CC BY
9
80
?0 60
Я &
30 -
О /¿?*/О3 /0*
Рис.1. Зависимость степени кристалличности от дозы облучения для:
1 - чистого ПТФЭ, 2 - Ф4С15.
Кроме того, анализ рентгенограмм показал следующее:
-межслоевое расстояние СВм при облучении ПТФЭ и Ф4С15 имеет схожую тенденцию к уменьшению. Однако для Ф4С15 уменьшение С8М составляет »7-7,5%, а для ПТФЭ =5,5-6%;
-параметры ячейки а = в кристаллической фазы чистого ПТФЭ и матрицы ПТФЭ в Ф4С15 при у-облучении во всем интервале доз не изменяются и имеют постоянное значение в пределах погрешности измерения.
Полученные результаты исследования влияния облучения на надмолекулярную структуру чистого ПТФЭ и ПКМ на его основе Ф4С15 показали, что в исследуемом интервале доз облучения до 3x105 Гр происходит изменение надмолекулярной структуры, сопровождаемое увеличением степени кристалличности и уменьшением
межслоевого расстояния. Глубина изменений определяется исходной надмолекулярной структурой ПТФЭ. Для наполненного ПТФЭ изменения надмолекулярной структуры в первую очередь затрагивают граничные слои как наименее упорядоченные области.
Литература
1. Мартынов М.А., Вылегжанина К.А. Рентгенография полимеров. - Л.: Химия, 1972 - 94 с.
2. Истомин Н.П., Семенов А.И. Антифрикционные свойства композиционных материалов на основе фтор-полимеров. - М. : Наука, 1981. -148 с.
3. Фабуляк Ф.Г. Молекулярная подвижность в поверхностных слоях полимеров. - Киев: Наукова дунка,
1983. -144 с.
4. Соломко В.П. Наполненные кристаллизующиеся полимеры. - Киев : Наукова думка, 1980. - 254 с.
5. Барбашев Е.А. К теории радиационного изменения напряжений в полимерах II Физико - химическая механика материалов. -1980. - N 4. - с.92 - 97.
6. Брискман Б.А., Роговая В. Н., Дударев В.Я. и др. Исследование кристалличности методами РСА и ДСК // Высокомолекулярные соединения. - 1989. - Сер.А, Т.31, N 7. - с. 539 - 543.
7. Махлис Ф.А. Радиационная физика и химия полимеров. - М.: Атомиздат, 1972,- 326 с
8. Баринов В.Ю., Гордиенко В.П. Влияние облучения на плотность граничных слоев и деформационных характеристик наполненного полиэтилена II Композиционные полимерные материалы. - Киев: Наукова думка. -
1984. -Вып. 22. -с.61 -63.
25.02.99 г.
РЕВИНА Ирина Вячеславовна - кандидат технических наук, доцент кафедры «Металловедение и технология конструкционных материалов» Омского государственного технического университета.
УДК 658.52:621.09
ОЦЕНКА ТРЕБОВАНИЙ К ДИНАМИКЕ ИЗМЕРИТЕЛЬНОГО УСТРОЙСТВА
A.B. Федотов
Рассмотрены требования к динамике измерительного устройства системы автоматического управления. Предлагаются оценки динамической характеристики устройства с учетом особенностей выполняемых им функций.
При проектировании средств автоматизации необходимо обеспечить требуемое качество переходных про-
V3(t)
цессов и точность автоматической системы. Рассмотрим этот вопрос с точки зрения определения требований к измерительному устройству, обеспечивающему обратную связь в системе и ее замыкание по управляемому параметру, поскольку в действующих стандартах законодательной метрологии нормирование динамических характеристик средств измерений рассматривается только с самых общих позиций [1,2].
Автоматическую систему можно представить функциональной схемой на рис.1, где УУ - устройство управления, Об - объект управления, ИУ - измерительное устройство. В системе выделим следующие основные сигналы и воздействия: \/з(0 - задающее воздействие, определяющее заданное значение управляемого параметра, у(0 - управляемый параметр, х(0 - ошибка, и(0 -управляющее воздействие, Уиф - измерительный сигнал.
«2>
X© ( УУ и© , Об У СО .
Ve(t)
Рис. 1
ИУ
Опишем динамические свойства исследуемой системы, используя методы теории управления. В результате получим структуру системы, показанную на рис. 2, где \Л/о(р) - передаточная функция объекта управления, \Л/у(р) - передато <ая функция устройства управления, \Л/и(р) - передаточная функция измерительного устройства.
уз(0
Х(0
WH(p)
VH(t)
Wy(p)
u(t)
Wo(p)
y(t)
Рис. 2
Пусть устройство управления и объект управления
определены и их описания известны
tvc(p) = jvy(pw0(p),
необходимо определить требования к динамическим свойствам измерительного устройства, при выполнении которых оно не ухудшает динамические свойства системы в целом.
В целом динамику измерительного устройства можно описать одним из следующих свойств:
безынерционность №и(р) = Ки,
инерционность И^я(р) = - "
колебательность
Щ(Р) = -
тиР +1
К„
Т2иР2+2%Тир+1
где Ки - коэффициент усиления, Ти - постоянная времени, х - коэффициент демпфирования. Безынерционное измерительное устройство является идеальным представлением реального измерительного устройства и таковым его можно приближенно считать только в том случае, когда оно реального влияния на динамику автоматической системы в целом не оказывает. Для оценки динамических свойств измерительного устройства представляется целесообразным принять характер переходной характеристики (апериодическая или колебательная), постоянную времени Ти и коэффициент демпфирования х-
Для оценки влияния реального измерительного устройства на динамику автоматической системы рассмотрим частотные характеристики системы
ЯЦсо) = \Уиисо)1Уси<о) = Аи(со)е]*"{а)Ас{(о)е>ФЛ<0),
где А(ш) и ф(ш) - соответственно модуль и фазовый угол частотной характеристики. Б случае инерционного измерительного устройства
Ки
Аии(о})-
^1 + (02Тиг
, фии(а>) = -АгЩ{соТи),
для колебательного измерительного устройства
Аик(о)) ■■
Ки
^\-а,2ТИ2)2 +ш2(2%ТИ)2
Фик(М) = -Агщ
2хТи<» \-о>гТ„2 '
На рис.3 приведены примеры амплитудно-частотных характеристик автоматической системы при различных динамических свойствах измерительного устройства (логарифмические характеристики). Изображенные на рис. 3 графики имеют следующий смысл: 1 - характеристика Ас(со) исходной системы без измерительного устройства, описываемой дифференциальным уравнением третьего порядка; 2 - характеристика Аии(й>) инерционного измерительного устройства; 3 - характеристика Аик(со) колебательного измерительного устройства; 4 - характеристика Ас(ш)А|ЛИ(а>) системы с инерционным измери-
тельным устройством; 5 - характеристика Ас(ш)Ки системы с безынерционным измерительным устройством: 6 -характеристика Ас(<в)Аик((о) системы с колебательным измерительным устройством.
Постоянная времени Ти измерительного устройства выбрана существенно меньше основной (наибольшей) постоянной времени основной системы. При этом условии динамические свойства измерительного устройства, как видно из графиков, практического влияния на динамику системы не оказывают. Такие характеристики системы, как частота среза, запас устойчивости по фазе и по амплитуде (определялись с учетом фазовых характеристик) изменяются незначительно по сравнению со случаем использования безынерционного измерительного устройства. Следовательно, при достаточно малой постоянной времени измерительного устройства по сравнению с основной постоянной времени исходной системы, влиянием собственных динамических свойств измерительного устройства на динамику системы можно пренебречь.
Используем для оценки допустимого значения постоянной времени измерительного устройства следующие соображения. Если постоянная времени Ти такова, что соответствующая ей частота влияния
Юи
где СО д - частота фазового сдвига - л радиан для системы с безынерционным измерительным устройством, то динамические свойства измерительного устройства практически не влияют на такие динамические характеристики системы в целом, как частота среза, запас устойчивости по фазе и амплитуде.
Частота СО п может быть найдена решением уравнения
где ф с (со ) - фазовый угол частотной характеристики
исходной системы.
Увеличение постоянной времени измерительного устройства ухудшает динамику системы в целом и может привести к потере устойчивости системой. Критическое значение постоянной времени измерительного устройства может быть определено через запас устойчивости системы по фазе
ф3=7! + фс((йс),
где С0с - частота среза системы с безынерционным
измерительным устройством, определяемая из уравнения
КИАс(о>с) = 1.
При фИ (сос) = ф3 система становится неустойчивой, следовательно, критическое значение постоянной времени ТИКР инерционного измерительного устройства может быть найдена из уравнения
Фз = АгЩ{(осТИКР) ■
Соответствующее уравнение для колебательного измерительного устройства
2хТикр«>
I = Агс^
\-согТИКР2
Рассмотрим динамическую составляющую погрешности измерительного устройства в виде разности мгно-
венного значения измерительного сигнала и его установившегося значения
М1) = УИ(0-УИУСТ При входном сигнале (изменение измеряемой величины) х(е) = 1(/), Уиуст = Ки . Для инерционного измерительного устройства переходная характеристика
<
Уи(1) = К„(\-е т"),
следовательно, динамическая составляющая погрешности
Л(') = Кие т" , S(t) =
к ПУСТ
где S(t) - относительная величина динамической погрешности.
Пусть t = te=T„, тогда S(te) = 1/е, следовательно, задавшись допустимым временем te уменьшения отклонения измерительного сигнала от установившегося значения до величины 1/е, можно определить требования к величине постоянной времени измерительного устройства Ти ite. Полученная нами оценка требований
к динамической характеристике измерительного устройства хорошо согласуется с линейной интегральной оценкой качества регулирования
1К
А = ](Х0-y{*))dt = bm-'a" 2a"-
где у(0 - выходной сигнал, а,, Ь] - коэффициенты дифференциального уравнения системы. Для инерционного измерительного устройства =0, Ь„ = Ки, °п~] = Ти , а„ = 1. Интегральная оценка качества измерительного устройства J¡ = -ТИКИ . Допускаемое наибольшее значение интегральной оценки качества измерительного устройства из условия ограничения его динамической погрешности J^пm = -1еКи.
Таким образом, условием, определяющим требования к динамической погрешности измерительного устройства, является условие
1-/, | <1еКи.
Колебательное измерительное устройство можно охарактеризовать амплитудным значением относительной динамической ошибки
SJf) =
4
1
:, а время уменьшения ошибки
t. =
О
-шут:
Х2)ТИ
Предлагаемый подход позволяет увязать требования к динамическим характеристикам измерительного устройства с динамическими характеристиками системы автоматического управления, в которой оно используется, и целесообразен, главным образом, для приборов и устройств автоматического контроля [3].
Литература
1. Государственная система обеспечения единства измерений.// Метрология. Термины и определения.// ГОСТ 16263-76.
2. Государственная система обеспечения единства измерений. Нормируемые метрологические характеристики средств измерений.// ГОСТ 8.009-84.
3. Федотов A.B. Исследование динамики системы управления точностью обработки гибкого производственного модуля.//Динамика систем, механизмов и машин. II международная научно-техническая конференция: Тез. докл. Омск, 1997. Кн.1.
25.01.99 г.
ФЕДОТОВ Алексей Васильевич - кандидат технических наук, доцент кафедры автоматизации и робототехники Омского государственного технического университета.
УДК 534.87
ОБОБЩЕННАЯ ДИАГНОСТИЧЕСКАЯ МОДЕЛЬ ВИБРОАКУСТИЧЕСКОГО СИГНАЛА ОБЪЕКТОВ ПЕРИОДИЧЕСКОГО ДЕЙСТВИЯ
В.Н. Костюков
Рассматривается модель кваэипериодического виброакустического сигнала для диагностики объектов периодического действия. Синтезированы обобщенные диагностические признаки, описывающие техническое состояние ОПД, инвариантные к его конструкции, что позволяет сократить сроки экспериментально-изыскательских работ и сбор статистики сигналов.
Первым этапом при решении задач виброакустической диагностики является получение модели виброакустического сигнала диагностируемого объекта. Широкое многообразие механизмов, машин и агрегатов, существующих в мире, может быть разделено с точки зрения их диагностики на два больших класса: объекты периодического действия (ОПД) и объекты непериодического действия (ОНД). Примерами первых являются объекты, работа которых в исправном состоянии или при возникновении неисправностей сопровождается одним или несколькими источниками, порождающих квазипериодический виброакустический сигнал. К ним относится большинство объектов, созданных человеком и природой, -поршневые и центробежные машины, подшипники, зубчатые передачи, сердце человека и т.д. Примерами ОНД могут служить, например, выстрел из различного рода оружия, движение транспорта по дороге или посе-
щение населением лечебных учреждений. Такая классификация представляется оправданной вследствие использования для оценки состояния ОПД и ОНД принципиально различных подходов и математических методов.
В настоящей статье получена модель квазипериодического виброакустического сигнала, которая используется для диагностики ОПД. Модель получена на примере шестеренного насоса, который представляет собой простейший механизм, содержащий две шестерни, установленные в подшипниках. Функционирование этого насоса и наличие в нем неисправностей пороедают классический квазипериодический сигнал типичный почти для всех ОПД. Более сложные ОПД имеют несколько источников различных квазипериодических сигналов, что, однако, не ограничивает общности полученных результатов. Анализ обобщенной модели позволяет полу-
