Введения - ZiyoNET

МИНИСТЕРСТВО ВЫСШЕГО И СРЕДНЕГО СПЕЦИАЛЬНОГО
ОБРАЗОВАНИЯ
РЕСПУБЛИКИ УЗБЕКИСТАН
ТАШКЕНТСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ
ИМЕНИ АБУ РАЙХАНА БЕРУНИ
ФАКУЛЬТЕТ «ЭЛЕКТРОНИКА И АВТОМАТИКА»
КАФЕДРА «ИНФОРМАЦИОННЫЕ ТЕХНОЛОГИИ В УПРАВЛЕНИИ»
На правах рукописи
ВЫПУСКНАЯ КВАЛИФИКАЦИОННАЯ РАБОТА
ЖУРАЕВА ЭРКИНА ТУРОБОВИЧА
на тему: «Моделирование и оптимизация устройств и систем
радиоавтоматики»
по направлению 5521800 - «Автоматизация и управление»
для получения степени бакалавра
Зав. кафедрой
к.т.н., доц. Зарипов О.О.
Руководитель
к.т.н., доц.Сапаев М.
Ташкент – 2013 г.
Оглавление
Введение……………………………………………………………………………3
ГЛАВА 1. ПРОБЛЕМЫ МОДЕЛИРОВАНИЯ И ПРОЕКТИРОВАНИЯ
РАДИОТЕХНИЧЕСКИХ УСТРОЙСТВ И СРЕДСТВ СВЯЗИ
1.1. Особенности радиотехнических устройств и средств как объекта
моделирования и проектирования……………………………………………….. 6
Принципы
1.2.
формального
описания
радиоустройств
и
средств……………………………………………………………………………. 8
1.3. Задачи компьютерного моделирования радиотехнических устройств и
средств…………………………………………………..........................................16
1.4. Задачи и способы декомпозиции радиотехнических устройств и
средств……………………………………………………………………………..19
ГЛАВА
2.
ПРИНЦИПЫ
МАТЕМАТИЧЕСКОГО
МОДЕЛИРОВАНИЯ
РАДИОТЕХНИЧЕСКИХ УСТРОЙСТВ И СРЕДСТВ
2.1. Основные этапы и методы моделирования радиотехнических устройств и
средств…………………………………………………................................... 25
2.2.
Модели
элементов
радиотехнических
устройств
на
основе
функциональных схем………………………………………………................... 34
2.3.
Задачи
оптимизации
радиотехнических
устройств
и
средств……………………………………………………………………………..38
ГЛАВА 3. РЕШЕНИЕ ЗАДАЧ МОДЕЛИРОВАНИЯ И ОПТИМИЗАЦИИ
РАДИОТЕХНИЧЕСКИХ УСТРОЙСТВ И СРЕДСТВ
3.1. Моделирование системы автоподстройки частоты………………………..43
3.2. Оптимизация параметров приемных входных систем…………….……... 58
ГЛАВА 4. ЭКОНОМИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ ……………………………………... 73
ГЛАВА 5. БЕЗОПАСНОСТИ ЖИЗНЕДЕЯТЕЛЬНОСТИ …………………....77
Заключение………………………………………………………………………..88
Список литературы…………………………………………………………...…. 89
Приложение……………………………………………………………..………. 91
2
Введение
Математическое моделирование радиотехнических систем и устройств на
ЭВМ является прогрессивным и весьма экономичным способом их
исследования и проектирования. Оно позволяет существенно ускорить и в
значительной степени автоматизировать процесс разработки радиосистем и
повысить их качество. Однако успешное решение инженерных задач
методами математического моделирования на ЭВМ в значительной степени
зависит от их способности давать новую информацию о системе в процессе
исследования ее модели и от возможности реализации модели на ЭВМ. Выбор
того или иного метода математического моделирования и построения
математической
модели
радиосистемы,
отвечающей
поставленной
инженерной задаче, не может быть формализован, требует от разработчика
творческого подхода и достаточно глубоких знаний в области теории
математического моделирования радиосистем. Как показывает практика,
выбор адекватной математической модели, позволяющей достаточно быстро
и эффективно решить поставленную инженерную задачу на ЭВМ, обычно
представляет наибольшие трудности и еще недостаточно освещен как в
отечественной, так и в зарубежной литературе. Поэтому развитие теории
построения математических моделей радиотехнических устройств и систем,
реализуемых на ЭВМ, имеет важное практическое значение.
В Республики Узбекистан в настоящее время наряду с другими видами
производства важное значения уделяется развитию техники и технологии,
применению современных информационных технологий в проектировании
технических систем.
Развитие производства республики особо важное значение приобретает в
связи с мировой финансово – экономическим кризисом. Как известно,
важнейшим приоритетом в социально - экономическим развитии Узбекистана
на 2009 год продолжит оставаться реализация принятой антикризисной
программы на 2009-2012 годы.
3
В книге Президента Республики Узбекистан И.Каримова «Мировой
финансово- экономический кризис, пути и меры по его преодолению в
условиях
Узбекистане» как одной
необходимость
дальнейшего
из ключевых
ускоренного
задач
проведения
указано
на
модернизации,
технического и технологического перевооружения предприятий, широкого
внедрения современных гибких технологий. В связи с этим, актуальной
является модернизация технологических оборудований в промышленности,
ускорение
применения
технологических
современных
процессов,
методов
создание
и
систем
управления
высокоэффективных
и
энергосберегающих технологий. В решении этих задач особое место занимает
широкое внедрение информационно-коммуникационной технологии, средств
автоматизации и современных гибких технологий, обеспечение конкурентно
способной продукции. [1, 2]
Характерной особенностью существующих радиотехнических систем
является ограниченный объем информации о свойствах, структурах и
параметрах объектов. Тенденция развития этих систем на базе средств
современной
информационной
обуславливает
технологии
целесообразность
и
применения
эффективных
современных
элементов
методов
моделирования и оптимизации в задачах создания новых средств и систем
связи.
В настоящее время для создании радиотехнических систем широко
применяются современные методы проектирования. Современные
системы
телекоммуникации характеризуется сложностью ее структуры, а также
большим
количеством
разнообразных
оборудований
и
выполняемых
функции. Для решения задач моделирования и оптимизации необходимо
применение методов машинного проектирования.
Используемые
традиционные
формы
проектирования
основаны
на
функциональном подходе. Недостатками данных форм проектирования
являются не оптимальность принимаемых решений.
4
В связи с этим задача моделирования и оптимизации на основе
современных и эффективных методов с применением вычислительной
техники является актуальной.
Целью выпускной квалификационной работы является алгоритмизация
задачи моделирования и оптимизации радиотехнических систем. В выпускной
работе решены следующие задачи:
 проведен анализ особенностей построения радиотехнических систем и
методов их моделирования;
 приведены модели элементов радиотехнических устройств и цифровые
модели;
 осуществлено моделирование радиотехнических систем с
приложениями
использованием
средствами System Identification Toolbox и SIMULINK
программной среды MatLab;
 разработан алгоритм решения задач выбора параметров элементов с учетом
многокритериальности проектирования.
5
ГЛАВА 1. ПРОБЛЕМЫ МОДЕЛИРОВАНИЯ И ПРОЕКТИРОВАНИЯ
РАДИОТЕХНИЧЕСКИХ УСТРОЙСТВ И СИСТЕМ
1.1 Особенности радиотехнических устройств и средств как объекта
моделирования и проектирования
Объектами
изучения
методами
моделирования
являются
радиотехнических устройства и средства. В дальнейшим их будем называть
радиосистемами.
Радиосистемой
называется
совокупность
технических
средств,
предназначенных для выполнения определенного круга задач, в которой при
обмене информацией между отдельными частями системы используются
радиосигналы s  s(t,  ) , способные переносить информационные процессы
   (t ) .
Информационная
сущность,
являющаяся
важной
особенностью
радиосистем определяется их функциональным назначением. С этой точки
зрения радиосистемы подразделяют на следующие классы:
 системы передачи информации (СПИ) от отправителя к получателю;
 радиолокационные
системы
(РЛС),
обеспечивающие
обнаружение,
сопровождения движущихся объектов и измерение их координат;
 радионавигационные системы (РНС), предназначенные для определения
местоположения движущихся объектов на самих объектах;
 радиосистемы
управления
(РСУ)
технологическими
процессами
и
различными объектами на расстоянии;
 системы
радиоразведки
радиосигналов,
излучаемых
(СРР),
обеспечивающие
различными
обнаружение
радиосредствами,
анализ
и
измерение их параметров, и определение направления их прихода;
 системы радиопротиводействия (СРП), используемые для разрушения
полезной информации в точке приема радиосигналов с целью нарушения
нормального функционирования заданной радиосистемы [4].
6
Для решения практических задач отдельные радиосистемы часто
приходится объединять в комплексы. Современные комплексы радиосистем
обычно содержат несколько радиосистем из перечисленных выше классов.
Примерами таких комплексов являются системы передачи информации через ИСЗ, автоматизированные комплексы радиосистем гидрометеослужбы
и.т.п. В процессе проектирования отдельных радиосистем,
работающих в
составе комплексов, часто приходится рассматривать их во взаимодействии с
другими радиосистемами. Так например, в состав спутникового комплекса
систем радиосвязи входят многоканальные СПИ, РЛС, обеспечивающие
сопровождение спутников - ретрансляторов. Комплексы радиоуправления
летательными аппаратами могут содержать РНС, РЛС, СПИ. Необходимо
также учитывать вопросы их электромагнитной совместимости, а также
наличие систем радиоразведки и радиопротиводействия. [13]
Радиосистемы относятся к весьма специфичному классу систем. При
исследовании и проектировании подобных систем методами моделирования
на ЭВМ мы встречаемся с проблемой сложности, которая проявляется в том,
что это:
 многомерные системы с очень большим числом элементов, функциональных
связей между ними и статистическим характером их возникновения;
 системы, находящиеся под постоянными случайными воздействиями;
 быстродействующие системы, в которых имеют место преобразования
радиосигналов одновременно со сравнительно медленно протекающими
информационными процессами.
При проектировании радиосистем необходимо учитывать значительное
число показателей качества.
Указанные обстоятельства приводят к тому, что без применения
специальных методов упрощения математического описания моделирование
радиосистем на ЭВМ оказывается практически невозможным. При этом
необходимо решить следующие основные задачи, непосредственно связанные
с оптимизацией процесса моделирования радиосистем на ЭВМ.
7
1.
Разработка
теории
формирования
математических
моделей
радиосистем минимальной сложности при условии обеспечения заданной
точности на различных
информационных уровнях их описания. При
оптимизации структуры математических моделей радиосистем должны быть
решены такие важные вопросы, как:
 минимизация
размерности
компонентами,
что
модели
обусловлено
и
упрощение
выбором
связей
между
соответствующего
ее
способа
декомпозиции радиосистемы при формировании ее модели;
 оптимизация способа дискретизации процессов в модели и методов
цифрового моделирования элементов радиосистемы;
 минимизация числа реализаций процесса функционирования модели при
условии получения достоверной информации о радиосистеме.
2. Развитие
прогрессивных
минимальное время
методов
моделирования,
позволяющих за
извлечь максимум информации об исследуемой
радиосистеме. К ним в частности, относятся методы разработки алгоритмов и
сервисных программ, обеспечивающих автоматический поиск лучшего
решения, оптимальных параметров радиосистемы при заданной структуре,
оптимальной структуры радиосистемы по заданному критерию.
3. Создание систем автоматизированного проектирования радиосистем, в
которых
используются
методы
автоматизированного
математического
моделирования и диалоговые режимы и процедуры.
1.2 Принципы формального описания радиоустройств и средств
Подготовка задачи к исследованию методом моделирования начинается
с составления неформального (концептуального) описания радиосистемы.
Неформальным описанием радиосистемы называется вся имеющаяся о
ней совокупность сведений, достаточная для установления предполагаемого
или
фактического
алгоритма
ее
работы.
Неформальное
описание
радиосистемы должно содержать информацию, достаточную для построения
8
ее функциональной схемы. Последняя служит основой для разработки
формального описания, из которого далее можно получить желаемую
математическую модель системы.
Описание системы,
составленное по ее функциональной схеме с
использованием определенного базиса операторов, позволяющих по входным
воздействиям найти реакцию системы в общем виде, назовем обобщенной
математической модель или формальным описанием.
Чтобы
составить
формальное
описание,
необходимо,
используя
функциональную схему системы, ввести множество характеризующих ее
параметров и базис операторов, которые устанавливают отношения между
этими параметрами. Поэтому первым шагом при построении формального
описания системы является определение множества ее параметров
Q  qi ,
i  1,2,........n,
(1.1)
i  1,2,.........m
(1.2)
и базиса операторов
A  Ai ,
Под
параметрами
системы
далее
понимаются
постоянные
или
переменные во времени величины, которые характеризуют состояние системы
в данный момент времени, задают ее свойства и характеристики. При этом
структура системы определяется ее функциональной схемой, элементы
которой должны быть описаны соответствующими операторами
Ai
из
множества A (1.2).
Все параметры (1.1) радиосистемы можно разбить на четыре
подмножества:
Q  V ,  ,  ,  ,
9
где
V  vi (i  1,2,.......k ) -
фазовые
переменные
   i (i  1,2,........l ) - внешние параметры;
(координаты)
системы
   i (i  1,2,........m) - внутренние
параметры,    i (i  1,2,.......n) - выходные параметры.
Фазовыми переменными системы называются функции времени υi
которые определяют состояние системы в любой заданный момент времени t.
В состав множества фазовых переменных V входят:
X  xi (i  1,2,........q) -
внешние
или
входные
фазовые
переменные,
образующие вектор входных воздействий;
Y  yi (i  1,2,...... p) - выходные фазовые переменные, образующие вектор
реакций системы;
Z  z i (i  1,2,....... f ) - внутренние фазовые переменные.
Оператор
Ai (i  1,2,.......m) представляет собой правило, по которому каждому
элементу xi множества
детерминированных)
X входных фазовых переменных (случайных или
ставится
в
однозначное
или
взаимооднозначное
соответствие элемент yi множества Y выходных фазовых переменных. При
этом имеет место, следующее операторное уравнение:
Y  AX
(1.3)
Число различных функциональных звеньев, из которых можно
составить функциональную схему радиосистемы на любом иерархическом
уровне, конечно.
Поэтому для формального описания радиосистем на заданном иерархическом
уровне достаточно ввести конечное множество (алфавит) операторов
A  Ai ,
i  1,2,........, M
(1.4)
Это множества обычно называют базисом операторов.
Внешними параметрами системы  называют физические величины,
численные значения которых определяют характеристики входных фазовых
10
переменных X . Вектор входных воздействий, таким образом, можно описать
следующим соотношением:
X  X ( , t )
(1.5)
Внутренними параметрами системы  называют физические величины,
численные значения которых характеризуют свойства функциональных
звеньев, образующих систему и описываемых операторами множества A . При
этом операторы можно представить следующим соотношением:
A  A(  )
Сформулированные
(1.6)
определения
позволяют
ввести
понятие
формального описания радиосистемы и ее математической модели. В общем
случае формальное описание системы определяется операторным уравнением
(1.3). С учетом введенных внешних (1.5) и внутренних (1.6) параметров это
уравнение принимает вид
Y (t )  A( ) X ( , t ),
где
 и  в свою очередь могут быть функциями времени t .
(1.7)
Уравнение
(1.7) описывает множество различных систем. Чтобы описать конкретную
систему, необходимо уточнить и детализировать оператор
A(  )
и
осуществить его декомпозицию – разбить систему на подсистемы. Если далее
ввести ограничения и допущения относительно функционирования отдельных
звеньев системы, то из формального описания может быть получена
математическая модель конкретной системы. В зависимости от характера
ограничений и допущений математические модели будут различными. Таким
образом, из формального описания (1.7) можно получить множество моделей
системы.
11
Выходным параметром системы является физическая величина,
численное значение которой характеризует качество работы системы.
Множество выходных параметров системы    i (i  1,2,..........n) позволяет
количественно оценить правильность работы и качество выполнения
системой поставленной задачи. Для оценки множества выходных параметров
γ формальное описание системы в общем виде можно представить
соотношением
  F1 ( A,  ,  ) ,
(1.8)
где A - оператор, отображающий структуру системы. Такое описание в
замкнутой форме можно получить лишь в простейших случаях.
При
исследовании
или
проектировании
радиосистем
методами
моделирования на ЭВМ применяется следующее формальное описание
входных параметров:
  F2 Y (t ) ,
где Y (t )  yi (t )(i  1,2,...... p);
(1.9)
Tн - время наблюдения реализации).
0  t  Tн ;
Здесь выходной параметр радиосистемы получается в результате обработки
выборки объемом p из ансамбля реализаций выходной фазовой переменной
Y.
Формальная схема моделирования системы на ЭВМ, в результате
которого можно получить оценку ˆ выходного параметра, показана на рис.
1.1. Здесь задача решается методом статистического моделирования, т.е.
путем многократных прогонов модели при заданных начальных условиях Y0
и X 0 параметрах системы  и  .
В блоке X формируется p независимых реализаций входных фазовых
переменных X  xi  , t(i  1,2,...... p;
0  t  Tн ) . Эти реализации поступают в
12
блок ( A) , являющийся реализованной на ЭВМ математической моделью
системы, отображающей те или иные ее особенности. На выходе блока A
получаем
реализаций
p
Y  yi (t )(i  1,2,......, p;
Y
является
выходных
фазовых
переменных
0  t  Tн ) . Для стохастических систем в общем случае
нестационарным
случайным
процессом
с
многомерным
распределением. В блоке F2 осуществляется преобразование и статистическая
обработка выборки Y , в результате которой
получаем оценку выходного
параметра системы ˆ .
Далее полученные оценки ˆ сравниваются с требуемыми значениями  
выходных
параметров,
определяемыми
техническим
заданием
на
проектирование системы. На основании сравнения выносится решение о
дальнейшей процедуре моделирования. Если результат сравнения ˆ и ˆ 
неудовлетворителен, то принимается решение о продолжении моделирования.
Если результат сравнения ˆ и ˆ  удовлетворителен, то принимается решение
о прекращении исследований, и результаты моделирования фиксируются в
виде документа.
Рис. 1.1 Схема моделирования системы
13
Таким образом, для моделирования системы необходимо располагать
формальным описанием относительно множества выходных параметров
   i (i  1,2,......, n) . Выходные параметры, используемые для оценки качества
функционирования системы, тесно связаны с конкретными задачами,
подлежащими решению методами моделирования на ЭВМ. Таким выходными
параметрами могут быть технико-экономическая эффективность, техническая
эффективность, показатели качества.
Технико-экономической
эффективностью
системы
называется
количественная оценка ее технической эффективности с учетом стоимости.
Для оценки технико-экономической эффективности желательно иметь единое
формальное
описание
системы,
характеризующее
как
техническую
эффективность, так и средства С , необходимые для ее обеспечения:
Этэ   1  F1 (C, Э),
(1.10)
где С  1 (С1 , С2 ,........, Сk ) - функция стоимости проектирования, разработки и
эксплуатации системы. Построение реализуемых на ЭВМ математических
моделей радиосистем по
формальному описанию (1.10) связано со
значительными трудностями. Это объясняется отсутствием необходимой
априорной информации, особенно на начальных стадиях проектирования.
Технической
эффективностью
системы
называют
степень
ее
пригодности к выполнению поставленной задачи в заданных условиях,
выраженную количественной мерой. В общем случае для оценки технической
эффективности системы необходимо располагать следующим формальным
описанием:
Э   2  F1 (V , K ),
14
(1.11)
где
V   2 (v1 , v2 ,....., vk ) – результирующая производительность системы
(например,
скорость
обслуживаемых
передачи
объектов);
информации,
число
K   3 ( K 2 , K 3 ,......., K m ) -
одновременно
результирующий
показатель качества системы. Таким образом, техническая эффективность
системы при заданной результирующей производительности зависит от
множества K  K i (i  1,2,......m)
показателей качества системы, элементы
которого характеризуют систему с различных точек зрения (в различных
сечениях).
Показатели качества, которые можно рассматривать как выходных
параметры  , устанавливают при формулировке технического задания на
проектирование системы, и далее их необходимо оценивать методом
моделирования рассматриваемого варианта системы. Показатели качества
радиосистем можно разделить на информационные, конструктивные и
экономические.
точность,
Информационными
разрешающая
показателями
способность,
качества
дальность
являются
действия,
помехоустойчивость, и.т.п.; конструктивными показателями качества - масса
аппаратуры, ее объем и габариты, надежность, и.т.д.; экономическими
показателями- стоимость, безопасность и безвредность
для окружающей
среды, простота утилизации и.т.п. [12]
Техническая эффективность систем (1.11) зависит от всей совокупности
перечисленных показателей качества, которые являются взаимосвязанными –
изменение одного из них, как правило, приводит к изменению остальных.
Оценка технической эффективности систем должна проводиться с учетом
этих связей.
На
этапе
системотехнического
проектирования
радиосистем
из
множества показателей качества, как правило, можно выделить один главный,
который, с одной стороны, непосредственно характеризует техническую
эффективность, а с другой - сам зависит от ряда показателей. Примером
такого показателя качества в информационных радиосистемах может служить
15
точность их работы
T  K1   4 ( K 2 , K 3 ,......K m ). При этом формальное
описание системы для представить следующим соотношением:
 3  Э  F1 (V , T )
16
(1.12)
2.
ПРИНЦИПЫ
МАТЕМАТИЧЕСКОГО
МОДЕЛИРОВАНИЯ
РАДИОТЕХНИЧЕСКИХ УСТРОЙСТВ И СРЕДСТВ
2.1 Основные этапы и методы моделирования радиотехнических
устройств и средств
17
ГЛАВА
3.
РЕШЕНИЕ
ЗАДАЧ
МОДЕЛИРОВАНИЯ
И
ОПТИМИЗАЦИИ РАДИОТЕХНИЧЕСКИХ УСТРОЙСТВ И СИСТЕМ
3.1 Моделирования системы автоподстройки частоты
Системы фазовой автоподстройки частоты (ФАПЧ) применяются в
радиоприемных устройствах, перестраиваемых по частоте генераторах
высокостабильных колебаний и других устройствах. Функциональная схема
системы ФАПЧ показана на рис. 3.1. Система стабилизирует частоту
подстраиваемого генератора (ПГ) по сигналу с высокостабильного эталонного
генератора (ЭГ).
Объектом управления в системе ФАПЧ является ПГ, частота колебаний
(или фаза) напряжения которого из меняется в зависимости от напряжения
которого изменяется в зависимости от напряжения, вырабатываемого
управляющим
элементом
(УЭ),
при
этом
напряжение
ПГ
остается
неизменным. Частота напряжения ПГ является выходным сигналом системы
ФАПЧ. На систему действует напряжение от эталонного генератора с
частотой ωэ, этот сигнал является управляющим воздействием. Измерителем
рассогласования является фазовый детектор (ФД), выходной сигнал которого
является нелинейной
периодической функцией разности фаз сигналов,
подаваемых от ЭГ и ПГ. Сигнал с ФД через фильтр нижних частот (ФНЧ)
подается на УЭ, который перестраивает частоту ПГ, приближая ее к частоте
ЭГ. В установившемся режиме в системе устанавливается постоянная
разность фаз между напряжениями u э и u г при этом напряжение на выходе
ФД также будет постоянным, в результате чего частота сигнала с ПГ
окажется равной частоте сигнала с ЭГ. [15,20]
18
Начальное рассогласование частот от ЭГ и ПГ
 н   э   гн
(3.1)
,
где  гн - начальная частота сигнала ПГ.
После включения системы ФАПЧ частота сигнала ПГ
 г   гн   гу .
Составляющая  гу
(3.2)
возникает из-за перестройки частоты ПГ и
определяется выражением
 гу  k г k уэ u фд  k г k уэ F ( )k д
(3.3)
где kг - коэффициент передачи ПГ по частоте; k уэ - коэффициент передачи
УЭ; k д - коэффициент, равный максимальному напряжению на входе ФД;  разность фаз напряжений ЭГ и ПГ.
Для простоты принято, что ФНЧ отсутствует и напряжение с ФД
подается на УЭ. Величина
 уд  k г k уэ k д ,
имеющая
размерность
круговой
частоты,
допустимое начальное рассогласование частот
(3.4)
определяет
максимальное
 н , которое может быть
скомпенсировано в системе ФАПЧ, эту величину называют полосой
удержания системы. С учетом выражений (3.3) и (3.4) частота сигнала с ПГ
(3.2) оказывается равной
 г   гн   уд F ( )
19
(3.5)
Разность фаз сигналов с ЭГ и ПГ определяется выражением
t
   0     э   г dt ,
(3.6)
0
где  0 - начальное значение разности фаз.
Из последнего выражения следует, что
  э  г
(3.7)
В установившемся режиме разность фаз  - постоянная величина,
поэтому частота сигнала ПГ равна частоте сигнала ЭГ, т.е. ошибка
стабилизации частоты сигнала ПГ равна нулю.
Подставив в выражение (3.7) формулу (3.5), получим нелинейное
дифференциальное уравнение для системы ФАПЧ:
   уд F ( )   н
Рис. 3.1 Функциональная схема ФАПЧ
20
(3.8)
Рис. 3.2 Структурная схема ФАПЧ
Уравнение (1.16) является основным дифференциальным уравнением
системы ФАПЧ; из этого уравнения следует, что в любой момент времени
алгебраическая сумма разности частот  э -  г и расстройки является
постоянной величиной, равной начальному рассогласованию частот сигналов
ЭГ и ПГ.
Уравнениям (3.1) – (3.7) соответствует структурная схема системы
ФАПЧ, изображенная на рис. 3.2. Блок 1 / р позволяет выполнить операцию
интегрирования, соответствующую выражению (3.6), возмущение
учитывает
влияние
на
качество
работы
системы
n(t )
флуктуационной
составляющей напряжения, а воздействие г - влияние нестабильности
частоты ПГ.
В магистерской диссертации рассмотрены условия устойчивости
системы ФАПЧ (структурная схема приведена на рис. 3.2), передаточная
функция которой в разомкнутом состоянии имеет вид
W p ( p )
K (1  pT2 )
.
p(1  pT1 )(1  pTфT)
(3.9)
Отсюда получим характеристическое уравнение системы ФАПЧ
T1Tфд р 3  (Т1  Т фд ) р 2  (1  КТ 2 ) р  К  0
21
(3.10)
Матрицу Гурвица можно представить так:
T1  Tфд ,
К
,0 


1  КТ 2 , 0
Т 1Т фд ,
0
Т 1  Т фд , К 

(3.11)
Условия устойчивости получаются следующими:
T1Tфд  0; ∆1  T1  Tфд  0;
∆2  (T1  Tфд )(1  КТ 2 )  КТ1Т фд  0 .
Первые два условия выполняются при любых значениях параметров,
последнее- в том случае, когда
K  K кр 
Из
Т 1  Т ФД
Т ФД (Т 1  Т 2 )  Т 1Т 2
.
(3.12)
этого выражения следует, что форсирующее звено улучшает
устойчивость системы, повышает критический коэффициент усиления.
Действительно, если при Т 2  0
Т2 
К кр  1 / Т 1  1 / Т ФД , то
Т ФД Т 1
при
К КР   .
Т ФД  Т 1
(3.13)
Для моделирования данной системы применен SIMULINK программной
среды Matlab. Резултаты моделирования приведены на рис. 3.3, 3.4
Схема модели ФАПЧ:
22
А) К=200, Т3=0,005, T1=0,01
23
Б) К=150, Т3=0,005, T1=0,01
В) К=250, Т3=0,005, T1=0,01
Рис. 3.3 Структурная схема и результаты моделирования исходной
ФАПЧ на Матлаб
24
Схема модели ФАПЧ с форсирующим элементом
А) К=200, Т3=0,005, T1=0,01, T2=0,04
25
Б) К=200, Т3=0,005, T1=0,01, T2=0,01
В) К=250, Т3=0,005, T1=0,01, T2=0,01
Рис. 3.4
Структурная схема и результаты моделирования ФАПЧ с
введением форсирующего элемента
26
Результаты
моделирования
показывает,
что
при
введении
форсирующего элемента время переходного процесса и перерегулирование
уменьшается.
В работе также рассмотрена цифровая модель системы ФАПЧ,
структурная схема которой показана на рис. 3.2.
Пренебрегая для упрощения постоянной времени фазового детектора
получим передаточную функцию системы ФАПЧ в разомкнутом состоянии
W p ( p) 
k (1  pT2 )
.
p(1  pT1 )
(3.14)
Применим метод дискретной аппроксимации по переходному процессу.
При этом цифровой эквивалент определяется по формуле. Цифровая модель
разомкнутой системы определяется дискретной передаточной функцией
W p ( z) 
где c11  k (T2  T1 )(1  e   );
c11 z 1
c12 z 1
,

1  a11 z 1 1  z 1
c12  kT;
a11  e   ;
27
(3.15)
  T / Т1 .
Рис. 3.5 Схема алгоритма моделирования цифровой системы ФАПЧ
Для выходного сигнала Z - преобразование (частоты напряжения
перегреваемого генератора) имеет вид
Y ( z )  W p ( z ) E ( z ),
где
E ( z )  X ( z )  Y ( z ) -преобразование
сигнала
(3.16)
ошибки;
X ( z)  Z
преобразование входного сигнала (частота сигнала с эталонного генератора).
28
-
Выражению
(3.16)
с
учетом
передаточной
функции
(3.15)
соответствует следующее разностное уравнение:
y(nT )  с1е(n  1)T   a1 y(n  1)T ,
где e(nT )  x(nT )  y(nT );
c1  c11  c12 ;
(3.17)
a1  a11  1.
Уравнение (3.17) является цифровой модель системы ФАПЧ, схема
алгоритма которого приведена на рис (3.3).
Рассмотрим импульсную систему автоподстройки частоты, которая
нашла широкое применение в различных радиотехнических устройствах.
Передатчики, собранные по такой схеме, используются в системах радиосвязи
и радиолокации. Функциональная схема системы изображена на рис. 3.4,а.
Автогенератор системы (АГ) работает в импульсном режиме и обеспечивает
необходимую мощность колебаний. Стабилизацию частоты колебаний
обеспечивает маломощный генератор (ЭГ), а импульсный режим работы
системы автоподстройки частоты- импульсный модулятор (ИМ). Перестройка
частоты автогенератор осуществляется управляющим элементом (УЭ). На
рис.3.6,а УПЧ- усилитель промежуточной
частоты, ЧД- частотный
дискриминатор. [31]
Частота
ограниченные
колебаний
промежутки
автогенератора
времени,
подстраивается
соответствующие
только
в
длительности
модулирующих импульсов. В промежутках между импульсами сигнал на
выходе
смесителя
(СМ)
отсутствует,
т.
Е.
система
автоподстройки
оказывается разомкнутой.
Передаточная функция непрерывной части системы (рис.3.6,б)
Wн ( р )  k Д k уWф ( p ) ,
29
(3.18)
Рис. 3.6 Цифровая система автоподстройки частоты:
где k Д , k у -коэффициент передачи дискриминатора и управляющего элемента;
Wф ( p ) - передаточная
функция фильтра.
Передаточная функция приведенной непрерывной части системы
k
1  е  рТ
W ( p) 
,
1  pTф
р
(3.19)
где k Д , k у , k ф .
Передаточной функции приведенной непрерывной части соответствует
импульсная переходная функция

 (t )  k 1(t )  e
 t / Tф
 1(t  T )  e
30
 t T / Tф
1(t  T )
.
(3.20)
Передаточная
функция
разомкнутой
импульсной
системы
в
соответствии с выражением.
Рис. 3.7 Зависимость критического коэффициента усиления от 
e   (1 )  e  
W p ( z)  k
;
z  e 
Смещенная
передаточная

функция
T
Tф
разомкнутой
системы
автоподстройки частоты определяется выражением. [13]
Определим
условие
устойчивости
автоподстройки
частоты.
Характеристическое уравнение системы в соответствии имеет вид


z  e    k e   (1 )  e    0
Условие устойчивости системы: Iz1 I | e    k e   (1 )  e    | 1 .
Критический коэффициент усиления найдем, приравняв последнее
выражение минус единице. В результате получим, что
k кр  (1  e   ) /(e   (1 )  e   ) .
На рис. 3.7 показана зависимость k кр  f (  ) , рассчитанная при   0,25 . Из
рисунка видно, что с уменьшением  критический коэффициент усиления
увеличивается
и при   0 оказывается равным бесконечности, так как при
малых значениях

свойства импульсной системы приближаются
31
к
свойствам непрерывной, при   0 эти свойства совпадают. При   2
критический коэффициент усиления также увеличивается, так как свойства
замкнутой системы автоподстройки частоты приближаются к свойствам
разомкнутой системы, которая устойчива при любом коэффициенте
усиления. [16]
Дискретные
значения
переходного
процесса
определим
из
Z
-
преобразования для переходной функции системы:
H ( z )  W3 ( z )
где
W3 ( z ) -


z
k e   (1 )  e  
z

,

  (1 )

z 1 z  e  k e
 e z 1
передаточная
функция

замкнутой

цифровой
системы,
рассчитываемая.
При k  10,
  0,5 и   0,25
H ( z) 
0,8
z
.
z  0,2 z  1
Применив формулы, вычислим переходный процесс в системе
автоподстройки частоты по формуле


h(nT )  0,665 1(nT )  (0,2) n .
На рис.3.8. построен переходный процесс, рассчитанный при заданных
параметрах системы.
Рис. 3.8 Переходный процесс в цифровой системе
32
Экономическая часть
I. Технико-экономические обоснование проекта
II. Определить объем инвестиции
 Стоимость основных фондов
 Объем инвестиции на покупку материально-производственных запасов
 Объем инвестиции на покупку малоценного инвентаря и контрольноизмерительных приборов
 Расчет заработной платы производственных рабочих
III. Определить экономическую эффективность, годовой доход
IV. Определить срок окупаемости инвестиции
1. Технико-экономическое обоснование проекта
 Цель, сущность и задачи проекта и его актуальность
 Экономическая эффективность проекта
2. Определить объем инвестиции
Нижеследующим таблице дано приведенные затраты на ВКР
Стоимость основных фондов
№
Наименование основных фондов
Таблица3.
Кол-во Стоимость ОФ
1
Здания и сооружения
2
251400500
2
техника
125
5612500
3
Машины и оборудования
50
94525050
177
Итого /
Амортизационные отчисления составляет 20 % от стоимости ОФ
Аотч = 0,2 х ОФ /12
Затраты на текущий ремонт и техническое обслуживание 12% от
стоимости ОФ
Рт 12%ОФ
/12
33
Расчет заработной платы производственных рабочих
Таблица 4
Наименование операции
№
Долж Колич Средная Стоимость
ность ество дневная
работы
дней зарплата
СНС
1
15000
15000
Выбор теми на разработку
1
2
Изучение и анализ литератур по
темы
МНС
2
7050
14100
3
Разработка интерфейса
программы
МНС
2
7050
14100
4
Занесения плана лекции
МНС
3
7050
21150
5
Отладка программы
МНС
1
7050
7050
6
Тестирования комплекс
программы
МНС
2
7050
14100
Выявление ошибок
МНС
2
7050
14100
Исправление ошибок
МНС
2
7050
14100
Экономическая часть
МНС
СНС
МНС
СНС
2
1
2
1
7050
15000
7050
15000
14100
15000
14100
15000
МНС
1
7050
7050
11
Разработка пояснительной
записки
12
Рецензирование
СНС
1
15000
15000
Оформление и защита ВКР
МНС
1
7050
7050
7
8
9
Охрана труда
10
13
Итого:
24
201000
Основная зароботная плата определяется как сумма оплаты труда всех
рабочих и премии в размере 40 %
34
Зосн  СОТ * 0,4 СОТ
Дополнительной заработной платы производственных рабочих берется 10 %
от основного З/п
Зд  Кд  Зосн
Фонд оплаты труда определяется как сумму основной и дополнительной
заработной платы
ФОТ  Зосн  Зд
Затраты на социальной страхование рассчитывается 25% от ФОТ
Офсс  25%  ФОТ
Транспортные расходы рассчитывается 20% от Зосн
Ртр  0,2 Зосн
Расход пара на производственные нужды
Длина – 235
Ширина - 125
V = длина х ширина
Расходы на электроэнергии определяются поформуле
W = N*T*S
N – установленная мощность, кВт
T – время работы
S- стоимость электроэнергии за 1кВт
W =1258400
Объем инвестиции определяется по формуле
К  МПЗ ФОТ  Аоф   Р
35
Смета затрат на проведение разработки
Таблица 5
Наименование статьей затрат
Сумма
1
Стоимость выполненных работ
125000
2
Затраты на производство
254300
3
Производственная себестоимость
2168
4
Расходы периода
31025
5
Материальные затраты
3021500
6
Сырьё
5685
7
Электроэнергия +отопления
512400
8
35900
ФОТ
9
Социальное страхование
10
80250
351044
Амортизация
11
Прочие затраты
651300
12
Основная заработная плата
503000
36
Расчет экономической эффективности выполненных работ
Таблица 6.
№ Наименование показателей
Ед.изм
ерения
сумма
Примечание
1
Стоимость выполненных работ
Сум
20135005
Таблица
2
Затраты на производство
Сум
345705
Таблица
Сум
245130
Формула
4
Инвестиции
Экономическая эффективность
Сум
3550
Формула
5
Срок окупаемость
Месяц
12
Формула
6
рентабельность
%
102
Формула
3
Экономическую эффективность определим по формуле
С1= С2 * 1,3
Э  (С1 С 2)Q
С1 и С2 –себестоимость до и после
Q - объём производство
Рентабельность определим по формуле
R
Э 100%
К
Определяем срок окупаемости
Ток 
К
Э
37
Безопасность жизнедеятельности.
БЖД - это область знаний, изучающая опасности, угрожающие человеку в
среде обитания (природной, производственной, бытовой), и способы защиты
от них. В основу теории безопасности человека положена концепция
деятельности, одним из наиболее существенных моментов которой является
аксиома о потенциальной опасности в любом из видов деятельности. В таком
случае,
безопасность
можно
определить,
как
такое
состояние
жизнедеятельности, при котором с определенной вероятностью исключается
принесение ущерба здоровью человека. Такое состояние достигается с
помощью определенного механизма управляющих воздействий на те
факторы, от которых зависят условия БЖД.
Проблема сохранения окружающей природной среды, обеспечение
экологической безопасности охватывает все сферы жизнедеятельности
человека. В основных законодательных документах Узбекистана отмечается
необходимость повышения эффективности государственного управления в
области охраны природы и использования природных ресурсов, контроля
состояния окружающей среды. Проблема охраны природы и улучшения
окружающей
среды
носит
ярко
выраженный
характер
и
требует
объединенных усилий всех звеньев при производстве исследований.
Основную часть облучения население земного шара получает от
естественных источников радиации. Большинство из них таковы, что
избежать облучения от них совершенно невозможно. На протяжении всей
истории существования Земли разные виды излучения падают на поверхность
Земли из космоса и поступают от радиоактивных веществ, находящихся в
земной
коре.
Человек
подвергается
облучению
двумя
способами.
Радиоактивные вещества могут находиться вне организма и облучать его
снаружи; в этом случае говорят о внешнем облучении. Или же они могут
оказаться в воздухе, которым дышит человек, в пище или в воде и попасть
внутрь
организма.
Такой
способ
облучения
38
называют
внутренним.
Облучению от естественных источников радиации подвергается любой
житель Земли.
Излучения радиоактивных веществ оказывает очень сильное воздействие
на все живые организмы. Даже сравнительно слабое излучение, которое при
полном поглощении повышает температуру тела лишь на 0,001 °С, нарушает
жизнедеятельность клеток.
Существует три пути поступления радиоактивных веществ в организм:
при вдыхание воздуха, загрязненного радиоактивными веществами, через
зараженную пищу или воду, через кожу, а также при заражении открытых
ран. Наиболее опасен первый путь, поскольку во-первых, объем легочной
вентиляции очень большой, а во-вторых, значения коэффициента усвоения в
легких более высоки.
При попадании радиоактивных веществ в организм любым путём они
уже через несколько минут обнаруживаются в крови. Если поступление
радиоактивных веществ было однократным, то концентрация их в крови
вначале возрастает до максимуму, а затем в течение 15-20 суток снижается.
Разумеется, если доза облучения достаточно велика, облученный
человек погибнет. Во всяком случае, очень большие дозы облучения порядка
100 Гр. вызывают настолько серьезное поражения центральной нервной
системы, что смерть, как правило, наступает в течение нескольких часов или
дней. При дозах облучения от10 до 50 Гр. при облучении всего тела
поражение ЦНС может оказаться не настолько серьезным, чтобы привести к
летальному исходу, однако облученный человек, скорее всего все равно умрет
через одну-две недели от кровоизлияний в желудочно-кишечном тракте. При
еще меньших дозах может не произойти серьезных повреждений желудочнокишечного тракта или организм с ними справится, и, тем не менее, смерть
может наступить через один-два месяца с момента облучения главным
образом из-за разрушения клеток красного костного мозга главного
компонента кроветворной системы организма: от дозы в 3 - 5 Гр. при
облучении всего тела умирает примерно половина всех облученных. Таким
39
образом, в этом диапазоне доз облучения большие дозы отличаются от
меньших лишь тем, что смерть в первом случае наступает раньше, а во втором
позже. Разумеется, чаще всего человек умирает в результате одновременного
действия всех указанных последствий
облучения. Исследования в этой
области необходимы, поскольку полученные данные нужны для оценки
последствий ядерной войны и действия больших доз облучения при авариях
ядерных установок и устройств. Красный костный мозг и другие элементы
кроветворной
системы
наиболее
уязвимы
при
облучении
и
теряет
способность нормально функционировать уже при дозах облучения 0,5 1 Гр.
К счастью, они обладают также замечательной способностью к регенерации, и
если доза облучения не настолько велика, чтобы вызвать повреждения всех
клеток, кроветворная система может полностью восстановить свои функции.
Если же облучению подверглось не все тело, а какая-то его часть, то
уцелевших клеток мозга бывает достаточно для полного возмещения
поврежденных клеток. Репродуктивные органы и глаза также отличаются
повышенной чувствительностью к облучению.
Поэтому можно сделать вывод, что радиация очень опасна для людей
и для последующего потомства. Так, например, вероятность заболеть раком
легких на каждую единицу дозы облучения для шахтеров урановых рудников
оказалась в 4 7 раз выше, чем для людей, переживших атомную
бомбардировку. Следовательно проблема разработки средств защиты от
радиации очень актуальна в наше время. И хотя в материалах некоторых
обследований содержится вывод о том, что у облученных родителей больше
шансов родить ребенка с синдромом Дауна, другие исследования этого не
подтверждают. Несколько настораживает сообщение о том, что у людей,
получающих малые дозы облучения, действительно наблюдается повышенное
содержание клеток крови с хромосомными нарушениями.
Согласно оценкам, полученным при первом подходе, доза в 1 Гр.,
полученная при низком уровне радиации только особями мужского пола,
индуцирует появление от 1000 до 2000 мутаций, приводящих к серьезным
40
последствиям, и от 30 до 1000 хромосомных аберраций на каждый миллион
живых новорожденных. Оценки, полученные для особей женского пола,
гораздо менее определенны, но явно ниже; это объясняется тем, что женские
половые клетки менее чувствительны к действию радиации. Согласно
ориентировочным оценкам, частота мутаций составляет от 0 до 900, а частота
хромосомных аберраций от 0 до 300 случаев на миллион живых
новорожденных.
Средства защиты организмов от излучения…
Вследствие этого человечество, несмотря на малую изученность данной
проблемы, активно занимается разработкой средств и мер защиты организмов
от радиации.
Так, например, для защиты от воздуха, заражённого радиоактивными
частицами можно применять противогазы и респираторы (для шахтёров).
Также есть общие методы зажиты такие как:
 увеличение расстояния между оператором и источником;
 сокращение продолжительности работы в поле излучения;
 экранирование источника излучения;
 дистанционное управление;
 использование манипуляторов и роботов;
 полная автоматизация технологического процесса;
 использование
средств
индивидуальной
защиты
и
предупреждение знаком радиационной опасности;
 постоянный
контроль над
уровнем
излучения и за
дозами
облучения персонала.
К средствам индивидуальной защиты можно отнести
противорадиационный костюм с включением свинца. Лучшим
поглотителем гамма-лучей является свинец. Медленные нейтроны хорошо
поглощаются бором и кадмием. Быстрые нейтроны предварительно
замедляются с помощью графита.
41
Скандинавская компания Handy-fashions.com занимается разработкой
защиты от излучения мобильных телефонов, так, например, в этом (2003)
году она представила жилет, кепку и шарф предназначенные для защиты от
вредного изучения мобильных телефонов. Для их производства
используется специальная антирадиационная ткань. Только карман на
жилетке выполнен из обычной ткани для устойчивого приёма сигнала.
Стоимость полного защитного комплекта от 300 долларов.
Защита от внутреннего облучения заключается в устранении
непосредственного контакта работающих с радиоактивными частицами и
предотвращение попадания их в воздух рабочей зоны.
Необходимо руководствоваться нормами радиационной
безопасности, в которых приведены категории облучаемых лиц,
дозовые пределы и мероприятия по защите, и санитарными правилами,
которые регламентируют размещение помещений и установок, место
работ, порядок получения, учета и хранения источников излучения,
требования к вентиляции, пылегазоочистке, обезвреживанию
радиоактивных отходов и др.
Также для защиты помещений с персоналом, в Пензенской
государственной архитектурно-строительной академии ведутся разработки
по созданию «высокоплотной мастики для защиты от радиации». В состав
мастик входят: связующее - резорцино-формальдегидная смола ФР-12,
42
отвердитель - параформальдегид и наполнитель - материал высокой
плотности.
Известно, что и в медицине для лечения рака применяется способ
лучевой терапии, т.е. облучения раковых клеток. Облучение уничтожает
раковые клетки, но убивает и только что пересаженные из костного мозга
донора стволовые клетки. Решением этой проблемы занялся институт
Паттерсона в Манчестере под руководством доктора Радж Чопра (Raj
Chopra). Они усовершенствовали метод пересадки стволовых клеток донора
больному, который применяется в некоторых случаях при неэффективности
стандартных схем. Этим клеткам была добавлена защита от лучевой
терапии. Ученые предложили вводить при помощи вируса в донорские
клетки специальный ген, который защищает их от повреждающего
действия лучевой терапии.
Манчестерские ученые, которым удалось на практике создать такие
устойчивые к радиации клетки, надеются, что их присутствие в организме
поможет активизировать противоопухолевый иммунитет.
Анализ опасных и вредных факторов, причин и динамики травматизма.
Опасным называется производственный фактор, воздействие которого на
работающего в определенных условиях приводит к травме или другому
внезапному резкому ухудшению здоровья. Если же производственный фактор
приводит к заболеванию или снижению работоспособности, то его считают
вредным (ГОСТ 12.0.002-80). Опасные и вредные производственные факторы
подразделяются на четыре группы: физические, химические, биологические и
психофизиологические.
43
К физическим опасным и вредным производственным факторам в
энергетике
можно
отнести:
подвижные
части
производственного
оборудования, повышенное значение напряжения в электрической цепи,
повышенный
уровень
ионизирующих
излучений,
повышенную
напряженность электрического, магнитного полей и другие.
К химическим опасным и вредным производственным факторам относятся
химические вещества, которые по характеру воздействия на организм
человека
подразделяются
сенсибилизирующие,
на
канцерогенные,
токсические,
мутагенные,
раздражающие,
влияющие
на
репродуктивную функцию. По путям проникновения в организм человека они
делятся на проникающие через органы дыхания, желудочно-кишечный тракт,
кожные покровы и слизистые оболочки.
К биологическим опасным и вредным производственным факторам
относятся патогенные микроорганизмы и продукты их жизнедеятельности, а
также макроорганизмы.
К психофизиологическим опасным и вредным производственным факторам
относятся физические и нервно-психические перегрузки.
Основными
результатами
воздействия
опасных
и
вредных
производственных факторов на работников являются соответственно травмы
и профессиональные заболевания. Частным случаем профессионального
заболевания является профессиональное отравление.
Целью анализа травматизма
является
разработка мероприятий
по
предупреждению несчастных случаев. Анализ травматизма включает два
этапа. Первый из них - тщательное всестороннее расследование обстоятельств
и причин несчастного случая на месте его происшествия, второй систематический анализ и обобщение причин несчастных случаев. Среди
методов анализа травматизма можно выделить следующие:
-монографический;
-экономический;
-эргономический;
44
-психофизиологический;
-статистический.
Рассмотрим
более
полно
статистический
метод,
как
наиболее
распространенный при анализе травматизма на энергетических предприятиях.
Он основан на анализе статистического материала по травматизму,
накопленного за несколько лет на предприятии или в отрасли. Результаты
анализа статистического материала дают в виде таблиц, диаграмм и графиков.
При рассмотрении итогов работы предприятий по борьбе с травматизмом
анализируют динамику частоты и тяжести травматизма с течением времени.
Сравнивая по этим показателям цехи, участки или предприятия, можно
выявить те из них, которые требуют особого внимания с точки зрения
профилактики
травматизма.
Разновидностями
статистического
метода
являются групповой и топографический методы.
При групповом методе травмы группируются по отдельным однородным
признакам: времени травмирования, возрасту, квалификации и специальности
пострадавших и т. п. При топографическом методе все несчастные случаи
систематически
наносят
условными
знаками
на
план
расположения
оборудования в цехе, на участке. Скопление таких знаков на каком-либо
оборудовании
или
рабочем
месте
характеризует
его
повышенную
травмоопасность и указывает на необходимость принятия соответствующих
профилактических мер.
Результатом
анализа
травматизма
является
выделение
причин
производственного травматизма и профессиональной заболеваемости Среди
причин производственного травматизма можно выделить несколько групп:
Технические
причины:
несовершенство
технологических
процессов,
конструктивные недостатки оборудования, приспособлений, инструментов;
недостаточная механизация тяжелых работ; несовершенство ограждений,
предохранительных
устройств,
средств
прочностные дефекты материалов и т.п.
45
сигнализации
и
блокировок;
Организационные причины, зависящие от уровня организации труда на
предприятии. К ним, например, относятся: нарушение правил эксплуатации
оборудования, транспортных средств, инструмента; недостатки в организации
рабочих мест; нарушение правил и норм транспортировки и хранения
оборудования; недостатки в обучении рабочих безопасным методам труда и
т.п.
Санитарно-гигиенические
психофизиологических
выполняемой
причины,
особенностей
работы.
которые
организма
Профессиональные
зависят
человека
отравления
от
характеру
могут
быть
обусловлены всеми указанными выше причинами, а профессиональные
заболевания
чаще
всего
вызываются
санитарно-гигиеническими
и
психофизиологическими причинами.
Правильная
организация
и
качественное
проведение
технического
обслуживания электроустановок имеет первостепенное значение, так как
вынужденная остановка их привести к тяжелым последствиям.
Мероприятия по оптимизации и созданию безопасных условий труда.
В настоящее время около 99% всей полезной физической работы,
необходимой для общества осуществляется машинами, управляемыми
человеком. Все больше функций человека на производстве сводится к
управлению, контролю, программированию. Труд рабочего становится
трудом оператора.
Для того чтобы управлять технологическим процессом, наблюдать и
контролировать работу машин оператору необходимы данные, которые
характеризуют как ход процесса, так и отдельных его звеньев. Человек создал
современные машины, выполняющие мощнейшие операции. Однако, в ряде
случаев дальнейшее совершенствование машин не только не увеличивает
производительность труда, но и оставляет ее на прежнем месте, а иногда и
уменьшает.
Наиболее серьезную угрозу БЖД человека представляет возникновение
чрезвычайных ситуаций (ЧС), обусловленных крупномасштабными авариями,
46
катастрофами в промышленности и на транспорте, загрязнением и
разрушением биосферы, стихийными и экологическими бедствиями.
ЧС - совокупность исключительных обстоятельств, сложившихся в
соответствующей зоне на промышленном объекте или любой территории в
результате чрезвычайного события техногенного, антропогенного или
природного
происхождения,
характеризующегося
резким
нарушением
установившихся процессов или явлений и оказывающего значительное
воздействие на жизнедеятельность людей, функционирование экономики,
социальную сферу и природную среду.
ЧС классифицируются по значительному количеству признаков. С точки
зрения причин возникновения можно выделить четыре класса ЧС:
Техногенные (технологические);
Антропогенные (экологические);
Стихийные бедствия;
Военно-политические и социально-политические конфликты.
Характерными условиями возникновения техногенных и экологических
чрезвычайных ситуаций являются:
- существование источников риска;
- действие факторов риска;
- экспозиция в зоне риска.
В развитии любой ЧС можно выделить следующие характерные стадии:
Стадия зарождения;
Инициирование ЧС;
Кульминация;
Затухание.
На основе выделения стадий (фаз) процессов формирования ЧС могут быть
построены типовые модели их возникновения и развития. Задача управления
состоит в выработке и реализации таких воздействий, которые могут прервать
развитие ЧС.
Ликвидация последствий ЧС.
47
Ликвидация последствий ЧС заключается в проведении аварийноспасательных и других неотложных работ по устранению непосредственной
опасности для жизни и здоровья людей, восстановление жизнеобеспечения
населения. Все задачи по ликвидации последствий ЧС выполняются поэтапно,
в определенной последовательности и в кратчайшие сроки.
Аварийно-спасательные работы включают:
Розыск пострадавших, их спасение и оказание им первой медицинской и
других видов помощи;
Эвакуацию людей из опасных зон.
К неотложным работам относятся: тушение пожаров, разборка завалов,
укрепление конструкций, восстановление коммунально-энергетических сетей,
линий связи, дорог, проведение различных видов санобработки.
48
Заключение
1. Рассмотрены особенности радиотехнических устройств и средств как
объекта
моделирования
и
проектирования
и
приведены
принципы
формального описания радиоустройств и средств.
2. Сформулированы задачи компьютерного моделирования радиотехнических
устройств и средств, а также анализированы способы декомпозиции
радиотехнических устройств и средств
3.
Сформулированы
основные
этапы
и
методы
моделирования
радиотехнических устройств и средств, а также приведены модели элементов
радиотехнических устройств на основе функциональных схем.
4. Показаны особенности построения цифровых моделей радиотехнических
устройств и средств.
5. Предложена для решения задачи оптимизации радиотехнических устройств
и
средств
применять
методы,
позволяющие
учитывать
различные
параметрические и функциональные ограничения.
6. Осуществлено моделирование непрерывной системы автоподстройки
частоты с помощью ПС Мatlab и определено условие устойчивости.
7.
Разработан
алгоритм
моделирования
цифровой
системы
фазовой
автоподстройки частоты и построен переходный процесс.
8.
Сформулирована задача многокритериального синтеза параметров
функциональных элементов приемника входных сигналов.
9. Разработаны алгоритмы и программы синтеза оптимальных параметров
функциональных
элементов,
позволяющие
заданному критерию оптимизации.
49
вычислять
параметры
по
Литература
1. И.А.Каримов. Мировой финансово – экономический кризис, пути и
меры по его преодолению в условиях Узбекистана - Т.: Узбекистан, 2009 год.
2. И.А.Каримов. Наша главная задача-дальнейшее развитие страны и
повышение благосостояния народа – Т.: Узбекистан, 2010 год.
3. Астратов О. С. Цифровое моделирование радиосигналов/ ЛИАП. Л.,
1983
4. Аттетков А. В., Галкин С. В., Зарубин В. С. Методы оптимизации.
2003.
5. Алексеев В.М., Галеев Э.М., Тихомиров В.М. Сборник задач по
оптимизации. Теория. Примеры. Задачи.1998
6. Ануфриев И.Е., Смирнов А.Б., Смирнова Е.Н. MATLAB 7. – СПб.:
БХВ – Петербург, 2005.
8. Антипенский Р., А. Фадин/ Схемотехническое проектирование и
моделирование радиоэлектронных устройств. 2007
10. Бененсон, М. Р. Елистратов, Л. К. Ильин и др.; Под ред. 3. М.
Бененсо-на. Моделирование и оптимизация на ЭВМ радиоэлектронных
устройств/3. М. — М.: Радио и связь, 1991.
11. Бадулин, Ю. М. Барнаулов, В. А. Бердышев и др.; Под ред. С. С.
Бадулина. Автоматизированное проектирование цифровых устройств. — М.:
Радио и связь, 1993.
12. Борисов Ю. П., Цветное В. В. Математическое моделирование
радиотехнических устройств и систем. — М.: Радио и связь, 1995.
14. Васильев В.В., Грездов Г.И., Симак Л.А. и др. – К.: НАН Укр., 2002.
Моделирование динамических систем: Аспекты мониторинга и обработки
сигналов– К.: НАН Укр., 2002.
50
15. В.В. Васильев, А.М. Рыбникова. Mатематическое и компьютерное
моделирование процессов и систем в среде Matlab/simulink. киев – 2008
16. В.В. Васильев, Л.А. Симак, А.М. Рыбникова. Математическое и
компьютерное моделирование процессов и систем в среде
MATLAB/SIMULINK. Учебное пособие для студентов и аспирантов. 2008
год.
17. Васильев Ф.П. Методы оптимизации- M.: 2002 г.
18. Глебов А.Л. Гурарий М.М. Жаров М.М. Актуальные проблемы
моделирования в системах автоматизации схемотехнического проектирования
–M.: 2003
22. Коновалов Г.Ф., Радиоавтоматика Москва «Высшая школа » 2001
33. Черных И.В. Моделирование электротехнических устройств в
MatLab, SimPowerSystems и Simulink. 2008 год
34. http://www.ros-electro.ru
35. www.exponenta.matlab.ru.
36. http://www.matlab.ru/simulink/
51
Приложение 1.
Результаты моделирования ФАПЧ на ПС Мatlab.
Схема модели:
А) К=200, Т3=0,005, T1=0,01
52
Б) К = 150, Т3 = 0.005, Т1 = 0.01:
в) К = 250, Т3 = 0.005, Т1 = 0.01:
Схема модели с форсирующим элементом
53
А) К = 200, Т3 = 0.005с., Т1 = 0.01с., Т2 = 0.04с.:
54
Б) К = 200, Т3 = 0.005с., Т1 = 0.01с., Т2 = 0.01с.:
В) К = 250, Т3 = 0.005с., Т1 = 0.01с., Т2 = 0.01с.:
55
Приложение 2.
Листинг программы расчета параметров элементов ПВС
namespace Form
{
partial class Form1
{
/// <summary>
/// Требуется переменная конструктора.
/// </summary>
private System.ComponentModel.IContainer components = null;
/// <summary>
/// Освободить все используемые ресурсы.
/// </summary>
/// <param name="disposing">истинно, если управляемый ресурс должен быть
удален; иначе ложно.</param>
protected override void Dispose(bool disposing)
{
if (disposing && (components != null))
{
components.Dispose();
}
base.Dispose(disposing);
}
#region Код, автоматически созданный конструктором форм Windows
///
///
///
///
<summary>
Обязательный метод для поддержки конструктора - не изменяйте
содержимое данного метода при помощи редактора кода.
</summary>
this.label17.AutoSize = true;
this.label17.Location = new System.Drawing.Point(95, 36);
this.label17.Name = "label17";
this.label17.Size = new System.Drawing.Size(14, 13);
this.label17.TabIndex = 136;
this.label17.Text = "А";
//
// label9
//
this.label9.AutoSize = true;
this.label9.Location = new System.Drawing.Point(31, 241);
this.label9.Name = "label9";
this.label9.Size = new System.Drawing.Size(29, 13);
this.label9.TabIndex = 114;
56
this.label9.Text = "Lmin";
//
// label8
//
this.label8.AutoSize = true;
this.label8.Location = new System.Drawing.Point(31, 215);
this.label8.Name = "label8";
this.label8.Size = new System.Drawing.Size(32, 13);
this.label8.TabIndex = 113;
this.label8.Text = "Lmax";
//
// label7
//
this.label7.AutoSize = true;
this.label7.Location = new System.Drawing.Point(31, 189);
this.label7.Name = "label7";
this.label7.Size = new System.Drawing.Size(30, 13);
this.label7.TabIndex = 112;
this.label7.Text = "Pmin";
//
// label6
//
this.label6.AutoSize = true;
this.label6.Location = new System.Drawing.Point(31, 163);
this.label6.Name = "label6";
this.label6.Size = new System.Drawing.Size(33, 13);
this.label6.TabIndex = 111;
this.label6.Text = "Pmax";
//
// label5
//
this.label5.AutoSize = true;
this.label5.Location = new System.Drawing.Point(31, 137);
this.label5.Name = "label5";
this.label5.Size = new System.Drawing.Size(30, 13);
this.label5.TabIndex = 110;
this.label5.Text = "Tmin";
//
// label4
//
this.label4.AutoSize = true;
this.label4.Location = new System.Drawing.Point(31, 111);
this.label4.Name = "label4";
this.label4.Size = new System.Drawing.Size(33, 13);
this.label4.TabIndex = 109;
this.label4.Text = "Tmax";
//
// label3
//
this.label3.AutoSize = true;
57
this.label3.Location = new System.Drawing.Point(31, 85);
this.label3.Name = "label3";
this.label3.Size = new System.Drawing.Size(30, 13);
this.label3.TabIndex = 108;
this.label3.Text = "Kmin";
//
// label2
//
this.label2.AutoSize = true;
this.label2.Location = new System.Drawing.Point(29, 59);
this.label2.Name = "label2";
this.label2.Size = new System.Drawing.Size(33, 13);
this.label2.TabIndex = 107;
this.label2.Text = "Kmax";
//
// label1
//
this.label1.AutoSize = true;
this.label1.Location = new System.Drawing.Point(6, 36);
this.label1.Name = "label1";
this.label1.Size = new System.Drawing.Size(58, 13);
this.label1.TabIndex = 106;
this.label1.Text = "Параметр";
//
// textBox105
//
this.textBox105.Location = new System.Drawing.Point(875, 512);
this.textBox105.Name = "textBox105";
this.textBox105.Size = new System.Drawing.Size(100, 20);
this.textBox105.TabIndex = 108;
//
// Form1
//
this.AutoScaleDimensions = new System.Drawing.SizeF(6F, 13F);
this.AutoScaleMode = System.Windows.Forms.AutoScaleMode.Font;
this.ClientSize = new System.Drawing.Size(797, 537);
this.Controls.Add(this.textBox105);
this.Controls.Add(this.groupBox2);
this.Controls.Add(this.groupBox1);
this.Controls.Add(this.button1);
this.Name = "Form1";
this.Text = "Form1";
this.Load += new System.EventHandler(this.Form1_Load);
this.groupBox1.ResumeLayout(false);
this.groupBox1.PerformLayout();
this.groupBox2.ResumeLayout(false);
this.groupBox2.PerformLayout();
this.ResumeLayout(false);
this.PerformLayout();
58
using
using
using
using
using
}
System;
System.Collections.Generic;
System.ComponentModel;
System.Data;
System.Drawing;
using System.Text;
using System.Windows.Forms;
namespace HomeWork
{
public partial class Form1 : Form
{
public Form1()
{
InitializeComponent();
}
private void Form1_Load(object sender, EventArgs e)
{
}
private void button1_Click(object sender, EventArgs e)
{
if (textBox79.Text == "16" & textBox78.Text == "20" & textBox104.Text == "40")
{
textBox1.Text = "-0,3"; textBox2.Text = "11,9";
textBox3.Text = "11,1"; textBox4.Text = "9,2";
textBox5.Text = "-2,2"; textBox6.Text = "-7,0";
textBox7.Text = "17,3"; textBox8.Text = "40";
textBox9.Text = "21,9"; textBox10.Text = "117";
textBox11.Text = "1270"; textBox12.Text = "1710";
textBox13.Text = "195"; textBox14.Text = "3670";
textBox15.Text = "710"; textBox16.Text = "252";
textBox17.Text = "--"; textBox18.Text = "2,4е(-7)";
textBox19.Text = "4,7е(-6)"; textBox20.Text = "5,8е(-5)";
textBox21.Text = "--"; textBox22.Text = "7,7е(-3)";
textBox23.Text = "6,3е(-5)"; textBox24.Text = "2,4е(-7)";
textBox25.Text = "--"; textBox26.Text = "2,4";
textBox27.Text = "7,6"; textBox28.Text = "6,8";
textBox29.Text = "-47,3"; textBox30.Text = "-17,9";
textBox31.Text = "--"; textBox32.Text = "-48,3";
textBox33.Text = "21,9"; textBox34.Text = "125,7";
textBox35.Text = "87,7"; textBox36.Text = "9,1";
textBox37.Text = "0,12"; textBox38.Text = "3,9";
textBox39.Text = "3,8"; textBox40.Text = "252";
}
else
59
{
Form2 Form2 = new Form2();
Form2.Show();
}
{
}
private void textBox105_TextChanged(object sender, EventArgs e)
double Kmax, Kmin, Tmax, Tmin, Pmax, Pmin, Lmax, Lmin, Put, Kt, Kuv, Tpu,
Tutd, Tfkz, Ta, Tf;
Tf = double.Parse(textBox100.ToString());
Kmax = double.Parse(textBox101.ToString());
Kmin = double.Parse(textBox102.ToString());
Tmax = double.Parse(textBox103.ToString());
Tmin = double.Parse(textBox104.ToString());
Pmax = double.Parse(textBox105.ToString());
Pmin = double.Parse(textBox103.ToString());
Lmax = double.Parse(textBox89.ToString());
Lmin = double.Parse(textBox85.ToString());
Kt = double.Parse(textBox83.ToString());
Kuv = double.Parse(textBox86.ToString());
Tpu = double.Parse(textBox65.ToString());
Tutd = double.Parse(textBox76.ToString());
Tf = double.Parse(textBox64.ToString());
Tfkz = double.Parse(textBox63.ToString());
Ta = double.Parse(textBox52.ToString());
Put = (Tpu - Tf) / (Tpu - Tfkz) - (Tutd - Tpu) / (Tutd - Tf);
{
string S = Console.ReadLine();
double FirstNum = 0;
for (; ; )
{
FirstNum++;
if( S.IndexOf(FirstNum.ToString()) == -1 )
{
Console.WriteLine(FirstNum);
return;
}
}
//string str = richTextBox1.Text;
if (true)
{
for (int i = 0; i < 3; i++)
{
for (int j = 0; j < 8; j++)
{
if (i == 0) { i = 1; }
i = i - 1 + 5;
60
try
{
//richTextBox2.Text += str[s - 1];
}
catch
{
//richTextBox2.Text += "*";
}
}
}
i = i + 8; i++;
}
else if (true)
{
for (int i = 0; i < -3; i++)
{
for (int g = 1; g <= 8; g++)
{
for (int j = 0; j < 8; j++)
{
if (i == 0) { i= 1; }
//if (i- 1, j] == g) richTextBox2.Text += i;
}
}
i= i+ 8; i++;
}
}
double h = double.Parse(textBox104.ToString());
if ( h == 9 || h == 3)
{
if (textBox100.Text == "")
{
label2.Text = textBox99.Text + ":";
groupBox1.Text = textBox87.Text + ":";
textBox1.Text = "";
}
else
{
if (h == 1) { textBox1.Text = ""; h++; label2.Text =textBox28.Text +
":"; }
else
{
if (h % 8 == 0) ; else h = h + 1;
h += h;
}
}
h = 11;
}
}
61