LibRar.Org.Ua — Бібліотека українських авторефератів

Загрузка...

Головна Загальні роботи по техніці → Автоматизована система управління генеративним технологічним процесом по тепловому стану затверділого шару

19


СЕВАСТОПОЛЬСЬКИЙ НАЦІОНАЛЬНИЙ ТЕХНІЧНИЙ УНІВЕРСИТЕТ



Мешков Володимир Вікторович


УДК 681.516.73



АВТОМАТИЗОВАНА СИСТЕМА УпраВліННЯ
ГЕНЕРАТИВНИМ ТЕХНОЛОГІЧНИМ ПРОЦЕСОМ
ПО ТЕПЛОВОМУ СТАНУ ЗАТВЕРДілоГО ШАРУ






05.13.07 - автоматизація технологічних процесів




Автореферат дисертації на здобуття наукового ступеня

кандидата технічних наук








Севастополь - 2007

Дисертацією є рукопис.



Робота виконана в Севастопольському національному технічному університеті Міністерства освіти і науки України на кафедрі автомобільного транспорту.

Науковий керівник доктор технічних наук, професор ТорлінВадим Миколайович, Севастопольський національний технічний університет, завідувач кафедрою автомобільного транспорту.



Офіційні опоненти:

доктор технічних наук, професор Копп Вадим Якович, Севастопольський національний технічний університет, завідувач кафедрою автоматизованих приладних систем.

кандидат технічних наук, доцент Остапченко Костянтин Борисович, Національний технічний університет України "Київський політехнічний інститут", кафедра технічної кібернетики.









Захист відбудеться “ 14 ” вересня 2007 року о 13.00 годині на засіданні спеціалізованої вченої ради Д 50.052.02 у Севастопольському національному технічному університеті за адресою: 99053, Україна, м. Севастополь, вул. Університетська, 33.



З дисертацією можна ознайомитись у бібліотеці Севастопольського національного технічного університету за адресою: 99053, Україна, м. Севастополь, вул. Університетська, 33.


Автореферат розісланий “ 28 ” липня 2007 р.












Вчений секретар

спеціалізованої
вченої ради к.т.н., доцент В.О. Крамарь


ЗАГАЛЬНА ХАРАКТЕРИСТИКА РОБОТИ


Актуальність роботи. Методи, які активно розвиваються на цей час і засоби генеративних технологій, які називаються також RP-технологіями (Rapid Prototyping), широко використовують пряме числове програмне управління процесами формоутворення виробів. Майже всі RP-методи, які застосовуються, працюють за принципом нарощування припуску на генерованому виробі за рахунок переміщення формотворного органа по заданій траєкторії, серед них найбільш універсальним є FDM-метод (Fused Deposition Modeling). Якість виготовленого такими методами виробу, його геометричні й фізико-механічні характеристики, повністю визначаються характером протікання процесу затвердіння генерованих обсягів матеріалу. Швидкість відтворення комп'ютерної моделі виробу у вигляді твердого тривимірного об'єкта, є причиною того, що ці технології знайшли широке застосування в сучасному гнучкому багатономенклатурному швидкозмінному виробництві. За допомогою RP-технологій провідні фірми Європи, Азії й Америки сьогодні починають виробляти в великих обсягах прес-форми, ливарні форми й моделі, пуансони й матриці складної конфігурації для штампів, витісняючи традиційне фрезерування цих виробів на верстатах з ЧПУ. Однак, показники якості виробів, виготовлених генеративним шляхом, поки поступаються показникам, що досягаються традиційними методами. Для рішення проблеми в технологічний процес впроваджують засоби контролю й регулювання параметрів процесу, що обумовлює необхідність рішення ряду завдань по вдосконаленню системи управління, серед яких однією з основних є задача розробки математичної моделі об'єкта управління. У цьому випадку об'єктом управління (ОУ) є процес затвердіння обсягів, які знов утворюються, для опису якого необхідно використання диференціальних рівнянь теплопередачі і термопружності, які звичайно застосовуються для опису поводження системи з розподіленими параметрами. Дослідженню таких систем присвячені роботи О.Т.Барабанова, А.Г.Бутковского, А.А.Шевякова, В.І.Финягиной, Б.Н.Дралюк, Т.К. Сиразетдинова, В.О.Кубышкина, Ф.Д.Пряшникова, Е.П.Ушакова та ін., в яких розроблені методи аналізу й синтезу систем з розподіленими параметрами, вирішено ряд завдань для різних технологічних процесів, однак, процеси управління генеративними технологіями досліджені ще недостатньо.

У зв'язку із чим, рішення комплексу завдань, пов'язаних з удосконаленням систем управління генеративними технологічними процесами, шляхом введення в них регуляторів процесу, що дозволяє підвищити якість виготовлених виробів, на цей час є актуальним науково-технічним завданням.

Зв'язок роботи з науковими програмами, планами, темами. Дисертаційна робота виконана у рамках тематичних планів НДР Севастопольського національного технічного університету на базі держбюджетної теми “Методи підвищення якості виробів машиноприладобудування складної конфігурації, які виготовляються за принципом нарощування припуску”, шифр РЕОЛОГІЯ, номер державної реєстрації 0103U001423 (здобувач працював молодшим науковим співробітником), тема виконувалася за наказом МОН України № 746 від 07.11.2003 р. у період 2003–2006 р.

Мета й завдання дослідження. Метою роботи є розробка системи управління генеративним технологічним процесом, що забезпечує підвищення якості виготовлених виробів за рахунок введення в систему управління, додаткового контуру стабілізації вихідних показників процесу.

Для реалізації поставленої мети необхідно вирішити наступні завдання:

  • розробити математичну модель ОУ;

  • розробити систему управління генеративним технологічним процесом, що здійснює стабілізацію вихідних показників;

  • досліджувати динамічні характеристики розробленої системи управління;

  • експериментально перевірити адекватність розроблених математичних моделей;

  • експериментально перевірити якісні показники роботи створеної системи управління.

Об'єкт дослідження – технологічний процес виготовлення виробів на основі генеративних технологій.

Предмет дослідження – система управління генеративним технологічним процесом, по тепловому стану затверділого шару.

Методи дослідження – при розробці математичної моделі ОУ використовувався метод поділу змінних у диференціальних рівняннях нестаціонарної теплопровідності і термопружності, при побудові передатної функції ОУ використовувався метод інтегральних перетворень, а також методи статистичної обробки результатів експериментів. При проведенні експериментів використовувалися методи натурного й фізичного моделювання.

Наукова новизна результатів роботи полягає у розвитку методології автоматизованого управління FDM-процесом для підвищення ефективності і якісних показників технологічного процесу. Новими науковими результатами є:

  • вперше шляхом безпосереднього інтегрування диференціальних рівнянь теплового стану генерованого об'єкта отримана математична модель FDM-процесу, у вигляді передатної функції, що зв'язує відхилення форми утворювальної поверхні, прийнятого як вихідна координата, і швидкості переміщення формотворного органа, прийнятої як вхідний вплив, що дозволило реалізувати принцип регулювання по відхиленню;

  • обґрунтовано спосіб непрямого виміру регульованої величини за допомогою радіаційного пірометра, що послужив основою синтезу автоматичного регулятора FDM-процесу по тепловому стану затверділого