WWW.DISS.SELUK.RU

БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА
(Авторефераты, диссертации, методички, учебные программы, монографии)

 

На правах рукописи

АВДЕЕВА Ольга Викторовна

ЭКСТРЕМАЛЬНОЕ КОМБИНИРОВАННОЕ УПРАВЛЕНИЕ

ПРОЦЕССОМ ЭЛЕКТРОЭРОЗИОННОГО ПРОФИЛИРОВАНИЯ

АЛМАЗНЫХ ШЛИФОВАЛЬНЫХ КРУГОВ

Специальность 05.13.06 Автоматизация и управление

технологическими процессами и производствами

(промышленность)

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

ПЕНЗА 2013

Работа выполнена в Федеральном государственном бюджетном образовательном учреждении высшего профессионального образования «Пензенский государственный университет».

Научный руководитель доктор технических наук, доцент СЕМЕНОВ Анатолий Дмитриевич

Официальные оппоненты: СТАРОВЕРОВ Борис Александрович, доктор технических наук, профессор, ФГБОУ ВПО «Костромской государственный технологический университет», профессор кафедры «Автоматика и микропроцессорная техника»;

БЕКРЕНЕВ Николай Валерьевич, доктор технических наук, профессор, ФГБОУ ВПО «Саратовский государственный технический университет имени Ю. А. Гагарина», заведующий кафедрой «Техническая механика и детали машин»

Ведущее предприятие ФГУП ФНПЦ «ПО Старт»

им. М. В. Проценко» (г. Заречный)

Защита диссертации состоится 18 декабря 2013 г., в 14 часов, на заседании диссертационного совета Д 212.186.03 в Федеральном государственном бюджетном образовательном учреждении высшего профессионального образования «Пензенский государственный университет» по адресу: 440026, г. Пенза, ул. Красная, 40.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Федерального государственного бюджетного образовательного учреждения высшего профессионального образования «Пензенский государственный университет».

Автореферат разослан «» _ 2013 г.

Ученый секретарь диссертационного совета Воячек Игорь Иванович

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы. Электроэрозионная обработка широко применяется для изменения размеров металлических изделий сложной конфигурации из твердых сплавов, а также для профилирования алмазных шлифовальных кругов. Основные недостатки электроэрозионной обработки – невысокая производительность (скорость подачи обычно менее 1 мм/мин) и высокое энергопотребление. Использование экстремального регулирования при электроэрозионной обработке позволяет в значительной степени устранить эти недостатки.

Широкое применение экстремального регулирования сдерживается тем, что процесс электроэрозионной обработки носит стохастический характер, особенно это относится к процессу профилирования алмазных кругов. Сложный микрорельеф обрабатываемой поверхности, наличие токонепроводящих включений, нежелательность графитизации алмазных зерен под действием электрического тока, высокая точность профилирования предъявляют повышенные требования к системе управления процессом электроэрозионной обработки.

Следовательно, управлять данным процессом традиционными методами поиска экстремума затруднительно, поэтому требуется разработка помехозащищенных и высокоточных алгоритмов экстремального регулирования. Особый интерес представляет использование комбинированного экстремального управления, при котором использование внутренней обратной связи позволяет не только повысить точность и быстродействие системы, но и существенно уменьшить уровень действующих на систему возмущений, парируя их в контуре обратной связи.

Цель диссертационной работы – повышение производительности, стабильности и снижение энергопотребления процесса электроэрозионной обработки на основе экстремального комбинированного управления.

Для достижения поставленной цели необходимо решить следующие задачи:

1) анализ методов управления технологическим процессом электроэрозионного профилирования и выявление причин, снижающих производительность, стабильность и энергопотребление данного процесса;

2) создание имитационных математических моделей процесса профилирования алмазных шлифовальных кругов, позволяющих получить уточненные характеристики данного процесса;

3) построение обобщенной модели электроэрозионного профилирования алмазных шлифовальных кругов, позволяющих осуществить обоснованный выбор алгоритмов и режимов управления данным процессом для повышения его стабильности, производительности и снижения энергопотребления;

4) разработка помехозащищенного быстродействующего алгоритма поиска экстремума статической характеристики инерционного объекта, позволяющего повысить точность ведения технологического процесса в объектах экстремального типа различной инерционности, работающих в условиях сильных помех;

5) синтез и анализ структуры системы экстремального комбинированного управления процессом электроэрозионной обработки, обеспечивающей повышение стабильности, производительности и снижение энергопотребления рассматриваемого технологического процесса;

6) апробация и внедрение результатов теоретических и экспериментальных исследований в производство и учебный процесс.

Объектом исследования является процесс электроэрозионного профилирования алмазных шлифовальных кругов.



Предмет исследования алгоритмизация и автоматизация управления процессом электроэрозионного профилирования алмазных шлифовальных кругов на основе имитационного и математического моделирования с целью повышения производительности, стабильности и снижения энергопотребления.

Методы исследования. В работе использованы методы современной теории автоматического управления и автоматизации технологических процессов, теории вероятностей и математической статистики, компьютерного моделирования.

Научная новизна.

1. Разработана обобщенная имитационная модель процесса профилирования алмазных шлифовальных кругов, учитывающая его электродинамические и технологические особенности, используемые для обоснованного выбора экстремального алгоритма управления технологическим процессом.

2. Произведено упрощение обобщенной математической модели процесса электроэрозионного профилирования моделью типа Гаммерштейна, которая наиболее эффективна при разработке алгоритма поиска экстремума для достижения максимального значения средней мощности, выделяемой в межэлектродном зазоре.

3. Разработан помехозащищенный быстродействующий алгоритм поиска экстремума статической характеристики инерционного объекта, позволяющий повысить точность технологических процессов в объектах экстремального типа различной инерционности, работающих в условиях сильных помех.

4. Предложена структура системы экстремального комбинированного управления процессом электроэрозионного профилирования алмазных шлифовальных кругов с местной обратной связью по активному сопротивлению межэлектродного зазора, позволяющая повысить стабильность, производительность и снизить энергопотребление данного технологического процесса.

Практическая ценность исследования заключается в разработке современных научно обоснованных методов и средств управления экстремальными объектами, работающими в условиях сильных возмущений, в частности автоматизированными системами профилирования алмазных кругов, и определяется следующими положениями:

1) разработанные математические модели процесса электроэрозионной обработки позволяют осуществлять поиск оптимальных режимов профилирования, не прибегая к сложным экспериментальным исследованиям;

2) разработанный помехозащищенный быстродействующий алгоритм поиска экстремума статической характеристики инерционного объекта повышает точность ведения технологических процессов в объектах экстремального типа различной инерционности, работающих в условиях сильных помех;

3) синтезированная экстремальная комбинированная система управления процессом электроэрозионного профилирования алмазных шлифовальных кругов увеличивает производительность, стабильность данного процесса и снижает его энергопотребление;

4) разработанная автоматизированная система управления установкой для электроэрозионного профилирования алмазных шлифовальных кругов существенно повышает его технико-экономические показатели.

На защиту выносятся:

1. Математические модели процесса электроэрозионного профилирования, учитывающие его электродинамические и технологические особенности.

2. Результаты аппроксимации полученных моделей процесса электроэрозионного профилирования моделью типа Гаммерштейна, применяемой для алгоритмизации и управления данным процессом.

3. Помехоустойчивый быстродействующий алгоритм поиска экстремума статической характеристики инерционного объекта, заключающийся в рекуррентной оценке коэффициента передачи экстремального объекта с последующим поиском его нулевого значения.

4. Структура системы экстремального комбинированного управления процессом электроэрозионного профилирования алмазных шлифовальных кругов, отличающаяся от известных систем введением местной обратной связи по активному сопротивлению межэлектродного зазора.

Достоверность полученных результатов и выводов подтверждена путем математического и имитационного моделирования, сходимостью теоретических и экспериментальных исследований, а также практической реализацией разработанных систем управления.

Реализация и внедрение результатов работы. Результаты работы внедрены в производство на ФГУП ФНПЦ «ПО Старт» им. М. В. Проценко», что позволило повысить производительность, стабильность и снизить энергопотребление процесса профилирования алмазных шлифовальных кругов.

Разработанные математические модели в виде методик, алгоритмов и программ используются в ФГУП ФНПЦ «ПО Старт» им. М. В. Проценко», ОАО «МАЯК», НПФ «КРУГ», ООО «АВТОМАТИКА» при проектировании и испытаниях нового оборудования.

Математические модели, алгоритмы и программы внедрены в учебный процесс на кафедре «Автоматика и телемеханика» Пензенского государственного университета при подготовке бакалавров, магистров по направлению 220400 «Управление в технических системах», инженеров по специальности 220201 «Управление и информатика в технических системах».

Данная работа поддержана и одобрена:

аналитической ведомственной целевой программой Федерального агентства по образованию РФ «Развитие научного потенциала высшей школы 20092012 гг.» № 01200952070 в соответствии с планами госбюджетной научно-исследовательской работы Пензенского государственного университета;

конкурсом «Поддержка развития внутрироссийской мобильности научных и научно-педагогических кадров путем выполнения научных исследований молодыми учеными и преподавателями в научно-образовательных центрах» по ГК № 14. В 37.21.0160;

программой «Участник молодежного научно-инновационного конкурса» (У.М.Н.И.К.) в 20102012 гг. от фонда содействия развитию малых форм предприятий в научно-технической сфере (Проект № 10199).

Апробация работы.

Основные положения и результаты диссертационной работы докладывались и обсуждались на 9 конференциях различного уровня: Международной научно-технической конференции «Проблемы автоматизации и управления в технических системах» (Пенза, 20092013); XXIX Всероссийской научно-практической конференции молодых ученых и специалистов «Датчики и системы» (Пенза, 2010); Международном симпозиуме «Надежность и качество 2010» (Пенза, 2010); молодежном научноинновационном конкурсе «У.М.Н.И.К.» (Пенза, 2009); ежегодном Международном научно-техническом семинаре «Современные технологии в задачах автоматики, управлении и обработке информации» (Алушта, 20102012); XXXIX Международной молодежной научной конференции «Гагаринские чтения» (Москва, 2013); на мероприятии в рамках конкурса «Поддержка развития внутрироссийской мобильности научных и научнопедагогических кадров путем выполнения научных исследований молодыми учеными и преподавателями в научно-образовательных центрах»

(Санкт-Петербург, 2012); на Всероссийской конференции «Современные проблемы математики и ее основные аспекты» (Пермь, 2013); ежегодных научно-технических конференциях профессорско-преподавательского состава и студентов Пензенского государственного университета (2009–2013).

Публикации. По теме диссертации опубликовано 24 печатные работы, в том числе 3 статьи в журналах, входящих в перечень ВАК РФ, и 2 патента РФ (без соавторов 5 работ).

Структура и объем работы. Диссертационная работа состоит из введения, четырех глав основной части и заключения, списка литературы, включающего 109 наименований, и приложения. Объем работы 189 страниц машинописного текста, включая 101 рисунок и 12 таблиц.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обоснована актуальность темы диссертационной работы; сформулированы цель и задачи исследования; показаны научная новизна и практическая ценность; приведены основные положения, выносимые на защиту.

В первой главе содержатся аналитический обзор и обоснование направления работы, описание процесса электроэрозионного профилирования алмазных шлифовальных кругов и систем управления. Применение электроэрозионной обработки для профилирования алмазных токопроводящих кругов является весьма перспективным. Изучению различных вопросов профилирования и правки алмазно-абразивных инструментов электроэрозионным методом посвящены работы В. Д. Дорофеева, Ю. А. Пахалина, Н. К. Беззубенко, В. Н. Чачина, В. В. Авакяна, В. Л. Касьяна, В. В. Коломиеца, А. Л. Лившица, В. О. Соколова, В. З. Зверовщикова, М. Ф. Семко, В. А. Дресвянникова, Н. К. Фотеева.

Выявлены основные особенности электроэрозионного профилирования алмазных кругов. Рассмотрение технологии процесса электроэрозионной обработки позволило установить, что определяющим фактором, влияющим на производительность и стабильность данного процесса, является оптимальное поддержание межэлектродного зазора.

Существующие системы управления электроэрозионной обработкой не учитывают ряд важных обстоятельств, особенно cложный микрорельеф обрабатываемой поверхности, наличие токонепроводящих включений, существенную нелинейность объекта управления и т.п. В большинстве из них используются косвенные показатели, которые не в полной мере отражают состояние процесса обработки.

Наиболее информативным показателем процесса электроэрозионной обработки является значение средней мощности, выделяемой в межэлектродном зазоре. Известно, что зависимость величины средней мощности, распределенной в межэлектродном зазоре, от его величины носит экстремальный характер. Поскольку процесс электроэрозионного профилирования алмазных шлифовальных кругов происходит в условиях сильных помех, обусловленных сложным микрорельефом алмазного круга, предложено разработать помехоустойчивый алгоритм поиска экстремального значения мощности, выделяемой в межэлектродном зазоре путем регулирования привода подачи электрода-инструмента.

Существующие системы управления не учитывают все сложные взаимосвязи между отдельными элементами процесса обработки, что приводит к снижению их эффективности и возникновению ряда недостатков:

низкая производительность, невысокая стабильность и большое энергопотребление процесса обработки. Данные недостатки не позволяют поддерживать оптимальные условия обработки, при которых происходит наиболее эффективный съем металла.

Поэтому была поставлена задача разработки системы комбинированного экстремального управления с внутренней обратной связью, что позволяет не только повысить точность и быстродействие системы, но и существенно уменьшить уровень действующих на систему возмущений, парируя их в контуре обратной связи.

Во второй главе проведена разработка математических моделей процесса электроэрозионного профилирования алмазных шлифовальных кругов с целью выявления эффективных управляющих воздействий, повышающих производительность данного процесса.

Для выявления структуры геометрии рабочей поверхности алмазного круга была разработана ее модель, для чего проведено сканирование рабочей поверхности, фрагменты профиллограммы которой представлены на рис. 1.

Для идентификации рабочих поверхностей алмазных шлифовальных кругов предложено выделять трендовые, периодические и случайные составляющие профилей этой поверхностей. Трендовые и периодические составляющие выделялись с помощью сингулярного разложения (SVD-разложения). Первые четыре собственных вектора разложения представлены на рис. 2, здесь же показана аппроксимация векторов разложения гармоническими составляющими.

Модель случайной составляющей представлена моделью стационарного и эргодического случайного процесса, полученного методом формирующего фильтра. На рис. 3,а показан фрагмент смоделированной поверхности алмазного круга, на рис. 3,б – фрагмент профиля этой поверхности, непосредственно взаимодействующего с профилем электрода-инструмента. В результате моделирования и экспериментальных исследований были получены профили поверхности круга различной зернистости, непосредственно влияющие на значение межэлектродного зазора в процессе электроэрозионной обработки.

Проверка гипотезы о нормальном законе распределения профиля поверхности по критерию Колмогорова–Смирнова подтвердилась. Аналогичные выводы получены и для профиля электрода.

Разработаны модели электропривода вертикальной подачи профилирующего электрода на основе обобщенной теории электрических машин.

Механическая часть привода представлена двухмассовой упруго-диссипативной моделью. В результате анализа модели установлено, что время разгона электропривода вертикальной подачи электрода составило 0,01 с, а позиционирование привода вертикальной подачи электрода на 425 мкм 0,11 с.

Параметры электрической схемы замещения межэлектродного зазора определялись исходя из осциллограмм токов и напряжений, экспериментально снятых при разных значениях межэлектродного зазора с последующей их обработкой с помощью пакета System Identification Tool, входящего в Matlab. В результате этого получены параметры Т-образной схемой замещения, учитывающей полное выходное сопротивление генератора рабочих импульсов и межэлектродного зазора. Система дифференциальных уравнений переходных процессов, протекающих в Т-образной схеме замещения, имеет вид:

где L1, R1, I1,U – электрические параметры генератора рабочих импульсов;

L2, R2(z), I2, Uс, С – электрические параметры межэлектродного зазора.

В результате исследований выявлена нелинейная зависимость активной составляющей полного сопротивления межэлектродного зазора R2(z), зависящей от его значения z:

где a, b – коэффициенты, зависящие от электрических параметров схемы замещения межэлектродного зазора; z – значение межэлектродного зазора.

Найденные значения параметров схемы замещения позволили получить модель, описывающую электрические процессы в межэлектродном зазоре.

Разработана обобщенная динамическая модель процесса профилирования алмазных шлифовальных кругов, учитывающая его электродинамические и технологические особенности, которая включает в себя три модели:

– топологическую модель, описывающую геометрию поверхности алмазных шлифовальных кругов, построенную на основе сингулярного разложения и метода формирующего фильтра;

– электромеханическую модель, построенную на основе обобщенной теории электрических машин;

– электрическую модель, описывающую электрические процессы в межэлектродном зазоре во время процесса электроэрозионного профилирования алмазных шлифовальных кругов.

Структурная схема динамической модели процесса электроэрозионного профилирования (Simulink-модель) представлена на рис. 4.

Рис. 4. Структурная схема динамической Simulink-модели процесса электроэрозионного профилирования Результаты моделирования представлены на рис. 5, где zпр – предельное значение межэлектродного зазора, при котором еще возникает электрический разряд; Uxx – напряжение холостого хода; Iкз – ток короткого замыкания. Анализ полученных результатов позволяет утверждать, что Simulink-модель адекватно отражает реальные электродинамические процессы, происходящие при электроэрозионном профилировании алмазных шлифовальных кругов, ошибка моделирования не превышает 14 %.

zпр Рис. 5. Осциллограммы переменных динамической модели процесса электроэрозионного профилирования алмазных шлифовальных кругов: межэлектродный зазор (а), напряжение (б) и ток (в), выделяемые в межэлектродном зазоре Исследования, проведенные на разработанной модели, позволили установить:

– увеличение шероховатости алмазного круга приводит к уменьшению экстремального значения мощности, не изменяя положение экстремума, равного половине предельного зазора, при котором еще возникают разряды (рис. 6,а);

– несогласованность внутреннего активного сопротивления генератора технологических импульсов и активного сопротивления зазора приводит к снижению мощности, выделяемой в зазоре, и снижению экстремума без изменения его величины (рис. 6,б).

Следовательно, для отдачи максимальной мощности в зазор необходимо таким образом выбирать амплитуду разрядных импульсов, чтобы межэлектродный зазор был равен половине его предельного значения (рис. 6,в).

Рис. 6. Смещение экстремальной статической характеристики:

характеристика при различных шероховатостях Ra кругов (а);

характеристика при различных значениях амплитуды напряжений генератора рабочих импульсов U (б); совмещенная кривая (в) Для совмещения экстремумов необходимо увеличивать амплитуду импульсов напряжения генератора рабочих импульсов. Для исследования экстремальной системы управления процессом электроэрозионной обработки разработанная динамическая модель была аппроксимирована редуцированной инерционной моделью с экстремальной характеристикой.

С наибольшей точностью данную модель можно представить моделью типа Гаммерштейна, которая используется при разработке алгоритма поиска экстремума для достижения максимального значения средней мощности, обеспечивающего повышение производительности, стабильности и снижение энергопотребления.

В третьей главе приведены параметрические синтез и анализ функциональных подсистем автоматизации электроэрозионного станка.

С целью повышения производительности процесса электроэрозионной обработки предлагается использовать экстремальный регулятор мощности. Для обоснованного построения системы автоматического регулирования сделан расчет подсистемы подачи электрода-инструмента электроэрозионного станка, обеспечивающей заданную точность и быстродействие.

Методом последовательной коррекции с подчиненным регулированием координат произведена настройка на технический оптимум подсистемы подачи электрода-инструмента. В результате настройки данной подсистемы получили следующие характеристики: время переходного процесса 0,2 с, перерегулирование 1 %, запас по амплитуде dL = 14 дБ, запас по фазе = 66,7 рад, степень колебательности 1,08 и степень устойчивости 25,5.

В результате исследований было установлено, что традиционные методы экстремального регулирования в рассматриваемом случае не эффективны, так как процесс электроэрозионной обработки происходит в условиях сильных помех, что приводит к «рысканью» экстремальной системы вплоть до потери устойчивости.

Для обеспечения устойчивости системы предлагается использовать рекуррентный алгоритм метода наименьших квадратов, с помощью которого вычисляется коэффициент передачи экстремального объекта по изменению его входной и выходной величины с последующим поиском нулевого значения этого коэффициента. Алгоритм экстремального регулирования состоит из следующих этапов:

1) считывание входного и выходного сигналов с экстремального объекта;

2) вычисление коэффициентов АРСС-модели по рекуррентному методу наименьших квадратов;

3) вычисление коэффициента передачи объекта;

4) поиск управляющего воздействия, обеспечивающего нулевое значение коэффициента передачи с использованием прямых методов поиска нуля функций.

В результате моделирования работы алгоритма установлено, что он обеспечивает сходящиеся значения оценки коэффициента передачи, устойчиво удерживая объект в окрестности точки экстремума даже при наличии сильных возмущений. Относительная приведенная погрешность в определении коэффициента передачи объекта не превышает 5 %, отклонение системы от точки экстремума не более 24 % при отношении сигнал/шум, близком к единице. Время поиска экстремума соизмеримо со временем переходного процесса объекта регулирования.

При анализе работы экстремальной системы регулирования мощности установлено, что максимум мощности в межэлектродном зазоре будет выделяться в случае, когда активное сопротивление зазора равно внутреннему активному сопротивлению генератора технологических импульсов.

Для этого дополнительно введен внутренний контур по активному сопротивлению межэлектродного зазора R2. Внешний экстремальный контур регулирования обеспечивает поддержание оптимального режима профилирования в случае нестабильности внутреннего сопротивления генератора.

Структурная схема системы показана на рис. 7.

Рис. 7. Структурная схема экстремальной стабилизирующей системы с внутренней обратной связью по съему материала Выполнен анализ устойчивости внутреннего контура методом D-разбиения, в результате чего получены характеристики стабилизирующей системы: величина перерегулирования 8 %, запас по фазе 5,95 рад/с, запас по амплитуде 11,9 дБ.

На рис. 8 приведены сравнительные характеристики экстремальной и экстремальной комбинированной системы управления.

Рис. 8. Фазовые траектории в установившемся состоянии (а) и АЧХ (б) экстремальной 1 и экстремальной комбинированной 2 системы Исследования, проведенные на моделях, показали, что стабильность системы с местной обратной связью по сопротивлению возросла на 18 %, точность поддержания экстремума на 16 %, производительность возросла на 20 %, энергопотребление снизилось на 10 %.

В четвертой главе приведены разработанная система автоматизированного управления электроэрозионным профилированием, а также практические рекомендации по модернизации оборудования.

В крупносерийном и массовом производстве, когда применяется большое количество алмазных шлифовальных кругов, профилирование алмазного инструмента непосредственно на рабочем месте экономически нецелесообразно. В связи с этим разработана и изготовлена установка для электроэрозионного профилирования на базе токарно-фрезерного станка модели АМ-171.

Для повышения производительности, стабильности и снижения энергопотребления процесса профилирования разработана система автоматизированного управления установкой для электроэрозионного профилирования алмазных шлифовальных кругов, состоящая из микропроцессорного устройства управления приводами подач профилирующего электрода, реализованного на базе микроконтроллера и автоматизированного рабочего места.

Микропроцессорное устройство осуществляет экстремальное регулирование мощности в межэлектродном зазоре и передает данные о технологическом процессе на АРМ, на котором установлены ОРС-сервер и SCADA-система. Разработан проект-SCADA в DataRate системы управления электроэрозионным станком. Мнемосхема «Пульт управления»

представлена на рис. 9.

В заключении сформулированы основные результаты диссертационной работы, которые внедрены в производство на ФГУП ФНПЦ «ПО Старт» им. М. В. Проценко», что позволило повысить производительность, стабильность процесса электроэрозионного профилирования.

ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ И ВЫВОДЫ

1. Разработана топологическая модель поверхности алмазного круга с использованием сингулярного разложения и метода формирующего фильтра. Доказано, что профиль этой поверхности имеет нормальный закон распределения и оказывает основное влияние на процессы профилирования. Результаты, полученные при моделировании рабочей поверхности алмазных шлифовальных кругов, показали достаточно хорошее совпадение с расчетными данными, а ошибка моделирования не превысила 10 %.

2. В результате анализа экспериментальных осциллограмм токов и напряжений, возникающих в межэлектродном зазоре, была проведена параметрическая идентификация и предложено остановиться на Т-образной схеме замещения межэлектродного зазора. Ошибка моделирования не превышает 4 %.

3. На основе обобщенной теории электрических машин получена модель электропривода вращения профилирующего электрода, который позволяет определить его статические и динамические характеристики.

В результате анализа модели установлено, что время разгона электропривода вертикальной подачи электрода составило 0,01 с.

4. Разработана динамическая модель процесса электроэрозионного профилирования алмазных шлифовальных кругов. В результате моделирования установлено смешение экстремума мощности, обусловленное возникновением нежелательных режимов холостого хода и короткого замыкания. Для отдачи максимальной мощности в зазор необходимо таким образом выбирать амплитуду разрядных импульсов, чтобы межэлектродный зазор был равен половине его предельного значения. Ошибка моделирования не превышает 14 %.

5. Проведена аппроксимация динамической модели процесса электроэрозионной обработки моделью типа Гаммерштейна. Полученная редуцированная модель используется при разработке алгоритма экстремального регулирования с целью повышения производительности данного процесса, ошибка идентификации не превышает 10 % и хорошо описывает динамику процесса электроэрозионного профилирования.

6. Разработан алгоритм поиска экстремума характеристики инерционного объекта по текущим измерениям его входа и выхода с использованием рекуррентной процедуры метода наименьших квадратов, в результате которой оценивается коэффициент передачи объекта, а затем с использованием прямых методов поиска нуля функции находится его нулевое значение.

7. В результате моделирования работы алгоритма установлено, что он обеспечивает сходящиеся значения оценки коэффициента передачи, устойчиво удерживая объект в окрестности точки экстремума даже при наличии сильных возмущений. Относительная приведенная погрешность в определении коэффициента передачи объекта не превышает 5 %, отклонение системы от точки экстремума не более 24 % при отношении сигнал/шум, близком к единице. Время поиска экстремума соизмеримо со временем переходного процесса объекта регулирования.

8. Для повышения быстродействия и помехоустойчивости экстремальной системы управления процессом электроэрозионной обработки предложено использовать экстремальную комбинированную систему с местной обратной связью по активному сопротивлению межэлектродного зазора. Исследования, проведенные на моделях, показали, что стабильность системы с местной обратной связью по сопротивлению возросла на 18 %, точность поддержания экстремума на 16 %, производительность возросла на 20 %, энергопотребление снизилось на 10 %.

9. Разработана система автоматизированного управления электроэрозионным профилированием, повысившая эффективность профилирования, а также предложены практические рекомендации по модернизации оборудования.

ОСНОВНЫЕ ПУБЛИКАЦИИ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ

Публикации в изданиях, рекомендованных ВАК РФ 1. Авдеева, О. В. Алгоритм экстремального регулирования на основе рекуррентной процедуры метода наименьших квадратов / А. Д. Семенов, О. В. Авдеева, А. С. Никиткин // Известия высших учебных заведений. Поволжский регион. Технические науки. 2012. № 1. – С. 311.

2. Авдеева, О. В. Определение режимов генератора технологических импульсов для электроэрозионного профилирования алмазных шлифовальных кругов / А. Д. Семенов, А. С. Никиткин, О. В. Авдеева // Инженерный вестник Дона (электронный журнал). 2012. № 2. URL: http://www.ivdon.ru/magazine/archive /n2y2012/ 3. Авдеева, О. В. Разработка алгоритма поиска экстремума статистической характеристики инерционного объекта на основе рекуррентной процедуры метода наименьших квадратов / О. В. Авдеева, А. Д. Семенов, Т. Л. Русяева // Современные проблемы науки и образования. – 2012. – № 6. URL: http://www.science-education.ru/106- 4. Пат. 2471220 Российская Федерация, МПК G 05 B 13/00. Способ поиска экстремума статистической характеристики инерционного объекта / Авдеева О. В. [и др.];

заявитель и патентообладатель Авдеева О. В. № 2011119698/08 ; заявл. 16.05.11 ;

опубл. 27.12.12, Бюл. № 36. – 7 с.

5. Пат. 2486037 Российская Федерация, МПК B 05 H 1/00, B 05 H 9/00. Способ стабилизации межэлектродного промежутка при электроэрозионном профилировании шлифовальных кругов с помощью автоматического регулятора подачи электрода / Авдеева О. В. [и др.] ; заявитель и патентообладатель Никиткин А. С. № 2011136674/02 ;

заявл. 16.05.11; опубл. 27.06.13, Бюл. № 18. – 6 с.

6. Авдеева, О. В. Экспериментальное определение параметров схемы замещения межэлектродного зазора при электроэрозионной обработке / А. Д. Семенов, А. С. Никиткин, О. В. Авдеева // Проблемы автоматизации и управления в технических системах : тр. Междунар. науч.-техн. конф. – Пенза : Изд-во ПГУ, 2009. С. 294298.

7. Авдеева, О. В. Моделирование системы автоматического регулирования межэлектродного зазора при электроэрозионном профилировании алмазных кругов / А. Д. Семенов, А. С. Никиткин // Проблемы автоматизации и управления в технических системах : тр. Междунар. науч.-техн. конф. – Пенза : Изд-во ПГУ, 2009. С. 290294.

8. Авдеева, О. В. Рекуррентный алгоритм поиска экстремума статической характеристики инерционного объекта / А. С. Никиткин, О. В. Авдеева // Датчики и системы : тр. XXIX Всерос. науч.-практ. конф. молодых ученых и специалистов. – Пенза:

ОАО «НИИФИ», 2010. С. 180182.

9. Авдеева, О. В. К вопросу о построении автоматических систем управления для станков электроэрозионного профилирования алмазных шлифовальных кругов на токопроводящих связках / А. С. Никиткин, О. В. Авдеева // Датчики и системы : тр.

XXIX Всерос. науч.-практ. конф. молодых ученых и специалистов. – Пенза : ОАО «НИИФИ», 2010. С. 201203.

10. Авдеева, О. В. Помехозащищенный алгоритм поиска экстремума статистической характеристики инерционного объекта / О. В. Авдеева // Современные технологии в задачах автоматики, управлении и обработке информации : тр. Междунар. науч.-техн.

семинара. М. : Изд-во МАИ, 2010. С. 269270.

11. Авдеева, О. В. Алгоритм экстремального регулирования автоматической системы управления процессом электроэрозионной обработки / А. Д. Семенов, О. В. Авдеева, А. С. Никиткин // Надежность и качество 2010 : тр. Междунар. симп. : в 2 т. – Пенза :

Изд-во ПГУ, 2010. – Т. 2. С. 191192.

12. Авдеева, О. В. Помехоустойчивый быстродействующий алгоритм экстремального регулирования / О. В. Авдеева, А. Д. Семенов, А. С. Никиткин // Проблемы автоматизации и управления в технических системах : тр. науч.-техн. конф. – Пенза :

Изд-во ПГУ, 2010. Т. 1. С. 16.

13. Авдеева, О. В. Помехоустойчивый алгоритм экстремального регулирования инерционными объектами / А. Д. Семенов, О. В. Авдеева, А. С. Никиткин // Автоматизация & IT в энергетике. 2011. № 11. С. 1821.

14. Авдеева, О. В. Моделирование экстремального регулятора производительности / А. Д. Семенов, О. В. Авдеева, А. С. Никиткин // Новые промышленные технологии. 2011. № 3. С. 4649.

15. Авдеева, О. В. Конструкция системы управления электроэрозионным профилированием алмазных шлифовальных кругов / А. Д. Семенов, А. С. Никиткин, О. В. Авдеева // Наукоемкие технологии в машиностроении. 2011. № 5. – С. 1722.

16. Авдеева, О. В. Программное управление автоматизированной установкой для глубинного электроэрозионного профилирования шлифовальных кругов / А. Д. Семенов, А. С. Никиткин, О. В. Авдеева // Новые промышленные технологии. 2011.

№ 6. С. 58.

17. Авдеева, О. В. Экстремальное регулирование инерционными объектами в условиях сильных помех / О. В. Авдеева, А. С. Никиткин // Современные технологии в задачах автоматики, управлении и обработке информации : тр. Междунар. науч.-техн.

семинара. Пенза : Изд-во ПГУ, 2011. С. 56.

18. Авдеева, О. В. Моделирование экстремального регулятора на основе рекуррентной процедуры метода наименьших квадратов / А. Д. Семенов, О. В. Авдеева, А. С. Никиткин // Векторная энергетика технических, биологических и социальных систем : науч. тр. 12 межвуз. Рос. науч. конф. Балаково, 2011. С. 8086.

19. Авдеева, О. В. Исследование нелинейной системы с экстремальной характеристикой / О. В. Авдеева // Современные технологии в задачах автоматики, управлении и обработке информации : тр. Междунар. науч.-техн. семинара. М. : Изд-во МАИ, 2012. С. 34.

20. Авдеева, О. В. Экстремальное управление процессом электроэрозионной обработки / О. В. Авдеева // XXXIX Гагаринские чтения : науч. тр. Междунар. молодежной науч. конф. М. : Изд-во МАТИ, 2013. – Т. 5. С. 124.

21. Авдеева, О. В. Автоматизация процесса электроэрозионной обработки с использованием методов экстремального управления / О. В. Авдеева // Проблемы автоматизации и управления в технических системах : тр. Междунар. науч.-техн. конф. – Пенза : Изд-во ПГУ, 2013. С. 36.

22. Авдеева, О. В. Динамика процесса поиска экстремума в автоколебательной системе с переменным знаком обратной связи / О. В. Авдеева, А. Д. Семенов // Проблемы автоматизации и управления в технических системах : тр. Междунар. науч.-техн.

конф. – Пенза : Изд-во ПГУ, 2013. С. 417422.

23. Авдеева, О. В. Алгоритм регулирования межэлектродного зазора при электроэрозионном профилировании алмазных шлифовальных кругов по соотношению длительности режимов холостого хода и короткого замыкания / О. В. Авдеева, А. Д. Семенов // Проблемы автоматизации и управления в технических системах : тр.

Междунар. науч.-техн. конф. – Пенза : Изд-во ПГУ, 2013. С. 448451.

24. Авдеева, О. В. Исследование экстремальной автоколебательной системы с переменной структурой / О. В. Авдеева // Современные проблемы математики и ее прикладные аспекты – 2013 : сб. тез. науч.-практ. конф. Пермь : Изд-во Перм. гос.

нац. исслед. ун-та, 2013. – С. 179.

Экстремальное комбинированное управление процессом электроэрозионного профилирования Специальность 05.13.06 Автоматизация и управление технологическими процессами и производствами Подписано в печать 13.11.13. Формат 60x841/16.

_ Тел./факс: (8412) 56-47-33; e-mail: [email protected]



Похожие работы:

«УДК 159.923.2 Войтов Алексей Сергеевич РАЗВИТИЕ ИНТЕГРАЛЬНОЙ ИНДИВИДУАЛЬНОСТИ МЛАДШИХ ШКОЛЬНИКОВ С НИЗКИМ УРОВНЕМ УЧЕБНОЙ МОТИВАЦИИ 19.00.07 - педагогическая психология (психологические наук и) АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата психологических наук Пятигорск – 2014 Работа выполнена на кафедре методологии психологии и теории психолого-педагогического образования ФГБОУ ВПО Пятигорский государственный лингвистический университет Научный руководитель -...»

«Пельменев Виктор Константинович РАЗВИТИЕ ФИЗИЧЕСКОЙ КУЛЬТУРЫ И СПОРТА В ЭКСКЛАВНОМ РЕГИОНЕ РОССИИ: СОЦИАЛЬНО-ПЕДАГОГИЧЕСКИЕ И ОРГАНИЗАЦИОННЫЕ АСПЕКТЫ 13. 00. 04 — Теория и методика физического воспитания, спортивной тренировки, оздоровительной и адаптивной физической культуры АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени доктора педагогических наук Санкт-Петербург 2002 ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ Актуальность исследования. Развитие физической культуры обусловлено...»

«Гершанович Елена Анатольевна НАЦИОНАЛЬНАЯ КОНКУРЕНТОСПОСОБНОСТЬ И КОНВЕРТИРУЕМОСТЬ ВАЛЮТЫ Специальность 08.00.01 – Экономическая теория АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание учёной степени кандидата экономических наук Томск – 2007 Работа выполнена в ГОУ ВПО Томский политехнический университет на кафедре экономики. Научный руководитель : заслуженный деятель науки РФ, доктор экономических наук, профессор Нехорошев Юрий Сергеевич Официальные оппоненты : доктор экономических наук,...»

«Поляков Вячеслав Викторович СВЕРХВЫСОКОВАКУУМНЫЙ СКАНИРУЮЩИЙ ЗОНДОВЫЙ МИКРОСКОП СОВМЕСТИМЫЙ С БАЗОВЫМИ МЕТОДАМИ НАНОТЕХНОЛОГИЙ Специальность: 01.04.01 – Приборы и методы экспериментальной физики АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук Москва-2009 Работа выполнена на кафедре микроэлектроники Государственного образовательного учреждения высшего профессионального образования Московский физико-технический институт (государственный...»

«АНИЧКИНА Татьяна Борисовна МЕЖДУНАРОДНЫЙ РЕЖИМ НЕРАСПРОСТРАНЕНИЯ ЯДЕРНОГО ОРУЖИЯ: ПРОБЛЕМЫ И ВОЗМОЖНЫЕ ПУТИ ИХ РЕШЕНИЯ Специальность 23.00.04 — Политические проблемы международных отношений, глобального и регионального развития АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата политических наук Москва 2011 Работа выполнена в Центре военно-политических исследований Учреждения...»

«Абдулаева Зарина Асхабомаровна ФОНЕТИЧЕСКИЕ И МОРФОЛОГИЧЕСКИЕ ОСОБЕННОСТИ АМУШИНСКОГО ГОВОРА АВАРСКОГО ЯЗЫКА Специальность 10.02.02 – языки народов Российской Федерации (кавказские языки) АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата филологических наук МАХАЧКАЛА 2013 1 Работа выполнена в Федеральном государственном бюджетном образовательном учреждении высшего профессионального образования Дагестанский государственный педагогический университет Научный...»

«Малько Елена Александровна ГРАЖДАНСКАЯ ПРОЦЕССУАЛЬНАЯ ПРАВОВАЯ ПОЛИТИКА В СОВРЕМЕННОЙ РОССИИ 12.00.15 – гражданский процесс; арбитражный процесс АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание учной степени кандидата юридических наук Саратов – 2012 2 Работа выполнена в Федеральном государственном бюджетном образовательном учреждении высшего профессионального образования Саратовская государственная юридическая академия. Научный руководитель – доктор юридических наук, доцент Афанасьев...»

«Мельникова Ольга Михайловна НАУЧНЫЕ ШКОЛЫ В АРХЕОЛОГИИ Специальность 07.00.06 - археология АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени доктора исторических наук Ижевск 2004 Работа выполнена в Удмуртском государственном университете Научный консультант : доктор исторических наук, профессор Римма Дмитриевна Голдина Официальные оппоненты : доктор исторических наук, профессор Николай Яковлевич Мерперт доктор исторических наук, профессор Герман Паптелеймонович Мягков...»

«Максименко Андрей Владимирович УПРАВЛЕНИЕ КАЧЕСТВОМ ОБСЛУЖИВАНИЯ В СЕТЯХ СПУТНИКОВОЙ СВЯЗИ ПРИ ИЗМЕНЯЮЩЕЙСЯ МНОГОПРИОРИТЕТНОЙ НАГРУЗКЕ Специальность 05.13.11 математическое и программное обеспечение вычислительных машин, комплексов и компьютерных сетей АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук Москва - 2013 Работа выполнена в Федеральном государственном бюджетном учреждении науки Вычислительном центре им. А.А.Дородницына Российской...»

«Загребин Глеб Игоревич РАЗРАБОТКА МЕТОДИКИ АВТОМАТИЗИРОВАННОГО ВЫБОРА И ПОСТРОЕНИЯ ЭЛЕМЕНТОВ МАТЕМАТИЧЕСКОЙ ОСНОВЫ Специальность: 25.00.33 – Картография АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук Москва – 2012 Работа выполнена на кафедре картографии Московского государственного университета геодезии и картографии. Научный руководитель : доктор технических наук, профессор Иванов Анатолий Георгиевич Официальные оппоненты : Шингарева Кира...»

«УДК 622. 233. 63. 051.78:622. 235. 527. 4 Жариков Сергей Николаевич ВЗАИМОСВЯЗЬ УДЕЛЬНЫХ ЭНЕРГЕТИЧЕСКИХ ХАРАКТЕРИСТИК ПРОЦЕССОВ ШАРОШЕЧНОГО БУРЕНИЯ И ВЗРЫВНОГО РАЗРУШЕНИЯ МАССИВА ГОРНЫХ ПОРОД Специальность 25.00.20 - Геомеханика, разрушение горных пород, рудничная аэрогазодинамика и горная теплофизика Автореферат диссертации на соискание учёной степени кандидата технических наук Екатеринбург 2011 Работа выполнена в Институте горного дела Уральского отделения Российской...»

«АНИСИМОВ Алексей Николаевич МОРФО-ТОПОМЕТРИЧЕСКАЯ ИЗМЕНЧИВОСТЬ СРЕДНЕЙ ЧЕРЕПНОЙ ЯМКИ У ВЗРОСЛЫХ ЛЮДЕЙ С РАЗЛИЧНЫМ ТИПОМ ОСНОВАНИЯ ЧЕРЕПА 14.03.01 – анатомия человека Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата медицинских наук Саратов - 2013 Работа выполнена в Государственном бюджетном образовательном учреждении высшего профессионального образования Саратовский государственный медицинский университет имени В.И. Разумовского Министерства здравоохранения...»

«МАЛЫШЕВ СЕРГЕЙ ВЕНИАМИНОВИЧ ЭФЕКТИВНОСТЬ ПРОИЗВОДСТВА СВИНИНЫ ПРИ РАЗЛИЧНЫХ ФАЗАХ ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО ПРОЦЕССА И СРОКОВ ОТЪЁМА ПОРОСЯТ В УСЛОВИЯХ ЧУВАШСКОЙ РЕСПУБЛИКИ Специальность: 06.02.04. – частная зоотехния, технология производства продуктов животноводства Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата сельскохозяйственных наук МОСКВА – 2009 1 Работа выполнена на кафедре свиноводства Российского государственного аграрного университета—МСХА имени К.А....»

«Булаева Евгения Александровна РАЗРАБОТКА МЕТОДИКИ ПРИМЕНЕНИЯ СПУТНИКОВОГО МЕТОДА ДЛЯ ГЕОДЕЗИЧЕСКОГО МОНИТОРИНГА И ПРОГНОЗИРОВАНИЯ СОСТОЯНИЯ ГЕОЛОГИЧЕСКОЙ СРЕДЫ И ГИДРОТЕХНИЧЕСКИХ СООРУЖЕНИЙ Специальность 25.00.32 – Геодезия АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук МОСКВА-2013 2 Работа выполнена на кафедре Астрономии и космической геодезии Московского государственного университета геодезии и картографии (МИИГАиК). Научный руководитель :...»

«Экз. № Чжи Я Аунг МЕТОДИКИ И АЛГОРИТМЫ АВТОМАТИЗАЦИИ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ ВИЗУАЛИЗАЦИИ, ОБРАБОТКИ И ПОИСКА ИЗОБРАЖЕНИЙ В ГРАФИЧЕСКИХ БАЗАХ ЗНАНИЙ Специальность 05.13.06 –“Автоматизация и управление технологическими процессами и производствами” (приборостроение). Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук Москва –2010 г. Работа выполнена на кафедре “Информатика и программное обеспечение вычислительных систем” Московского...»

«ПЕСКОВ ВАДИМ ЮРЬЕВИЧ МЕЖПАРЛАМЕНТСКОЕ СОТРУДНИЧЕСТВО КАК ФОРМА ПРЕДСТАВЛЕНИЯ НАЦИОНАЛЬНЫХ ИНТЕРЕСОВ Специальность 23.00.04 – Политические проблемы международных отношений, глобального и регионального развития (политические наук и) Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата политических наук Пятигорск – 2013 Работа выполнена на кафедре международных отношений, мировой экономики и международного права ФГБОУ ВПО Пятигорский государственный лингвистический...»

«АЛИЕВ НАЗИР ИХАКОВИЧ ГНОСЕОЛОГИЧЕСКИЕ АСПЕКТЫ ОБОСНОВАНИЯ В НАУЧНОМ ПОЗНАНИИ 09.00.01 – ОНТОЛОГИЯ И ТЕОРИЯ ПОЗНАНИЯ АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени доктора философских наук Санкт-Петербург 2003 2 Работа выполнена на кафедре философиии Российского государственного педагогического университета им А.И.Герцена. Научный консультант – доктор философских наук, профессор Стрельченко Василий Иванович Официальные оппоненты : доктор философских наук, профессор...»

«ГРЕБНЕВ АЛЕКСЕЙ ВЛАДИМИРОВИЧ УЛУЧШЕНИЕ ЭФФЕКТИВНЫХ ПОКАЗАТЕЛЕЙ ДИЗЕЛЯ С ПРОМЕЖУТОЧНЫМ ОХЛАЖДЕНИЕМ НАДДУВОЧНОГО ВОЗДУХА 4ЧН 11,0/12,5 ПРИ РАБОТЕ НА ПРИРОДНОМ ГАЗЕ ПУТЕМ СОВЕРШЕНСТВОВАНИЯ ПРОЦЕССОВ СГОРАНИЯ И ТЕПЛОВЫДЕЛЕНИЯ Специальность 05.04.02 – Тепловые двигатели Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук Санкт-Петербург 2009 2 Работа выполнена в ФГОУ ВПО Вятская государственная сельскохозяйственная академия Научный руководитель : доктор...»

«НЕСТРОГАЕВ СЕРГЕЙ ВИКТОРОВИЧ ФОРМИРОВАНИЕ РЕГИОНАЛЬНЫХ ПРОГРАММ ИННОВАЦИОННОГО РАЗВИТИЯ Специальность 08.00.05 – Экономика и управление народным хозяйством: региональная экономика, управление инновациями АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата экономических наук Санкт-Петербург 2013 2 Работа выполнена на кафедре экономики и менеджмента в городском хозяйстве ФГБОУ ВПО Санкт-Петербургский государственный инженерно-экономический университет НАУЧНЫЙ...»

«ТЮРИН Владимир Ильич ДЕЯТЕЛЬНОСТЬ ОРГАНОВ НКВД СССР В ПЕРИОД МОСКОВСКОЙ БИТВЫ (30 сентября 1941 г. – 20 апреля 1942 г.) Специальность 07.00.02 – Отечественная история АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата исторических наук Москва - 2013 2 Работа выполнена на кафедре истории Федерального государственного бюджетного образовательного учреждения высшего профессионального образования Российский экономический университет им. Г.В. Плеханова доктор...»








 
2014 www.av.disus.ru - «Бесплатная электронная библиотека - Авторефераты, Диссертации, Монографии, Программы»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.