Введение к работе
Актуальность работы. Широкое внедрение в практику восстановительного ремонта шин обеспечит экономию таких ценных материалов, как каучуки, химикаты - добавки, корды, а также электроэнергии, что особенно важно в условиях высокой энергоемкости шинной промышленности. Результаты исследований показали, что базовая себестоимость новой серийной покрышки более, чем в 3 - 4 раза превосходит себестоимость восстановленной. Средний же пробег восстановленной покрышки превышает половину пробега вновь изготовленной.
Вместе с тем, резервы повышения ходимости восстановленных шин и их надежности в эксплуатации за счет улучшения качественных характеристик до настоящего времени используются не достаточно.
Анализ литературных источников й . результаты многочисленных исследований показали, что определяющее влияние на качество отремонтированного изделия, под показателем которого будем понимать срок службы шины, оказывает температурный режим вулканизации. Колебание температуры в вулканизируемом участке покрышки в 5 С приводит к изменению степени вулканизации более чем на 30 %.
Конструкция вулканизаторов и систем автоматического управления должны обеспечивать равномерный обогрев вулканизируемого объекта и точное соблюдение температурного режима процесса вулканизации. Однако в современном вулканизационном оборудовании ("Термо-пресс-ЕМ", "Vulcan", "NR 440") разброс температур на поверхности нагревательных плит составляет более 5 "С. Вулканизаторы отличаются большой энергоемкостью и металлоемкостью. При вулканизации покрышек одного типоразмера, разных заводов-изготовителей наблюдается существенное различие температурных профилей вследствие ряда особенностей, обусловленных сложностью процесса вулканизации.
Проведенные исследования доказали, что процесс вулканизации при местном ремонте шин протекает в условиях постоянно действующих возмущений, к которым относятся вариации теплофизических характеристик вулканизата, неравномерное распределение внутренних источников тепла, обусловленные неоднородностью состава и процентным содержанием серы в вулканизате, а также колебания температуры окружающей среды.
Известные математические модели и системы автоматического управления процессом вулканизации не учитывают перечисленные факторы неопределенности, что приводит к значительным отклонениям температуры от заданного режима, и, как следствие, к нарушению требуемого комплекса физико-механических свойств отремонтированного изделия и нерациональному использованию электроэнергии. В общем
балансе энергозатрат при восстановлении шин среднего размера затраты на вулканизацию составляют около 85 %.
Таким образом, является актуальной следующая цель исследования.
Цель работы. Целью настоящей работы является разработка алго
ритмов и системы управления .процессом вулканизации .при местном
ремонте шин, протекающем..^ усдов.иях неопределенности, обеспечи
вающих минимизацию энергозатрат.три выполнении технологических
условий и ограничений. )--,.;
Методы исследования. В работе использовались методы математиче
ского моделирования и современной теории управления, математиче
ской статистики. ""
Научная новизна диссертационной работы:
Г Впервые разработана1 математическая модель процесса вулканизации с учетом'возмущений стохастического характера.
2 Предложена^ методика идентификации стохастической модели
процесса вулканизации.
3 Впервые сформулированы и решены задачи оптимального
управления, процессом^.вулканизации в условиях неопределенности,
обесценивающие,выполнение технологических требований на качество
отремонтированного изделия и снижение энергетических затрат на про
ведение технологического процесса вулканизации. ,
Практическая ценность работы. -'>\ ' ,
1 Разработаны пакеты программ для решения задачи управления
процессом вулканизации.
2 : Проведены экспериментальные исследования, позволяющие ре
шить задачу идентификации математической модели процесса вулканиза
ции.
-
Предложена методика проведения имитационных исследований и разработано соответствующее программное обеспечение.
-
Предложена техническая реализация найденных законов управления и разработано соответствующее устройство.
Реализация в. промышленности. Полученные законы управления были реализованы на вулканизационном оборудовании СП1, СП2 организации "Торрус" и позволили снизить затраты на процесс вулканизации на 6 - 10 %.
Предложенный в настоящей работе подход к моделированию, идентификации и оптимизации процесса вулканизации может' быть использован при решении аналогичных задач для других технологических процессов.
Апробация работы. Материалы работы докладывались и обсуждались на 4-й научной конференции ТГТУ (Тамбов, 1999 г.) и семинарах кафедры ИПУ.
Публикации. Основное содержание работы отражено в 11 публикациях.
Объем работы. Диссертация состоит из введения, 4 глав, выводов, изложена на 138 страницах машинописного текста, содержит 31 рисунок и 7 таблиц, список литературы включает 174 наименования.