Реферат

Министерство образования и науки Российской Федерации
Федеральное государственное автономное образовательное учреждение
высшего профессионального образования
«Южно-Уральский государственный университет»
(национальный исследовательский университет)
Машиностроительный факультет
Кафедра «Автомобилестроение»
РЕФЕРАТ
По дисциплине «Испытания автомобилей и тракторов»
Тема: «Алгоритмы автоматизированных систем»
Нормоконтролер, должность
_______________/
Руководитель, должность
/Камерлохер В.А. /
/
«___»__________20___г.
«___»________20___г.
Автор
Студент группы АиТ – 656
/ Варганов В.Н. /
«
»
20
г.
Реферат защищен
с оценкой
_______________________
«___»________20___г.
Миасс 2018
Введение
Испытания,
согласно
принятому
определению,
—
это
экспериментальное определение характеристик продукции в заданных
условиях её функционирования. Испытания являются важнейшим этапом
создания образцов техники, а их результаты служат основанием для принятия
определённых решений.
Цель испытаний, с метрологической точки зрения, заключается в
нахождении посредством измерения истинного значения контролируемого
параметра и оценивании степени доверия к нему.
Объём
испытаний
и
трудоёмкость
их
проведения
вследствие
расширения функциональных возможностей электронных средств приводит к
необходимости автоматизации испытательных и контрольно-измерительных
операций путём широкого внедрения средств вычислительной техники.
В свою очередь, интенсивное развитие вычислительной техники, а
также постоянное совершенствование устройств для испытаний позволяют
создать информационно-измерительные системы и автоматизированные
испытательные станции.
Изм. Лист
Разраб.
Провер.
№ докум.
Варганов В.Н.
Камерлохер
Подпись
Дата
Лит.
Лист
Листов
2
18
Реценз
Н. Контр.
Утверд.
о
ЮУрГУ Кафедра «Автомобилестроения»
Автоматизация испытаний
Автоматизация испытаний является одним из важнейших факторов,
позволяющих повысить качество проведения испытаний достоверность
получаемых результатов. Кроме того, автоматизация позволяет сократить
время
на
проведение
испытаний
и
многократно
увеличить
производительность. В определенных случаях, например при исследовании
быстропротекающих процессов, создание автоматизированной системы
испытаний является единственно возможным решением для получения
необходимых результатов. Автоматизация испытаний осуществляется по двум
основным на-правлениям. Первое характерно для испытаний массовых видов
изделий связано с созданием специализированных машин, комплектов для
контроля качества и статистической оценки свойств материалов по
стандартизированным
методикам,
обеспечивающим
автоматическое
управление режимами испытаний, централизованный сбор информации в
многоточечных системах и обработку однотипных результатов испытаний.
Второе
характерно
при
проведении
многофакторных
испытаний
по
программам, которые могут изменяться или совершенствоваться в процессе
испытаний, для чего необходимо универсальное оборудование с мобильной
структурой, легко приспосабливаемой для решения различных задач.
Автоматизация испытаний дает возможность:
–
повысить
эффективность
разработок
объектов
испытаний
и
уменьшить затраты на их обработку;
– получить качественно новые результаты, достижение которых
принципиально невозможно без использования автоматизированных систем
исследований;
– повысить оперативность в получении, обработке и использовании
информации о качестве и надежности изделий.
Наиболее важными составными частями автоматизируемых контрольноиспытательных установок являются механизмы, выполняющие следующие
Лист
Изм. Лист
№ докум.
Подпись Дата
3
функции:
– подача объекта к месту контроля или испытания;
– ориентация и закрепление аппаратуры;
– включение в измерительную и контрольную схему;
– выполнение заданной программы контроля или испытаний;
– фиксация результатов испытаний;
– выключение испытуемого изделия из измерительных и контрольных
схем;
– открепление изделия;
– съем изделия с места испытаний;
– транспортирование объекта на следующую операцию.
В соответствии с этим в структурную схему автомата или полу-автомата
для контроля или испытания объекта входят следующие функциональные
узлы:
– механизмы перемещения (транспортеры), ориентации;
– закрепление и включение прибора в измерительную и контрольную
схему;
– блок задания испытательных режимов по принятой программе;
– преобразователь и усилительно-измерительные устройства для
измерения показаний при контроле или испытании объекта;
– записывающие устройства, фиксирующие результаты испытаний,
отбраковывающие устройства;
– счетчик;
– блокировочное устройство для остановки всего процесса;
– устройство для транспортирования объекта на следующую операцию.
Техническое задание на разработку автоматизированной системы
испытаний (АСИ) содержит:
– перечень функций АСИ с их краткой характеристикой;
– характеристики необходимой точности и быстродействия, выполнения
каждой функции и их совокупности;
Лист
Изм. Лист
№ докум.
Подпись Дата
4
– значение показателей надежности для системы и реализуемых ею
отдельных функций;
– режимы функционирования по реализации каждой управляю-щей
функции;
– характеристики совместимости АСИ со сменными системами;
– сведения об условиях эксплуатации АСИ и ее составных частей;
– метрологические характеристики измерительных каналов;
– эргономические требования к АСИ (удобство эксплуатации, в
частности по способу и форме представления информации оператору);
– требования по численности и квалификации оперативного и
обслуживающего персонала.
К
техническому
обеспечению
АСИ
предъявляются
следующие
требования:
1) комплекс технических средств АСИ должен быть достаточен для
реализации всех функций, установленных в техническом задании на систему;
2) в комплекс технического оборудования АСИ должны входить
технические
средства,
необходимые
для
наладки
и
проверки
работоспособности технических средств и запасные приборы;
3) технические средства автоматизированных систем испытаний
должны иметь срок службы не менее 6 лет, а их технические характеристики
должны
обеспечивать
взаимозаменяемость
одноименных
средств
без
изменения и регулировки остальных;
4) структура и характеристики технических средств в АСИ должны
обеспечивать принцип автоматизации, максимальное использование изделий
Государственной системы промышленных приборов и СИ, обеспечивать
возможность модернизации;
5) техническое обеспечение АСИ должно быть надежным, устойчивым
к внешним воздействиям, нестабильности источников питания и создавать
минимальный уровень промышленных помех.
Лист
Изм. Лист
№ докум.
Подпись Дата
5
Алгоритмы автоматизированных систем испытания
Автоматизация испытаний имеет цели:
- разработка инструментов САПР СУ проектировщика-испытателя на
всех этапах проектирования;
- проведение испытаний в режимах, максимально приближенных к
реальным условиям эксплуатации СУ;
- сокращение расходов на испытания и сроков получения информации
по результатам испытаний;
- проведение идентификации проектируемых СУ и их устройств;
- повышение производительности труда и улучшение условий труда
испытателей.
Анализ процесса проектирования СУ показывает, что наибольший вес
по трудоемкости и значимости имеют проектные процедуры, связанные с
испытаниями макетов и опытных образцов. Возросшие требования к СУ,
связанные с ростом их сложности и выполняемой функциональной нагрузки,
приводят к значительному увеличению и усложнению испытаний. Объем
испытаний современных ЛА на порядок превышает объем таких испытаний,
проводившихся в 1950-егоды. При этом наибольший вес имеют натурные
испытания СУ в составе разнообразного оборудования судов, космических
аппаратов и других подвижных объектов. Аналогично состояние при
испытаниях СУ турбогенератора, шагового робота и др. Расходы ресурсов на
натурные испытания очень велики (построение специальных ЛА, судов для
испытаний, создание специальной контрольно-измерительной аппаратуры,
многочисленный персонал специалистов-испытателей и т. д.). В соответствии
с этим автоматизация испытаний СУ направлена на снижение затрат на
испытания и исключение из них наиболее дорогих и тяжелых проектных
процедур.
Все применяемые методы испытаний можно разделить на две группы:
физические испытания реальной аппаратуры (макеты, экспериментальные и
Лист
Изм. Лист
№ докум.
Подпись Дата
6
опытные образцы) и испытания на основе полунатурного моделирования.
Способы физических испытаний реальной аппаратуры СУ существенно
зависят от типа СУ и условий ее эксплуатации, а применение средств САПР
сводится в основном к обработке результатов таких испытаний.
Основной способ испытаний, применяемый в подсистемах САПР, –
полунатурное моделирование. Организация испытаний СУ на основе
полунатурного моделирования отвечает поэлементному комплексированию
устройств в систему, так что можно провести оценку каждого из устройств в
отдельности, прежде чем они будут объединены с другими. При этом схема
испытаний СУ одновременно использует адекватные математические модели
части элементов и устройств испытываемой СУ наряду с ее реальной
аппаратурой, макетами, экспериментальными и опытными образцами.
Испытание СУ с участием в контуре управления человека, например,
СУ ЛА, позволяет оценить взаимодействие СУ с человеком-оператором,
определить величины рабочих нагрузок на оператора, построить тренажер для
обработки действий оператора. Программа летных испытаний СУ ЛА обычно
на
этапе
ее
экспериментами,
проектирования
поэтому
ограничена
применение
несколькими
полунатурного
летными
моделирования
позволяет при планировании этой программы достичь оптимального
распределения работ между испытателями СУ ЛА с использованием моделей
и натурными (летными) испытаниями. По данным фирмы «Боинг», натурные
испытания удается сократить на 30 % за счет полунатурного моделирования.
Полунатурное моделирование является ведущей проектной процедурой
испытаний. Это моделирование выполняется на специальных программноаппаратных моделирующих комплексах (ПАМК) в составе САПР. Состав
ПАМК формируется в зависимости от объекта испытаний. Важным
принципом, закладываемым в организацию испытаний СУ с помощью
полунатурного моделирования, является принцип испытаний на основе
комплексного воздействия возмущений.
Оценка результатов комплексных лабораторных и заводских испытаний,
Лист
Изм. Лист
№ докум.
Подпись Дата
7
их устройств и элементов обычно проводится на основе суперпозиции
реакций на отдельные возмущающие воздействия, такие как удар, вибрация,
качка, перегрузка и др. Эти воздействия воспроизводятся при так называемых
частичных
испытаниях.
Но
здесь
весьма
сложно
оценить
степень
приближения таких испытаний к реальным условиям работы СУ, когда все
возмущения действуют одновременно.
Комплексные
испытания
иногда
проводят
по
схеме
простого
механического соединения моделирующих стендов (МС). В то же время
комплексные испытания оказываются возможными на основе ПАМК, что
связано с заданием части возмущающих воздействий непосредственно в СУ
«электрически»
(программно),
а
часть
–
«механически»
через
МС
(имитированием качки, вибрации, ударных воздействий и др.). Однако в такой
схеме невозможно практически оценить достоверность испытаний из-за
неконтролируемого взаимодействия отдельных механических элементов
испытательного оборудования и сложности соблюдения условий подобия. В
то же время комплексные испытания оказываются возможными на основе
ПАМК. Исходным является то обстоятельство, что часть возмущающих
воздействий можно задавать непосредственно в СУ «электрически»,
используя программную реализацию возмущений, которые получены по
априорным данным при натурных и частичных испытаниях, а часть –
«механически» через МС.
Алгоритм
испытаний
эквивавалентирования
СУ
по
электрическими
схеме
строится
возмущениями
на
основе
механических,
гидравлических, тепловых воздействий на устройства СУ со стороны внешней
среды и внутренних источников. Применение принципа испытаний на
комплексное воздействие может выявить скрытые при частичных испытаниях
дефекты
СУ
и
осуществить
полную
имитацию
внешних
условий.
Стандартизация таких испытательных процедур позволит решить на первых
этапах проектирования многие вопросы, которые проявляются зачастую
только на стадии натурных испытаний.
Лист
Изм. Лист
№ докум.
Подпись Дата
8
Автоматизация испытаний на основе полунатурного моделирования
сводится к формированию возмущающих воздействий, задаваемых на
реальную аппаратуру (РА) СУ через МС или вводимых в нее «электрически»;
измерению сигналов о состоянии СУ, снимаемых с датчиков «промежуточных
точек» СУ; сбору и накоплению данных испытаний, обработке результатов и
изготовлению проектных документов по испытаниям. В состав САПР СУ
должны входить программные средства, обеспечивающие комплексную
автоматизацию (на этапах подготовки, проведения и анализа) испытаний от
элементов и устройств до СУ в целом. В отличие от обслуживающих и
проектирующих подсистем САПР в состав подсистемы испытаний должны
входить базовые инструменты испытателя программно-технические средства:
для формирования возмущающих воздействий; для управления испытаниями;
для обработки результатов испытаний.
Лист
Изм. Лист
№ докум.
Подпись Дата
9
Библиографический список
1. Беляев В.П. Автоматизированные системы испытаний автомобилей и
тракторов. Учебное пособие. Часть I / В.П. Беляев. – Челябинск: ЮУрГУ,
2000. – 63 с.
2. Беляев В.П. Автоматизированные системы испытаний автомобилей и
тракторов. Учебное пособие. Часть II / В.П. Беляев. – Челябинск: ЮУрГУ,
2001. – 53 с.
Лист
Изм. Лист
№ докум.
Подпись Дата
10