Электронный научный журнал
Современные проблемы науки и образования
ISSN 2070-7428
"Перечень" ВАК
ИФ РИНЦ = 0,791

АДАПТИВНЫЙ АЛГОРИТМ УПРАВЛЕНИЯ МАГНИТНЫМ СОСТОЯНИЕМ ИЗДЕЛИЯ ИЗ МАГНИТОМЯГКОГО МАТЕРИАЛА ПРИ ОПРЕДЕЛЕНИИ ОСНОВНОЙ КРИВОЙ НАМАГНИЧИВАНИЯ

Наракидзе Н.Д. 1 Ланкин А.М. 1 Ланкин М.В. 1
1 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования «Южно-Российский государственный политехнический университет (НПИ) имени М.И. Платова»
В статье описан адаптивный алгоритм управления магнитным состоянием изделия из магнитомягкого материала при определении основной кривой намагничивания. Алгоритм заключается в том, что в ходе этапа размагничивания в знакопеременном поле, измеряется амплитуда импульсов размагничивающего поля и приращения индукции, затем определяется оптимальное число точек основной кривой намагничивания, в которых требуется выполнить измерение для линейной аппроксимации. Суть предложенного алгоритма заключается в проведении анализа модуля второй производной изменения индукции по напряженности. Проводится корректировка результатов определения основной кривой намагничивания путем фильтрации. Применение разработанного метода позволяет оптимизировать количество измеряемых точек основной кривой намагничивания, а также увеличить производительность операций контроля при сохранении приемлемой точности.
основная кривая намагничивания
управление магнитным состоянием
магнитомягкие материалы
1. Антонов В.Г., Петров Л.М., Щелкин А.П. Средства измерений магнитных параметров материалов. - Ленинград, "Энергоатомиздат", 1986 г. — 216 с
2. ГОСТ 8.377-80. Материалы магнитомягкие. Методика выполнения измерений при определении статических магнитных характеристик. – Взамен ГОСТ 15058-69; введ. 1980–03–28. – М.: Изд-во стандартов, 1980. – 21 с.
3. Испытание магнитных материалов и систем / Е.В. Комаров, А.Д. Покровский, В.Г. Сергеев, А.Я. Шихин. – М.: Энергоатомиздат, 1984. – 376с.
4. Ланкин, М.В. Приборы и методы контроля магнитных свойств постоянных магнитов: монография / М.В. Ланкин; Юж.-Рос. гос. техн. ун-т. Новочеркасск: ЮРГТУ (НПИ), 2007. - 292 с.
5. Свид. об оф. рег. прогр. для ЭВМ 2007610158 Российская Федерация Адаптивные алгоритмы управления магнитным состоянием ферромагнитной детали при определении основной кривой намагничивания (АОКН) / Горбатенко Н. И., Наракидзе Н. Д.; Роспатент. – № 2006613614; заявл. 25.10.06; зарег. 9.01.07.

Для изделий из магнитомягкого материала (МММ)основная кривая намагничивания (ОКН) является одной из важнейших характеристик. Методика выполнения измерений при определении ОКН изделия из МММ предусматривает два основных этапа [4].

На первом этапе перед измерением ОКН необходимо выполнить размагничивание образца посредством перемагничивания его в знакопеременном поле, с амплитудой равномерно убывающей от максимального до минимального значения (рис.1). Время размагничивания должно составлять не менее 40 с.

Рис. 1. Программа размагничивания

На втором этапе определение координат точек ОКН изделия из МММ начинают с наименьшего требуемого значения напряженности поля, постепенно переходя к большим значениям, при этом не допускается возврат от больших значений к меньшим [3].

Если в ходе первого этапа измерять амплитуду импульсов размагничивающего поля и приращения индукции, то можно проанализировав эти данные, определить минимальное число точек ОКН в которых требуется выполнить измерение для линейной аппроксимации ее с требуемой точностью.

Для этого был разработан алгоритм [5], позволяющий решить эту задачу. Работа алгоритма базируется на методе определения погрешности [1].

В основе алгоритма лежит анализ модуля второй производной изменения магнитной индукции B по напряженности H. Построив график зависимости от Н, вычисляем значение общей площади Sобщ. по формуле

.

Задавшись количеством точек n, определяем значение площади Sизм., соответствующей одной измеряемой точке на ОКН

.

Для нахождения координат точек, подлежащих измерению, воспользуемся формулой вычисления площади методом трапеции и уравнением прямой и составим систему уравнений:

(1)

где, , – коэффициенты, , N – количество точек полученных в процесс проведения размагничивания.

Решая систему уравнений (1), получим:

.

После определения первой и второй производных (рис. 2), и применения выше описанного алгоритма получили результаты, представленные на рис. 3.

Рис. 2. Первая и вторая производные по Н

Рис.3.Результат применения алгоритма при n=10

Видно, что алгоритм работает некорректно. Данная «некорректность» вызвана сильным зашумлением результатов измерений ОКН.

Для исправления положения произведем фильтрацию. На рис. 4 представлены функции первой и второй производных измеренной ОКН после проведения фильтрации.

Рис. 4. Производные после фильтрации

На рис. 5 результаты, полученные после использования фильтрованных функций первой и второй производных в адаптивном алгоритме.

Рис. 5. Результат работы алгоритма при n=10

Из рисунка 5 видно, что алгоритм работает корректно, выделяя линейные и нелинейные участки ОКН и строя программу измерения таким образом, что на нелинейных участках проводиться максимальное количество измерений.

Таким образом, предложенный алгоритм оптимизирует количество измеряемых точек ОКН, увеличивая производительность операций контроля при погрешности измерения, не превышающей значения регламентируемого в [2].

Статья подготовлена с использованием оборудования ЦКП "Диагностика и энергоэффективное электрооборудование" ЮРГПУ(НПИ).

Рецензенты:

Нагай В.И., д.т.н., профессор кафедры «Электрические станции и электроэнергетические системы», ФГБОУ ВПО «Южно-Российский государственный политехнический университет (НПИ) имени М.И. Платова, г. Новочеркасск.

Горбатенко Н.И., д.т.н., профессор кафедры «Информационные и измерительные системы и технологии», ФГБОУ ВПО «Южно-Российский государственный политехнический университет (НПИ) им. М.И. Платова, г. Новочеркасск.


Библиографическая ссылка

Наракидзе Н.Д., Ланкин А.М., Ланкин М.В. АДАПТИВНЫЙ АЛГОРИТМ УПРАВЛЕНИЯ МАГНИТНЫМ СОСТОЯНИЕМ ИЗДЕЛИЯ ИЗ МАГНИТОМЯГКОГО МАТЕРИАЛА ПРИ ОПРЕДЕЛЕНИИ ОСНОВНОЙ КРИВОЙ НАМАГНИЧИВАНИЯ // Современные проблемы науки и образования. – 2014. – № 5.;
URL: http://science-education.ru/ru/article/view?id=14704 (дата обращения: 12.11.2019).

Предлагаем вашему вниманию журналы, издающиеся в издательстве «Академия Естествознания»
(Высокий импакт-фактор РИНЦ, тематика журналов охватывает все научные направления)

«Фундаментальные исследования» список ВАК ИФ РИНЦ = 1.074