Введение к работе
Актуальность проблеми. В настоящее время при решении задач электромагнитной совместимости, технической диагностики, построения диаграмм направленности излучающих систем и других возникает необходимость построения математических моделей электромагнитных полей реальных устройств на основе экспериментальных исследований.
Определение структуры и параметров математических моделей объектов на основе эксперимента в настоящее время принято называть идентификацией. їїдентфикация широко применяется в теории управления, теории математической статистики, электроэнергетике, теории электрических цепей и других областях. Аналогичным образом понятие идентификации применено в теории электромагнитного поля.
Данная работа продолжает ряд исследований, посвященных развитию теории идентификации квазистационарных электромагнитных полей. При этом под структурой модели и ее параметрами понимается структура модели квазистационарного поля и входящие в нее постоянные интегрирования.
Существующие методы лостроения~моделей полей требуют, чтобы точки измерения величин поля располагались на координатных поверхностях. Квгзистационаркне поля являются быстро-затухающими. Поэтому измерения величин поля важно проводить
t в точках, наиболее близко расположенных к поверхности
устройства. Для большинства устройств это условие несовместимо с выбором в качестве поверхности измерения величин ПОЛЯ координатной поверхности. Б силу этого актуальна задача идентификации квазистацнонарных полей на основе измерений на сложных некоординатных поверхностях. Кроме того, при построении модели поля необходимо учитывать влияние погреиностей измерения величин поля.
Целью дессертационной работы является разработка методов идентификации квазистационарных электромагнитных полей, использующих результаты экспериментальных исследований полей на сложных покоординатных поверхностях и учитывающих возникающие- при этом погрешности. Реализация разработанных методов в
алгоритмических и программных средствах.
В связи с этим в работе решаются следующие основные задачи.
-
Разработка методов построения обобщенных математических моделей квазистационарных электромагнитных полей по результатам экспериментальных исследований, учитывающих сложную Форму границ источников поля.
-
Разработка обобвенных математических моделей квазистационарных электромагнитных полей, учитывающих наличие погрешностей измерения величин поля при экспериментальных исследованиях.
-
Оценка адекватности разработанных математических моделей хвазистационарных полей.
-
Проведение натурных и вычислительных экспериментов с целью проверки основных теоретических результатов работы.
-
Анализ использования разработанных моделей полей и методов их построения для решения задач электромагнитной совместимости и диагностирования устройств.
-
Разработка алгоритмических и программных средств для построения и оценки адекватности моделей квазистационарных электромагнитных полей, проведения вычислительных экспериментов, решения прикладных задач на основе идентификации полей.
Методы исследования. Теоретические исследования проводились иа основе теории электромагнитного поля, теории рядов Фурье м шаровых функций Лапласа, теории вероятности и математической статистики с использованием метода базовой поверхности, метода мультипольного представления источников поля, статистических методов обработки результатов измерений и проверки гипотез. Для исследований разработанных моделей полей использовалась идеология вычислительных экспериментов.
Экспериментальные исследования выполнялись как на лабораторном стенде, так ив производственных условиях.
Научная новизна определяется следующими основными результатами работы.
1. Рассмотрена задача построения обобщенных детерминированной и вероятностно-статистической моделей квазистационарных
электромагнитных полей по результатам измерений величин поля на некоординатних поверхностях.
-
Теоретически обоснован метод разложения потенциала поля по шаровим функциям на слояноа регулярной поверхности.
-
Разработаны детерминированная к вероятностно-статистическая модели квазистационарных электромагнитных полей с использованием метода разложения по шаровым функциям. Получены выражения для расчета входящих а модель параметров.
-
Разработана модель трехмерного магнитного поля сложного, источника, удобная для прооедения вичислителных экспериментов.
-
Рассмотрена оценка адекватности вероятностно-статистической модели кваэистационарного электромагнитного поля.
-
Рассмотрено использование вероятностно-статистической модели кваэнстационарных электромагнитных полей для ресеиия задач электромагнитной совместимости и диагностирования электротехнических устройств.
?. Иа основе разработанных моделей полей и методов их построения разработаны алгоритмические средства. Алгоритми применимы к потенциальным полям любой физической природы.
Достоверность научных положений и выводов диссертации следует из логически строгих рассуждений, обосновании и подтверждена с помощью натурный и вычислительных экспериментов.
Практическая ценность работы заключается в 'следующем. Разработанные модели квазистацномарных электромагнитных полей и методы их построения могут быть применены для реяения задач электромагнитной совместимости и диагностирования устройств. При этом имеется возможность оценки достоверности репения указанных задач.
Разработанные модели н методы их построения могут быть
ИСПОЛЬЭОВани применительно К ПОТеНЦИаЛЬНЫМ ПОЛЯМ ЛйбОр 11311-
ческоп природы - теплових, гравитационных и другий.
Разработанные программные средства могут быть использованы для репения задач электромагнитной совместимости и диагностирования электротехнических устройств.
Внедрение результатов работн. Результаты диссертационной
работы использовались:
в Концерне "Ленинец" для реаения задач электромагнитной совместимости, контроля состояния и диагностирования электротехнических устройств;
в СКВ "Индикатор" при разработке комплекса для диагностирования электроприводов постоянного тока станков металдоре-аущеГО Оборудования с ЧПУ;
в СКТБ при Кузнецком заводе приборов и ферритов для контроля состояния магнитных элементов автоматики и вычислительной техники;
в Санкт-Петербургском институте авиационного приборостроения при постановке новых лабораторных работ по курсу "Теория электромагнитного поля".
Апробация работы. Основные положения и результаты дис
сертационной работы докладывались и обсуждались на: 2-й Все
союзной конференции по теоретической электротехнике (Винница,
1991 г.); Межотраслевой научно-технической конференции "Ме
тоды и средства технической диагностики высокоавтоматизиро
ванного технологического оборудования" (Ленинград, 1989 г.);
6-й Межотраслевой научно-технической конференции "Средства
вторичного электропитания радиоэлектронной аппаратуры"
(Ленинград, 1990 г.); второй научно-технической конференции
"Электромагнитная совместимость технических средств" (Санкт-
-Петербург, 1992 г); научно-техническом семинаре "Контроль,
техническая диагностика и прогнозирование в приборо- и аппа-
ратостроении" (Ленинград, 1990 г.); общеинстнтутской учебно-
-научной технической конференции ЛИАП "Новые информационные
технологии в науке и образовании" (Ленинград, 1991 г.); науч
ных семинарах кафедры ТОЭ СЛИЯЛ. >
Публикации. По теме диссертации опубликовано 15 печатных работ, в том числе 3 - во Всесоюзных изданиях, 5 - в трудах /Ш УССР.
Структура и объем работы. Диссердационная работа состоит из введения, шести разделов, заключения, списка литературы из 111 наименований, приложений. Основной текст работы изложен на 158 страницах мавинописного текста, содержит 7 таблиц и 14
