Введение к работе
Развитие процессов автоматизации в различных областях науки и техники привело к интенсивному развитию информационно-измерительных устройств для систем управления. Одной из областей использования этих систем івляется определение положения подвижного объекта в пространстве. Для >тих целей в качестве информационно-измерительных устройств в системах управления широко используются преобразователи перемещений и в том июле преобразователи угловых перемещении. Являясь первичными измерительными устройствами, они существенно влияют на показатели информационно-измерительных систем в целом. Современные тенденции развития ірєобразователей определяются такими основными требованиями как точность и надежность их работы, широкий диапазон измеряемых перемеще-іий, низкая чувствительность к влиянию дестабилизирующих факторов, зысокое быстродействие, компактность и малая стоимость.
Вследствие значительной противоречивости этих требований, одно-іременное их выполнение в преобразователе какого-либо одного типа практически не осуществимо. Поэтому в зависимости от приоритетности этих ребовашгй, определяемых особенностями областей использования преобра-ювателей, существуют и продолжают развиваться различные типы преобра-;ователей, отличающиеся по физическим принципам и конструктивному по-гтроению.
Важнейшим и самым сложным для реализации комплексом этих ребованнй является повышение метрологических характеристик и прежде ісего точности преобразователей без существенного увеличения их разме-)ов и усложнения технологии изготовления.
Одним из наиболее точных преобразователей угловых перемещений [вляется индукционный фазовый преобразователь параметрического типа
(ИФП). ИФП широко применяется в качестве прецизионного датчика угла в системах радиоастрокоррекции навигационных комплексов и стационарных угломерных приборах. Его погрешность находится на уровне 1-2 угловых секунд.
Достигнутый во многом благодаря совершенной и жесткой технологии изготовления, этот уровень находится на пределе современных требований к прецизионным преобразователям угловых перемещений, используемым в качестве метрологических информационно-измерительных устройств систем управления, и не удовлетворяет выдвигаемым в настоящее время задачам повышения точности до уровня 0.3-0.5 угловых секунд. Поэтому разработка методов дальнейшего повышения точности параметрического преобразователя угла является актуальной научно-технической задачей.
Существующая теория преобразователей не позволяет обеспечить современные требования по точности, т.к. модели, положенные в основу анализа различных типов преобразователей, не учитывают большое разнообразие факторов, влияющих на точность, а возможность повышения точности за счет дальнейшего ужесточения технологических допусков у существующей производственно-технологической базы практически исчерпана.
Цель настоящей работы - развитие общей теории индукционных преобразователей перемещений и на ее основе разработка методов повышения точности индукционного параметрического преобразователя систем управления.
Метод исследования: математическое моделирование на базе уравнений Лоренца для электромагнитного поля с использованием тензорного исчисления в качестве математического аппарата.
Научная новизна. Основные научные результаты работы:
1. Разработан метод анализа электромагнитных процессов в индукционных преобразователях перемещений, основанный на электронной тео-
рий и уравнениях Лоренца для электромагнитного поля и использовании методов тензорного исчисления для разработки математических моделей.
2. На основе разработанного метода развита общая теория и теория погрешностей индукционных преобразователей перемещений, которые включают новые математические модели элементарного и обобщенного преобразователей перемещений индукционного типа.
ЦШЩШЄкая_Шщосгь. Полученные математические модели позволяют разработать математическую модель любого преобразователя перемещений индукционного типа, проанализировать влияние параметров )лектромагнитной системы преобразователя, технологических отклонений изготовления и режимов работы на выходные характеристики преобразователя. С использованием этих моделей разработана математическая модель параметрического ИФП. В результате анализа полученной математической модели ИФП разработан метод коррекции выходных сигналов преобразователя, позволивший минимизировать влияние технологических этклонений изготовления на его погрешность.
Шї'ав№?іеііау^шьш_тодо^еніія, выносимые на защиту:
-
Математическая модель элементарного преобразователя перемещений индукционного типа, разработанная на основе, решения уравнений ГГоренца для электромагнитного поля методами тензорного анализа.
-
Теория погрешности элементарного преобразователя перемеще-шй индукционного типа на базе разработанной математической модели.
-
Математическая модель обобщенного преобразователя перемещений шдукциоиного типа.
-
Математическая модель индукционного параметрического пре-)бразователя перемещений и теория его погрешности, разработанные на ос-
нове математической модели обобщенного преобразователя перемещений индукционного типа.
5. Метод повышения точности индукционного параметрического преобразователя перемещений.
Публикации. Основные результаты теоретических исследований, проведенных в диссертации, опубликованы в 3 научно-технических статьях и в материалах 4 докладов на научно-технических конференциях.
Апробация работы. Материалы диссертации докладывались на
трех межотраслевых научно-технических конференциях памяти
Н.Н.Острякова (С.-Петербург 1988, 1992, 1996) и на кафедре «Электромеханики и механотроники» СПбГЭТУ.
Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, четырех глав, заключения и списка литературы. Общее число страниц 106, в том числе 87 страниц текста, 13 рисунков, список использованной литературы на 6 страницах.