Рижков Ігор Вікторович. Поліпшення технічних характеристик ферозондових давачів для систем керування орієнтацією об'єктів

Краткое описание

Рижков Ігор Вікторович. Поліпшення технічних характеристик ферозондових давачів для систем керування орієнтацією об'єктів: дис... канд. техн. наук: 05.13.05 / Одеський національний політехнічний ун-т. - О., 2005

Рижков І.В. Поліпшення технічних характеристик ферозондових давачів для автоматизованих систем керування орієнтацією об’єктів. Рукопис.
Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата технічних наук за спеціальністю 05.13.05 Елементи та пристрої обчислювальної техніки та систем керування. Одеський національний політехнічний університет. Одеса, 2005.
Дисертація присвячена розробці методів підвищення точності ферозондових давачів для автоматизованих систем керування орієнтацією об’єктів на основі попереднього експериментального визначення величин інструментальних похибок первинних перетворювачів і наступного врахування отриманих значень при обробці сигналів давача. Наведено математичні вирази для визначення азимута, зенітного і візирного кутів, що включають знайдені апріорно інструментальні похибки ферозондових перетворювачів. Запропоновано алгоритм визначення перекосів вісей чутливості й електричних параметрів давача орієнтації шляхом його послідовного орієнтування по основних румбах.
Уперше запропоновано принцип створення АСУ повіркою магнітометричних давачів, що використовує поворотне магнітне поле, створене за допомогою кілець Гельмгольца, для імітації просторового обертання давача орієнтації. Запропоновано використовувати в будівництві для контролю якості стикування великогабаритних деталей, виставки в задане положення БК, контролю стану споруди в процесі експлуатації АСУ з ферозондовими давачами орієнтації.

Проведені дослідження дозволили розробити нові методи поліпшення технічних характеристик ФДО для АСУ орієнтацією об’єктів за рахунок автоматизованого визначення індивідуальних похибок ферозондів та їх подальшого врахування при визначенні кутів Ейлера. Отримані наступні результати:

Проведений аналіз виявив, що в області поліпшення технічних характеристик ФДО для АСУ орієнтацією об’єктів найбільша увага приділяється конструктивним та технологічним методам підвищення точності давачів, але недостатньо дослідженими лишаються методи поліпшення технічних характеристик ФДО за рахунок визначення величин інструментальних похибок конкретних ФДО та подальшого використанням цієї інформації при визначенні шуканих кутів Ейлера.
Встановлено: що похибка вимірювання азимуту від неточної установки карданних рамок змінна в азимуті та залежить від магнітного нахилення в точці заміру і для України ця похибка в 6...8 разів перевищує величину похибок установки рамок; що похибка вимірювання азимуту від не ортогональності вісей чутливості ферозондів також залежить від магнітного нахилення і для України в 3...5 разів перевищує ці відхилення від ортогональності; що похибка вимірювання азимуту внаслідок перекосів вісей чутливості ферозондів залежить від магнітного нахилення і для України більш ніж в 10 разів перевищує розмір цих перекосів; що для забезпечення точності вимірювання азимуту<2oнеобхідно забезпечити збіг нульових сигналів усіх трьох ферозондів, а також їж коефіцієнтів перетворювання так, щоб вони відрізнялись не більше ніж на 0,6% відповідно; що зміна температури навколишнього середовища на 40оС може викликати похибку вимірювання азимуту більш ніж 4 кутових градуси.
Розроблено нові математичні моделі ФДО, що враховують інструментальні похибки первинних перетворювачів від неточної установки карданних підвісів з ФДО в площину нахилу і по вертикалі місця; відхилення вісей чутливості ферозондів від взаємної ортогональності; розходження електричних параметрів кожного ферозонда; вплив температури навколишнього середовища. Виявлено, що у разі, коли є можливість визначення величин цих похибок для конкретного ФДО, можливо більш ніж в 10 разів підвищити точність вимірювання азимуту за рахунок використання отриманих нових формул, які випливають із математичних моделей ФДО і враховують величини інструментальних похибок ФДО.
Встановлено, що розроблений метод одночасного визначення азимуту і зенітного кута за допомогою ФДО, за рахунок використання штучного магнітного поля кілець Гельмгольца та карданних підвісів, дозволяє поширити використання ФДО в АСУ орієнтацією об’єктів, при цьому з’являється можливість отримання повної інформації відносно направленості об’єкту (азимут і зенітний кут).
Розроблений новий метод визначення величин перекосів вісей чутливості ФДО, індивідуальних електричних параметрів кожного з ферозондів за допомогою просторового обертання давача по азимуту в діапазоні 0...2p та по зенітному куті — в інтервалі 0p дозволяє у подальшому використовувати ці данні для визначення кутів Ейлера з підвищеною у 5...10 разів точністю.
Виявлено, що завдяки використанню штучного магнітного поля кілець Гельмгольца, можливе створення АСУ повіркою ФДО, яка більш ніж в 50 разів підвищує швидкість виконання повірки, а також дає можливість відокремити механічні похибки ФДО від установки карданних рамок при проведенні повірки ФДО.
Встановлено, що підвищення технічних характеристик ФДО за рахунок розроблених методів дозволяє значно знизити технологічні вимоги щодо виготовлення ФДО. При цьому технічні характеристики ФДО залишаються достатніми для більшості задач будівництва. Це в свою чергу дозволяє створення різноманітних АСУ орієнтацією об’єктів будівництва при статичному зондуванні несучої здатності ґрунтів, складанні ВГК, контролі стану підвалин і споруд в процесі експлуатації та таке інше.