Информационное письмо
Образец оформления статьи
Анкета автора
08.12.2016

Структурная оптимизация первичных преобразователей информации

Бруданов Антон Михайлович
студент Автодорожного факультета, кафедра Автомобили и технологические машины. Пермский национальный исследовательский политехнический университет г. Пермь, Россия
Чудинов Владислав Александрович
студент Автодорожного факультета, кафедра Автомобили и технологические машины. Пермский национальный исследовательский политехнический университет г. Пермь, Россия
Аннотация: Создание новых, более эффективных технических устройств в области вычислительной и измерительной техники – одно из основных условий ускорения научно-технического прогресса. Создание таких устройств возможно только при использовании новейших достижений науки и техники, а именно: новых физических явлений, эффектов, материалов с новыми свойствами и т.д. Причем из всего многообразия физических явлений и эффектов необходимо в каждом конкретном случае выбрать не столько хорошо известные и широко используемые эффекты, сколько наиболее оптимальные для достижения заданной функции технологического устройства. Выбор того или иного физического принципа действия проектируемого технического устройства из множества альтернативных вариантов по совокупности основных характеристик.
Ключевые слова: датчик, измерение, вариант, оптимизация, характеристика
Электронная версия
Скачать (896 Kb)

Поэтому на этапе разработки технического задания (ТЗ) разработчик должен выявить наиболее важные виды эксплуатационных характеристик. Например, для датчиков наиболее важными характеристиками являются: чувствительность, цена, надежность, погрешность, нелинейность. Синтез вариантов физического принципа действия (ФПД) технического устройства (ТУ) осуществляется с помощью банка данных по физико-техническим эффектам (ФТЭ).

Концептуальная модель, лежащая в основе банка ФТЭ, разработана на основе положений теории энергоинформационных моделей и аппарата параметрических структурных схем (ПСС).

В основу этой модели каждый ФТЭ представляется в виде элементарных звена, имеющего вход и выход. При синтезе датчиковой аппаратуры эти действия синтезируемого устройства.

Обобщенный алгоритм структурной оптимизации первичных преобразователей предоставлен на (рис. 1)

Одним из основных этапов структурной оптимизации является выявление множества возможных вариантов. Для уменьшения числа рассматриваемых вариантов и исключения образования следующее ограничение: одна и та же величина в рассматриваемой ПСС не должна повторяться дважды.

Рисунок 1 – Адаптация к весу деталей:а) алгоритм регулирования силы сжатия в зависимости от показаний техзометра; б) алгоритм регулирования силы сжатия с возвратным движением

Рисунок 1 – Адаптация к весу деталей:
а) алгоритм регулирования силы сжатия в зависимости от показаний техзометра;
б) алгоритм регулирования силы сжатия с возвратным движением

После оценки эксплуатационных характеристик всех синтезированных вариантов ФПД ТУ по ПСС можно провести структурную оптимизацию этих вариантов. Для этого все варианты ПСС ранжируются по каждой характеристике отдельно. Затем вычисляются относительные значения всех характеристик по формулам:

а) относительное значение чувствительности Si

22.png

где Si – чувствительность i – го варианта, 

Smax максимальная величина чувствительности для рассматриваемых вариантов;

б) относительное значение цены Ci

33.png

где Ci – цена i – го варианта, Cmin – минимальная величина цены для рассматриваемых вариантов;

в) относительное значение надежности (интенсивности отказов) λ*.

44.png

где: λmin −мин. величина интенсивности отказов для рассматриваемых вариантов, λi − интенсивность отказов i-го варианта;

г) относительное значение погрешности δi*:

55.png

где: δi − приведенная погрешность i-го варианта, δmin − минимальная величина погрешности для рассматриваемых вариантов.

После этого находят сумму относительных характеристик ля каждого варианта:

66.png

Так как при лучших реализациях каждая из относительных характеристик равна 1, то чем ближе ∑ xi к 4, тем лучше соответствующий вариант ПСС. 

Список литературы:

1. Поезжаева Е.В. Теория механизмов и механика систем машин. Промышленные роботы: учеб. пособие: в 3 ч. / Е.В. Поезжаева. – Пермь: Изд-во Перм. Гос. техн. ун-та, 2009.-Ч.2-185.

2. Поезжаева Е.В. Теория механизмов и механика систем машин. Промышленные роботы: учеб. пособие: в 3 ч. / Е.В. Поезжаева. – Пермь: Изд-во Перм. Гос. техн. ун-та, 2009.-Ч.3-164.