Построение эффективных автоматических технологических процессов на основе их моделирования в замкнутых эксплуатационных областях

• Автор: Акаев, Александр Борисович
• Шифр специальности: 05.13.06
• Научная степень: Докторская
• Год защиты: 2001
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 310 с. : ил

Введение.
Глава I. Анализ современного состояния и проблемы проектирования оптимальных автоматических нелинейных технологических процессов, функционирующих в замкнутых эксплуатационных областях.
1.1. Постановка задачи ав томатизированного проектирования оптимальных автоматических нелинейных технологических процессов, функционирующих в замкнутых эксплуатационных областях.
1.2. Обзор известных методов проектирования нелинейных технологических процессов, функционирующих в замкнутых эксплуатаци онн ых
областях
1.3. Проблемы проектирования нелинейных технологических процессов, функционирующих в замкнутых эксплуатационных областях.
1.4. Выводы

Глава 2. Принципы построения и метод аналитического синтеза систем

управления нелинейными динамическими объектами с учетом нелинейных фазовых ограничений.
2.1. Постановка задачи аналитического синтеза и принципы построения систем управления нелинейными динамическими объектами с учетом нелинейных фазовых ограничений
2.2. Необходимые условия оптимальности в задаче аналитического синтеза систем управления нелинейными динамическими объектами с учетом нелинейных фазовых ограничений
2.3. Достач очные условия оптимальности в задаче аналитического
синтеза систем управления нелинейными динамическими объектами с учетом нелинейных фазовых ограничений
2.4. Синтез алгоритмов управления нелинейными динамическими объектами с учетом нелинейных фазовых ограничений
2.5. Математические модели ошибок управления в оптимальных динамических технологических процессах
2.6. Выводы.
Глава 3. Технолог ия и программный комплекс автоматизированного
проектирования и моделирования оптимальных технологических процессов, функционирующих в замкнутых эксплуатационных областях
3.1. Назначение, состав и структура технологии автоматизированного проектирования оптимальных технологических процессов, функционирующих в замкнутых эксплуатационных областях
3.2. Назначение, функции, состав и структура программного комплекса автоматизированного проектирования и моделирования оптимальных технологических процессов, функционирующих в замкнутых эксплуатационных областях
3.3. Выводы
Глава 4. Автоматизированное проектирование и моделирование
технологических процессов шлифования, обеспечивающих заданные показатели точности и качества обработки.
4.1. Нелинейные математические модели станка, фазовых ограничений и ошибки управления.
4.2. Постановка задачи автоматизированного проектирования и моделирования технологического процесса шлифования
4.3. Автоматизированное проектирование и исследование динамики автоматического оптимального процесса шлифования при наличии нелинейных ограничений на допустимые значения
параметров процесса обработки
4.4 Выводы
Заключение.
Литература


В результате был сформирован программный комплекс, реализующий рассматриваемую технологию и позволяющий в интерактивном режиме в краткие сроки провести эксперимент в объеме, необходимом для расчета параметров алгоритма управления и оценки эффективности системы управления для реализации технологического процесса с заданными показателями как в процессе обработки, так и по ее завершению. В четвертой главе изложены результаты использования разработанных технологии и комплекса автоматизированного проектирования и моделирования для решения задачи обеспечения требуемых точности и качества обработки при внутреннем врезном шлифовании внутренних дорожек качения наружных колец роликоподшипников на станке МЕ0Ф1. Далее указанные величины были введены в соответствующие программные модули предложенного комплекса и осуществлены циклы проектирования и моделирования процессов обработки в соответствии с разработанной технологией. В заключении приведены основные результаты и выводы по диссертационной работе. В приложении содержатся акты о практическом использовании результатов диссертационной работы. ГЛАВА 1. Постановка задачи автоматизированного проектирования оптимальных автоматических нелинейных технологических процессов при наличии фазовых ограничений. Одной из наиболее актуальных проблем современности является обеспечение требуемого жизненного цикла окружающих и обеспечивающих нормальную жизнедеятельность человека объектов и, в частности, оборудования, технологий, а также продуктов их использования. Бесспорно, что ведущую роль в этой области играет машиностроение, как основное средство получения изделий с требуемыми и, как правило, постоянно растущими потребительскими свойствами в необходимом количестве с минимально возможными затратами. Значительное место среди технологических процессов машиностроительного производства занимают процессы размерной обработки заготовок и изготовления деталей. Сюда относятся, главным образом, процессы механической обработки на металлорежущих станках точение, фрезерование, шлифование. X и и вектор функция, удовлетворяющая условиям существования и единственности решения уравнения 1. Элементы этого перечня, могут входить в вектор состояния технологической системы 0. Сложность взаимосвязей между узлами станка, инструментами и обрабатываемой деталью, большие величины усилий, возникающих в процессе обработки, высокие скорости движения и температуры элементов системы СПИД, широкий диапазон изменения их характеристик обуславливают значительную нелинейность взаимозависимостей практически всех ее параметров 1, , , , . Конструктивные особенности системы СНИД и ее элементов, физикохимические особенности технологических процессов, а также требования к изготовляемым с их помощью деталям обуславливают существование разнообразных ограничений, обеспечение которых необходимо для нормального протекания процессов обработки, на параметры, входящие в векторфункцию С0и элементы вектора состояния х 9 а также функции от него. Д 1. Теория и практика управления динамическими объектами и, в частности, технологическими процессами показывает , , , , 7, что наиболее адекватной формализацией требований к ним и результатам их реализации является целевая функция, которая в наиболее общем виде может представлять собой интегральный критерий вида
х0,и0,0 Фл1ф0,и0. Фкхк,1к 9 Ф0х0,н отражающие соответственно конечные, текущие и интегральные требования разработчика или заказчика к процессу обработки и его результатам в общем случае нелинейные по своим аргументам вектор функции. Задача проектирования технологических процессов на существующем оборудовании, математическая модель которого имеет вид 1. СПИД либо как функции времени м0, либо как функции вектора состояния гд, позволяющих достичь экстремума максимума или минимума критерия качества 1. Известно, что первая постановка задачи, предполагающая, что оптимальное управление определяется как функция времени, имеет решение. Его получение требует автоматизации процесса проектирования в плане использования средств вычислительной техники при решении дифференциальных уравнений. Однако при этом реализуется программный по жесткой траектории способ управления технологическим процессом, обладающий не смотря на широкое практическое применение рядом существенных недостатков.