Математическое моделирование и автоматическое управление объектами с распределенными параметрами в технологических процессах изолирования кабелей связи

• Автор: Митрошин, Владимир Николаевич
• Шифр специальности: 05.13.06
• Научная степень: Докторская
• Год защиты: 2006
• Место защиты: Самара
• Количество страниц: 236 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ
Введение
1 Системный подход к проблеме автоматизации непрерывных технологических процессов кабельного производства

1.1 Основные принципы системного подхода и системные свойства

технологических процессов кабельного производства

1.2 Критерии качества технологических процессов кабельного производства

1.2.1 Формирование параметров качества коаксиального кабеля с пористой изоляцией.

1.2.1 Формирование параметров качества симметричного кабеля со сплошной изоляцией

1.2.3 Формирование параметров качества ЬАЫкабелей.

2 Обобщенная структурная схема объекга управления в установившемся режиме непрерывного наложения кабельной изоляции.
2.1 Технология процесса наложения химически вспененной изоляции при изготовлении коаксиальных кабелей.
2.1.1 Статические модели коаксиального кабеля с химически наложенной пенопластовой изоляцией как объекта управления
2.1.2 Содержательный анализ свойств процесса наложения химически вспененной изоляции как объекта управления
2.1.3 Анализ существующих решений по управлению процессом наложения химически вспененной изоляции коаксиальных кабелей
2.1.4 Постановка задачи контроля и управления параметрами качества коаксиальных кабелей при наложении химически вспененной изоляции
2.2 Наложение физически вспененной кабельной изоляции.
2.2.1 Постановка задачи контроля и управления параметрами качества
ЬАЫкабелей при наложении физически вспененной изоляции
2.3 Наложение сплошной кабельной изоляции на токопроводящую жилу
2.4 Наложение защитной оболочки.
2.5 Постановка задачи контроля и управления процессом наложения защитной оболочки кабелей связи.
3 Моделирование управляемого процесса экструзии кабельной изоляции
3.1 Моделирование зоны загрузки экструдера
3.2 Моделирование плавления полимерных материалов в экструдерах
3.3 Моделирование температурного поля и движения расплава полимера в
зоне дозирования червяка экструдера
3.4 Моделирование движения расплава в кабельной головке.
3.5 Моделирование температурного поля изолированной кабельной жилы на участке охлаждения
4 Структурное моделирование процессов наложения кабельной изоляции на одночервячных прессах.
4.1 Структурное моделирование температурных нолей при охлаждении изолированной кабельной жилы.
4.2 Структурное моделирование температурных полей расплава полимера .
5 Синтез алгоритмов и систем управления процессами наложения изоляции при производстве кабелей связи
5.1 Синтез алгоритмов и систем управления процессом наложения сплошной
изоляции
5.1.1 Задача на минимум длины ванн охлаждения при наложении кабельной изоляции
5.1.2 Синтез САР температурным распределением зоны дозирования экструдера
6 Разработка и реализация промышленных систем управления технологическими процессами изолирования кабелей связи
6.1 Система автоматизированного управления процессом наложения химически вспененной изоляции
6.1.1 Выбор месса установки датчиков на экструзионной линии
6.1.2 Контроль параметров процесса в ходе нормальной эксплуатации .
6.1.3 Автоматизированная система управления экструзионной линией
6.2 Система распределенного управления процессом охлаждения изоляции.
Заключение
Литература


Ввиду сложности измерения непосредственно величин обратного и попутного потоков, однородность кабеля принято нормировать по величине входного коэффициента отражения Гвх косвенно оцениваемого по доступной измерению величине коэффициента стоячей волны напряжения КСВН в рабочем диапазоне частот 7,. Однако измерение КСВН возможно только в готовом кабеле. В 9 описана возможность оценки структурных обратных потерь в изоляции при ее наложении в процессе формирования. Внедрение международного стандарта системы управления качеством ИСО требует прозрачности качественных показателей на всех этапах технологического цикла и прогнозируемости эксплуатационных свойств продукции на всех этапах ее изготовления. Декомпозиция эксплуатационного критерия, как правило, приводит к обоснованным технологическим или техникоэкономическим критериям или определяет допустимые области конечных состояний в соответствующих краевых задачах оптимального управления для отдельных технологических операций производственного цикла изготовления кабеля. Выбор основного эксплуатационного критерия обусловлен необходимостью достижения максимальной пропускной способности кабельных линий связи, определяемой параметрами передачи и параметрами влияния в заданном диапазоне частот 2. Так свойства коаксиальных пар в широкой области частот оцениваются по частотной зависимости затухания, которую можно разделить на две части. Первая, связанная с потерями в проводниках и диэлектрике, зависит от свойств материалов, из которых изготавливается кабель. Эта составляющая характеризуется также частотной характеристикой входного коэффициента отражения, связанной с функцией изменения волнового сопротивления коаксиального кабеля 2 по его длине х . Важнейшим параметром коаксиального кабеля, определяющим его качество как канала связи, является его волновое сопротивление 7,,,. Неоднородности волнового сопротивления по длине кабеля отклонения волнового сопротивления от номинального значения и вызывают отражение передаваемого по кабелю сигнала и появление помех в виде так называемых обратного и попутного потоков, величины которых и определяют применимость кабеля в той или иной полосе частот ,8. Волновое сопротивление может быть измерено только на конечной операции кабельного производства операции наложения внешнего проводника и на готовом кабеле 9. Задача управления процессом изготовления кабеля с целью повышения его однородности требует определить связь качества кабеля с характеристиками функции 2х функции волнового сопротивления кабеля от его длины, формируемой при изготовлении кабеля 8. Это позволит сформулировать требования к характеристикам функции 2х, при которых будет обеспечен заданный уровень КСВН. Но в свою очередь на отдельных операциях технологического процесса изготовления коаксиального кабеля формируются, контролируются и могут регулироваться лишь технологические промежуточные, частные параметры качества кабеля. Поэтому для управления качеством коаксиального кабеля необходимо иметь модель, отражающую связь волнового сопротивления с управляемыми технологическими параметрами качества, т. К таким технологическим параметрам качества, определяющим его волновое сопротивление, относятся диаметр внутреннего проводника, диэлектрическая проницаемость и диаметр изоляции, внутренний диаметр внешнего проводника, эксцентриситет внутреннего проводника относительно изоляции. Т. к. На рисунке 1. Данная модель иллюстрирует процесс формирования эксплуатационного параметра качества коаксиального кабеля, в роли которого рассматривается КСВН. Ал определяют величину волнового сопротивления 2 в данном сечении кабеля. В свою очередь неоднородности волнового сопротивления вызывают отражения передаваемых по кабелю электрических сигналов, т. Гвх на данной частоте. Входной коэффициент отражения может быть оценен по величине КСВН. Рисунок 1. Детерминированная модель формирования качества коаксиального кабеля На рисунке 1. С технологический параметр качества погонная емкость изолированной жилы, а , где 1г4 функции, связывающие между собой параметры качества кабеля. Эти функции и должны быть определены при построении математической модели кабеля, что будет сделано в последующих разделах. Как отмечалось выше, основным параметром качества коаксиального кабеля является КСВН.