Автоматизированная система косвенной стабилизации разрывной прочности резинотехнических изделий

• Автор: Климов, Антон Павлович
• Шифр специальности: 05.13.06
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2009
• Место защиты: Саратов
• Количество страниц: 138 с. : ил.

ОГЛАВЛЕНИЕ
ВВЕДЕНИЕ.

ГЛАВА I ПОСТАНОВКА ЗАДАЧИ РАБОТЫ

1.1 Объект исследования. Технологический процесс производства резинотехнический изделий.

1.2 Статистический анализ разрывной прочности муфты Джубо.

1.3 Обзор существующих систем управления технологическим процессом производства резинотехнических изделий

1.4 Постановка задачи работы

ГЛАВА II ОБОСНОВАНИЕ ВЫБОРА СТРУКТУРНОЙ СХЕМЫ СИСТЕМЫ УПРАВЛЕНИЯ И ПОСТРОЕНИЕ МАТЕМАТИЧЕСКОЙ МОДЕЛИ ОБЪЕКТА УПРАВЛЕНИЯ.
2.1 Структурная схема существующего технологического процесса как объекта управления характеристиками резинотехнических изделий.

2.2 Постановка задачи повышения стабильности разрывной прочности

путем создания системы управления.

2.3 Структурная схема системы управления
2.4 Методы определения регулируемых параметров
2.5 Статистический анализ состояния регулируемых переменных.
2.6 Анализ статистических характеристик возмущающих воздействий.
2.7 Математическая модель процесса смешения.
2.8 Построение математической модели процесса вулканизации
2.8.1 Математическая модель кинетики вулканизации по моменту сдвига
2.8.2 Получение оценок коэффициентов линеаризованной модели
2.9 Построение модели связи высокоэластичсского модуля резины с моментом сдвига вулканизата.
2. Анализ закономерности изменения коэффициента передачи по каналу температуры вулканизации
2. Построение полной математической модели объекта управления.
2. Построение математических моделей формирующих фильтров для возмущающих воздействий.
2. Расширенная математическая модель полного объекта управления в пространстве состояний
ГЛАВА III РЕЩЕНИЕ ЗАДАЧИ ОБЕСПЕЧЕНИЯ ЭФФЕКТИВНОСТИ РАБОТЫ ОБРАТНОЙ СВЯЗИ
3.1 Постановка задачи обеспечения эффективности работы обратной связи .
3.2 Постановка задачи разработки оптимальной системы управления.
3.3 Синтез линейного стохастического регулятора.
3.4 Уменьшение транспортного запаздывания объекта управления
3.5 Динамическая развязка управляющих воздействий.
3.6 Построение регулятора для нового объекта управления.
3.7 Анализ выполнения предпосылок синтеза ЛКГ регулятора.
ГЛАВА IV РЕШЕНИЕ ЗАДАЧИ ОБЕСПЕЧЕНИЯ ЭФФЕКТИВНОСТИ СИСТЕМЫ ПРИ ИЗМЕЕНИИ КОЭФФИЦИЕНТОВ ОБЪЕКТА УПРАВЛЕНИЯ
4.1 Постановка задачи.
4.2 ЕГ оптимальный ре1улятор
4.3 Методика решения задачи ЕЕ оптимизации.
4.4 Синтез робастного регулятора методом весовых функций.
4.5 Анализ влияния нестабильности коэффициентов объекта управления
4.6 Оценка эффективности работы системы по разрывной
прочности резины.
4.7 Реализация системы управления
ВВЫВОДЫ.
Список литературы


Построена математическая модель объекта управления. Для процесса вулканизации выявлена зависимость изменения коэффициента передачи по температуре вулканизации на высокоэластический модуль резины по мере приближения его к заданному значению. Исследованы статистические характеристики и построены формирующие фильтры возмущающих воздействий, построена расширенная математическая модель объекта управления в пространстве состояний. Трет ьи глава посвящена решению задачи обеспечения выполнения условий эффективной работы обратной связи и снижения дисперсии регулируемых переменных до требуемого уровня. Произведен синтез многомерного линейного квадратичною регулятора. Использование динамического компенсатора для развязки каналов управления максимальным моментом сдвига и коэффициентом скорости вулканизации, уменьшение транспортного запаздывания объекта управления за счет применения метода динамического механического анализа для оценки высокоэластического модуля резины позволили уменьшить долю возмущающих воздействий в зоне неэффективной работы, расширить частотный диапазон эффективной работы обратной связи и снизить дисперсию управляемых параметров до требуемого значения. В четвертой главе решена задача обеспечения устойчивости и эффективности работы системы при имеющейся на технологическом процессе нестабильности параметров объекта управления стадии приготовления резиновой смеси и изменении коэффициента передачи по температуре вулканизации. Для этого рассмотрены постановка задачи синтеза Я® робастного регулятора, построена математическая модель объекта управления в Я® представлении, методика синтеза Я® регулятора методом весовых функций, произведен синтез многомерного Я® регулятора для значений у = 1. Компьютерным моделированием произведена оценка эффективности построенной робастной системы при имеющихся па технологическом процессе изменениях коэффициентов по управляющим воздействиям, которое показало несущественное влияние на эффективность системы изменения коэффициентов объекта первой стадии. Существенное падение эффективности управления при изменении коэффициента передачи по температуре происходит при значениях ошибки управления высокоэластическим модулем, допустимых технологическим процессом. Разработан способ и многомерная робастная система управления, позволяющие снизить дисперсии максимального достижимого момента сдвига в 3, раза, коэффициента скорости вулканизации в 3. Постановка задачи управления разрывной прочностью резинотехнических изделий путем стабилизации высокоэластического модуля резины в готовых изделиях и вулканизационных характеристик резиновой смеси, обеспечивающая нахождение разрывной прочности резины готовых изделий в области максимальных значений, уменьшение предпосылок к получению дефектности резины, пере-вулканизации изделий при недостаточном количестве вулканизирующих элементов в резиновой смеси. Математическая модель объекта управления по управляющим воздействиям, расширенная модель объекта управления вулканизационными характеристиками резиновой смеси и высокоэластичсским модулем резины в готовых изделиях. Зависимость коэффициента передачи объекта управления высокоэластичсским модулем резины по управляющему воздействию от степени приближения высокоэластического модуля к заданному значению, позволяющая исследовать работоспособность системы управления в условиях нестабильности параметров объекта управления. Способ снижения дисперсии регулируемых параметров путем расширения области эффективной работы и устранения части возмущений из зоны неэффективной работы обратной связи системы за счет развязки управляющих воздействий по дозировкам серы и сульфенамида на вулканизационные характеристики резиновой смеси и уменьшения транспортного запаздывания объекта управления. Система робастного управления, обеспечивающая в условиях нестабильности характериегик объекта управления и снижения коэффициента передачи по температуре вулканизации на высокоэластический модуль снижение дисперсии максимального достижимою момента сдвига в 3.