Электронная библиотека Веда
Цели библиотеки
Скачать бесплатно
Доставка литературы
Доставка диссертаций
Размещение литературы
Контактные данные
Я ищу:
Библиотечный каталог российских и украинских диссертаций

Вы находитесь:
Диссертационные работы России
Технические науки
Информационно-измерительные системы

Диссертационная работа:

Пушкин Андрей Валерьевич. Физическое моделирование информационно-измерительной системы стабилизации целевого оборудования подвижных наземных объектов : диссертация ... кандидата технических наук : 05.11.16 / Пушкин Андрей Валерьевич; [Место защиты: Тул. гос. ун-т]. - Тула, 2008. - 154 с. : ил. РГБ ОД, 61:08-5/898

смотреть содержание
смотреть введение
Содержание к работе:

ВВЕДЕНИЕ

1. ОБЕСПЕЧЕНИЕ ПОДОБИЯ В ТРЕНАЖЕРАХ ПОДВИЖНЫХ 11
НАЗЕМНЫХ ОБЪЕКТОВ

  1. Введение 11

  2. Тренажер - физическая модель реального объекта 12

  1. Классификация тренажеров 15

  2. Виды тренажеров ПНО 20

  3. Структура тренажера 25

1.3. Целевое оборудование в подвижном наземном объекте 34

  1. Стабилизатор целевого оборудования ПНО 34

  2. Стабилизатор оптического прибора ПНО 38

1.4. Возмущающие воздействия на ПНО и оператора 41

  1. Сила отката при использовании целевого оборудования ПНО 41

  2. Воздействие на ПНО при движении по'пересеченной 43 местности

1.5. Выводы 44

2. МОДЕЛИРОВАНИЕ ДВИЖЕНИЯ КАБИНЫ ПНО 46

  1. Введение 46

  2. Движение ПНО в трехмерном пространстве 47

  1. Простейшая модель движения ПНО 49

  2. Модель движения ПНО при использовании целевого 51 оборудования

  3. Модель движения ПНО при использовании целевого 53 оборудования в движении

  4. Продольно угловые перемещения 59

  5. Поперечно угловые перемещения 63

2.3. Характеристики возмущающих воздействий 64

  1. Сила отката при использовании целевого оборудования 64

  2. Возмущающее воздействие дороги как случайный процесс 72

  3. Случайное воздействие в поперечной плоскости 77

  4. Спектральная плотность воздействия 78

  1. Имитация воздействия микропрофиля дороги на ПНО 80

  2. Выводы 82

3. УПРАВЛЕНИЕ ЦЕЛЕВЫМ ОБОРУДОВАНИЕМ 84

  1. Введение 84

  2. Стабилизатор целевого оборудования ПНО 84

  3. Модель стабилизатора оптического прибора ПНО 89

  4. Модели приводов вертикального и горизонтального наведения 97

  1. Модель привода вертикального наведения 97

  2. Модель привода горизонтального наведения 109

3.5. Выводы 114

4. СОЗДАНИЕ ИЗМЕРИТЕЛЬНО-ИНФОРМАЦИОННОЙ СИСТЕМЫ
ТРЕНАЖЕРА ОПЕРАТОРА ЦЕЛЕВОГО ОБОРУДОВАНИЯ ПНО 115

  1. Введение 115

  2. Общая структура тренажера 117

  3. Статическое подобие тренажера 119

  4. Структура информационных потоков тренажера 120

  5. Сенсорная система тренажера 123

  6. Создание информационного подобия 126

  7. Динамическое подобие в тренажерах 130

  1. Моделирование микропрофиля дороги 130

  2. Моделирование подвески и приводов целевого оборудования 134 ПНО

4.8. Программная обработка данных в информационно-измерительной
системе тренажера 137

4.9. Выводы 141

ЗАКЛЮЧЕНИЕ 142

ЛИТЕРАТУРА 144

Введение к работе:

Актуальность темы. Современные подвижные наземные объекты (ПНО) характеризуются постоянным усложнением процедуры управления ими. Большое количество сложных приборов и систем, одной из которых является информационно-измерительная система стабилизации целевого оборудования, приводит к ужесточению требований, предъявляемых к операторам, принимающим непосредственное участие в решении целевых задач. Ошибки, приводящие к невыполнению целевых задач и возникающие по причине неадекватной реакции операторов на быструю смену обстановки, составляют до 80 %, от общего количества аварийных ситуаций.

Сложность управления современными системами целевого оборудования ПНО определяет необходимость повышения степени динамического, статического и информационного подобия составных частей тренажера модулям информационно-измерительных систем реальных объектов. Эффективность любого тренажера зависит от качества навыков, получаемых оператором в процессе обучения, что в свою очередь определяет необходимость более точной имитации условий, в которых находится оператор, управляя целевым оборудованием ПНО. Тренажер ПНО, как физическая модель, представляет собой сложную информационно-измерительную систему, сенсорная подсистема которой, наряду с системами управления и исполнительными устройствами, входит в интерфейс человек/объект. Свойства именно этой подсистемы определяют качество тренажера, как физической модели, подобной реальному объекту. Методы проектирования тренажеров как физических моделей, реализующих принцип подобия реальным информационно-измерительным системам ПНО, проработаны слабо, что объясняет необходимость и актуальность исследований, проведенных в диссертации.

Таким образом, объектом исследования диссертационной работы является информационно-измерительная система стабилизации целевого оборудования подвижных наземных объектов.

Предметом исследования диссертационной работы являются методы физического моделирования целевого оборудования подвижных наземных объектов в тренажерах, обеспечивающие статическое, динамическое и информационное подобие системе стабилизации целевого оборудования реальных подвижных наземных объектов.

Общими вопросами теории подобия занимались П. М. Алабужев, В. Б. Геронимус, В.А. Веников, Г. В. Веников, М. В. Кирпичев, М. А. Мамонтов, Л. М. Минкевич, Б. М. Шелоховцев и др. Вопросы обеспечения подобия в тренажерных комплексах за счет информационно-измерительных систем разрабатывали А. С. Бабенко, В. А. Боднер, Р. А. Закиров, В. С. Шукшунов, и др. Психологическими аспектами подобия занимались В. Ф. Венда, В. С. Зайцев и др. Исследования и моделирование спецоборудования ПНО проводили А. Н. Масанов, Е. В. Ершов, И. Е. Кущев и др.

В существующих трудах по предмету исследования определено, что при разработке тренажеров одним из важнейших этапов является этап создания аналитических моделей процессов, происходящих при управлении целевым оборудованием реальных объектов. Полученные модели реализуются в виде аппаратных и программных средств, реализующих динамическое и информационное подобие. Из всех существующих подходов к разработке тренажеров наиболее продуктивным представляется подход, основанный на аналитических методах математического моделирования процессов в воспроизводимых объектах, что позволяет целенаправленно планировать будущие свойства разрабатываемой физической модели. Для этого в диссертации использованы: теория управления, теоретическая механика, теория подобия, теория случайных процессов.

Цель диссертационной работы состоит в разработке методов физического моделирования информационно-измерительной системы стабилизации целевого оборудования подвижных наземных объектов в тренажерах.

Задачи исследований.

1. Формирование математических моделей движения ПНО в трехмерном пространстве, необходимых для создания динамического и информационного подобия управления движением ПНО.

2. Исследование возмущающих воздействий на ПНО и оператора, возникающих при использовании целевого оборудования ПНО и при движении ПНО по пересеченной местности.

3. Разработка математического аппарата, имитирующего стабилизацию целевого оборудования ПНО в физической модели.

4. Получение зависимостей, позволяющих имитировать в физической модели управление основными узлами и системами целевого оборудования ПНО.

5. Экспериментальная оценка адекватности полученных моделей реальному целевому оборудованию ПНО.

6. Упрощение полученных в диссертации математических моделей для использования их в тренажерах подвижных наземных объектов.

Научная новизна диссертации заключается в следующем.

1. Сформулирована задача физического моделирования информационно-измерительной системы стабилизации целевого оборудования в тренажере с обеспечением необходимого уровня динамического и информационного подобия и предложен подход к ее решению.

2. Разработана математическая модель процессов функционирования целевого оборудования и управления им, ориентированная на создание эффекта подобия при обработке сигналов с датчиков имитаторов органов управления физической модели.

3. Разработана обобщенная математическая модель воздействий на объект с имитацией использования целевого оборудования и движения по пересеченной местности, воспроизведенная в физической модели.

Практическая значимость работы заключается в том, что разработанные в диссертации методы создания физических моделей ориентированы на решение практических инженерных задач, возникающих при имитации целевого оборудования в тренажерах подвижных наземных объектов.

Достоверность полученных теоретических результатов подтверждается результатами апробаций методов, полученных в диссертации при решении практических задач разработки управляющих систем ряда тренажеров подвижных наземных объектов.

Положения, выносимые на защиту.

1. Подход к решению задачи физического моделирования информационно-измерительной системы стабилизации целевого оборудования в тренажере и обеспечение необходимого уровня динамического и информационного подобия.

2. Упрощенная математическая модель процессов функционирования целевого оборудования, ориентированная на имитацию информационно-измерительной системы стабилизации целевого оборудования в физической модели.

3. Упрощенная математическая модель воздействий на объект, используемая для имитации применения целевого оборудования и движения объекта по пересеченной местности в физической модели.

Реализация и внедрение результатов. Предложенные в диссертации методы и методики реализованы автором в процессе выполнения научно-исследовательских работ ОАО «Центральное конструкторское бюро аппаратостроения» «Разработка изделий 9Ф867, 9Ф868, БО 184»

Ряд теоретических положений внедрен в учебный процесс Тульского государственного университета на кафедре «Робототехника и автоматизация производства» в лекционных курсах по дисциплинам: «Теория автоматического управления», «Основы информационных устройств роботов», «Математические основы теории систем».

Апробация работы. Основные положения диссертации докладывались на следующих конференциях и семинарах.

1. Техника XXI века глазами молодых ученых и специалистов: 4 научно-техническая конференция. Тула, ТулГУ, 2004.

2. Научно-техническая конференция НТК-14. Тула, ТАИИ, 2005.

3. Проблемы управления электротехническими объектами. Тула, ТулГУ, 2005.

4. Проблемы специального машиностроения. Тула, ТулГУ, 2005.

5. XXIV Научная сессия, посвященная Дню радио, Тула, ТулГУ, 2006.

6. XXV Научная сессия, посвященная Дню радио, Тула, ТулГУ, 2007.

7. Научно-технические конференции профессорско-преподавательского состава Тульского государственного университета 2005, 2006 и 2007 гг.

По теме диссертации опубликовано 19 работ, включенных в список литературы, в том числе: 5 тезисов докладов на конференциях, 14 статей, включая материалы конференции, 6 статей опубликованы в сборнике, рекомендованном ВАК РФ.

Структура и объем работы. Диссертационная работа состоит из введения, четырех разделов, заключения, изложенных на 152 страницах машинописного текста, включающих 60 рисунков, списка использованной литературы из 100 наименований и приложения, содержащего акты внедрения результатов исследований в учебный процесс и промышленность.

Подобные работы
Тетерин Дмитрий Павлович
Информационно-измерительный комплекс испытания и моделирования систем управления газотурбинных двигателей
Гурьев Василий Александрович
Информационная измерительно-управляющая система весодозирования с моделированием приготовления смесей и мониторингом перемещений рабочих органов
Михалицын Андрей Владимирович
Моделирование и синтез трехдвигательной системы управления панорамного аэрофотоаппарата
Холостов Константин Михайлович
Методика моделирования информационно-измерительных систем мобильной радиосвязи в городской застройке
Иванов Сергей Александрович
Исследование достоверности результатов метрологического анализа информационно-измерительных систем с использованием имитационного моделирования
Жуликова Наталья Александровна
Моделирование бортовых информационно-измерительных систем с использованием сетей Петри-Маркова
Зенина Елена Геннадьевна
Моделирование преобразований сигналов в оптико-электронных измерительных сканирующих системах
Филонов Максим Петрович
Система стабилизации оптического изображения повышенной точности
Кузьмина Маргарита Николаевна
Информационно-измерительная система стабилизации и управления оси визирования
Андреев Александр Александрович
Информационно-измерительная и управляющая система стабилизации давления добываемой газожидкостной смеси Астраханского месторождения

© Научная электронная библиотека «Веда», 2003-2013.
info@lib.ua-ru.net