Введение к работе
Актуальность проблемы. В настоящее время одной из актуальных и технически сложных задач является цифровое измерение угловых и линейных перемещений подвижных органов многочисленных систем автоматического управления различными объектами. Эту функцию выполняют цифровые преобразователи перемещений.
В целом к этому классу изделий, отличающемуся большим разнообразием, предъявляется совокупность самых различных и, как правило, высоких технических требований. К их числу в первую очередь относятся высокая точность преобразования, значительное быстродействие, малые габариты и масса, надежность, технологичность и низкая стоимость. В большей степени требованиям по разрешающей способности, быстродействию и помехоустойчивости удовлетворяют преобразователи с непосредственным преобразованием перемещения на основе считывания с использованием пространственного кодирования, основным элементом которых является кодовая шкала (КШ). Маски классических кодовых шкал обычно выполняются с использованием обыкновенного двоичного кода (ОДК), традиционных кодов Грея, циклических кодов и на основе кодов специальной структуры. Однако широкому применению рассмотренных выше преобразователей в значительной мере препятствует их более высокая стоимость, трудоемкость изготовления, увеличенные габариты и масса по сравнению с преобразователями, в которых перемещение преобразуется в код косвенно.
Профессором Ожигановым А.А. были разработаны псевдослучайные кодовые шкалы (ПСКШ) для преобразователей угловых и линейных перемещений, позволяющие на своей основе создавать преобразователи перемещения с улучшенными технологическими и одновременно надежностными характеристиками. Трудоемкость изготовления ПСКШ в несколько раз меньше чем традиционных шкал, выполненных в коде Грея или в ОДК. Основная особенность данного вида КШ состоит в том, что шкала имеет только одну информационную кодовую дорожку, вдоль которой размещаются информационные и корректирующие считывающие элементы.
Однако, при разработке традиционных ПСКШ для преобразователей линейных перемещений не в полной мере решены вопросы уменьшения габаритов преобразователей.
Поэтому задача синтеза и исследования. ПСКШ, которые позволили бы на своей основе создавать преобразователи линейных перемещений с улучшенными массогабаритными и одновременно надежностными характеристиками является актуальной.
Предметом исследований являются псевдослучайные линейные двоичные последовательности и КШ на их основе.
Цель и задачи исследования. Основной целью данной работы является развитие методов построения псевдослучайных кодовых шкал для преобразователей линейных перемещений. Достижение указанной цели предполагает решение следующих задач: 1. Анализ основных этапов построения кодовых шкап для преобразователей
линейных перемещений.
Разработку метода построения псевдослучайных кодовых шкал для преобразователей линейных перемещений с улучшенными технологическими и одновременно надежностными характеристиками.
Разработку критерия выбора оптимального варианта псевдослучайной кодовой шкалы для преобразователей линейных перемещений.
Исследование корректирующих возможностей псевдослучайных кодовых шкал для преобразователей линейных перемещений.
Разработку методов размещения на псевдослучайных кодовых шкалах для преобразователей линейных перемещений информационных и корректирующих считывающих элементов.
Разработку структурной схемы для преобразования псевдослучайных кодов в обыкновенный двоичный код (ОДК).
Научная новизна диссертационной работы заключается в следующем:
разработан алгоритм нахождения всех примитивных полиномов степени п
над полем Галуа GF(2);
» предложен, теоретически обоснован и подтвержден результатами моделирования на ЭВМ метод построения псевдослучайных кодовых шкал с 2-4 информационными дорожками для преобразователей линейных перемещений;
разработан алгоритм выбора оптимального числа информационных
дорожек псевдослучайных кодовых шкал для преобразователей линейных
перемещений;
« разработан алгоритм нахождения линейно-независимых сдвигов М-последовательностей, используемый для размещения на псевдослучайных кодовых шкалах для преобразователей линейных перемещений информационных считывающих элементов;
предложен критерий выбора минимального увеличения длины псевдослучайной кодовой шкалы для преобразователей линейных перемещений;
исследованы корректирующие свойства псевдослучайных кодовых шкал с 2-4 информационными дорожками для преобразователей линейных перемещений и предложена методика размещения на шкалах корректирующих считывающих элементов.
Практическая ценность выполненных исследований заключается в разработке псевдослучайных кодовых шкал, позволяющих строить на своей основе преобразователи линейного перемещения с улучшенными технологическими и одновременно заданными корректирующими возможностями, в частности:
преобразователи с контролем на четность;
преобразователи с исправлением одиночных ошибок;
преобразователи с исправлением одиночных ошибок и контролем двойных ошибок.
На защиту выносятся:
Метод построения псевдослучайных кодовых шкал с 2-4 информационными дорожками для преобразователей линейных перемещений.
Алгоритм выбора оптимального числа информационных дорожек псевдослучайных кодовых шкал для преобразователей линейных перемещений.
Критерий выбора минимального увеличения длины псевдослучайной кодовой шкалы для преобразователей линейных перемещений.
Апробация работы. Основные положения и результать: исследований по теме диссертации докладывались и обсуждались на XXXVII научной и учебно-методической конференции СПбГУ ИТМО (Санкт-Петербург, 2008), V Всероссийской межвузовской конференции молодых ученых (Санкт-Петербург, 2008), XXXVIII научной и учебно-методической конференции СПбГУ ИТМО (Санкт-Петербург, 2009), XXXIX научной и учебно-методической конференции СПбГУ ИТМО (Санкт-Петербург, 2010).
Публикации. Теоретические и практические результаты, представленные в диссертации, отражены в 5 научных работах, четыре из которых входят в список рекомендованных ВАК для защиты кандидатских диссертаций.
Структура и объем диссертации. Диссертационная работа состоит из введения, четырех разделов, заключения, списка литературы из 96 наименований. Основная часть работы изложена на 156 стр. машинописного текста. Диссертация содержит 24 рисунка и 25 таблиц.
