На правах рукописи
Скачать 368.06 Kb.
|
 .Задавая небольшие измерительные погрешности расстояний  - (до 3-х мм) и углов  и  (до 0,3°), при многократном моделировании выстрелов в выбранную точку в пределах зоны регистрации определялись  ,  , где n – количество опытов.В случае трех экранов и при отсутствии ДНО очевидно, что два крайних экрана должны располагаться на максимальном расстоянии друг от друга, а средний не должен располагаться слишком близко к одному из них (для увеличения измерительной базы). Зафиксируем крайние экраны на дистанциях  ,  50м и определим диапазон изменения  . Имеем задачу оптимизации определения значения  , при котором средние погрешности  и  (критерии оптимизации) для множества опытов минимальны. Ввиду сложности оптимизации нескольких параметров была исследована возможность уменьшения числа критериев. Проведенный анализ показал, что между анализируемыми параметрами существует тесная корреляционная связь, и один из них (например ) можно исключить из дальнейшего рассмотрения. На рис.4 приведены графики зависимости  для изделий АКМ, СВД, АК 101, АК 105, «Биатлон» (графики для изделий СВД и АК 105 практически полностью совпадают).Так как использовать различные варианты расположения экрана для различных изделий нецелесообразно, то выбираем =27м. В этой точке средняя относительная погрешность  для изделий АКМ, СВД, АК 101, АК 105 равна минимальной, а для изделия «Биатлон» - отличается от минимальной всего на 0,01% (табл. 1). Рис. 4. Зависимость для различных типов изделийТаблица 1 Начальные условия и значения погрешностей для различных изделий
Для сравнения, в случае применения стандартной методики (соответствующей штатному контактному методу) для изделия АКМ, моделирование показало результат  = 0,195 м/с (в 1,39 раза больше) при аналогичных погрешностях установки блокирующих устройств. Кроме того, в широком диапазоне  м разработанная методика обеспечивает приемлемую точность для всех типов изделий.
, 50м. Результаты предварительных экспериментов для определения области, в которой будем искать экстремум, сведены в табл. 2 (для изделия АКМ).Выбрана функция отклика  (30) где X1 и X2 - факторы, обозначающие расстояния  и  соответственно.Центром плана (основным уровнем) была выбрана точка (30м; 40м). После выбора интервалов варьирования для  и  , проводился полный факторный эксперимент (ПФЭ). Матрица планирования ПФЭ строилась при моделировании с числом параллельных опытов n=30000 для каждой из точек (см. табл. 3). Средние значения результатов занесены в столбец  , а дисперсии результатов – в столбец  .
 Рис. 5. Область минимума заимодействие факторов и оказалось незначимым, и окончательно была выбрана линейная модель . (31)Анализ полученной модели показал, что она адекватно представляет результаты эксперимента. Далее, двигаясь по градиенту, осуществляем поиск экстремума. Точкой, максимально близкой к оптимуму, является (26,8м; 48м). Была исследована область вокруг этой точки (рис. 5). Минимальные значения  м/с были получены в области  м при  м. В случае других изделий также не удалось уменьшить значения погрешностей, полученные для варианта с тремя экранами. Проведенное исследование показывает, в частности, что при заданном уровне погрешностей расположения экранов использование варианта с четырьмя экранами нецелесообразно.
 и задавалось значение предельной погрешности  и при многократном моделировании (n=30000) случайным образом генерировались значения  и рассчитывались и . График зависимости от приведён на рис. 6. Погрешность в рассматриваемом диапазоне значений оставалась практически неизменной. Аналогичным образом была исследована зависимость и от предельной погрешности  боковой координаты. Установлено, что при  30мм не происходит сколько-нибудь существенного увеличения и . Таким образом, погрешности задания вертикальной и боковой координат мало влияют на результирующие погрешности. Это означает, например, что при баллистических испытаниях оружия, закрепленного в стрелковом баллистическом станке (далее станок), разброс точек попадания характеризуется только естественным рассеиванием пуль и можно считать, что все пули имеют одну и ту же точку попадания. Поэтому была исследована возможность применения разработанной методики для случая неизвестных координат, что позволило бы обойтись без мишени. С этой целью моделировались выстрелы с точками попадания, соответствующими табличным характеристикам рассеивания. Графики зависимостей и  для АКМ приведены на рис. 7.
В диапазоне  м значение практически постоянно (0,046 - 0,049%), поэтому при окончательном выборе приемлемого диапазона учитываем только значения  , которые минимальны (0,43 – 0,46%) при  м, поэтому окончательно выбираем область м, где погрешности определения скорости и баллистического коэффициента минимальны. В третьей главе рассмотрены вопросы, связанные с совершенствованием измерительной системы на основе световых экранов. Оптико-электронный преобразователь (световой экран), работающий на отрицательный контраст, состоит из датчика и излучателя. Обосновано использование в качестве фотоприемника фотодиода и выбран фотодиод типа ФД-24К, имеющий большую чувствительную площадку. Обоснована схема работы в фотодиодном режиме. В качестве излучателя использован трубчатый источник света с нитью накаливания и внутренним напылением на колбе. На выходе датчика (приёмника излучения) имеет место аддитивная смесь полезного сигнала  и шума   (32)В нашем случае решение задач обнаружения и оценок времени прихода сигналов затрудняется наличием флюктуационных помех и низкочастотной синусоидальной помехи на входе фотоприемника, обусловленной питанием излучателей от источника переменного напряжения (что сделано для упрощения и удешевления схемы автоматизированной системы). В результате сигнал, получаемый с датчика, имеет следующий вид (рис.8). Форма регистрируемого импульса зависит от геометрических размеров и скорости пули, координат пересечения световой плоскости и ряда других факторов. В этих условиях создание оптимального (согласованного) фильтра невозможно. Сформулируем задачу таким образом: необходим фильтр, повышающий одновременно точность определения временного положения сигнала и вероятность принятия правильного решения о наличии/отсутствии полезного сигнала. Анализ спектров шума и сигнала на фоне шума, полученных с фотоприёмника, показал, что основные шумовые составляющие наблюдаются в области низких частот (до 1кГц). Основная часть сигнала распределена в полосе частот примерно до 30кГц. Было принято решение о реализации полосового фильтра с нулевой фазовой задержкой. Д  Рис. 8. Форма сигнала (до и после фильтрации)ля оценки качества определения времени прихода импульса был выбран критерий минимума СКО ошибки измерения этого времени. Так как для реальных сигналов истинное время прихода неизвестно, то в пакете Mathcad была разработана имитационная модель сигнала, складывающаяся из двух составляющих: эталонный шум (реальный шум с датчика, записанный на одном периоде низкочастотного колебания) и эталонный импульс (реальный импульс с датчика, сглаженный полиномом по МНК). При многократном моделировании импульс накладывался на случайный участок шума, после чего определялось  - СКО разностей между моментами прихода импульса, определёнными в выбранной точке на исходном эталонном импульсе и на полученной смеси, а также соотношение сигнал/шум q , (33)где  - среднеквадратическое значение шума,  - амплитуда сигнала. Выбор частот среза фильтра выполнялся следующим образом: изменяя их, добивались минимальных значений , а затем, положение частот среза уточнялось таким образом, чтобы достичь максимального значения q.На основании результатов моделирования были выбраны частоты среза 2000Гц и 40000Гц (при частоте дискретизации 0,5МГц). При этих значениях для патрона калибра 5,6мм =0,016; q=36,6 (при этом у реального шума  В а амплитуда сигнала в наихудшем случае – для патрона калибра 5,6мм -  , и соответственно,  ; на исходной модели без фильтрации =0,502). Кроме того, алгоритм принятия решений о наличии/отсутствии сигнала был усложнен за счет дополнительной временной селекции длительности импульса. В таблице 4 приведены экспериментально полученные примерные значения длительности импульсов  для разных типов патронов.Таблица 4 Зависимость длительности импульса от типа патрона
В четвертой главе приведено описание аппаратного и программного обеспечение разработанной автоматизированной системы определения внешнебаллистических параметров пуль АСИС-2Д. Анализируются результаты опытно-промышленной эксплуатации, испытаний и проверки системы. На рис. 9 и рис. 10 изображены структурная схема системы АСИС-2Д и основное окно программы соответственно.  Рис. 9. Структурная схема системы АСИС-2Д  Рис. 10. Основное окно программы ASIS2D.EXE На рис. 9 БПО – блок предварительной обработки, КП – коммутационная плата, БПД – блок питания датчиков Д1-Д4, ОП1 и ОП2 – огневые позиции, И1-И4 – излучатели. После завершения процесса ввода исходных данных оператор активирует кнопку «Завершить ввод». При этом программа пытается установить связь с БПО и в случае неудачи переходит в режим имитации. Данный режим предназначен для отладки системы (он позволяет загрузить и обработать файл с ранее записанными реальными сигналами). При установлении же связи с БПО происходит его инициализация, устанавливаются основные настройки, и он переходит в режим готовности к приёму данных с датчиков. При этом чуть ниже поля результатов появляется мигающий транспарант (Огонь!), сигнализирующий оператору о готовности к началу выполнения испытания. После этого производится выстрел. При пересечении пулей светового экрана часть светового потока от излучателя к фотоприёмнику затеняется и на выходе датчика формируется электрический сигнал. Событие запуска программы определяется по уровню порога на любом из каналов (выбранном в качестве запускающего) по спадающему фронту и настраиваемой по каждому каналу чувствительности. Разработанная система определения внешнебаллистических параметров пуль элементов обеспечивает более высокую информативность испытаний по сравнению с существующими методами. Для проверки ее работоспособности проводились сопоставительные испытания. При проведении сопоставительных испытаний фиксация результатов аппаратурой проводилась одновременно штатным контактным методом и системой АСИС-2Д. Гистограмма разности показаний систем (по абсолютной величине) показана на рис. 11 для изделия С-43. Выполненный анализ доказал соответствие разностей показаний двух систем нормальному закону.
Разработанная методика определения внешнебаллистических параметров позволяет определить скорость пули в любой точке траектории с минимальной погрешностью при известных моментах времени  ,  ,  . Следует отметить, что при выборе Д0, Д4 и Д5 в качестве трех рабочих точек для реализации методики мы получим расположение, которое близко к оптимальному расположению световых экранов, определенному ранее. При проведении экспериментальных исследований предложенная методика определения внешнебаллистических параметров показала более высокую точность оценки скорости на дистанции 25м по сравнению со стандартной методикой при бесконтактном способе определения этих параметров.Кроме того, было предложено использование системы для решения других прикладных задач, например, для измерения скорости дроби и др. Предварительные исследования подтвердили реализуемость этих решений. | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
, м/с
Похожие:
 | На правах рукописи «Новоубеевская основная общеобразовательная школа» Дрожжановского муниципального района Республики Татарстан |  | На правах рукописи ... |
| На правах рукописи Утвердить прилагаемую Стратегию развития медицинской науки в Российской Федерации на период до 2025 года | | На правах рукописи Федерального Государственного образовательного стандарта общего образования (фгос ооо, М.: «Просвещение», 2011 год) |
| На правах рукописи Барклая Вадим Ильич Жуков С. В. Королюк Е. Г. Избранные лекции по медицине катастроф. – Тверь, 2007. – 120с | | На правах рукописи Печатается по решению учебно-методической комиссии Института истории фгаувпо «Казанский (Приволжский) федеральный университет» |
| Ю. Н. Мишустин, С. Ф. Левкин Постоянное нарушение гомеостаза в виде хронической гипокапниемии как болезнетворный фактор – Самара: На правах рукописи, 2004. –... | | На правах рукописи Показатели внутриглазного давления новорождённого ребёнка, обусловленные морфологическими особенностями дренажной системы глаза в... |
| Окрепилова Владимира Валентиновича № п/п Название Печатный или на правах рукописи ... | | Правила подготовки рукописи к изданию самара Самарском государственном техническом университете. Дана характеристика видов вузовских изданий. Представлены порядок прохождения... |
| На правах рукописи Утверждение тем рефератов по истории отрасли науки для сдачи кандидатского экзамена по дисциплине «История и философия науки» | | Правила подготовки рукописи к изданию самара Самарский государственный... Самарском государственном техническом университете. Дана характеристика видов вузовских изданий. Представлены порядок прохождения... |
| На правах рукописи Глотова В. В. Краткий курс лекций по истории и философии науки: учеб пособие / В. В. Глотова. Воронеж: фгбоу впо «Воронежский государственный... | | На правах рукописи Программа дополнительного образования «Музееведение» является общекультурной модифицированной программой военно-патриотического и... |
| Программа по формированию навыков безопасного поведения на дорогах... Ф. В. Авраменко; Азово-Черномор гос агроинженер акад.; науч рук. В. И. Хижняк. Зерноград, 2012. 19 с ил. Библиогр.: с. 18 19. На... | | На правах рукописи Игнатьев Алексей Александрович Уравнения 1 есть дифференциальные уравнения Навье1 – Стокса2 движения вязкой жидкости, являющиеся математическим описанием полей... |
