Автореферат диссертации на соискание ученой степени доктора
технических наук. Москва - 1997.
Специальность 05.13.16 - Применение вычислительной техники,
математического моделирования и математических методов в научных
исследованиях.
Цель и задачи работы
Целью работы является разработка научных основ построения моделей
вероятностных объектов, описываемых марковскими случайными
процессами, а также детерминированных моделей объектов с
распределенными параметрами. Для достижения этой цели необходимо
решение следующих задач:
- разработка теоретических основ и практическое приложение к задачам моделирования электротехнических материалов и устройств методов получения и статистического анализа оценок параметров нелинейных моделей, оптимального планирования экспериментов;
- решение обратной задачи описания марковских процессов по экспериментальным данным;
- создание методики построения вероятностных моделей старения конденсаторов, определение их параметров по экспериментальным данным и прогнозирование ресурса конденсаторов в различных условиях эксплуатации;
- разработка моделей старения основных типов силовых конденсаторов, пригодных для прогнозирования их ресурса
- разработка моделей частотных свойств диэлектриков, построение схем замещения диэлектриков и определение параметров этих моделей по экспериментальным данным:
- создание и исследование математических моделей и схем замещения неоднородных диэлектриков со случайной структурой:
- разработка моделей конденсаторов и методов расчета электромагнитных процессов в конденсаторах и в цепях, содержащих конденсаторы с учетом распределенного характера их параметров:
- решение ряда практических задач на основе разработанных методов моделирования:
- разработка, изготовление и наладка автоматизированного микропроцессорного измерительного комплекса для измерения параметров схем замещения конденсаторов и проведения их ускоренных испытаний. Haучная новизна При решении вышеуказанных задач получены следующие новые результаты:
- Разработана методика получения и статистического анализа параметров нелинейных моделей, оптимального последовательного планирования экспериментов, геометрического планирования.
- Разработана методика построения вероятностных моделей динамических объектов и оценки их параметров по выборочному квантилю эмпирического распределения определяющего параметра. По этой методике получены модели старения основных типов силовых конденсаторов: оксидно-электролитических, металлобумажных и металлопленочных. Модели старения использованы для расчета ресурсов конденсаторов в условиях, отличных от условий проведения испытаний.
- Построены и опубликованы в справочнике модели частотных свойств конденсаторных диэлектриков.
- Разработаны взаимно-матричные модели неоднородных диэлектриков, основанные на взвешенном функциональном усреднении двух граничных значений, предложен новый способ оценки параметров весовых функций и способа усреднения по эмпирическим весам. Модели были применены для описания свойств оксидных композиций в производстве терморезисторов и при разработке газовых сенсоров.
- Разработаны модели электрических свойств конденсаторов. основанные на принципе суперпозиции и эквивалентировании неоднородной многослойной системы обкладок и диэлектрика. С помощью этих моделей рассчитано распределение плотности тока и получены комплексные сопротивления основных типов намотанных конденсаторов.
- Разработана модель электрохимического твердотельного датчика аммиака, учитывающая физико-химические процессы на его поверхности. а также изменение его электрических свойств при изменении состава чувствительного слоя.
- Разработаны вероятностные модели процесса со случайным временем окончания в виде дифференциального уравнения в частных производных и интегрального уравнения. Модели применены для описания гидрометаллургического процесса ионообменной сорбции в каскаде аппаратов с перемешиванием.
- На основе нового метода, защищенного авторским свидетельством. разработана, изготовлена и налажена автоматизированная измерительная установка с микропроцессорным контроллером, предназначенная для измерения параметров конденсаторов при проведении ресурсных испытаний, проведен анализ фазовых погрешностей воздушных измерительных трансформаторов, обусловленных распределенными емкостями и сопротивлениями обмоток.
- Проведена идентификация параметров нелинейной схемы замещения асинхронного двигателя, необходимой для расчетов режимов работы при включении конденсаторов в цепь ротора. Практическая значимость Результаты теоретических и экспериментальных исследований нашли применение:
- При разработке и создании автоматизированной системы выбора конденсаторов для целей конкретного применения при условии обеспечения требуемого гамма-процентного ресурса.
-При выработке рекомендаций по применению конденсаторов переменного тока в тиристорных преобразователях.
-При коррекции составов шихты для производства терморезиторов.
-При построении математической модели статики и динамики процесса ионообменной сорбции в каскаде аппаратов с перемешиванием.
-При разработке твердотельных датчиков температуры и содержания аммиака в атмосфере, пригодных для целей аварийной и пожарной сигнализации, создания портативных приборов локального экологического контроля.
- разработка теоретических основ и практическое приложение к задачам моделирования электротехнических материалов и устройств методов получения и статистического анализа оценок параметров нелинейных моделей, оптимального планирования экспериментов;
- решение обратной задачи описания марковских процессов по экспериментальным данным;
- создание методики построения вероятностных моделей старения конденсаторов, определение их параметров по экспериментальным данным и прогнозирование ресурса конденсаторов в различных условиях эксплуатации;
- разработка моделей старения основных типов силовых конденсаторов, пригодных для прогнозирования их ресурса
- разработка моделей частотных свойств диэлектриков, построение схем замещения диэлектриков и определение параметров этих моделей по экспериментальным данным:
- создание и исследование математических моделей и схем замещения неоднородных диэлектриков со случайной структурой:
- разработка моделей конденсаторов и методов расчета электромагнитных процессов в конденсаторах и в цепях, содержащих конденсаторы с учетом распределенного характера их параметров:
- решение ряда практических задач на основе разработанных методов моделирования:
- разработка, изготовление и наладка автоматизированного микропроцессорного измерительного комплекса для измерения параметров схем замещения конденсаторов и проведения их ускоренных испытаний. Haучная новизна При решении вышеуказанных задач получены следующие новые результаты:
- Разработана методика получения и статистического анализа параметров нелинейных моделей, оптимального последовательного планирования экспериментов, геометрического планирования.
- Разработана методика построения вероятностных моделей динамических объектов и оценки их параметров по выборочному квантилю эмпирического распределения определяющего параметра. По этой методике получены модели старения основных типов силовых конденсаторов: оксидно-электролитических, металлобумажных и металлопленочных. Модели старения использованы для расчета ресурсов конденсаторов в условиях, отличных от условий проведения испытаний.
- Построены и опубликованы в справочнике модели частотных свойств конденсаторных диэлектриков.
- Разработаны взаимно-матричные модели неоднородных диэлектриков, основанные на взвешенном функциональном усреднении двух граничных значений, предложен новый способ оценки параметров весовых функций и способа усреднения по эмпирическим весам. Модели были применены для описания свойств оксидных композиций в производстве терморезисторов и при разработке газовых сенсоров.
- Разработаны модели электрических свойств конденсаторов. основанные на принципе суперпозиции и эквивалентировании неоднородной многослойной системы обкладок и диэлектрика. С помощью этих моделей рассчитано распределение плотности тока и получены комплексные сопротивления основных типов намотанных конденсаторов.
- Разработана модель электрохимического твердотельного датчика аммиака, учитывающая физико-химические процессы на его поверхности. а также изменение его электрических свойств при изменении состава чувствительного слоя.
- Разработаны вероятностные модели процесса со случайным временем окончания в виде дифференциального уравнения в частных производных и интегрального уравнения. Модели применены для описания гидрометаллургического процесса ионообменной сорбции в каскаде аппаратов с перемешиванием.
- На основе нового метода, защищенного авторским свидетельством. разработана, изготовлена и налажена автоматизированная измерительная установка с микропроцессорным контроллером, предназначенная для измерения параметров конденсаторов при проведении ресурсных испытаний, проведен анализ фазовых погрешностей воздушных измерительных трансформаторов, обусловленных распределенными емкостями и сопротивлениями обмоток.
- Проведена идентификация параметров нелинейной схемы замещения асинхронного двигателя, необходимой для расчетов режимов работы при включении конденсаторов в цепь ротора. Практическая значимость Результаты теоретических и экспериментальных исследований нашли применение:
- При разработке и создании автоматизированной системы выбора конденсаторов для целей конкретного применения при условии обеспечения требуемого гамма-процентного ресурса.
-При выработке рекомендаций по применению конденсаторов переменного тока в тиристорных преобразователях.
-При коррекции составов шихты для производства терморезиторов.
-При построении математической модели статики и динамики процесса ионообменной сорбции в каскаде аппаратов с перемешиванием.
-При разработке твердотельных датчиков температуры и содержания аммиака в атмосфере, пригодных для целей аварийной и пожарной сигнализации, создания портативных приборов локального экологического контроля.