Анотація до роботи:

Рижков І.В. Поліпшення технічних характеристик ферозондових давачів для автоматизованих систем керування орієнтацією об’єктів. Рукопис.

Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата технічних наук за спеціальністю 05.13.05 – Елементи та пристрої обчислювальної техніки та систем керування. Одеський національний політехнічний університет. Одеса, 2005.

Дисертація присвячена розробці методів підвищення точності ферозондових давачів для автоматизованих систем керування орієнтацією об’єктів на основі попереднього експериментального визначення величин інструментальних похибок первинних перетворювачів і наступного врахування отриманих значень при обробці сигналів давача. Наведено математичні вирази для визначення азимута, зенітного і візирного кутів, що включають знайдені апріорно інструментальні похибки ферозондових перетворювачів. Запропоновано алгоритм визначення перекосів вісей чутливості й електричних параметрів давача орієнтації шляхом його послідовного орієнтування по основних румбах.

Уперше запропоновано принцип створення АСУ повіркою магнітометричних давачів, що використовує поворотне магнітне поле, створене за допомогою кілець Гельмгольца, для імітації просторового обертання давача орієнтації. Запропоновано використовувати в будівництві для контролю якості стикування великогабаритних деталей, виставки в задане положення БК, контролю стану споруди в процесі експлуатації АСУ з ферозондовими давачами орієнтації.

Проведені дослідження дозволили розробити нові методи поліпшення технічних характеристик ФДО для АСУ орієнтацією об’єктів за рахунок автоматизованого визначення індивідуальних похибок ферозондів та їх подальшого врахування при визначенні кутів Ейлера. Отримані наступні результати:

1. Проведений аналіз виявив, що в області поліпшення технічних характеристик ФДО для АСУ орієнтацією об’єктів найбільша увага приділяється конструктивним та технологічним методам підвищення точності давачів, але недостатньо дослідженими лишаються методи поліпшення технічних характеристик ФДО за рахунок визначення величин інструментальних похибок конкретних ФДО та подальшого використанням цієї інформації при визначенні шуканих кутів Ейлера.

2. Встановлено: що похибка вимірювання азимуту від неточної установки карданних рамок змінна в азимуті та залежить від магнітного нахилення в точці заміру і для України ця похибка в 6...8 разів перевищує величину похибок установки рамок; що похибка вимірювання азимуту від не ортогональності вісей чутливості ферозондів також залежить від магнітного нахилення і для України в 3...5 разів перевищує ці відхилення від ортогональності; що похибка вимірювання азимуту внаслідок перекосів вісей чутливості ферозондів залежить від магнітного нахилення і для України більш ніж в 10 разів перевищує розмір цих перекосів; що для забезпечення точності вимірювання азимуту < 2^o необхідно забезпечити збіг нульових сигналів усіх трьох ферозондів, а також їж коефіцієнтів перетворювання так, щоб вони відрізнялись не більше ніж на 0,6% відповідно; що зміна температури навколишнього середовища на 40^оС може викликати похибку вимірювання азимуту більш ніж 4 кутових градуси.

3. Розроблено нові математичні моделі ФДО, що враховують інструментальні похибки первинних перетворювачів від неточної установки карданних підвісів з ФДО в площину нахилу і по вертикалі місця; відхилення вісей чутливості ферозондів від взаємної ортогональності; розходження електричних параметрів кожного ферозонда; вплив температури навколишнього середовища. Виявлено, що у разі, коли є можливість визначення величин цих похибок для конкретного ФДО, можливо більш ніж в 10 разів підвищити точність вимірювання азимуту за рахунок використання отриманих нових формул, які випливають із математичних моделей ФДО і враховують величини інструментальних похибок ФДО.

4. Встановлено, що розроблений метод одночасного визначення азимуту і зенітного кута за допомогою ФДО, за рахунок використання штучного магнітного поля кілець Гельмгольца та карданних підвісів, дозволяє поширити використання ФДО в АСУ орієнтацією об’єктів, при цьому з’являється можливість отримання повної інформації відносно направленості об’єкту (азимут і зенітний кут).

5. Розроблений новий метод визначення величин перекосів вісей чутливості ФДО, індивідуальних електричних параметрів кожного з ферозондів за допомогою просторового обертання давача по азимуту в діапазоні 0...2p та по зенітному куті — в інтервалі 0…p дозволяє у подальшому використовувати ці данні для визначення кутів Ейлера з підвищеною у 5...10 разів точністю.

6. Виявлено, що завдяки використанню штучного магнітного поля кілець Гельмгольца, можливе створення АСУ повіркою ФДО, яка більш ніж в 50 разів підвищує швидкість виконання повірки, а також дає можливість відокремити механічні похибки ФДО від установки карданних рамок при проведенні повірки ФДО.

7. Встановлено, що підвищення технічних характеристик ФДО за рахунок розроблених методів дозволяє значно знизити технологічні вимоги щодо виготовлення ФДО. При цьому технічні характеристики ФДО залишаються достатніми для більшості задач будівництва. Це в свою чергу дозволяє створення різноманітних АСУ орієнтацією об’єктів будівництва при статичному зондуванні несучої здатності ґрунтів, складанні ВГК, контролі стану підвалин і споруд в процесі експлуатації та таке інше.

Публікації автора:

1. Рыжков И.В. Влияние технологии сборки крупногабаритных конструкций на качество выполнения строительно-монтажных работ // Сб. научн. тр. «Строительство, материаловедение, машиностроение». Серия ICMB-93.–Днепропетровск, ДИСИ, 1993,– С. 185-186.

2. Рыжков И.В. Система сбора и обработки измерительной информации на ПЭВМ // Сб. научн. тр. «Строительство, материаловедение, машиностроение». Серия ICMB-94.–Днепропетровск, ПГАСиА, 1994.– С.115-116.

3. Кочемасов Ю.Н., Рыжков И.В. Многофункциональная измерительная система // Сб. научн. тр. «Строительство, материаловедение, машиностроение». Серия ICMB-94.–Днепропетровск, ПГАСиА, 1994.– С.122-123.

4. Kotchemassov Y.N., Ryjkov I.V. Systemes complexe de controle des parametres des procedes technologiques // Сб. научн. тр. «Строительство, материаловедение, машиностроение». Серия ICMB-94.– Днепропетровск, ПГАСиА, 1994.– С.145-146.

5. Рыжков И.В. Контроль деформации строительных сооружений в процессе их эксплуатации // Сб. научн. тр. «Строительство, материаловедение, машиностроение». Выпуск 7. Серия “Стародубовские чтения-98”.— Днепропетровск. Центр економічної освіти, 1998.— С.165-166.

6. Рыжков И.В. Контроль ориентации элементов строительных конструкций в процессе их возведения и монтажа // “Теоретичні основи будівництва”. July 6-11, 1998.– Warsaw: GOWPW.– 1998.– C. 543-546.

7. Рыжков И.В., Ковшов Г.Н. Контроль ориентации элементов строительных сооружений в процессе их возведения, монтажа и эксплуатации// Сб. научн. тр. «Строительство, материаловедение, машиностроение». Вып. 15 ч. 2.–Днепропетровск, ПГАСиА, 2002. – С. 5-10.

8. Ковшов Г.Н., Рыжков И.В., Садовникова А.В. Устройство ориентации с магниточувствительными преобразователями// Сб. научн. тр. «Строительство, материаловедение, машиностроение». Вып.22 ч.2.,–Днепропетровск, ПГАСиА, 2003.– С.215-220.

9. Рыжков И.В. Погрешности магнитометрических датчиков ориентации и методы их снижения // Вісник Придніпровської державної академії будівництва та архітектури.– Дніпропетровськ: ПДАБтаА,–2004.–№6.–С.37-45.

10. Ковшов Г.Н., Рыжков И.В. Математические модели датчиков ориентации на основе магниточувствительных первичных преобразователей // Сб. научн. тр. «Строительство, материаловедение, машиностроение». Вып. 27 ч. 2.–Днепропетровск, ПГАСиА, 2004.– С. 195-200.

11. Устройство для поверки феррозондовых преобразователей азимута инклинометра: А.с. 1593338 СССР, МКИ E21 B47/02. / Г.Н.Ковшов, Ю.Н.Кочемасов, И.В.Рыжков (СССР).– № 4612638/23-03; Заявлено 05.12.88; Опубл. 15.05.90, Бюл. №34, 1990.– 4с.: ил.

12. Устройство для эталонирования магниточувствительных измерительных приборов: А.с.1633929 СССР, МКИ G01 C17/20. / Г.Н.Ковшов, Ю.Н.Кочемасов, И.В.Рыжков (СССР).– № 4670377/10; 4670398; Заявлено 30.03.89; Бюл. №9, 1991.– 4 с.:ил.

13. Феррозондовый датчик азимута: А.с. 1730882 СССР, МКИ E21 B 47/02. / Г.Н.Ковшов, Ю.Н.Кочемасов, И.В.Рыжков (СССР).– № 4414218/03; Заявлено 25.04.88; Бюл. № 16, 1992.– 3 с.: ил.

14. Способ определения магнитного азимута и зенитного угла геофизической скважины: А.с. 1829506 СССР, МКИ Е 21 В 47/02. / Г.Н.Ковшов, Ю.Н.Кочемасов, И.В.Рыжков (СССР).— № 4633525/03; Заявлено 09.01.89; Бюл. № 11, 1993.– 4с.:ил.

15. Ковшов Г.Н., Рыжков И.В. Математическая модель сборки и выставки крупногабаритных конструкций // Сб. науч. трудов «Повышение эффективности и качества строительства в новых условиях хозяйствования».– К.: УМК ВО, 1992. – С.81-86.

16. Рыжков И.В. Влияние погрешностей измерения пространственной ориентации строительных конструкций на точность их сборки // Тем. зб. наук. праць «Інтенсифікація робочих процесів будівельного виробництва».–К.: ІСДО, 1993.–С.309-315.

17. Рижков І.В., Ковшов Г.М. Аналіз впливу похибки датчиків орієнтації на якість проведення будівельно-монтажних робіт // Зб. наук. праць «Інтенсифікація будівництва».– К.: ІСДО, 1994.– С.224-227.

18. Бауск Е.А., Рыжков И.В. Оценка влияния изменения геотехнической среды на уровень надежности фундаментов и зданий с энергетическим оборудованием // тр. междунар. конф. «Геотехника. Оценка состояния оснований и сооружений».– Санкт-Петербург: «Вердана», 2001.– С. 266-272.

19. Ковшов Г.Н., Рыжков И.В. Алгоритмические методы устранения инструментальных погрешностей датчиков ориентации для строительства // Сборник трудов международной конференции “Proceedings of the Fifth International Scientific Forum on Aims for Future of Engineering Science” (AFES2004), May 2-8, 2004.– Paris (France), 2004.– C. 275-278.

20. Кочемасов Ю.Н., Рыжков И.В. Датчики систем контроля ориентации при сборке крупногабаритных конструкций // Тез. всероссийской науч.-техн. конф. с участ. зарубежных специалистов «Датчики и преобразователи информации систем измерения, контроля и управления»(“Датчик-94”). Часть 1.– Гурзуф, 1994.– С.84-85.

21. Рыжков И.В. Информационно-измерительная система сбора и обработки данных о пространственном положении объекта при его строительстве и эксплуатации //Сборник докладов и тезисов I-го Молодежного научно-практического форума, Днепропетровск, 23-24 апреля 2003 г. / Под ред. акад. НАНУ В.В.Пилипенко, к.ф.-м.н. Н.Ф.Огданского, к.ф.-м.н. Ю.А.Прокопчука /.– Днепропетровск: ИПК ИнКомЦентра УГХТУ, 2003.– С.171.

22. Рыжков И.В. Конструкции датчиков пространственной ориентации для систем автоматического контроля // Тезисы доклада IV International Scientific Conference “Aims for future of engineering science”. July 2-8, 2003, Igalo, Montenegro.– Igalo, Montenegro, 2003.– C.49.