Введение к работе
Актуальность темы. Продукция прокатного производства цветного металла широко используется на предприятиях авиационной, автомобильной и пищевой промышленности, при этом повышенный интерес вызывает тонколистовой прокат. Задача обеспечения требуемой эффективности обработки цветных металлов давлением при переходе к тонколистовому прокату становится одной из центральных в связи с ростом дефектов готовой продукции.
Обеспечение качества технологического процесса холодного проката рассматривались в работах известных российских ученых Полухина П.И., Выдрина В.Н., Кузнецова Л.А., Мазура В.Л., Белосевича В.К. и зарубежных исследователей Робертса В., Брайанта Г., Гарбера Э. и других. Обобщая результаты исследований, можно сделать вывод, что в настоящее время сложилась система методов, моделей и средств выявления дефектов производства листового проката, разработаны методологические принципы их использования, позволяющие решать широкий спектр задач. В связи с ростом потребности выпуска тонколистового проката возникает необходимость разработки принципиально иных подходов к идентификации дефектов листа металла в процессе прокатки. Это определяет актуальность проведения исследований в области автоматизации идентификации поверхностных дефектов тонколистового проката с оперативной коррекцией параметров контура управления прокатного стана.
Объект исследования - теоретические основы и прикладные методы повышения эффективности АСУТП холодной обработки цветного металла давлением; предмет - методы и средства моделирования технологических процессов производства тонколистового проката.
Цель исследования - повышение производительности и качества холодной обработки цветных металлов давлением при переходе к производству тонколистовой продукции на основе коррекции контура управления толщиной проката и внедрения средств идентификации поверхностных дефектов.
Для достижения цели необходимо решить следующие задачи:
провести системный анализ технологических процессов холодной обработки цветных металлов давлением в условиях перехода к тонколистовому прокату;
разработать модель для оценки динамических свойств системы управления технологическим процессом листового проката цветных металлов;
разработать метод, модель и средства идентификации поверхностных дефектов тонколистового проката цветных металлов в реальном масштабе времени;
- предложить технические решения для повышения эффективности хо
лодной обработки цветных металлов давлением при производстве тонколисто
вого проката.
Теоретической основой решения поставленных задач являются: теория системного анализа и исследования операций; теория автоматического управления; теория принятия решений; методы цифровой обработки сигналов.
Научную новизну составляют:
- динамическая модель системы управления толщиной листового прока
та, обеспечивающая параметрический синтез цепи частичной компенсации ди-
намической ошибки в контуре управления гидронажимного устройства для повышения скорости прохождения стыков полос;
- модель изображения листового проката, позволяющая идентифицировать поверхностные дефекты листа в реальном масштабе времени на основе векторно-матричных вейвлет-преобразований.
Практическая значимость полученных результатов заключается в развитии
специального программного обеспечения АСУТП холодной обработки цветных ме
таллов давлением для обеспечения требуемое качества готовой продукции, что под
тверждается актом внедрения ОАО «ГЗОЦМ "СПЛАВ"» (г. Гай Оренбургской об
ласти), государственной регистрацией программы на ЭВМ
(«Defectoscopewavelets», свидетельство № 2009610915) и использованием в учеб
ном процессе ФГБОУ ВПО «Оренбургский государственный университет».
Основные положения, выносимые на защиту:
-
динамическая модель контура управления толщиной проката, позволяющая установить зависимость амплитуды выбросов толщины листа от скорости прокатки для параметрического синтеза корректирующей цепи гидронажимного устройства и увеличить скорость проката сварных стыков полос за счет изменения силы обжатия на основе частичной компенсации динамической ошибки;
-
модель изображения поверхности листового проката, позволяющая разделить описание текстуры и дефектов на основе векторно-матричного представления вейвлет-преобразований изображения на разных уровнях детализации;
-
методика и алгоритмы идентификации поверхностных дефектов листового проката, обеспечивающие параллельную обработку матриц вейвлет-коэффициентов в реальном масштабе времени;
-
автоматизированная система управления технологическими процессами холодного тонколистового проката с частичной компенсацией динамической ошибки в контуре управления толщиной проката и идентификацией поверхностных дефектов в процессе производства.
Апробация. Основные положения и результаты диссертации обсуждались и получили одобрение на международных научных конференциях «Высокопроизводительные параллельные вычисления на кластерных системах» (Нижний Новгород, 2005, 2007); «Современные информационные технологии в науке, образовании и практике» (Оренбург, 2008, 2010); всероссийских научно-практических конференциях «Компьютерная интеграция производства и ИПИ-технологии» (Оренбург, 2007, 2009).
Публикации. По материалам диссертации опубликованы 2 статьи в изданиях из Перечня ВАК, 9 статей в сборниках научных трудов и материалах международных и региональной научных конференций, 1 свидетельство о государственной регистрации программы для ЭВМ.
Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, четырех разделов, заключения и шести приложений. Основная часть работы изложена на 150 страницах, содержит 64 рисунка и 13 таблиц. Список использованных источников содержит 147 наименований.
