Адаптивная система управления процессом механообработки на основе нечеткой динамической модели

• Автор: Месягутов, Игорь Фаритович
• Шифр специальности: 05.13.06
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2003
• Место защиты: Уфа
• Количество страниц: 172 с. : ил

ОГЛАВЛЕНИЕ

ОСНОВНЫЕ СОКРАЩЕНИЯ, ИСПОЛЬЗУЕМЫЕ В ТЕКСТЕ

ОСНОВНЫЕ УСЛОВНЫЕ ОБОЗНАЧЕНИЯ, ИСПОЛЬЗУЕМЫЕ В ТЕКСТЕ.

ВВЕДЕНИЕ.

ГЛАВА 1. АНАЛИЗ ПРОБЛЕМ МОДЕЛИРОВАНИЯ И

УПРАВЛЕНИЯ ПРОЦЕССОМ ОБРАБОТКИ ДЕТАЛЕЙ

НА МЕТАЛЛОРЕЖУЩИХ СТАНКАХ С ЧПУ

1.1. Анализ тенденции развития автоматизации и управления процессом механообработки

1.2. Содержательная постановка задачи оперативного формирования режимов механообработки.

1.3. Особенности знаний о процессе резания как объекте у правления

1.4. Анализ методов формирования законов управления в

условиях неопределенности.
1.4.1. Анализ методов управления в условиях
нескомпенсированной неопределенности.
1.4.2. Анализ путей компенсации неопределенностей
знаний о процессе резания
1.4.2.1. Анализ путей снижения возмущений с применением теории информации.
1.4.2.2. Анализ методов адаптивного управления
1.4.3. Анализ тенденции совмещения задач компенсации неопределенности и управления в условиях неснятой неопределенности
1.5. Выводы и результаты по главе.
ГЛАВА 2. МАТЕМАТИЧЕСКОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ ПРОЦЕССА РЕЗАНИЯ КАК НЕЧЕТКОГО ДИНАМИЧЕСКОГО ОБЪЕКТА УПРАВЛЕНИЯ.
2.1. Математическая модель для представления знаний о процессе резания.
2.1.1. Формализация знаний с сигнальными
неопределенностями.
2.1.2. Формализация знаний с параметрическими неопределенностями.
2.1.3. Формализация знаний с неопределенностями
начальных условий
2.1.4. Формализация знаний с функциональными неопределенностями.
2.1.5. Формализация знаний со структурными
неопределенностями.
2.2. Правила вычисления значений нечетких функций
2.3. Решение дифференциальных уравнений в условиях
нечеткой исходной информации.
2.4. Подход к идентификации нечеткой динамической модели ПР
2.4.1. Постановка задачи идентификации.
2.4.2. Идентификация параметров модели ПР и
показателей параметрических неопределенностей
2.4.3. Идентификация функций модели ПР и показателей
функциональных неопределенностей.
2.4.4 Идентификация размерности вектора состояния модели ПР и показателей структурных неопределенностей
2.5. Сравнительные характеристики предложенной методики формального описания ПР.
2.6. Основные выводы и результаты по главе.
ГЛАВА 3. АДАПТИВНОЕ УПРАВЛЕНИЕ ПРОЦЕССОМ РЕЗАНИЯ
В УСЛОВИЯХ НЕЧЕТКОЙ ИНФОРМАЦИИ
3.1. Математическая постановка задачи управления механической
обработкой деталей как нечетким динамическим объектом
3.2. Модификация алгоритма адаптивного робастного управления процессом резания в условиях нечеткой априорной информации и нечетких переменных состояния процесса.
3.3. Оценивание нечетких переменных состояния.
3.4. Алгоритм настройки параметров адаптивного робастного регулятора.
3.5. Выводы и результаты по главе.
ГЛАВА 4. ИМИТАЦИОННОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ И ОСОБЕННОСТИ ТЕХНИЧЕСКОЙ РЕАЛИЗАЦИИ
АДАПТИВНОЙ СИСТЕМЫ УПРАВЛЕНИЯ ПРОЦЕССОМ РЕЗАНИЯ
4.1. Имитационное моделирование работы адаптивной системы стабилизации главной составляющей силы и термоЭДС резания.
4.1.1. Построение нечеткой динамической модели ПР
и эталонной модели для адаптивной системы.
4.1.2. Синтез закона управления силой и термоЭДС резания.
4.1.3. Оценка эффективности АдСУ ПР по результатам имитационного моделирования.
4.2. Выбор и обоснование технических средств
для реализации АдСУ ПР
4.3. Организация взаимосвязи алгоритмов работы
АдСУ с базовым ПМО У ЧПУ
4.4. Выводы и результаты по главе.
ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ И РЕЗУЛЬТАТЫ.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ


Новая методика идентификации нечеткой динамической модели ПР заключается в сочетании классических градиентных методов идентификации и методов распознавания образов, что позволяет обрабатывать экспериментальные данные, полученные в условиях более широкого спектра источников неопределенностей по сравнению с классическими методами идентификации с целью количественной оценки отклонения поведения ПР от номинальной модели. Новизна алгоритма формирования квазиоптимальных режимов механообработки состоит в сочетании алгоритма адаптивного робастного управления и процедуры оперативного принятия решений в условиях нечеткой информации с целью расширения границ применимости системы в производственных условиях при наличии широкого спектра возмущений. Использование алгоритма формирования квазиоптимальных режимов механообработки в СУ ПР позволяет повысить гибкость СУ, точность СУ в среднем на , обеспечить перерегулирование не выше 3, снизить время механообработки деталей на по сравнению с существующими адаптивными и оптимальными СУ ПР, сократить время на технологическую подготовку производства на . ГЛАВА 1. Обоснована эффективность оперативного формирования во время технологической операции режимов механообработки. Поставлена задача управления ПР как динамическим объектом в условиях дефицита и недостоверности априорной и апостериорной неопределенности. Синтезирована информационная модель СУ ПР по стандарту ШЕР IX с целью системного анализа свойств ПР как объекта управления, а также с целью выявления источников и видов неопределенностей при управлении Г1Р. Рассмотрены способы учета и снижения неопределенностей в системах управления. Исследованы возможности использования известных методов для управления ПР в условиях неопределенности. Высокие требования на мировом рынке к техникоэкономическим показателям изделий, а также социальные требования выполняются путем постоянного усовершенствования технологий и конструкций изделий машиностроения, что, в свою очередь, приводит к частой смене номенклатуры деталей и процессов и к ускорению темпов подготовки производства. При этом с целью обеспечения заданных показателей качества изделий и повышения эффективности механообработки в целом наблюдается частичное слияние фазы технической подготовки производства с фазой производства. А это стало возможным благодаря развитию методов и средств автоматизации и управления, а также интеграции САЕСАМСАЕСАС2 систем. Однако в сжатых сроках технологической подготовки производства ТПП, в условиях малолюдных технологий, единичных и мелкосерийных производств обработка деталей по жестко заданной управляющей программе не позволяет достаточно полно использовать возможности оборудования, стабильно обеспечивать заданные показатели качества деталей. Это обусловлено тем, что составление управляющей программы на этапе ТПП характеризуется априорной неопределенностью. Указанная неопределенность связана с дефицитом информации о возможных колебаниях припуска заготовки, с изменениями физикомеханических свойств обрабатываемого и инструментального материалов, о величине износа режущей кромки инструмента и его геометрии. Поэтому режимы механообработки назначают исходя из наиболее нагруженных условий обработки, которые составляют относительно небольшую долю времени от времени обработки деталей на технологической операции. В связи с чем коррекцию режимов механообработки целесообразно осуществлять во время технологической операции путем управления ПР. В настоящее время известны СУ с интегральными И и пропорциональноинтегральными ПИ регуляторами, которые автоматически формируют скорость резания и подачу при частично сниженной неопределенности за счет измерения физических величин ПР мощности, сил, термоЭДС резания, электропроводимости контакта инструментдеталь. Например, система стабилизации температуры резания , при обработке жаропрочных материалов дает колебание интенсивности износа инструмента меньше , глубины и степени наклепа не более , максимальных тангенциальных остаточных напряжений в первом горизонте в пределах , максимальных осевых остаточных напряжений в первом горизонте в пределах , шероховатости менее длительной прочности не более 5, предела усталости не более 1. А это, в свою очередь, позволяет формировать поверхность деталей с меньшим уровнем дефектов, что способствует повышению надежности и ресурса работы изготовленных деталей.