Міністерство освіти і науки України
Міністерство освіти і науки України
Херсонський державний технічний університет
ПЕТРОВСЬКИЙ Андрій Валерійович
УДК 681.142.2:681.142.3
МОДЕЛІ І АЛГОРИТМИ СИСТЕМИ УПРАВЛІННЯ
ЕЛЕКТРОЕРОЗІЙНОЮ ОБРОБКОЮ
05.13.06 – Автоматизовані системи управління
та прогресивні інформаційні технології
АВТОРЕФЕРАТ
дисертації на здобуття наукового ступеня
кандидата технічних наук
Науковий керівник:
к.т.н., доц. Соколова Н.А.
Херсон 2002
Дисертацією є рукопис
Робота виконана в Херсонському державному технічному університеті Міністерства освіти і науки України на кафедрі інформаційних технологій
Науковий керівник: - кандидат технічних наук, доцент
Соколова Надія Андріївна, Херсонський державний технічний
університет, декан факультету
кібернетики.
Офіційні опоненти: - доктор технічних наук, професор
Кокошко Володимир Семенович,
Одеський інститут Сухопутних військ,
професор кафедри воєнної кібернетики та інформатики;
- кандидат технічних наук, доцент
Лєпа Євген Володимирович,
Херсонський економіко-правовий
інститут, зав.кафедри інформаційних
систем.
Провідна установа: - Національний аерокосмічний
університет „ХАІ” Міністерства освіти і науки України.
Захист відбудеться "__14_" грудня 2002р. о "_9_" годині на засіданні спеціалізованої вченої ради Д 67.052.01 у Херсонському державному технічному університеті за адресою: м.Херсон, Бериславське шосе 24, кор.3, ауд. 224.
З дисертацією можна ознайомитися в бібліотеці Херсонського державного технічного університету.
Автореферат розісланий "_11_" листопада 2002 р.
Вчений секретар
спеціалізованої вченої ради В.О. Костін
ЗАГАЛЬНА ХАРАКТЕРИТИКА РОБОТИ
Актуальність теми. В умовах удосконалення ринкових відносин, що будуються в Україні, одним із пріоритетних завдань науково-технічного прогресу є підвищення ефективності роботи галузей економіки. Законом України: "Про концепцію Національної програми інформатизації" (розділ ІV.5) серед основних задач інформатизації виділене "...вирішення проблеми комплексної автоматизації виробництва на основі сучасних стандартів і технологій, яка б охоплювала процеси від проектування та підготовки виробництва до безпосереднього автоматизованого виробництва". Для цього необхідно розробити теоретичні та практичні аспекти проектування автоматизованих систем управління різного рівня й призначення, з'єднаних між собою технологічними, програмними й інформаційними зв'язками. Особливу роль потрібно відвести системам управління технологічними процесами, оскільки підвищення ефективності останніх приведе до якісного поліпшення управління на більш високих рівнях. Тому комп'ютеризація технологічних процесів є однією з найважливіших задач.
Електроерозійна обробка (ЕЕО) застосовується в машинобудуванні, приладобудуванні, верстатобудуванні, літакобудуванні. Однак, незважаючи на широке використання електроерозійного процесу, низький рівень розвитку автоматизованих систем управління, особливо копіювально-прошивальним устаткуванням, обмежує їх поширення. Якщо для вирізних електроерозійних верстатів створені не тільки електричні схеми контролю, але і програмні (блоки з ЧПУ), то в силу недостатніх знань електроерозійного процесу на чистових режимах роботи копіювально-прошивальних верстатів автоматизовані системи управління зупинилися на рівні електричних схем контролю крокових генераторів імпульсів.
Необхідність розробки нової методики електроерозійної обробки ставить перед наукою першочергову задачу створення нових систем автоматизованого управління для копіювально-прошивального устаткування.
Велика трудомісткість розробки і налагоджування програмного забезпечення для таких виробництв вимагає застосування сучасних інформаційних технологій для їх проектування. Подальше удосконалення більшості автоматизованих систем управління зводиться до застосування CASE - і MADS - технологій для їх проектування в залежності від апаратної та програмної оснащеності. Автоматизація проектування програмного забезпечення дозволяє візуально відображати всі зв'язки між об'єктами моделювання.
Безпосереднє застосування CASE - і MADS - технологій неможливе без створення відповідних моделей і алгоритмів управління ЕЕО. Подолання цих недоліків дозволить у першу чергу підвищити якість проектування автоматизованої системи управління електроерозійною обробкою, що знизить витрати на супровід програмного забезпечення, підвищить якість продукції, отже і конкурентноздатність таких виробництв. Тому задача створення моделей і алгоритмів управління ЕЕО є актуальною.
Зв'язок роботи з науковими програмами, планами, темами. Основні задачі відповідають державним науково-технічним програмам, які сформульовані в законах України „Про вищу освіту”, „Про наукову і науково-технічну діяльність”, „Про національну програму інформатизації”, а також планам найважливіших науково-технічних робіт міністерства освіти і науки України:
6. – інформатика, автоматизація і приладобудування;
6.2.1 – інтелектуалізація процесів прийняття рішень;
6.2.2 – перспективні інформаційні технології і системи.
Мета і задачі дослідження. Метою роботи є підвищення ефективності управління процесом ЕЕО копіювально- прошивального устаткування шляхом розробки математичного і програмного забезпечення автоматизованої системи управління у вигляді інформаційних моделей і алгоритмів управління.
Об'єктом дослідження є процеси ЕЕО копіювально-прошивальним обладнанням. Предметом дослідження є системи управління ЕЕО як складні комп'ютеризованої системи, моделі та методи оптимізації процесу ЕЕО.
Методи досліджень – формальні методи опису електроерозійних процесів, теоретична механіка, диференційне числення, теорія оптимізації, еволюційний метод, ДСМ-метод, елементи теорії графів..
Наукова новизна отриманих результатів:
У процесі теоретичних і експериментальних досліджень були отримані наступні результати:
1. Розроблено технологію обробки з використанням комп'ютеризованої системи управління.
2. На основі розробленої системи управління запропонований новий спосіб ЕЕО копіювально-прошивальними верстатами.
3. Запропоновано використання методу еволюційного планування для генерації управляючих впливів виконавчими елементами. Доведено перспективність даного методу.
прошивального устаткування шляхом розробки математичного і програмного забезпечення автоматизованої системи управління у вигляді інформаційних моделей і алгоритмів управління.
Об'єктом дослідження є процеси ЕЕО копіювально-прошивальним обладнанням. Предметом дослідження є системи управління ЕЕО як складні комп'ютеризованої системи, моделі та методи оптимізації процесу ЕЕО.
Методи досліджень – формальні методи опису електроерозійних процесів, теоретична механіка, диференційне числення, теорія оптимізації, еволюційний метод, ДСМ-метод, елементи теорії графів..
Наукова новизна отриманих результатів:
У процесі теоретичних і експериментальних досліджень були отримані наступні результати:
1. Розроблено технологію обробки з використанням комп'ютеризованої системи управління.
2. На основі розробленої системи управління запропонований новий спосіб ЕЕО копіювально-прошивальними верстатами.
3. Запропоновано використання методу еволюційного планування для генерації управляючих впливів виконавчими елементами. Доведено перспективність даного методу.
прошивального устаткування шляхом розробки математичного і програмного забезпечення автоматизованої системи управління у вигляді інформаційних моделей і алгоритмів управління.
Об'єктом дослідження є процеси ЕЕО копіювально-прошивальним обладнанням. Предметом дослідження є системи управління ЕЕО як складні комп'ютеризованої системи, моделі та методи оптимізації процесу ЕЕО.
Методи досліджень – формальні методи опису електроерозійних процесів, теоретична механіка, диференційне числення, теорія оптимізації, еволюційний метод, ДСМ-метод, елементи теорії графів..
Наукова новизна отриманих результатів:
У процесі теоретичних і експериментальних досліджень були отримані наступні результати:
1. Розроблено технологію обробки з використанням комп'ютеризованої системи управління.
2. На основі розробленої системи управління запропонований новий спосіб ЕЕО копіювально-прошивальними верстатами.
3. Запропоновано використання методу еволюційного планування для генерації управляючих впливів виконавчими елементами. Доведено перспективність даного методу.
4. Розглянуто сполучення методу еволюційного планування з ДСМ - методом, що дозволяє більш точно робити вибір управляючого впливу, а також сприяє процесу навчання системи управління.
5. Створена оптимізаційна математична модель для розрахунку тиску примусового прокачування з урахуванням конфігурації поверхні та місцезнаходження сопел.
6. Створено структурну схему елементів системи управління. Показано сценарії їх взаємодії з потоками даних.
7. Створено алгоритми роботи програмних модулів, що забезпечують контроль за електроерозійною обробкою.
Практичне значення отриманих результатів полягає в тому, що викладені в роботі принципи, розроблені методи та алгоритми, дозволяють підвищити ефективність процесу ЕЕО в умовах комп'ютеризованої системи управління. Результати роботи були використані в навчальному процесі на кафедрі інформаційних технологій Херсонського державного технічного університету при організації лабораторних занять за курсами: "Автоматизація виробництва та автоматизовані системи управління", „Електрофізичні методи обробки матеріалів”, „САПР ТП”. Достовірність результатів підтверджено експериментально: на базі запропонованих методів створено методику складання програм відстежуючого приводу електроерозійного верстата та впроваджено методику ЕЕО. Отримані результати дозволяють стверджувати про підвищення ефективності копіювально-прошивальних верстатів на високочастотних режимах обробки, а також одержання якісно нових поверхонь зі зниженою шорсткістю.
Особистий внесок дослідника. У роботах, виконаних у співавторстві особистий внесок автора складається в постановці задач дослідження, розробці методики застосування системного аналізу, насамперед математичного моделювання різних процесів і алгоритмів визначення їхніх параметрів.
Апробація результатів дисертації. Основні положення дисертації доповідалися й обговорювалися: на науково-практичній конференції „Сучасні ринкові відносини. Проблеми та перспективи розвитку” у м.Херсоні в Херсонському економіко-правовому інституті в 1997р.; на міжнародній конференції „Кораблебудування: освіта, наука, виробництво” у м.Миколаєві в Українському державному морському технічному університеті імені адмірала Макарова в 2002р. Результати роботи доповідалися на семінарах „Прикладні проблеми інформатики” наукової ради НАН України з проблеми „Кібернетика”, (м. Херсон, 1997-2002 р), на міжкафедральних семінарах факультету кібернетики Херсонського державного технічного університету.
Публікації. За темою дисертації були опубліковані 11 праць: 5 статей у наукових фахових виданнях, перелік яких затверджено ВАК, 1 публікація в матеріалах наукових конференцій і семінарів, 1 теза доповіді, 4 патенти на винаходи.
Структура роботи. Дисертація складається з вступу, п'яти розділів, висновків, списку використаних джерел і додатків. Обсяг дисертації - 195 сторінок, 81 малюнок, 2 таблиці. Список використаних джерел містить 115 найменувань. Додатки містять 41 сторінку.
КОРОТКИЙ ЗМІСТ РОБОТИ
Вступ містить обґрунтування актуальності теми дослідження, її основну мету, задачі, межі дослідження, наукову новизну і практичну цінність отриманих результатів. Наводиться зв’язок роботи з науковими програмами.
Перший розділ присвячений аналізу стану питання й вибору напрямків досліджень.
ЕЕО входить у сучасні технології як один з перспективних способів виготовлення деталей з важкооброблюваних матеріалів. Спосіб постійнона міжкафедральних семінарах факультету кібернетики Херсонського державного технічного університету.
Публікації. За темою дисертації були опубліковані 11 праць: 5 статей у наукових фахових виданнях, перелік яких затверджено ВАК, 1 публікація в матеріалах наукових конференцій і семінарів, 1 теза доповіді, 4 патенти на винаходи.
Структура роботи. Дисертація складається з вступу, п'яти розділів, висновків, списку використаних джерел і додатків. Обсяг дисертації - 195 сторінок, 81 малюнок, 2 таблиці. Список використаних джерел містить 115 найменувань. Додатки містять 41 сторінку.
КОРОТКИЙ ЗМІСТ РОБОТИ
Вступ містить обґрунтування актуальності теми дослідження, її основну мету, задачі, межі дослідження, наукову новизну і практичну цінність отриманих результатів. Наводиться зв’язок роботи з науковими програмами.
Перший розділ присвячений аналізу стану питання й вибору напрямків досліджень.
ЕЕО входить у сучасні технології як один з перспективних способів виготовлення деталей з важкооброблюваних матеріалів. Спосіб постійнона міжкафедральних семінарах факультету кібернетики Херсонського державного технічного університету.
Публікації. За темою дисертації були опубліковані 11 праць: 5 статей у наукових фахових виданнях, перелік яких затверджено ВАК, 1 публікація в матеріалах наукових конференцій і семінарів, 1 теза доповіді, 4 патенти на винаходи.
Структура роботи. Дисертація складається з вступу, п'яти розділів, висновків, списку використаних джерел і додатків. Обсяг дисертації - 195 сторінок, 81 малюнок, 2 таблиці. Список використаних джерел містить 115 найменувань. Додатки містять 41 сторінку.
КОРОТКИЙ ЗМІСТ РОБОТИ
Вступ містить обґрунтування актуальності теми дослідження, її основну мету, задачі, межі дослідження, наукову новизну і практичну цінність отриманих результатів. Наводиться зв’язок роботи з науковими програмами.
Перший розділ присвячений аналізу стану питання й вибору напрямків досліджень.
ЕЕО входить у сучасні технології як один з перспективних способів виготовлення деталей з важкооброблюваних матеріалів. Спосіб постійно циклових втрат електроерозійного верстата, обмежено величиною демпфіруючих сил, що виникають у робочій зоні при релаксації шпинделя.
4. Через неможливість прогнозування місця розряду імпульсу в копіювально-прошивальних верстатах, всі умови протікання технологічного процесу значно ускладнюються, що і пояснює труднощі розвитку систем управління для верстатів такого типу.
Як приклад однієї з можливих систем управління електроерозійним верстатом пропонується система управління, заснована на використанні елементів теорії штучного інтелекту.
У другому розділі дисертації описано методологію побудови автоматизованої системи управління ЕЕО.
Вибір адекватної моделі відбувається за контрольним значенням поточного сполучення параметрів процесу, при цьому уточнюється факт наявності того чи іншого впливу. Для цього в базу даних системи необхідно закласти не тільки дані про процес, сполучення параметрів, що забезпечують стійку і відносно усталену роботу, але і матрицю ранжованих впливів виконавчими елементами системи:
Вибір вирішального впливу оптимальних сполучень декількох протікаючих з різною швидкістю впливів, для відновлення характеристик міжелектродного проміжку (МЕП), обмежується параметрами проміжку, тому вибір варіантів повинний у будь-якому випадку
де Кip – i-й коефіціент зміни р-го виконавчого елементу; aj - j-й параметр ступеня впливу на продуктивність знімання металу (); Пі - параметр продуктивності і-го виконавчого елементу, що оцінюється за абсолютною величиною знімання металу в одиницю часу, періоду роботи між двома черговими холостими відводами чи коефіцієнту зворотного зв'язку по зазору.
Вибір вирішального впливу оптимальних сполучень декількох протікаючих з різною швидкістю впливів, для відновлення характеристик міжелектродного проміжку (МЕП), обмежується параметрами проміжку, тому вибір варіантів повинний у будь-якому випадку виключати помилкове рішення.
Матриця ранжованих впливів формується програмою за допомогою використання методів планування експерименту. Раніше, для об'єктів управління, що мають інерційність і параметрами процесу виступає у формі рівнянь керування
. (1)
Оптимізація складних технологічних процесів шляхом застосування еволюційної схеми планування експериментів полягає у пошуку екстремуму деякої вихідної величини П і підтримці його при регулюванні, причому збір необхідної інформації супроводжує звичайний виробничий процес, тому що реалізовані незначні відхилення керуючих змінних не перешкоджають одержанню якісних і економічних показників вихідного продукту в заданих припустимих межах. Разом з тим велика кількість n циклічних повторів q –x однакових варіантів умов управління з k можливих у циклі дозволяє в безпосередній близькості від робочої точки оцінити вплив кожної керуючої змінної zg на вихідний параметр П навіть у присутності змін некерованих неконтрольованих змінних, вплив яких правомірно розглядати як шум, приведений до виходу процесу. При досить малих амплітудах випадкових і регулярних коливань пошуку координати градієнта функції вихідного параметра П по некерованим змінним у точці робочого режиму обчислюються по формулі:
Коефіцієнти взаємодії bg и bv щодо рівнів робочого режиму а* zg* і а* аv* обчислюються за формулами:
Таким чином, реєструючи величини некерованих змінних у ході виконання програми постановки експериментів за еволюційною схемою, можна накопичити інформацію, необхідну для впливу некерованих змінних і їх парних взаємодій один з одним і з керуючими змінними на вихідні параметри процесу. Завдяки цьому з'явилася можливість уточнити математичний опис рівняння управління (1), доповнивши його членами, що лінійно залежать від некерованих змінних:
Інформація, отримана шляхом активного втручання у ведення технологічного процесу, поповнюється даними, що зібрані пасивним спостереженням за некерованими змінними.
Коли нерепродуктивність процесу відносно керуючих змінних обумовлена змінами некерованих змінних, можна, виключивши їх вплив на величину вихідного параметра, представити процес відносно керуючих змінних квазірепродуктивним.
Знаючи лінійні коефіцієнти планування та коефіцієнти взаємодії по некерованим змінним, неважко визначити внески, зроблені у величину вихідного параметра від зміни кожної з них. Зазначені внески можна порахувати як добуток збільшення некерованої змінної до її математичного очікування на відповідний коефіцієнт планування. Виключення впливу некерованих змінних по l–му циклу при q-му варіанті умов керування шляхом вирахування з дослідженої величини Пql вихідного параметра усіх внесків некерованих змінних і зв'язаних з ними взаємодій, тобто знайдемо величину Пql' квазірепродуктивного процесу:
Використання цього прийому дозволяє реалізувати обчислювальний алгоритм для одержання значимих коефіцієнтів планування по керованим змінним, а далі перейти від математичного опису до опису процесу.
Доцільно для полегшення розрахунків спочатку врахувати вплив тих некерованих змінних, чия нестабільність або чиї коефіцієнти планування приблизно найбільші. Якщо при цьому процес не обертається в квазірепрдуктивний відносно керуючих змінних, то необхідно врахувати вплив нових некерованих змінних, обраних з тих, що залишилися, з тих же міркувань, і повторювати доти, поки не одержимо позитивний результат.
В третьому розділі розроблено математичне й алгоритмічне забезпечення проектування АСУ процесом електричної ерозії.
Адекватною цільовою функцією в цьому випадку пропонується обрати забезпечення необхідної витрати технологічної рідини по периметру активної зони. Критерієм ефективніше за все прийняти стабільний рівень концентрації ініціюючих розряд продуктів ерозії, при якому процес протікає стійко. Зміна профілю МЕП як у поточному сеансі, так і після його проведення значно змінюють гідравлічний опір проміжку, тому оптимальний вибір черги включення активних зон у кожному сеансі й подальшій корекції стратегії в залежності від реальних параметрів обробки підвищить стійкість електроерозійного процесу.
Тиск рідини, що дозволяє підтримати необхідну концентрацію діелектрика в МЕП без феррочастинок розраховується за формулою:
(2)
де - динамічний коефіцієнт в'язкості; - величина МЕП; - діаметр магнітного ініціатора; Qт – повна витрата технологічної рідини; r – радіус перетину зони обробки; - коефіцієнт опору; - щільність технологічної рідини; 0 – коефіцієнт витрати через кільцеву щілину центрального отвору; - сумарний коефіцієнт опору на шляху руху технологічної рідини від сопла до зони обробки.
Після подачі феромагнітної рідини-діелектрика концентрація все ще не досягла величини, необхідної для створення в МЕП каналу провідності. При цьому швидкість частинки:
(3)
где m – маса частки; S – площа перетину МЕП; R – радіус частки; р – тиск рідини - діелектрика; - діелектрична проникність феррочастинки; V0 – початкова швидкість феррочастинки. Досягти необхідного значення концентрації можна пульсацією рідини: з огляду на швидкість рідини при підході до зони обробки та з огляду на фронт тиску рідини, що поширюється зі швидкістю звуку.
Концентрація міжелектродной рідини з урахуванням стрибка ущільнення: 4)
де сх – концентрація діелектрика, при якій відбувається розряд; сж – концентрація технологічної рідини; см – концентрація з урахуванням накладення магнітного поля; сч - концентрація технологічної рідини після уведення феррочастинок.
З урахуванням (2), (3) і, використовуючи (4), підсумкова величина тиску діелектрика буде розраховуватися за формулою:
(5)
де Vв – швидкість потоку технологічної рідини з урахуванням стрибка ущільнення при накладеному магнітному полі.
Загальна формула створюється підстановкою (2) у (3) і результат - у (5).
„Заповненість” профілів швидкостей у перетинах МЕП прямо пропорційна насиченості рідини-діелектрика. При цьому, чим більш положистими є профілі швидкостей рідини тим більше значення величини концентрації діелектрика (рис.2).
Рис. 2. Профілі швидкостей
де безрозмірне число звуть числом Гартмана (у роботі видатного англійського вченого Гартмана уперше був відзначений ефект наявності магнітного поля: з ростом магнітної індукції В0, точніше, числа Гартмана, профілі швидкостей у перетинах пласкої труби стають все більш положистими); а – деяка характерна довжина ділянки з перепадом тиску; В0- магнітна індукція поперечного магнітного поля; 1 – товщина стінки труби; - в'язкість рідини; - щільність рідини.
За графіками профілів швидкостей у перетинах МЕП можна зробити висновок, що при накладенні магнітного поля й виникненні електричного каналу провідності концентрація дійсно буде збільшуватися (крива На=50).
Робота Гартмана доводить правильність припущення про підвищену концентрацію діелектрика в МЕП.
Четвертий розділ присвячений алгоритмічному забезпеченню створення АСУ виробництвами на основі ЕЕО. При створенні управляючої структури використовується мова проектування UML. При цьому діаграми класів і ролевих схем управляючих структур допомагають краще зрозуміти особливості процедури управління. Приклади діаграм класів:
Рис. 3. Структури, що залежать від геометрії поверхні
Вибір коефіцієнтів опорів здійснюється в залежності від місця розташування сопел і напрямних від сопла до місця локальної обробки (напрямні являють собою окремі поверхні, у площині плану обмежені геометричними розмірами магнітного ініціатора).
Коригувальний вплив визначається на основі обраного в настроюваннях програми методу генерації корекції („метод планування експерименту”, „ДСМ метод”, „Комбінований метод”).
Рис. 4. Структури, що генерують коригувальні впливи
Навчання відбувається на основі переходу гіпотези у факт. При цьому вирішальне значення з використовуваних методів має ДСМ метод. У БД записуються умови процесу, що коректують вплив і його якість (параметром якості може бути швидкість повернення процесу в межі норми).
Рис. 5. Структури управління, що впливають на навчання системи
Структури аналізу ситуації в МЕП і прогнозування розвитку процесу є взаємозалежними; між ними відбувається обмін даними регулярно в міру технічної здатності їх обробити. При цьому структура, що одержує дані з датчиків передає дані одночасно й у структуру аналізу ситуації й у функцію прогнозування.
Діаграма вкладеності процесів показує послідовність фізичних процесів, що відбуваються.
Рис. 6. Діаграма вкладеності процесів
Діаграми спільності допомагають представити процес управління в цілому:
Рис. 7. Діаграма спільності
Виникнення різних подій і структур, що їх генерують, представляються діаграмами стану.
Перед виконанням програми, що забезпечує управління обробкою, формуються матриці: негативних і ймовірних позитивних управляючих впливів. Першою формують матрицю позитивних впливів на хід електроерозійного процесу.
При формуванні користуються знаннями експертів у цій області про процес, тобто при яких умовах можна користатися тим чи іншим коефіцієнтом підсилення для різних способів впливу на протікання процесу. Далі необхідно доповнити матрицю ймовірними позитивними впливами, використовуючи метод еволюційного планування. Результат являє собою рівняння впливу на хід процесу електричної ерозії з відповідними коефіцієнтами підсилення для кожного виду впливу на процес при відповідних умовах. Розроблено алгоритм АСУ, реалізований мовою програмування JAVA SDK2.1
У п'ятому розділі розглянуті практичні досліди, проведені на основі розробленої методики.
Поставлені експерименти дозволяють однозначно сказати про правильність запропонованої методики обробки. Осцілограмма, зроблена на частоті 200кГц із всією очевидністю це підтверджує :
Рис. 8. Процес електричної ерозії при частоті 200 кГц
Перший кадр показує розвиток процесу без уведення феррочастинок і магнітного ініціатора. Другий - процес електричної ерозії при уведенні феррочастинок. Третій - після уведення феррочастинок у діелектрик і дії магнітного ініціатора.
Втрати часу за рахунок ручного переміщення магніту можуть бути ліквідовані системою автоматичного переміщення, при цьому режим ЕЕО продовжується і не переходить у режими холостого ходу чи короткого замикання.
У додатки винесена схема ЕЕО, малюнки: зростання процесу шлакоутворення при відводі інструмента, зростання сил підсмоктування і витиснення діелектрика при зменшенні зазору, взаємозв'язок основних фізичних процесів при ЕЕО, схеми верстата для зчитування даних поверхні електрода-інструмента, профілі швидкостей рідини-діелектрика при накладенні магнітного поля, таблиця складу і технологічних характеристик рідин-діелектриків, опис імітатора приводу подачі, профілограми, програма і результати її роботи.
ВИСНОВКИ
У дисертації запропонований новий підхід до управління електроерозійною обробкою на чистових режимах. Вирішено наступні задачі:
1. Запропоновано нову модель управління електроерозійною обробкою с застосуванням компютерного модуля.
2. Розроблено стратегію автоматизованого управління електроерозійною обробкою. Пропонується використовувати радіальну схему обробки ділянок, розраховуючи величину тиску діелектрика для примусового прокачування в залежності від місцезнаходження сопел і конфігурації поверхні.
3. Запропоновано новий спосіб обробки копіювально-прошивальними верстатами: в автоматизованому режимі в діелектрик уводяться феромагнітні частинки, збуджуються хвилі й у локальній ділянці створюють перемінне магнітне поле.
4. В автоматизованій системі управління процесом ЕЕО запропоновано використання методу еволюційного планування для генерації різних управляючих впливів, що представляється дуже перспективним.
5. Розглянуто сполучення методу еволюційного планування з ДСМ - методом, що дозволяє більш точно робити вибір управляючого впливу, а також сприяє процесу навчання системи управління.
6. Приведено приклад мережного управління для кількох верстатів.
7. Створено математичну модель для розрахунку тиску примусового прокачування з урахуванням конфігурації поверхні і місцезнаходження сопла.
8. Створено структурну схему елементів управління системи. Показано сценарії їх взаємодії з потоками даних.
9. Створено алгоритм роботи основної програми, що забезпечує контроль за електроерозійною обробкою.
10. Створено програмний продукт для розрахунку оптимального тиску прокачування при різних умовах процесу електричної ерозії.
ПЕРЕЛІК ПУБЛІКАЦІЙ ПО ТЕМІ ДИСЕРТАЦІЇ
1. Петровский В.П., Петровский А.В. Автоматическая коррекция параметров электрогидравлического следящего привода подачи станка // Материалы научно-практической конференции. – Херсон: ХЭПИ. – 1997. – С. 153-156.
(Дисертантом запропонована ідея автоматизації контролю параметрів приводу подачі)
2. Мартынов А.В., Рогачов В.Н., Петровский А.В. Система управления объектами с элементами искусственного интеллекта // Вестник ХГТУ. – Херсон. - 1998. - №1/(3). – С. 127-128.
(Дисертантом запропоновано застосування елементів теорії штучного інтелекту як один зі способів автоматизації систем управління ЕЕО – ранжовані матриці)
3. Петровский В.П., Петровский А.В. Особенности разработки учебных компьютерных программ анализа динамических характеристик следящего привода // Вестник ХГТУ. – Херсон. – 1999. - №1/(5). – С.136-137.
(Дисертантом сформульовані вимоги до проектування програм, що аналізують динаміку характеристик відстежуючого приводу)
4. Ходаков В.Е., Петровський А.В. Метод оптимизации прокачки // Вестник ХГТУ. – Херсон. – 1999. - №3/(6). – С.156-158.
(Дисертантом розроблена схема деталізації поверхні електрода- інструмента й алгоритм визначення площі поверхні від сопіл до локальної ділянки обробки)
5. Соколова Н.А., Петровский А.В. Информационный параметр для выбора стратегии перемещения инструмента в сеансе электроэрозионной обработки // Вестник ХГТУ. – Херсон. – 2000. - №3/(9). – С.140-142.
(Дисертантом особисто створена математична модель для оптимізації тиску примусового прокачування)
6. Соколова Н.А., Петровский А.В. Управление технологическими процесами на основе мультиагентных систем // Вестник ХГТУ. – Херсон. – 2001. - №1/(10). – С.256-257.
(Дисертантом запропонована схема управління агентами в межах локальної мережі)
7. Соколова Н.А., Петровский А.В. Экспериментальное исследование математической модели обхода контура при электроэрозионной обработке // Тезисы материалов международной конф.”Кораблебудування: освіта, наука, виробництво”. – Николаев: УГМТУ. – 2002. – С. 210-212.
(Дисертантом розроблена стратегія обробки: послідовність обходу контуру електрода-заготовки)
8. Петровський В.П., Петровський А.В., Григоренко О.А. Армірована феромагнітна рідина // Патент України №2000063224 від 05.06.2000 індекс 7C01G49/08.
(Дисертантом запропоновано використання армірованої феромагнітної рідини)
9. Петровський В.П.,Петровський А.В., Белозьоров О.В., Чернецький О.А. Спосіб ущільнення рухомих частин пневмо- та гідроприводів// Патент України №2000095472 від 25.09.2000 індекс 7F16J15/44.
(Дисертантом запропоновано спосіб ущільнення рухомих частин пневмо- та гідроприводів)
10. Петровський В.П., Петровський А.В., Григоренко О.А. Спосіб закріплення нежорстких заготовок // Патент України №2000095475 від 25.09.2000 індекс 7B23Q3/00.
(Дисертантом запропоновано спосіб закріплення нежорстких заготовок)
11. Петровський В.П., Соколова Н.А., Петровський А.В. Спосіб електрообробки токопровідних матеріалів // Патент України №2000095476 від 25.09.2000 індекс 7B23H7/38.
(Дисертантом запропоновано спосіб локалізації ділянки обробки)
АНОТАЦІЯ
Петровський А.В. Моделі і алгоритми системи управління електроерозійною обробкою – Рукопис.
Дисертація на здобуття ученого ступеня кандидата технічних наук за фахом 05.13.06 - Автоматизовані системи управління та прогресивні інформаційні технології. - Херсонський державний технічний університет, Херсон, 2002.
У дисертації приведене нове вирішення наукової задачі - удосконалене математичне і створене алгоритмічне забезпечення задач АСУ виробництвами з електроерозійними процесами на копіювально-прошивальних верстатах, що дало можливість використовувати CASE (Computer Aіded Software Engіneerіng)-, UML (Unіfіed Modelіng Language) - і MADS (Many Agents Desіgnіng System) - технології.
Запропоновано новий підхід до управління електроерозійною обробкою на чистових режимах. Запропоновано нову модель управління електроерозійним процесом, новий спосіб обробки копіювально-прошивальними верстатами, використання методу еволюційного планування для генерації різних управляючих впливів, що представляється дуже перспективним. Розглянуто сполучення методу еволюційного планування з ДСМ - методом, що дозволяє більш точно робити вибір управляючого впливу, а також сприяє процесу навчання системи управління. Приведено приклад можливого мережного управління для кількох верстатів. Створено математичну модель для розрахунку тиску примусового прокачування з урахуванням конфігурації поверхні й місцезнаходження сопел. Створено структурну схему елементів управління системи. Показано сценарії їх взаємодії з потоками даних. Створено алгоритми роботи програм, що забезпечують контроль протікання електроерозійного процесу. Створено програмний продукт для розрахунку оптимального тиску прокачування при різних умовах процесу електричної ерозії.
Ключові слова: математична модель; інформаційні технології; автоматизовані системи управління, електроерозійна обробка, оптимізація.
АННОТАЦИЯ
Петровский А.В. Модели и алгоритмы системы управления электроэрозионной обработкой – Рукопись.
Диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук по специальности 05.13.06 – Автоматизированные системы управления и прогрессивные информационные технологии. – Херсонский государственный технический университет, Херсон, 2002.
В диссертации приведено новое решение научной задачи – усовершенствовано математическое и создано алгоритмическое обеспечение задач АСУ производствами с электроэрозионными процессами на копировально-прошивочных станках, что дало возможность использовать CASE (Computer Aided Software Engineering)–, UML (Unified Modeling Language) - и MADS (Many Agents Designing System) – технологии.
Предложен новый подход к управлению электроэрозионной обработкой на чистовых режимах. Предложена новая модель управления электроэрозионным процессом. Разработана стратегия управления электроэрозионной обработкой. Предложен новый способ обработки копировально-прошивочными станками. Предложено использование метода эволюционного планирования для генерации различных управляющих воздействий, что представляется очень перспективным. Рассмотрено сочетание метода эволюционного планирования с ДСМ – методом, что позволяет более точно производить выбор управляющего воздействия, а также способствует процессу обучения системы управления. Приведен пример возможного сетевого управления для нескольких станков. Создана математическая модель для расчета давления принудительной прокачки с учетом конфигурации поверхности и местонахождения сопел. Создана структурная схема элементов управления системы. Показаны сценарии их взаимодействия с потоками данных. Созданы алгоритмы работы программ, обеспечивающих контроль протекания электроэрозионного процесса. Создан программный продукт для расчета оптимального давления прокачки при разных условиях процесса электрической эрозии.
Ключевые слова: математическая модель; информационные технологии; автоматизированные системы управления, электроэрозионная обработка, оптимизация.
ABSTRACT
Petrovskiy A.V., Models and algorithms of a control system of an electroerosion machining - Manuscript.
The dissertation on competition of a scientific degree of the candidate of technical science on a speciality 05.13.06 - Computerized control systems and progressive information technologies. - Kherson state technical university, Kherson, 2002.
In a thesis the new solution of a scientific problem - is adduced is advanced mathematical and the algorithmic maintenance of problems of a control information system by effectings with electroerosive processes on machine tools is built, that has enabled to use CASE (Computer Aided Software Engineering) -, UML (Unified Modeling Language) - and MADS (Many Agents Designing System) - technologies. The new model of control of electroerosive process is offered. The policy of control of an electroerosion machining is designed. Usage of a method of developmental planning(glide) for generating different control actions is offered, that is represented very perspective. The combination of a method of evolution planning with DSM - method is reviewed, that allows more precisely to sample control actions, and also promotes a learning process of a management system. The mathematical model for calculation of pressure forced pump with allowance for configurations of a surface and occurrence of a nozzle is built. The skeleton diagram of members of control of a system is built. The scripts of their interplay with the dataflows are rotined. The algorithm of activity of the main(basic) program ensuring the control of weep of electroerosive process is built. The software product for calculation of optimum pressure pump is built under miscellaneous conditions of process of electrical erosion.
Keywords: mathematical model; information technologies; the automated management systems, electroerosion machining, optimization.
