Губарев Олександр Павлович. Струтурно-модульний синтез циклових систем гідро- та пневмоприводу

Короткий опис

Губарев Олександр Павлович. Струтурно-модульний синтез циклових систем гідро- та пневмоприводу : Дис... д-ра наук: 05.02.03 2004

Губарев О.П.Структурно-модульний синтез циклових систем гідро- та пневмоприводу.- Рукопис. Дисертація на здобуття наукового ступеня доктора технічних наук зі спеціальності 05.02.03 - системи приводів.- Національний технічний університет України «КПІ», Київ, 2004.
Дисертація присвячена розробці, дослідженню та узагальненню методів структурного синтезу та дискретно-логічного моделювання циклових систем гідро-пневмоприводів, для підвищення ефективності використання приводів з гідро-пневматичними, електричними та програмованими засобами контролю і керування, в механотронних та багатопривідних і різнорідних за складом практичних системах. Проведено аналіз методів структурного синтезу та виділено особливості структури циклових систем гідро-пневмоприводів, за результатами якого сформовано концепцію дискретно-логічного моделювання, достатню для синтезу структури систем з ефективним використанням різнорідних засобів реалізації. Виконано теоретичні дослідження функціональної повноти запропонованої концепції моделювання, вироблено критерії оцінки моделей практичних систем, які забезпечують логічну коректність та перехід від процесу функціонування до структури системи з урахуванням циклічності та асинхронності дій приводів. В результаті розроблено і реалізовано в інженерних методиках метод структурно-модульного синтезу, ефективність якого позначається в скороченні термінів розробки практичних систем, зменшенні вартості систем керування, розширенні обмежень систем за кількістю приводів, скороченні терміну підготовки спеціалістів-розробників.

Вперше науково обгрунтовано та сформованотеоретичні основи дискретно-логічної будови циклових систем гідро- та пневмоприводу, що склали базу до структурно-модульного синтезу і графоаналітичного апарату моделювання, в вихідних положеннях та аксіомах яких враховано задачі структурного синтезу і особливості алгоритмів функціонування практичних циклових систем гідро-пневмоприводів в такій мірі, що є достатньою для прямої побудови ефективних технічних об’єктів.
Встановленізакономірності структурної будови циклових систем приводів:

ізоморфізм множини структурних модулів об’єкта і множини циклічних дій та операцій в алгоритмі його функціонування;
циклічність діаграми використання і поновлення початкового стану кожного структурного модуля - циклічного елемента системи;
відносність стану структурних елементів і системи в цілому в залежності від обраного початку відліку процесу функціонування;
незалежність величини змін множини стану елементів від траєкторії переходу системи від одного фіксованого стану до іншого,
які складають теоретичну основу інженерних методик структурно-модульного синтезу практичних систем.

Доведено, що врахування властивості циклічності і причино - наслідкової обумовленості дій приводів в базових положеннях концепції моделювання, дозволяє в 24 рази скоротити об’єм даних для зображення логіки циклових систем приводів, що супроводжується розкладанням загального алгоритму системи на алгоритми циклових систем меншої розмірності та їх зв’язки, до самих алгоритмів типових дій і операцій, які мають відомі структурні рішення в різних базисах технічних засобів реалізації, що дозволяє збільшити розмірність синтезованих систем пневмопривода і гідропривода до меж, які задовольняють більшості практичних задач.
Встановлено, що дискретно-логічна структура системи приводів у поєднанні зі значеннями стану структурних модулів, утворюють статичну форму запису алгоритму функціонування об’єкта в середовищі експлуатації, що дозволяє виконувати тестування структури синтезованої системи приводів за відомим алгоритмом її функціонування та прогнозувати її поведінку у випадках неспрацювання або руйнування окремих елементів.
Показано, на прикладах гідропневматичних систем в об’єктах машинобудування, автоматизованих виробництв різноманітного призначення, авіаційної техніки і інших систем приводів циклічної дії, що використання структурно-модульного підходу надає моделі однорідну структуру, обчислення коректності і достатності якої має складність меншу за (n-2)2/2 від кількості переходів і пропорційну залежність від кількості структурних модулів, що дозволяє перейти від дослідження коректності і повноти готової системи до інженерних методик забезпечення цих показників на етапах синтезу систем.
Запропонованокласифікацію циклових систем гідро-пневмо-приводів по співвідношенню складності алгоритму системи до алгоритму елемента, котра дозволяє закладати певні експлуатаційні властивості до структури системи, і за цим критерієм, як системи, так і відповідні методики, утворюють такі рівні:

- послідовні циклові з однорежимними приводами J1=2;
- послідовні циклові з багаторежимними приводами J2=n/2;
- циклові з паралельними діями приводів J3=2n-2;
- циклові мультипроцесні (асинхронні) J4=Kn(2n-1);
- альтернативні (багаторежимні та гнучкі) J5=.

Показано,що для об’єктів неперервної дії, які задовольняють системі аксіом, може бути формалізовано їх принцип дії, що дозволяє спростити розробку дискретно-логічних імітаційних моделей, наприклад, пристроїв гідропневмоавтоматики, придатних для прогнозування їх роботи в екстремальних режимах та умовах.
Розроблено та реалізовано в інженерних методиках новий метод структурно-модульного синтезу, який дозволяє будувати структуру циклових систем гідро- і пневмоприводів з гідро-пневматичними, електричними та програмованими засобами контролю і керування, шляхом переходу від алгоритму функціонування до структури технічного об’єкту, ефективність якого позначається в 2-10 кратному скороченні термінів розробки, суттєвому зменшенні вартості систем керування, розширенні в 10-15 разів обмежень систем за кількістю приводів, скороченні в 3-5 разів терміну підготовки спеціалістів-розробників.
Встановлено,що використання структурно-модульного підходу та графоаналітичної моделі дозволяє зробити наочним зв’язок між структурою системи та формальним записом алгоритму дій гідро-пневмо-приводів що підвищує ефективність процесу навчання завдяки придатності отриманих знань до всіх об’єктів вивчення, що мають спільні алгоритми але відрізняються засобами реалізації.