Содержание к диссертации
ВВЕДЕНИЕ 6
АКТУАЛЬНОСТЬ ПРОБЛЕМЫ 6
ЦЕЛЬ РАБОТЫ 7
ЗАДАЧИ ИССЛЕДОВАНИЯ 7
МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ 8
К ЗАЩИТЕ ПРЕДСТАВЛЯЕТСЯ 9
НАУЧНАЯ НОВИЗНА РАБОТЫ 9
ПРАКТИЧЕСКАЯ ЗНАЧИМОСТЬ РАБОТЫ 10
АПРОБАЦИЯ РЕЗУЛЬТАТОВ РАБОТЫ, ПУБЛИКАЦИИ 11
СТРУКТУРА И ОБЪЕМ РАБОТЫ 11
1. АНАЛИЗ ПРОИЗВОДСТВА ШТУКАТУРНЫХ СМЕСЕЙ 12
1.1. ВИДЫ ШТУКАТУРНЫХ СМЕСЕЙ 15
1.2. КОМПОНЕНТЫ ШТУКАТУРНЫХ СМЕСЕЙ 22
1.2.1. Вяжущее 23
1.2.1.1. Цементы 24
1.2.1.2. Гипс 26
1.2.1.3. Известь 31
1.2.2. Заполнители 32
1.2.3. Добавки 37
1.2.4. Пигменты 43
1.2.5. Вода 43
1.3. ОСОБЕННОСТИ ПРИМЕНЕНИЯ ШТУКАТУРНЫХ СМЕСЕЙ 44
1.3.1. Традиционные способы нанесения штукатурных смесей 44
1.3.2. Механизированные и автоматизированные способы нанесения штукатурных смесей 46
1.4. АВТОМАТИЗАЦИЯ ПРОИЗВОДСТВА ШТУКАТУРНЫХ СМЕСЕЙ : 51
1.5. АНАЛИЗ ОПЫТА ПРОИЗВОДСТВ СТРОИТЕЛЬНЫХ МАТЕРИАЛОВ 57
1.6. АНАЛИЗ ПРОИЗВОДСТВА ШТУКАТУРНЫХ СМЕСЕЙ В ИСЛАМСКОЙ РЕСПУБЛИКЕ ИРАН 60
1.6.1. Географические и климатические особенности Исламской Республики Иран 66
1.6.2. Опыт использования штукатурных смесей в Исламской Республике Иран 72
1.6.3. Организация производства штукатурных смесей в Исламской Республике Иран 78
1.6.4. Минеральные штукатурные растворы, применяемые в Исламской Республике Иран 80
1.6.5. Система стандартов штукатурной смеси в Исламской Республике Иран 84
1.6.6. Задачи развития производства штукатурной смеси в Исламской Республике Иран 86
1.7. ЗАДАЧИ ДИССЕРТАЦИОННОЙ РАБОТЫ 87
. ИССЛЕДОВАНИЕ ПРОЦЕССА ФОРМИРОВАНИЯ КАЧЕСТВА ШТУКАТУРНОЙ СМЕСИ 89
2.1. ОСНОВНЫЕ ПОКАЗАТЕЛИ КАЧЕСТВА ШТУКАТУРНЫХ СМЕСЕЙ 89
2.1.1. Показатели качества компонентов штукатурной смеси 89
2.1.2. Показатели качества производственного процесса 92
2.1.3. Показатели качества готовой сухой штукатурной смеси 93
2.2. ДЕФЕКТЫ ШТУКАТУРКИ И МЕТОДЫ ИХ ПРЕДУПРЕЖДЕНИЯ 95
2.3. ДИНАМИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ ПОКАЗАТЕЛЕЙ КАЧЕСТВА ШТУКАТУРНЫХ СМЕСЕЙ 96
2.3.1. Математические модели показателей качества 96
2.3.2. Моделирование динамических характеристик показателей качества 99
2.4. МОДЕЛИРОВАНИЕ ГРАНУЛОМЕТРИЧЕСКОГО СОСТАВА СМЕСИ 102
2.4.1. Общие вопросы формирования гранулометрического состава смеси 102
2.4.2. Гранулометрия крупного заполнителя 104
2.4.3. Гранулометрия мелкого заполнителя 105
2.4.4. Гранулометрия вяжущего 108
2.4.5. Гранулометрия сухих строительных смесей 109
2.4.6. Общие подходы к моделированию гранулометрии штукатурной смеси 111
2.4.6.1. Цели моделирования гранулометрии смеси 111
2.4.6.2. Задачи моделирования гранулометрии смеси 111
2.4.6.3. Критерии качества гранулометрии смеси 112
2.4.7. Алгоритмы моделирования гранулометрического состава смеси 114
2.4.7.1. Оценка функции плотности распределения размеров зерен смеси 114
2.4.7.2. Моделирование динамики изменения гранулометрического состава смеси 115
2.4.7.3. Алгоритмы моделирования 117
2.4.8. Результаты моделирования гранулометрического состава смеси 121
2.5. РАЗРАБОТКА И ИССЛЕДОВАНИЕ МАТЕМАТИЧЕСКОЙ МОДЕЛИ ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО ПРОЦЕССА 131
2.5.1. Блок моделирования показателей качества компонентов штукатурной смеси 132
2.5.2. Моделирование технологических зависимостей 132
2.5.3. Моделирование качества готовой продукции 133
2.5.4. Моделирование измерительной системы 134
2.5.5. Моделирование системы управления 136
2.6. ВЫВОДЫ ПО РАЗДЕЛУ 2 136
. РАЗРАБОТКА КОНЦЕПЦИИ И ОБЩЕЙ СТРУКТУРЫ СИСТЕМЫ УПРАВЛЕНИЯ 138
3.1. ОСНОВНЫЕ ЗАДАЧИ СИСТЕМЫ УПРАВЛЕНИЯ ПРОИЗВОДСТВОМ ШТУКАТУРНЫХ СМЕСЕЙ 139
3.1.1. Задачи автоматического управления технологическим оборудованием 140
3.1.2. Задачи контроля показателей качества компонентов смеси, технологического процесса и готовой смеси 146
3.1.3. Задачи оперативного управления качеством готовой штукатурной смеси 149
3.2. ОБЩАЯ КОНЦЕПЦИЯ УПРАВЛЕНИЯ ПРОИЗВОДСТВОМ СУХИХ ШТУКАТУРНЫХ СМЕСЕЙ 152
3.3. ЦЕЛЕВЫЕ ФУНКЦИИ СИСТЕМЫ УПРАВЛЕНИЯ ПРОИЗВОДСТВОМ ШТУКАТУРНЫХ СМЕСЕЙ 153
3.3.1. Общая целевая функция системы управления 153
3.3.2. Целевая функция информационного обеспечения процесса управления 155
3.3.3. Целевая функция прогнозирования параметров 156
3.4. УЧЕТ ОСОБЕННОСТЕЙ ИСЛАМСКОЙ РЕСПУБЛИКИ ИРАН В КОНЦЕПЦИИ УПРАВЛЕНИЯ ПРОИЗВОДСТВОМ СУХИХ ШТУКАТУРНЫХ СМЕСЕЙ 160
3.5. РАЗРАБОТКА СТРУКТУРЫ СИСТЕМЫ УПРАВЛЕНИЯ 162
3.6. ВЫВОДЫ ПО РАЗДЕЛУ 3 165
. МОДЕЛИРОВАНИЕ СИСТЕМЫ УПРАВЛЕНИЯ ПРОИЗВОДСТВОМ ШТУКАТУРНОЙ СМЕСИ 167
4.1. ИССЛЕДОВАНИЕ ПРОЦЕССОВ ДОЗИРОВАНИЯ КОМПОНЕНТОВ СМЕСИ НА МОДЕЛИ 167
4.1.1. Разработка модели 167
4.1.2. Результаты моделирования 169
4.2. ИСССЛЕДОВАНИЕ МОДЕЛЕЙ ПРОЦЕССОВ КОНТРОЛЯ ПАРАМЕТРОВ 176
4.3. ИССЛЕДОВАНИЕ МОДЕЛИ ПРОГНОЗИРОВАНИЯ ПАРАМЕТРОВ 182
4.3.1.' Разработка модели 182
4.3.2. Результаты моделирования 187
4.4. ИССЛЕДОВАНИЕ МОДЕЛИ СИСТЕМЫ УПРАВЛЕНИЯ ПРОИЗВОДСТВОМ ШТУКАТУРНОЙ СМЕСИ 194
4.4.1. Общие положения управления производством штукатурной смеси 194
4.4.2. Разработка модели 203
4.4.3. Результаты моделирования 209
4.5. ВЫВОДЫ ПО РАЗДЕЛУ 4 214
. РАЗРАБОТКА АВТОМАТИЧЕСКОЙ СИСТЕМЫ УПРАВЛЕНИЯ 217
5.1. ЗАДАЧИ СИСТЕМЫ УПРАВЛЕНИЯ ПРОИЗВОДСТВОМ ШТУКАТУРНЫХ СМЕСЕЙ 217
5.1.1. Задачи сбора первичных данных о параметрах технологического процесса 217
5.1.2. Задачи управления качеством штукатурной смеси 219
5.1.3. Задачи синтеза моделей технологического процесса и связей отдельных параметров 221
5.2. ВЫБОР ТЕХНИЧЕСКИХ И ПРОГРАММНЫХ СРЕДСТВ СИСТЕМЫ УПРАВЛЕНИЯ ПРОИЗВОДСТВОМ ШТУКАТУРНЫХ СМЕСЕЙ 222
5.3. РАЗРАБОТКА СТРУКТУРЫ БАЗЫ ДАННЫХ СИСТЕМЫ УПРАВЛЕНИЯ 227
5.4. РАЗРАБОТКА ОСНОВНЫХ АЛГОРИТМОВ СИСТЕМЫ УПРАВЛЕНИЯ ПРОИЗВОДСТВОМ ШТУКАТУРНЫХ СМЕСЕЙ 231
5.5. ПЕРСПЕКТИВЫ ПРИМЕНЕНИЯ СИСТЕМЫ УПРАВЛЕНИЯ В ИСЛАМСКОЙ РЕСПУБЛИКЕ ИРАН 234
5.5.1. Этапы внедрения системы управления 234
5.5.2. Подготовка персонала для работы с системой управления производством сухой штукатурной смеси 235
5.6. ВЫВОДЫ ПО РАЗДЕЛУ 5 237
. ОБЩИЕ ВЫВОДЫ ПО ДИССЕРТАЦИОННОЙ РАБОТЕ 240
. СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ 243
. ПРИЛОЖЕНИЯ 254
8.1. СВОЙСТВА И ПРЕДЕЛЬНАЯ ДОЗИРОВКА ПИГМЕНТОВ 254
8.2. НОМЕНКЛАТУРА ПОКАЗАТЕЛЕЙ КАЧЕСТВА ВЯЖУЩИХ 255
8.3. ХАРАКТЕРИСТИКА ДОБАВОК ДЛЯ ССС 258
8.4. ТЕХНИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ АКТИВНЫХ МИНЕРАЛЬНЫХ ДОБАВОК 260
8.5. ДОЗИРОВАНИЕ ПОВЕРХНОСТНО-АКТИВНЫХ ДОБАВОК 261
8.6. ПОГОДА В ГЛАВНЫХ ГОРОДАХ ПРОВИНЦИЙ ИРАНА В 1962-1991Г 262
Введение к работе
Штукатурная смесь широко используется при отделке и ремонте различных зданий и сооружений. История применение штукатурки для отделочных работ в Иране насчитывает не одно тысячелетие. В стране имеется множество исторических зданий и сооружений, фасады которых отделаны саманной и известковой штукатуркой. Их состояние свидетельствует об их хорошей сохранности в течение многих лет. И сегодня такие виды штукатурок широко используются ввиду их небольшого веса, простоты применения и меньшей стоимости по сравнению с другими видами.
В течение последних тридцати лет потребление строительных материалов, в частности, цемента, выросло примерно в 4,5 раза, с 100 до 460 кг на душу населения, но, тем не менее, сохраняется их дефицит. Такая тенденция сохранялась в течение всего этого периода, несмотря на такие негативные факторы как революция, война, падение цен на нефть и др. Характерно, что, несмотря на приостановку государственных программ капитального строительства в 1997 и 1998 гг., а также снижение цены на нефть, потребление строительных материалов продолжало неуклонно расти.
В Исламской Республике Иран велик риск крупных землетрясений. Так к числу катастрофических землетрясений последних десятилетий относится землетрясение, происшедшее осенью 1962 года в северо-западном Иране. В результате были полностью разрушены несколько крупных городов страны, погибло около 12 тысяч жителей, и более 100 тысяч остались без крова. В 1972 году произошло землетрясение в центральной части Ирана магнитудой М=7.1, погибло 5400 человек, полностью разрушен город Кир. В 1978 году в городе Тебесе произошло землетрясение силой М=7.7 по шкале Рихтера. Погибло 15 тысяч человек, в самом городе Тебесе из 13 тысяч жителей погибло 9 тысяч. Несколько землетрясений было в 1981 году силой 6.9 - 7.3 по шкале Рихтера. Сильно был разрушен город Сирч, 50 тысяч человек остались без крова, погибло 5.5 тысяч человек.
За последние 12 лет отмечено более тысячи подземных толчков силой от 3 баллов и выше. В этот период времени в результате стихии погибли более 17 тысяч человек и свыше 53 тысяч получили ранения
Это свидетельствует о необходимости увеличения производства строительных материалов надлежащего качества и прочности с целью сокращения разрушительных последствий стихийных бедствий и связанных с ними человеческих жертв, равно как и для оперативного производства восстановительных и ремонтных работ. В таких условиях крайне актуально повышение производительности труда при штукатурных работах, когда необходимо в сжатые сроки восстановить, отремонтировать или отстроить заново жилье для десятков тысяч людей.
Использование сухих штукатурных смесей существенно повышает производительность труда и качество работ. Вместе с тем в Иране отсутствует значительный опыт производства современных сухих штукатурных смесей. Поэтому автоматизация производства современных сухих штукатурных смесей является актуальной задачей.
ЦЕЛЬ РАБОТЫ
Цель диссертационной работы заключается в создании методологической основы для управления свойствами сухой штукатурной смеси за счет автоматизации производства и управления составом штукатурных смесей.
ЗАДАЧИ ИССЛЕДОВАНИЯ
Для достижения этой цели необходимо решить следующие задачи:
1. Провести анализ технологического процесса производства штукатурной смеси как объекта управления,
2. Исследовать процесс формирования свойств штукатурной смеси 2.1.Выделить показатели качества штукатурки
2.2.Разработать модели изменения свойств штукатурной смеси 2.3.Разработать модель гранулометрии компонентов и смеси 2.4.Разработать модель технологического процесса и системы управления
3. Разработать концепцию построения системы управления технологическим процессом производства штукатурной смеси
3.1.Определить основные цели и задачи управления 3.2.Определить целевые функции системы управления 3.3.Разработать структуру системы управления
4. Провести исследования системы управления составом смеси на модели
4.1.Исследовать процессы управления дозированием компонентов 4.2.Исследовать процессы контроля параметров 4.3.Исследовать модели прогнозирования параметров 4.4.Исследовать модель системы управления технологическим процессом
5. Разработать систему управления составом штукатурной смеси
5.1.Выбрать технические и программные средств системы
управления 5.2.Разработать основные алгоритмы управления 5.3.Разработать базу данных системы управления 5.4.Исследовать перспективы применения системы управления составом штукатурной смеси в Иране
МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ
В диссертационной работе для достижения поставленной цели применялись методы теории автоматического управления, методы оптимального управления, теории алгоритмов, методы идентификации динамических объектов и процессов, методы теории вероятностей и математической статистики, методы теории случайных процессов, методы математического и компьютерного моделирования. При проведении экспериментальных исследований использовались методы статистической обработки экспериментальных данных. При проведении исследований использовались пакеты программ Microsoft Access и Excel, MATLAB.
К ЗАЩИТЕ ПРЕДСТАВЛЯЕТСЯ
Разработанная новая концепция автоматизированного управления составом смеси, компенсирующего вариацию контролируемых и неконтролируемых возмущений действующих на технологический процесс производства сухой штукатурной смеси.
В ходе исследований и разработок по реализации этой концепции получены:
? Структура системы автоматизированного управления составом смеси, обеспечивающей компенсацию вариации контролируемых и неконтролируемых воздействий на технологические процессы производства сухой штукатурной смеси.
? Модель управляемого процесса формирования свойств штукатурной смеси с учетом динамических и статистических характеристик возмущающих воздействий, результаты исследований выполненных на этой модели.
? Результаты идентификации динамических характеристик технологического процесса изготовления штукатурной смеси и возмущений, воздействующих на него.
? Система автоматизированного управления составом смеси и технологическим процессом производства штукатурной смеси, ее структура и алгоритмы.
НАУЧНАЯ НОВИЗНА РАБОТЫ
Впервые предложена концепция управления составом штукатурной смеси. При этом компенсация вариации параметров осуществляется с использованием системы автоматизированного управления с текущей оперативной оценкой динамических характеристик технологических процессов и динамической оценкой моделей связи параметров. Научную новизну работы так же определяют:
? Разработанные методы и система автоматизированного управления, обеспечивающие минимум вариации показателей качества штукатурной смеси на объекте строительства.
? Результаты исследований и моделирования динамики показателей, характеризующих гранулометрический состав штукатурной смеси.
? Результаты исследований динамических характеристик возмущений, воздействующих на технологические процессы в производстве штукатурной смеси.
? Структура системы автоматизированного управления составом смеси, которая обеспечивает оперативную идентификацию параметров и моделей для целей управления.
ПРАКТИЧЕСКАЯ ЗНАЧИМОСТЬ РАБОТЫ
Результаты исследований позволили эффективно решить важную народнохозяйственную задачу - обеспечить выпуск качественных штукатурных смесей за счет автоматизации технологического процесса.
Разработаны алгоритмы оптимального оперативного управления составом штукатурной смеси, обеспечивающие максимум однородности штукатурной смеси и компенсацию нестабильного качества компонентов смеси, режимов производственного процесса. Выбран и обоснован комплекс технических и программных средств обеспечивающий реализацию системы управления. В процессе работы системы управления обеспечивается оперативная идентификация моделей связи параметров материалов и технологического процесса со свойствами штукатурной смеси. Эти модели представляют значительный практический интерес.
Материалы диссертации используются в учебном процессе Московского автомобильно-дорожного института (Государственного Технического Университета).
АПРОБАЦИЯ РЕЗУЛЬТАТОВ РАБОТЫ, ПУБЛИКАЦИИ
Основные положения диссертационной работы докладывались, обсуждались и получили одобрение на научно-технических конференциях МАДИ (ГТУ) 2004 - 2006 гг.
По теме диссертации опубликовано ... работ.
СТРУКТУРА И ОБЪЕМ РАБОТЫ
Диссертация изложена на 262 страницах машинописного текста, включает 144 рисунков, 26 таблиц и состоит из введения, пяти глав, списка литературы из 103 наименований и шести приложений.
