Содержание к диссертации
ВВЕДЕНИЕ 4
І.ИССВДОВАНЙЕ МЕТОДОВ И СТРУКТУР ТС В ГАПв IЛ.Анализ вариантов структур технологических систем в ГАПе 9
1.2.Обзор методов исследования параметров ТС в ГАПе 14
1,3.Постановка задачи исследования 24
Выводы 27
2 .РАЗРАБОТКА МАТЕМАТИЧЕСКИХ МОДЕЛЕЙ ФУНКЦИОНИРОВАНИЯ ТС МЕХАНООБРАБОТКИ В ГАПе
2.1.Обобщенная модель функционирования ТС механообра ботки в ГАПа -. 28
2.2.Мод8ль параметрических отказов TG механообработки с учетом реального функционирования в ГАПе 40
2.3.Вероятностная модель взаимодействия параметров ТС в ГАПе 44
2.4.Выбор параметров для ТС механообработки в ГАПе с учетом критериев достоверности быстродействия и стоимости 53
2.5.Прогноз состояния технологического процесса в ТС механообработки методом теорий катастроф 74
2.6.Математическая модель изменения определяющих па раметров для ТС механообработки в ГАПе 82
Выводы 100
3 .РАЗРАБОТКА СТРУКТУРНЫХ МОДЕЛЕЙ ДЛЯ ТС МЕХАНООБРА- БОТКИ В ГАПе (ШШЮБАЛЬНЫЙ УЧАСТОК)
S.I.Математическое описание структурной модели под системы ТС в ГАПе 102
3.2.Исследование приводов подач для подсистемы ТС ме ханообработки » 122
3,3.Анализ основных технологическихлронессов в ТС ГАПа с пелыо получения их структурных моделей (шлифовальный участок) 132
3,4.Статическая оптимизация процесса механообработ ки в ТС ГАПа (шлифовальный участок ) 149
Выводы 162
4.ПРИМЕР ВНЕДРЕНИЯ АЛГОРИТМОВ ДЛЯ ТС МЕХАНООБРАБОТКИ В ГАПе
4Л.Автоматизашш набора на ЭВМ моделей подсветам ТС в ГАПе 163
4.2.Автоматизированный расчет технико-экономическо го эффекта функционирования ТС механообработки в ГАПе 169
4.3.АБТомативированныЁ выбор параметров для ТС ме ханообработки в ГАПе 173
4.4.Внедрение алгоритма управления в ТС механообра ботки 178
Выводы • 201
ЗАКЛЮЧЕНИЕ. 203
ЛИТЕРАТУРА 206
ПРИЛОЖЕНИЯ ... 213
Введение к работе
Современный этап научно-технической революции характеризуется использованием в производстве сложнейших технических устройств и агрегатов. В этих условиях для получения максимальной отдачи существенно важным и необходимым является обеспечение гибкости производства. Это позволит на основе ускорения темпов комплексной автоматизации решить задачу повышения производительности труда.
Основными направлениями экономического и социального развития СССР на Ї98І-І985 годы и на период до 1990 года /I/,утвержденными ХХУІ съездом КПСС, предусмотрен переход к массовому применению высокоэффективных систем машин и технологических процессов, обеспечивающих комплексную механизацию и автоматизацию производства, техническое перевооружение его основных отраслей. Основные направления предусматривают на основе использования достижений науки и техники развивать производство и обеспечить широкое применение автоматических манипуляторов, встроенных систем автоматического управления с использованием микропроцессоров и микро-ЭВМ, создавать автоматизированные паха и заводы".
Для выполнения одного из главных условий технического прогресса - постоянного обновления выпускаемой продукпии, необходимо наделить крупно-серийное и массовое производство положительными качествами малосерийного. Осуществить органическую увязку этой задачи должно позволить гибкое автоматизированное производство (ГАЕ).
В настоящее время методы проектирования, исследования, управления ГАЛ находятся на стадии становления. Разрабатываются конкретные рекомендаций по методике и практике процесса проектирования технологических систем (ТС) для ГАПа. В значительной маре пронесе исследования осложняется большим количеством контролируемых параметров в ГАПе и определяет сложность организации его функционирования и управления.
Б рамках настоящего исследования поставлен и решен ряд вопросов, связанных с разработкой методов исследования параметров ТС в ГАПе, алгоритмов управления ТС, моделей технологических процессов подсистем ТС. На примере технологической системы механообработки построены структурные модели и разработан алгоритм управления в системе обслуживающей металлорежущие станки.
НАУЧНАЯ НОВИЗНА диссертационной работы заключается в следующем:
- предложена методика моделирования ТС в гибком производства методом теории катастроф;
- разработан алгоритм управления ТС в ГАПе с учетом заданных ограничений на параметры;
- выявлены внутренние связи в подсистемах ТС и предложена методика построения структурных моделей в ТС ГАПа для возможности моделирования на ЭНМ;
- исследованы параметры ТС методом статической оптимизации, и получено решение задачи по выбору управления параметрами ТС при заданных ограничениях,
ЦЕПЬ И ЗАДАЧИ ИССЛЕДОВАНИЯ. Целью настоящей работы является разработка методов исследования параметров ТС в ГАПа, алгоритмов управления ТС, моделей технологических процессов и подсистем ТС.
Основными задачами исследования являются:
I.Исследование параметров ТС с целью построения математи ческих моделей ее функционирования.
2.Разработка методики выбора параметров ТС из общего их числа для обеспечения эффективной опенки функционирования ТС.
3.Качественный анализ исследования параметров ТС методом теории катастроф для прогнозирования ее состояния,
4.Построение математической модели изменения определяющего параметра, для возможности определения зон параметрической устойчивости.
б.Разработка алгоритма параметрического управления ТС с учетом реального масштаба времени.
6.Построение структурной модели привода подач (с двигателем постоянного тока) для возможности моделирования на ЭВМ.
7.Построение структурных моделей основных технологических процессов шлифования (образование съема металла, формы,дриже-га).
8.Проведение экспериментальных исследований и внедрение полученных результатов.
ПРАКТИЧЕСКАЯ ЗНАЧИМОСТЬ. Полученные результаты работы в виде методик, моделей и алгоритмов, возможно использовать для:
- определения факторов, влияющих на параметрическую устойчивость ТС механообработки в ГАПе;
- разработки автоматизированного выбора параметров ТС механообработки;
- организации управления параметрами ТС механообработки в ГАПе;
- моделирования на ЭВМ технологических процессов ТС в ГАПе. РЕАЛИЗАЦИЙ РАБОТЫ. Основные результаты диссертационной работы в виде:
- разработанной методики определения запретных зон парамет ров с использованием вероятностного прогнозирования и теории катастроф;
- разработанного алгоритма управления ТС механообработки;
- разработанных структурных моделей круглошлифовального станка и оптимизация параметров управления ТС в ГАДе - внедрены в механообрабатывающем производстве НПО "Радиоприбор" г.Москва и завода "Электроаппаратуры" г.Харьков. Суммарный экономический эффект от внедрения результатов диссертационной работы составляет 102 тыс.рублей в год.
СТРУКТУРА И ОБЪЕМ РАБОТЫ. Работа состоит из введения, четырех глав, заключения и приложения.
Б ПЕРВОЙ ГЛАВЕ приведен анализ современного состояния проблемы обеспечения гибкости в автоматизированном производстве, С этой нелью рассматриваются различные варианты структур ТС в ГАПе, дающих представление об обширности этого класса и соответственно представляющих параметров. Приведен обзор существующих методов, которые можно применить к исследованию параметров ТС в ГАПе. Сделаны выводы.
ВО ВТОРОЙ ГЛАВЕ описаны математические модели, позволяющие представить функционирование ТС механообработки в гибком автоматизированном производстве. Заданы ограничения на параметры ТС. Оценены различные наборы параметров ТС, обладающие различной информативностью. На основе теории катастроф исследуются изменения определяющих параметров ТС и определяются зоны параметрической устойчивости ТС.
В ТРЕТЬЕЙ ГЛАВЕ рассмотрены вопросы построения структурных моделей для подсистем ТС механообработки (шлифовальный участок) . Приводится алгоритм, необходимый при составлении унифицированных программ, для исследования функционирования различ них видов приводов и звеньев локальных объектов. Сформулирована задача статической оптимизании для условий функционирования ТС механообработки Сшлифовальный участок) в ГАПе. Рассмотрено ее решение, задается алгоритм статической оптимизация методом линейного программирования.
Б ЧЕТБЇЇРТОЙ ГЛАВЕ на основе разработанных моделей рассматривается практическая реализация алгоритма функционирования ТС механообработки в ГАПе с учетом заданных запретных зон параметров ТС и организацией дополнительного корректирующего управления.
Работа выполнена на кафедре автоматики и телемеханики ГГШ им.Б.И.Ленина и является частью исследований, проводимых в области моделирования для гибких автоматизированных производств.
