- •Конспект лекций по курсу измерительно-вычислительные комплексы
- •Часть 1
- •Лекция 1.
- •Параметры движения ла:
- •Параметры окружающей среды:
- •Обобщенная структура контура управления ла:
- •Структура ивк:
- •Причины перехода к комплексам:
- •Требования к ивк:
- •Дополнительные требования:
- •Лекция 2 Оценка надежности.
- •Оценка стандартизации и унификации.
- •Комплексирование ивк.
- •Принципы комплексирования:
- •Лекция 3 Информационно измерительные системы (иис) как часть ивк.
- •Требования к иис:
- •Функциональная схема иис.
- •Классификация иис:
- •Методы измерений в иис.
- •Прямой метод измерений.
- •Преобразование сигнала измерения датчика давления генераторного типа цифровой свс.
- •Лекция 4 Характеристики иис.
- •Классификация погрешностей иис.
- •Статические характеристики иис.
- •Виды погрешностей характеристик.
- •Связь статической погрешности со способом соединения элементов иис.
- •Последовательное соединение элементов.
- •Параллельное соединение элементов.
- •3. Соединение с обратной связью.
- •Оценка статических погрешностей на выходе иис при заданном законе формирования сигналов.
- •Примеры при разных f.
- •Преобразование погрешностей элементов иис в выходные погрешности.
- •3. Общая погрешность.
- •Методы компенсации статических погрешностей и увеличения точности.
- •Лекция 5 Динамические характеристики.
- •Требования к динамическим свойствам системы.
- •Лекция 6 Оценка динамической ошибки.
- •Оценка динамической ошибки по коэффициентам ошибок.
- •Теорема Парсеваля.
- •Лекция 7 Повышение точности при случайном характере сигнала и помехи. Статистические характеристики.
- •Параметрическая оптимизация.
- •Интегрирующий фильтр.
- •Дифференцирующий фильтр.
- •Активные фильтры.
- •Лекция 8 Полный синтез оптимальной структуры.
- •Оптимальный фильтр Винера.
- •Фильтр Калмана.
- •Временная фильтрация.
- •Информационные характеристики.
- •Лекция 9 Комплексные методы обработки.
- •Метод фильтрации.
- •Метод коррекции.
- •Инвариантная комплексная система.
- •Лекция 10 Оценка эффективности комплексирования. Преобразующие и передающие устройства ивк.
- •Коммутаторы опроса.
- •Механические коммутаторы.
- •Электромеханические коммутаторы.
- •Электронные коммутаторы.
- •Параллельные ключи.
- •Последовательные ключи.
- •Требования к электронным ключам:
- •1. Схема ключа «на диодах».
- •2.Схема ключа «на транзисторах».
- •Требования к коммутаторам.
- •Коммутаторы можно разделить на определенные группы:
- •Лекция 11 Аналого-цифровые преобразователи.
- •Требования к ацп.
- •Характеристики ацп.
- •Лекция 12 пнк последовательного сравнения.
- •Пнк со схемой промежуточного преобразования.
- •Схемы гпн
- •Лекция 13 пнк последовательного сравнения с генератором ступенчатого напряжения
- •Пнк со следящей системой
- •Лекция 14 пнк поразрядного сравнения (уравновешивания)
- •Схемы сравнения электронных пнк.
- •2. Схема сравнения по напряжению.
- •Лекция 15 ацп непосредственного преобразования или преобразования угол - код.
- •Принципиальная электрическая схема ацп угол-код.
- •Способы считывания кода.
- •1. Контактный способ.
- •2. Фотоэлектрический способ.
- •Лекция 16 Выбор схемы пнк для цифровых систем обработки информации.
- •Цифроаналоговые преобразователи.
- •Лекция 17 Устройства передачи информации в ивк.
- •Линии связи
- •Электрические линии связи.
- •Первичные параметры.
- •Вторичные параметры.
- •Волоконно-оптические линии связи (волс).
- •Разделение каналов
Дополнительные требования:
Минимальные масса и габариты;
Малое энергопотребление;
Малая стоимость;
Вибростойкость и вибропрочность;
Ремонтопригодность;
Унифицированность;
и др.
Лекция 2 Оценка надежности.
Надежность – свойство системы безотказно выполнять свои функции при сохранении основных характеристик. Надежность определяется вероятностными характеристиками, параметрами приборов, систем, способами соединения элементов, нагрузками эксплуатации. Количественной оценкой меры надежности системы является вероятность безотказной работы при сохранении погрешности в допустимых пределах, т.е. в определенных условиях эксплуатации в пределах заданной продолжительности работы отказ не возникает и погрешность не превышает допустимого уровня. В настоящее время надежность оценивают как техническую и информационную.
Робщ = Ртех * Ринф
Ртех оценивается как:
λ(t) – интенсивность отказов – отношение частоты отказов к вероятности безотказной работы:
Для N элементов:
Информационная надежность:
Ф(Z) – функция Лапласа;
Tu – время измерения информации
Таким образом, получаем теоретическую оценку информационной надежности:
Для получения реальной оценки надежности необходимо, имея элементную и функциональную схему системы, по формулам подсчитать отдельно техническую и информационную надежность, а затем объединить их в общую.
Если надежность недостаточна, то существуют структурные методы повышения надежности:
- оптимизация структуры с уменьшением влияния нестабильных элементов, например, охватывание их отрицательной обратной связью;
- метод функциональной избыточности (резервирование и комплексирование).
Оценкой надежности служит также наработка на отказ.
Пусть Т1, Т2,…Тn – времена наработки на отказ каждого элемента схемы, тогда среднее время безотказной работы:
и интенсивность отказов:
Оценка стандартизации и унификации.
Коэффициент применимости – характеризует степень насыщенности ИВК стандартными составляющими частями.
N – общее число элементов системы;
N0 – количество оригинальных (эксклюзивных) элементов системы;
Коэффициент внутрипроектной унификации – характеризует степень насыщенности повторяющимися частями.
N – общее число элементов системы;
n – количество повторяющихся составных частей системы;
Комплексирование ивк.
Необходимость применения комплексов связана с современным уровнем развития авиации и повышением требований безопасности полётов. Современные большие скорости полета, требования к всепогодности полётов, увеличение интенсивности воздушного движения приводят к невозможности обработки большого объёма информации, идущей от отдельных измерителей. Кроме того, существует еще одна сторона вопроса – любой объект характеризуется n-мерным количеством параметров. Для их определения требуется N измерительных устройств.
N>n
Здесь необходимо повышать точность измерений и надежность. На борту невозможно применение прямых методов измерения, а косвенные требуют измерения нескольких начальных параметров.
Комплексная система характеризуется несколькими входными и одним или несколькими выходными параметрами.
