо разработать алгоритм формирования сигналов обратной связи за
счет использования фазового рассогласования внешнего и дополнительного вибрационных воздействий (рисунок 2).
10
Рисунок 2 – Алгоритм формирования сигналов обратной связи
для информационно-измерительной системы управления
активной виброзащитой РЭУ
Разработанный алгоритм позволяет сформировать сигналы обратной связи для каждого из каналов и снизить суммарные вибрационные нагрузки.
Для реализации предложенной методики и алгоритма необходимо усовершенствовать систему активной виброзащиты РЭУ, так как
недостатком существующих систем является отсутствие необходимых
амортизаторов, позволяющих формировать разностный сигнал, что
влечет за собой создание новой конструкции амортизатора, в которую
интегрирован первичный преобразователь.
В третьей главе предложена структурная схема информационно-измерительной системы управления активной виброзащитой РЭУ
11
(рисунок 3), позволяющей существенно снизить вибрационную нагрузку на резонансных частотах.
Рисунок 3 – Структурная схема информационно-измерительной системы
управления активной виброзащитой РЭУ
Сигнал, исходящий от источника вибрации, поступает на активные амортизаторы. С помощью первичного преобразователя первого
амортизатора происходит измерение амплитуды виброскорости и преобразование ее в электрический сигнал с последующим усилением
в функциональном преобразователе, в котором сигнал преобразуется
из аналогового вида в цифровой. Далее цифровой сигнал поступает на
синтезатор разности сигналов, в котором по заданному закону преобразования формируется три сигнала обратной связи:
n  0   n ,
где  n – фаза n-го канала; 0 – начальная фаза;  n – угол смещения
фазы n-го канала. Причем, если n  1, то 1  0 ; если n  2, то  2  3 ;
2
если n  3, то  3   ; если n  4, то  4   ; начальная фаза принимает2
ся за нулевое значение.
Генератор Г, разработанный на базе микроконтроллера
ATMega 128 с использованием внешнего кварцевого резонатора
12
по разработанному алгоритму (см. рисунок 2) сдвигает фазу каждого
канала на необходимый угол. После цифроаналоговых преобразований сигналы, проходя через усилители У1, У2 и У3, поступают на активные амортизаторы, и, таким образом, за счет суммирования сигналов получаем сигнал необходимого уровня, поступающий на объект
виброзащиты.
Для формирования сигнала без использования дополнительной
измерительной аппаратуры в работе предложен активный амортизатор
c интегрированным первичным преобразователем (рисунок 4).
Толкатель
Верхний подвес
Катушка
обратной связи
Шток
Магниты
Первичный
преобразователь
Нижний подвес
Основание
а)
б)
Рисунок 4 – Активный амортизатор информационно-измерительной
системы управления активной виброзащитой РЭУ с интегрированным
первичным преобразователем:
а – модель амортизатора; б – фото экспериментального образца
амортизатора
Активный амортизатор с первичным преобразователем состоит
из индукционной катушки, закрепленной на штоке в постоянном магнитном поле 1-го постоянного магнита, с помощью которой измеряется виброскорость воздействия, поступающего на амортизатор. Шток
закреплен на верхнем и нижнем подвесах, которые формируют требуемые значения собственных частот амортизатора. Сигнал с первичного преобразователя поступает в функциональный преобразователь,
в котором осуществляется усиление сигнала по амплитуде и вводится
фазовое рассогласование. С выхода функционального преобразователя
сигнал поступает на катушку обратной связи, расположенную на том
же штоке, что и первичный преобразователь, но в магнитном поле
2-го постоянного магнита. В результате взаимодействия протекающего по ней тока с полем постоянного магнита возникает сила, пропор-
13
циональная значению виброскорости, стремящейся скомпенсировать
влияние внешнего вибрационного воздействия и снизить влияние вибраций на РЭУ в целом. Особо значителен эффект виброгашения на резонансных частотах.
Таким образом, в третьей главе предложены усовершенствованная структурная схема информационно-измерительной системы
управления активной виброзащитой РЭУ и активный амортизатор с
интегрированным первичным преобразователем. Экспериментальному обоснованию эффективности системы посвящена четвертая глава.
В четвертой главе создана имитационная модель работы информационно-измерительной системы управления активной виброзащитой РЭУ для микроконтроллера ATMega 128 в пакете программ для
автоматизированного проектирования электронных схем Proteus 7.8,
представленная на рисунке 5.
Рисунок 5 – Результаты имитационного моделирования работы
информационно-измерительной системы управления активной
виброзащитой РЭУ в среде Proteus 7.8
Из рисунка 5 следует, что реализована возможность преобразования исходного вибрационного воздействия в четыре (согласно схеме
крепления) канала вибраций, фаза которых смещена относительно
друг друга на 90º. Тем самым обосновано использование микрокон-
14
троллера ATMega 128 для смещения фаз вибрационного воздействия
на 90º относительно каждого канала.
Для подтверждения работоспособности активных амортизаторов
в условиях постоянного воздействия вибрации были проведены экспериментальные исследования (ГОСТ 20.57.406−81, испытание № 100
«Испытание по определению резонансных частот конструкции»).
Проводимые исследования разработанного амортизатора показали, что собственные резонансные частоты лежат в диапазоне от 1
до 10 Гц, о чем свидетельствует график рисунка 6.
А, g
Диапазон
собственных частот
3
Рабочий диапазон
2
1
f, Гц
1
2
3 4 5 6 8 10
20
30
50 70 100
200 300
500
1000
Рисунок 6 – Диапазон собственных резонансных частот активного
амортизатора информационно-измерительной системы управления
активной виброзащитой РЭУ
Из графика видно, что рабочий диапазон, при котором возможна
стабильная работа активного амортизатора, лежит в интервале от 10
до 1000 Гц, что (согласно требованиям ГОСТ 16019−2001 Радиостанции сухопутной подвижной радиосвязи. Требования по стойкости к
воздействию механических и климатических факторов. Методы испытаний) соответствует группам эксплуатации В4 – возимая, устанавливаемая в автомобилях, на мотоциклах, в сельскохозяйственной, дорожной и строительной технике (от 10 до 70 Гц), и В5 – возимая,
устанавливаемая в подвижных железнодорожных объектах (от 10
до 100 Гц).
Помимо этого, были проведены экспериментальные исследования эффективности работы информационно-измерительной системы
управления активной виброзащитой РЭУ, на которую был установлен
комплекс управления специального назначения (разрабатываемый
в ОАО «Радиозавод»), выступающий в роли объекта виброзащиты
(рисунок 7).
15
А, мм/с
3
2
1
t, с
0
-1
-2
-3
-4
Рисунок 7 – Графики колебаний центральной точки ОИ при:
– отключенной информационно-измерительной системе,
– ненастроенной информационно-измерительной системе,
– включенной информационно-измерительной системе
При синфазном вибровоздействии в точки крепления (т.е. при
отключенной информационно-измерительной системе управления активной виброзащитой РЭУ) на первой резонансной частоте максимальная амплитуда достигла значения 6,5 мм (при начальной амплитуде 1 мм).
При смещении фаз вибровоздействия в двух точках крепления на
180º (т.е. при включенной, но ненастроенной информационно-измерительной системе управления активной виброзащитой РЭУ) на первой
резонансной частоте максимальная амплитуда достигла значения 3 мм.
При смещении фаз вибровоздействия во всех точках крепления
последовательно относительно друг друга на 90º (т.е. при включенной
и настроенной информационно-измерительной системе управления
активной виброзащитой РЭУ) на первой резонансной частоте максимальная амплитуда достигла значения 0,7 мм.
Таким образом, теоретические положения были доведены до
практической реализации. Кроме этого, проведенные экспериментальные исследования информационно-измерительной системы управления активной виброзащитой РЭУ установили снижение амплитуды
колебания на резонансной частоте (при смещении фаз каждой точки
крепления на 90º) в 9,3 раза.
В заключении обобщены полученные результаты и сделаны выводы по работе.
В приложениях представлены документы, подтверждающие
внедрения результатов работы и копии свидетельств о регистрации
программ для ЭВМ.
16
ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ РАБОТЫ
1. На основе анализа существующих способов защиты РЭУ
от внешних вибрационных воздействий сформулированы основные
требования к информационно-измерительной системе управления активной виброзащитой РЭУ, состоящие в необходимости создания
конструктивно простой системы, позволяющей реализовать высокоэффективный способ снижения влияния вибрационных нагрузок на
резонансных частотах.
2. Построена аналитическая модель влияния фазового рассогласования в точках крепления объекта виброзащиты на величину колебаний, позволившая определить то, что минимальная амплитуда вибрационных нагрузок в ОИ достигается введением вибрационного
воздействия в точки крепления с равным сдвигом фазы.
3. Предложен алгоритм формирования сигналов обратной связи
для информационно-измерительной системы управления активной
виброзащитой РЭУ, отличающийся учетом фазового рассогласования
внешнего и дополнительного вибрационных воздействий на основе
предложенной аналитической модели, что позволяет сформировать
сигналы обратной связи для каждого из каналов и снизить суммарные
вибрационные нагрузки.
4. Разработана методика управления информационно-измерительной системой активной виброзащиты РЭУ, отличающаяся введением в точки крепления РЭУ дополнительных вибрационных сигналов по каналам обратной связи, разнесенных по фазе с сигналом
внешнего воздействия, получаемого на основе измерения вибрационного воздействия по одному из измерительных каналов, что позволяет
снизить вибрационные нагрузки на РЭУ на 90 %.
5. Разработан активный амортизатор с интегрированным первичным преобразователем информационно-измерительной системы управления активной виброзащитой РЭУ, позволяющий формировать сигналы без использования внешних устройств измерения вибраций.
6. Усовершенствована структурная схема информационно-измерительной системы управления активной виброзащитой РЭУ, отличающаяся введением блока, формирующего сигналы с фазовым рассогласованием между внешним и дополнительными вибрационными
сигналами, что снижает вибрационную нагрузку на резонансных частотах, позволяющая также обеспечить управление процессом виброзащиты на частоте от 10 до 1000 Гц.
7. Проведены экспериментальные исследования информационно-измерительной системы управления активной виброзащитой РЭУ,
установившие снижение амплитуды резонансного колебания (при
смещении фаз каждой точки крепления на 90º) более чем в 9 раз.
8. Реализована информационно-измерительная система управления активной виброзащитой РЭУ, позволяющая снизить вибрационную нагрузку на 80–90 % на резонансных частотах.
17
ПУБЛИКАЦИИ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ
Публикации в изданиях, рекомендованных ВАК РФ
1. Лысенко, А. В. Структура и программно-информационное обеспечение информационно-измерительного лабораторного комплекса / А. В. Лысенко, Н. В. Горячев, Н. К. Юрков // Известия ЮФУ. Технические науки. –
2012. – № 5 (130). – С. 169−173.
2. Лысенко, А. В. Методика исследования радиоэлектронных средств
опытно-теоретическим методом на ранних этапах проектирования / А. В. Лысенко, А. В. Затылкин, Д. А. Голушко // Вестник Самарского государственного
аэрокосмического университета имени академика С. П. Королева (национального исследовательского университета). – 2012. – № 7 (38). – С. 91−96.
3. Автоматизированная многоканальная виброиспытательная установка / А. В. Лысенко, А. В. Затылкин, Д. А. Голушко, Д. А. Рындин,
Н. К. Юрков // XXI век: итоги прошлого и проблемы настоящего плюс
(Спецвыпуск) : Периодическое научное издание. – 2012. – С. 63−66.
4. Лысенко, А. В. Применение метода квазиобразцового интервала
времени для раздельного измерения параметров параметрических датчиков /
А. В. Лысенко, П. Д. Головин, Н. К. Юрков // Прикаспийский журнал:
управление и высокие технологии. – 2013. – № 4. – С. 149−156.
Публикации в других изданиях
5. Лысенко, А. В. Прогнозирование технического состояния электронной аппаратуры на основе модели Марковского процесса /
А. В. Лысенко, В. И. Тутушкин, Н. К. Юрков // Информационные и коммуникационные технологии в образовании, науке и производстве : сб. тр.
V Междунар. науч.-практ. конф. : в 2 ч. / под ред. Ю. А. Романенко,
Е. В. Лоцмановой. – Протвино, 2011. – С. 335−339.
6. Лысенко, А. В. Анализ современных систем управления проектами /
А. В. Лысенко // Надежность и качество – 2012 : тр. Междунар. симп. : в 2 т. /
под ред. Н. К. Юркова. – Пенза : Изд-во ПГУ, 2012. – Т. 1. – С. 371−373.
7. Лысенко, А. В. Анализ методов испытаний РЭС на устойчивость к
внешним механическим воздействиям / А. В. Лысенко // Цифровые модели
в проектировании и производстве РЭС : межвуз. сб. науч. тр. / под ред.
Н. К. Юркова. – Пенза : Изд-во ПГУ, 2012. – Вып. 17. – С. 62−65.
8. Лысенко, А. В. Влияние способов крепления, площади и толщины
платы на ее собственные частоты / А. В. Лысенко // Молодежь. Наука. Инновации : тр. VI Междунар. науч.-практ. конф. – Пенза. : Изд-во ПФ
ФГБОУ ВПО «РГУИТП», 2013. – С. 192−194.
9. Лысенко, А. В. Классификация амортизаторов радиоэлектронных
средств на основе фасетной структуры / А. В. Лысенко // Инновационные информационные технологии : материалы Междунар. науч.-практ. конф. / гл. ред.
С. У. Увайсов ; отв. ред. И. А. Иванов. – М. : МИЭМ НИУ ВШЭ, 2013. – Т. 2. –
С. 300−306.
10. Лысенко, А. В. Анализ особенностей применения современных
активных систем виброзащиты для нестационарных РЭС / А. В. Лысенко,
Г. В. Таньков, Д. А. Рындин // Надежность и качество – 2013 : тр. междунар. симп. : в 2 т. / под ред. Н. К. Юркова. – Пенза. : Изд-во ПГУ, 2013. –
Т. 2. – С. 155−158.
18
11. Лысенко, А. В. Способ снижения величины вибрационных нагрузок в несущих конструкциях ЭС и методика, его реализующая / А. В. Лысенко // Надежность и качество сложных систем. – 2013. – № 4. – С. 41–44.
12. Лысенко, А. В. Оценка степени влияния внешних механических
воздействий на динамические параметры РЭА при вхождении в резонанс /
А. В. Лысенко // Актуальные вопросы образования и науки : сб. науч. тр.
по материалам Междунар. науч.-практ. конф. : в 14 ч. – Тамбов : Изд-во
ТРОО «Бизнес − Наука − Общество», 2014. − Ч. 11. – С. 100–104.
Свидетельства о регистрации программ
13. Программа моделирования динамических процессов в упругих
стержневых элементах конструкций электронных средств, в условиях
внешних вибрационных воздействий «VibroScan v.1.0» / А. В. Затылкин,
Д. А. Рындин, А. В. Лысенко, Д. А. Голушко, Н. К. Юрков. − Свидетельство о регистрации программы для ЭВМ № 2013610536; заявка
№ 2012660061 от 21.11.2012; зарегистрировано в Реестре программ для
ЭВМ 9.01.2013.
14. Программа расчета динамически неопределимых систем амортизации бортовых радиоэлектронных средств «DISystems v.1.0» / А . В. Лысенко, А. В. Затылкин, Н. К. Юрков. − Свидетельство о регистрации программы для ЭВМ № 2013619752; заявка № 2013618004 от 6.09.2013.
Научное издание
ЛЫСЕНКО Алексей Владимирович
ИНФОРМАЦИОННО-ИЗМЕРИТЕЛЬНАЯ
СИСТЕМА УПРАВЛЕНИЯ АКТИВНОЙ ВИБРОЗАЩИТОЙ
РАДИОЭЛЕКТРОННЫХ УСТРОЙСТВ
Специальность 05.11.16 – Информационно-измерительные
и управляющие системы (приборостроение)
Редактор Т. В. Веденеева
Технический редактор Н. В. Иванова
Компьютерная верстка Н. В. Ивановой
Распоряжение № 16/53 от 28.10.2014.
1
Подписано в печать 28.10.14. Формат 6084 /16.
Усл. печ. л. 0,93. Заказ № 971. Тираж 100.
_______________________________________________________
Издательство ПГУ.
440026, Пенза, Красная, 40.
Тел./факс: (8412) 56-47-33; e-mail: [email protected]
19