АННОТАЦИЯ 2
ВВЕДЕНИЕ 6
1. АНАЛИТИЧЕСКИЙ ОБЗОР МЕТОДОВ КОРРЕКЦИИ ДИНАМИЧЕСКОЙ
ПОГРЕШНОСТИ 8
1.1 Понятие динамических измерений. Основные метрологические
динамические характеристики 8
1.2 Технология разработки программного обеспечения 12
1.3 Современное состояние в области коррекции динамических
погрешностей 26
Выводы по разделу один 30
2. МЕТОД МОДАЛЬНОГО УПРАВЛЕНИЯ ДИНАМИЧЕСКИМИ
ХАРАКТЕРИСТИКАМИ ИЗМЕРИТЕЛЬНЫХ СИСТЕМ 31
2.1 Динамическая модель измерительной системы с дополнительным каналом оценки динамической погрешности 31
2.2 Динамическая модель измерительной системы с дополнительным каналом
оценки динамической погрешности 2 порядка 42
Выводы по разделу два 44
3. ПОДСТРОЙКА ПАРАМЕТРОВ ДИНАМИЧЕСКОЙ ИЗМЕРИТЕЛЬНОЙ
СИСТЕМЫ 45
3.1 Среда программирования MATLAB 45
3.2 Решение однородных дифференциальных уравнений 48
3.3 Выбор метода поиска минимума 53
3.4 Подстройка параметров динамической системы с помощью метода
Фибоначчи 56
Выводы по разделу три 58
4. МОДЕЛИРОВАНИЕ ДИНАМИЧЕСКОЙ ИЗМЕРИТЕЛЬНОЙ
СИСТЕМЫ 59
4.1 Описание программы 59
4.2 Результаты моделирования 62
Выводы по разделу четыре 68
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 69
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК 70
ПРИЛОЖЕНИЕ А 73
Измерение - единственный способ получения информации об изучаемом процессе, объекте или состоянии. На данном этапе технологического процесса измерительная техника является неотъемлемой частью промышленности. Использование идеальных приборов, не вносящих искажений в результат измерений, является невозможным. Вследствие чего восстановление сигналов становится все более актуальной проблемой.
Динамическая составляющая полной величины погрешности измерения, обусловленная инерционностью первичного измерительного преобразователя, зачастую оказывает существенно большее влияние на результат измерения, чем статическая. Значение динамической погрешности зачастую очень велико, а потому, даже располагая информацией о нем, сложно оценить величину входного сигнала по выходному. Для восстановления входного сигнала средства измерений и полной динамической характеристики необходима коррекция динамической погрешности преобразования. А потому задача коррекции динамических погрешностей остается актуальной в течении вот уже пятидесяти лет [1]. При это отсутствие значительной априорной информации не позволяет обобщить решение данной задачи, поэтому в большинстве работ рассматриваются только частные случаи, имеющие ограниченную область применения.
Наиболее интересными считаются подходы, имеющие широкую область применение. В настоящие дни существует две научные школы централизовано занимающиеся вопросами коррекции динамической погрешности: Санкт-
Петербургская научная школа и научная школа Южно-Уральского государственного университета. Представители первой занимаются разложением неопределенности результатов измерения на отдельные составляющие с целью компенсации некоторых из них. Такой подход позволяет существенно повышает точность измерений, однако содержит довольно сложную математику, применение которой на производстве трудно осуществимо. Представители научной школы
ЮУрГУ все большее внимание уделяют междисциплинарным подходы, в частности, рассмотрению возможности применение методов теории автоматического управления для коррекции динамической погрешности. Использование такого подхода в основе алгоритмов, направленных на компенсацию динамической погрешности, существенно повышает точность обработки результатов.
Целью выпускной квалификационной работы является разработка алгоритма уменьшения оценки динамической погрешности средств измерения на основе метода прямого поиска минимума динамической погрешности.
Задачами выпускной квалификационной работы являются проведение аналитического обзора существующих методов погрешности с целью определение достоинств и недостатков существующих методов, осуществление выбора метода поиска минимума погрешности исходя из требований точности и быстродействия, разработка алгоритма коррекции динамической погрешности на основе динамической измерительной системы с модальным управлением, программная реализация разработанного алгоритма, цифровое моделирование динамической измерительной системы и разработанного алгоритма.
В ходе выполнения выпускной квалификационной работы была приведена общая теория коррекции динамической погрешности. Представлено математическое описание динамических ИС с модельным управлением. Доказана возможность снижения динамической погрешности посредством изменения настраиваемых параметров ОС модели датчика.
Произведено описание ИС для первичного преобразователя второго порядка. Обоснована замена всех настраиваемых параметров ОС на параметр к для сведения задачи многомерной оптимизации к одномерной. Выбран метод Фибоначчи в качестве метода поиска минимума динамической погрешности ИС от настраиваемого параметра ОС на основе требований по быстродействию алгоритма.
Написана программа, предназначенная для проверки работоспособности алгоритма коррекции динамической погрешности для ИС второго порядка в среде MATLAB на встроенном языке программирования.
Реализовано цифровое моделирование измерительной системы с передаточной функцией второго порядка. Оно показало возможность снижения динамической погрешности с помощью алгоритма на основе метода Фибоначчи в 5 раз. На основе результатов цифрового моделирования можно сделать вывод об эффективности применения алгоритма коррекции динамической погрешности на основе метода Фибоначчи.
