Тема: Алгоритм коррекции динамической погрешности датчика давления на основе метода покоординатного спуска

Динамические измерения (ДИ), т.е. измерения с использованием средств измерений (СИ) в динамическом режиме, с каждым десятилетием всё более востребованы в научных исследованиях и технике. Эти измерения имеют связь, прежде всего, с исследованием в изучаемых объектах закономерностей протекания физических процессов. Роль ДИ имеет одни из первых позиций, во- первых, в отраслях производства и техники, которые характерны созданием технологических процессов и испытанием новых машин, приборов и аппаратов, и, во-вторых, в областях науки, которые связаны с анализом и синтезом веществ и материалов, исследованием структуры материи, изучением объектов в экстремальных условиях [8]. Каждый раз необходимо, чтобы измерения проводились с самой высокой точностью, которую можно создать в таких условиях. Отсюда и важным параметром в измерениях оказывается погрешность ДИ.
Динамическая погрешность (ДП) измерений - погрешность результата измерений, которая свойственна для ДИ и их условий. ДП возникает при измерении переменных величин и вызвана инерционными свойствами СИ. ДП СИ называется разность между погрешностью СИ в динамических условиях, возникающей при измерении непостоянной во времени величины, и его статической погрешностью, соответствующей значению измеряемой величины в этот момент времени. При разработке или проектировании СИ следует учитывать, что увеличение погрешности измерений и запаздывание появления выходного сигнал связаны с измерением условий [17].
Коррекцию ДП измерений следует понимать, как сокращенное наименование операции, состоящей в коррекции результатов измерений, содержащих ДП, с целью исключения последних. Эта операция отличается от коррекции статических погрешностей. Коррекция статических погрешностей сводится к введению поправок в результат измерения. Коррекция динамических погрешностей, оставаясь по существу тем же самым, может быть осуществлена в общем случае лишь путем сложной обработки выходного сигнала устройства. Коррекцию этих погрешностей называют также «редукцией к идеальному прибору» и «восстановлением неискаженного сигнала по искаженному» [8].
Большой вклад в рассмотрение вопроса «коррекция ДП» сделали многие ученые, в их список входит выдающиеся люди такие, как Грановский В.В. и Тихонов А.Н. В Южно-Уральском Государственном Университете (ЮУрГУ) сложилась научная школа по методам ДИ и коррекции погрешности ДИ. Школу возглавляет д.т.н., проф. Шестаков А.Л., который заложил основы подхода по использованию методов теории автоматического управления в ДИ. Участниками этой научной школы также являются: Бизяев М.Н., Волосников А.С. и Юрасова Е.В.. Следовательно, проблема, затронутая в этой выпускной квалификационной работе актуальная на данный момент.
Сама коррекция подразумевает использование численных методов. В настоящий момент для решения научно-технических проблем зачастую используют численные методы. Причины этому являются в основном практически нулевая вероятность получения точного аналитического решения, к тому же усовершенствование компьютерных технологий позволяет воспользоваться этими численными методами [12].
В последние десятилетия нередко встречается тесная взаимосвязь между компьютером и человеком. На сегодняшний день в каждой сфере человека имеется большое изобилие компьютерных средств и их программных обеспечений, которые в разы облегчают жизнь человеку. Одним из таких обеспечений является MatLab. Система MATLAB (сокращение от англ. MATrix LABoratory - матричная лаборатория) представляет собой высокоуровневый язык интегрированную программную среду, приспособленную для проведения численных расчетов, визуализации результатов, а также компьютерного моделирования и вычислительных исследований, связанных с некоторыми областями математики, к тому же множество инженерных приложений [11]....
Купить

Разработка методов уменьшения динамической погрешности является актуальной областью исследования. Их применение на этапе обработки данных измерительного динамического эксперимента позволяет уменьшить оценку полной погрешности измерения.
В ходе работы над выпускной квалификационной работой удалось решить следующие задачи, а также сделать к ним определенные выводы:
1. Изучены методы модального управления динамическими характеристиками ИС научной школы ЮУрГУ.
2. Адаптирован метод покоординатного спуска для модели модального управления динамическими характеристиками измерительной системы.
3. Разработано программное обеспечение метода коррекции погрешности датчиков давления.
4. Экспериментально исследован разработанный метод обработки данных ДИ. Подали на вход датчика гармонический сигнал в виде синусоиды с единичной амплитудой и частотой 10 Гц. Также на выход датчика был подан высокочастотный аддитивный шум, амплитуда которого 0,05 кПа и частота 1000 Гц.
Применение метода модального управления позволило снизить оценку динамической погрешности на 38,9% по сравнению с измерением без
дополнительной коррекции.
Купить