Сидоров Денис Євгенович. Автоматична система управління процесом плоского шліфування

Краткое описание

Сидоров Денис Євгенович. Автоматична система управління процесом плоского шліфування : Дис... канд. наук: 05.13.07 - 2007.

Сидоров Д.Е. «Автоматична система управління процесом плоского шліфування». Рукопис.
Дисертація на здобуття вченого ступеня кандидата технічних наук за фахом 05.13.07. Автоматизація технологічних процесів. Севастопольський національний технічний університет, Севастополь, 2007.
Дисертація присвячена рішенню найважливішого науково-технічного завдання забезпечення стабільності показників якості при високопродуктивному плоскому шліфуванні.
Виконаний в роботі аналіз показав, що параметри технологічної системи можуть змінюватися з часом передбаченим і непередбачуваним чином, під дією різних чинників. Важливим показником якості технологічних систем обробки деталей і особливо ТС фінішних операцій є їх стабільність. Відсутність стабільності при традиційних технологіях неминуче призводить до розкиду показників якості продукції, що випускається. При форсованих технологічних режимах, через зростання чутливості ТС до чинників, що збурюють , спостерігається втрата стабільності ТС і ТП.
Для вирішення поставлених завдань і цілей процес розглянут як динамічна система, де процес формоутворення поверхні досліджується не лише в просторі, але і в часі. На основі системного підходу розглянута структура процесу шліфування, сформульовані основні положення і принципи аналізу процесу шліфування. При структурному аналізі процес шліфування розчленовано за функціональними ознаками на підсистеми.
На основі вивчення процесів, що відбуваються в технологічній системі при взаємодії деталі і круга, розроблена модель динамічного об'єкту, що характеризує відхилення параметрів від статичного режиму. Для урахування статистичних властивостей поточних відхилень радіус-векторів шліфувального круга і заготовки, побудовано формуючий фільтр і визначені його параметри. Для діагностики ТС на основі динамічної моделі процесу синтезований стохастичний спостерігач із блоком стохастичного підстроювання у формі фільтру Калмана-Бюссі. На основі одержаних динамічних моделей і оцінок розроблена АСУ ТП процесом плоского шліфування.

1. Для забезпечення стабільності параметрів якості шліфованих поверхонь при високопродуктивному плоскому шліфуванні ТП плоского шліфування розглянутий як динамічна система (ДС), де формоутворення поверхні досліджується не лише в просторі, але і в часі. На основі системного підходу розглянута структура ДС, сформульовані основні положення і принципи аналізу процесу шліфування. Здійснена декомпозиція ТП плоского шліфування на підсистеми за функціональними ознаками. Визначені вхідні, вихідні змінні і параметри стану кожної з підсистем.
2. Показано, що параметри технологічної системи можуть змінюватися з часом передбаченим і непередбачуваним чином під дією різних чинників, важливим показником якості технологічних систем обробки деталей і особливо ТС фінішних операцій є їх стабільність, відсутність стабільності при традиційних технологіях неминуче призводить до розкиду показників якості продукції, що випускається. При форсованих технологічних режимах через зростання чутливості ТС до чинників, що обурюють, спостерігається втрата стабільності ТС і ТП.
3. Виконані експерименти по вивченню механізму утворення обробленої поверхні підтверджують гіпотезу про необхідність дослідження показників якості обробки деталей, на підставі аналізу динамічної взаємодії шліфувального круга і заготовки, профіль і взаємне положення яких змінюються з часом.
4. На технологічну систему операції шліфування впливає комплекс чинників, що обурюють, які спричиняють розкид показників якості оброблюваних деталей. Основним джерелом збурень в технологічній системі є варіації форми шліфувального круга. Відхилення форми шліфувального круга в стохастичному режимі мають випадковий характер і породжують шум збудження системи. Унаслідок дії на технологічну систему чинників, що обурюють, фазові координати об'єкту можуть бути зміряні з істотними випадковими помилками. Для реалізації оптимального управління процесом необхідно оцінювати його стан.
5. Розроблена стохастична динамічна модель процесу взаємодії шліфувального круга і заготовки, що враховує вплив варіацій форми шліфувального круга і її спектральний склад, яка дозволяє описувати відхилення стану технологічної системи від номінального режиму в реальному масштабі часу. На основі розроблених моделей для процесу плоского шліфування і теорії фільтрації Калмана-Бьюссі синтезована підсистема оцінки вектора стану ТП з мінімально досяжною середньоквадратичною помилкою (стохастичний спостерігач) і проведено визначення його параметрів.
6. Побудований стохастичний спостерігач дозволяє здійснювати безперервну оцінку стану ТП плоского шліфування з урахуванням стохастичної природи, дає можливість одержувати інформацію про стани ТП безпосередньо в процесі обробки.
7. На основі розроблених математичних моделей і держуваних оцінок стану синтезована АСУ ТП плоского шліфування, застосування якої забезпечує стабільність якості обробки заготовок при плоскому шліфуванні кругами із СТМ.
8. Результати виконаних досліджень упроваджені ТОВ «ЛУГКРЕПМАШ» м. Луганськ в рамках держбюджетної роботи «Основи управління якістю при чистовому і тонкому шліфуванні» (2006-2008гг., номер реєстрації 0105V009118). Річний економічний ефект при обробці деталей штампового оснащення склав 17187 гривень на один верстат за цінами 2006 року