Содержание к диссертации
Введение
1. Состояние вопроса 8
1.1. Анализ литературных источников 8
1.1.1 .Работы, посвященные изучению зависимости между параметрами строения ткани, ее свойствами и технологическими параметрами 8
1.1 2. Работы по оптимизации технологического процесса ткачества 16
1.1.3. Работы по методам проектирования тканей по заданным параметрам.21
1.1.4 Работы, посвященные разработке методов и систем автоматизированного проектирования тканей 23
1.2. Выбор ткани для исследования 30
1.3. Цель и задачи для исследования 31
Выводы по главе 33
2. Теоретические исследования. Причинно-следственные связи в ткачестве на основе анализа функциональных зависимостей между технологическими параметрами и параметрами строения ткани 34
2.1. Причинно-следственные связи между технологическими параметрами изготовления ткани и параметрами ее строения на основе нелинейной теории изгиба 34
2.2. Причинно-следственные связи между обрывностью нитей основы и утка на ткацком станке и свойствами используемых нитей 47
2.3. Причинно-следственные связи между напряженностью заправки ткацкого станка и параметрами, влияющими на эту напряженность 62
Выводы по главе 69
3. Установление причинно-следственных связей на основе использования методов планирования и анализа эксперимента 70
3.1. Общие подходы при установлении причинно-следственных связей.. .70
3.2. Влияние технологических параметров на натяжение нитей основы на ткацком станке 76
3.3. Влияние технологических параметров на свойства вырабатываемых тканей 87
3.3.1. Влияние технологических параметров на поверхностную плотность ткани 90
3.3.2. Влияние технологических параметров на полуцикловые разрывные характеристики ткани при растяжении 92
3.3.3. Влияние технологических параметров на воздухопроницаемость ткани 106
3.3.4. Влияние технологических параметров на стойкость ткани и нитей к истиранию 108
3.3.5. Получение однофакторных моделей влияния различных параметров на свойства вырабатываемых тканей 115
3.3.5.1. Влияние технологических параметров на полуцикловые характеристики ткани 117
3.3.5.2. Влияние технологических параметров на поверхностную плотность и воздухопроницаемость ткани 119
3.3.5.3. Влияние технологических параметров на стойкость к истиранию нитей и ткани 121
3.3.5.4. Влияние технологических параметров на выносливость нитей к
многократнымнагрузкам 125
3.4. Влияние технологических параметров на строение вырабатываемых
тканей 128
Выводы по главе 155
4. Установление причинно-следственных связей на основе исследования
бинарной теории информации 156
4.1. Описание метода установления причинно-следственных связей 156
4.2. Анализ энтропии и информации исследуемых характеристик 165
4.3. Взаимосвязь технологических параметров изготовления ткани и полуцикловых характеристик тканей 171
4.4. Взаимосвязь технологических параметров изготовления ткани и стойкости ткани и нитей, вынутых из ткани, к истиранию 175
4.5. Построения ориентированных графов причинно-следственных связей и
их анализ 179
Выводы по главе 183
5. Установление причинно-следственных связей на основе корреляционного анализа 184
5.1. Описание метода расчета 184
5.2. Взаимосвязь технологических параметров изготовления ткани и полуцикловых характеристик тканей 191
5.3. Взаимосвязь технологических параметров изготовления ткани и стойкости ткани и нитей, вынутых из ткани, к истиранию 197
5.4 Сравнительный анализ методов установления причинно-следственных связей в ткачестве 202
Выводы по главе 204
6. Сравнительный анализ методов установления причинно- следственных связей в ткачестве 206
6.1. Выбор критерия оптимизации 206
6.2. Выбор параметров оптимизации 207
6.3. Влияние технологических параметров на критерии оптимизации.207
Выводы по главе 212
Общие выводы по работе 214
Рекомендации по работе ...217
Список использованной литературы 218
Приложения 231
- Анализ литературных источников
- Причинно-следственные связи между технологическими параметрами изготовления ткани и параметрами ее строения на основе нелинейной теории изгиба
- Общие подходы при установлении причинно-следственных связей..
- Описание метода установления причинно-следственных связей
- Взаимосвязь технологических параметров изготовления ткани и полуцикловых характеристик тканей
Анализ литературных источников
В работе Лустгартен Н.В. подучены уравнения взаимосвязи технологических параметров и параметров строения ткани, пренебрегая имеющими место, в реальных условиях смещением нити утка относительно основы в местах условного защемления и не учитывая действие проборки в бердо на расположение нитей в зоне формирования.
Николаевым С.Д., Ляховой Е.В.,Раченковой О.М., на основе линейной теории изгиба упругих стержней, получены функциональные зависимости между технологическими параметрами (натяжение основы и утка), заправочными параметрами (Ртк.Поо.5 Ртк.поу.і Т0, Ту), свойствами нитей (модуль упругости основы и утка) и параметрами строения ткани (высота волны изгиба нитей, фаза строения ткани, уработка основы и утка). Составлена программа расчета параметров строения ткани при заданных технологических параметрах и расчета технологических параметров при заданных параметрах строения.
Причинно-следственные связи между технологическими параметрами изготовления ткани и параметрами ее строения на основе нелинейной теории изгиба
При решении задач, связанных с изгибом текстильных нитей, следует особое внимание обратить на метод определения модуля упругости и момента инерции сечения нити. Обычно модуль упругости при изгибе существенно отличается от модуля упругости, получаемого при растяжении. Это объясняется тем, что строение волокон и нитей н&однородно. Ясность в этом вопросе внес проф. В.П. Щербаков [1.33.] Он на большом экспериментальном материале показал, что отклонение модуля упругости при изгибе от модуля упругости при растяжении объясняется тем, что при изучении свойств нитей часто используется упругая модель, а не вязкоупругая, которая имеет место в действительности. Этим и объясняется значительное расхождение между величинами модуля упругости при изгибе и модуля упругости при растяжении. Напряженное состояние волокна при изгибе является состоянием простого растяжения. Если же будем считать каждое волокно находящимся в условиях простого растяжения, то модули упругости при растяжении и изгибе должны совпадать. Так как в опытах измерение происходит по истечении какого-то времени, то фиксируется развившаяся во времени деформация. Рассчитанный на основе формул теории упругости, сопротивления материалов модуль упругости при изгибе оказывается намного меньше, чем истинный модуль упругости, соответствующий мгновенному нагружению.
При определении момента инерции сечения нити следует учесть тот факт, что сечение текстильных нитей и пряжи не является сплошным. Поэтому величина момента инерции сечения нити, определенная по формуле для сплошного тела, требует корректировки. Её корректировка осуществляется за счет использования коэффициента жесткости. Для определения взаимосвязи между технологическими параметрами, параметрами заправки и параметрами строения ткани наиболее целесообразно использовать нелинейную теорию изгиба. Во многих исследованиях для этой цели использовано приближенное линейное уравнение теории упругости нити.
Общие подходы при установлении причинно-следственных связей
Важным этапом исследования является обработка экспериментальных данных. К наиболее часто используемым методам обработки данных относятся методы планирования и анализа эксперимента. Целью исследования является установление математической модели или соотношения между фактором причиной и факторами следствия [1.25.].
Знание математической модели процесса и объекта позволяет прогнозировать условия изготовления, строение и свойства ткани, оценить степень влияния каждого фактора на выходной параметр. Это позволяет определить оптимальные технологические условия процесса ткачества.
Существует два вида планирования активного эксперимента: традиционное однофакторное и многофакторное.
В однофакторном планировании влияние входных параметров на выходной параметр изучается постепенно. В каждой серии испытаний изменяется один фактор. Математическая модель однофакторного планирования имеет вид:
При многофакторном планировании эксперимента одновременно варьируются все факторы. Данный вид планирования обеспечивает достаточную точность эксперимента при меньшем числе опытов. Математическая модель многофакторного планирования имеет вид:
Модель должна быть содержательной и не только объяснять множество уже известных факторов, но выявлять также новые ранее не замеченные явления.
При проведении экспериментальных исследований по оптимизации процесса ткачества часто используют метод математического планирования по плану Бокса для трех факторов. Матрица Бокс-3 является D-оптимальной и обладает свойствами униформности и рототабельности, имеет малое число опытов.
Рототабельность обеспечивает постоянство дисперсий выходного параметра на равных расстояниях от центра эксперимента. Униформность обеспечивает постоянство дисперсий выходного параметра в некоторой области вокруг центра эксперимента.
class4 Установление причинно-следственных связей на основе исследования
бинарной теории информации class4
Описание метода установления причинно-следственных связей
Для управления технологическими процессами ткачества, строением и свойствами выпускаемых тканей необходимо определить наиболее значимые факторы, влияющие на выходные параметры. Существующие методы (планирование эксперимента, корреляционный анализ) не всегда дают хорошие результаты, так как в конечном итоге присутствуют так называемые "эффекты сопутствия" влияния различных входных параметров, поэтому необходимо при проведении экспериментальных исследований варьировать факторы в строго определенных пределах, что достаточно сложно в производственных условиях.
В ряде работ, проводимых на кафедре ткачества МГТУ им.А.Н.Косыгина, используется бинарная причинно-следственная теория информации, основанная на предпосылках Шеннона.
Задачи исследования предполагают использование метода, который бы позволял идентифицировать исследуемые факторы, устранять эффекты сопутствия, автоматизировать трудоемкий метод расчета.
При исследовании технологического процесса ткачества приходится сталкиваться с большим количеством факторов, воздействующих на процесс, и с многообразием связей между ними. Следует отметить недостаточность имеющейся эмпирической информации и надежно обоснованных теоретических заключений о характере и механизмах связей между этими факторами. Такая информация необходима для построения количественной теории, позволяющей надежно прогнозировать поведение исследуемой системы во всем множестве допустимых ситуаций.
При анализе процесса методом "черного ящика" получаются эмпирические уравнения, хорошо описывающие поведение исследуемого процесса. Однако эти уравнения не отражают внутренние, индивидуальные, присущие именно исследуемому явлению, взаимосвязи между отдельными факторами [і. 19,1.21] Удовлетворительная точность численного прогноза, достигаемая при анализе регрессионных эмпирических зависимостей, во многих случаях не возмещает отсутствие возможностей качественного анализа специфики исследуемого процесса. Необходимым дополнением к методам эмпирических уравнений является диаграммная техника причинного анализа, которая позволяет установить внутреннюю причинно-следственную структуру рассматриваемого процесса и оценить количественную интенсивность причинных воздействий между различными факторами.
Необходимым дополнением к методам эмпирических уравнений является диаграммная техника причинного анализа, которая позволяет установить внутреннюю причинно-следственную структуру рассматриваемого процесса и оценить количественно интенсивность причинных воздействий между различными факторами.
Взаимосвязь технологических параметров изготовления ткани и полуцикловых характеристик тканей
Обработка экспериментальных данных - важнейший этап проведения научных исследований при анализе явлений, происходящих на ткацком станке. Какой бы не был эффективным аналитический метод исследования, без экспериментальной апробации невозможно до конца судить об объективности и достоверности выводов и рекомендаций.
Сравнительный анализ результатов причинно следственных связей с использованием теории планирования и анализа эксперимента, корреляционного анализа и бинарной причинно-следственной теории информации показывает применимость каждого из методов.
Обработка экспериментальных данных, проведенная при помощи одного из методов планирования и анализа эксперимента - плана Бокс-3 показала, что технологические параметры в значительной степени влияют на строение и свойства тканей. Однако степень влияния каждого из технологических параметров зависит от интервала варьирования исследуемого технологического параметра. При увеличении этого интервала степень влияния увеличивается, при уменьшении, наоборот, уменьшается. Кроме того, выходные параметры имеют различную размерность. Поэтому сложно говорить о том, на какой выходной параметр в большей степени влияет тот или иной фактор. Хотя косвенно сделать это можно, так как интервал варьирования изменяемого технологического параметра зачастую определяется возможностью выработки ткани на ткацком станке. Коэффициент регрессии при нулевом факторе показывает или среднее значение при нулевых факторах, исследуемых в работе, или показывает степень влияния неучтенных факторов на функцию цели.
Корреляционный анализ устраняет этот недостаток, однако при обработке экспериментальных данных методом корреляционного анализа присутствуют так называемые эффекты сопутствия, что не позволяет выявить истинное влияние каждого фактора друг на друга. Кроме того, при использовании и первого, и второго методов невозможно выявить направленность причинно-следственных связей. При использовании корреляционного анализа значения коэффициентов корреляции лучше согласуются с коэффициентами причинного влияния, рассчитанными по бинарной причинно-следственной теории информации.
Бинарная причинно-следственная теория информации позволяет устранить эффекты сопутствия, обрабатывать экспериментальные данные на любых уровнях варьирования (что не возможно при использовании методов планирования и анализа эксперимента), устанавливать направленность причинно-следственных связей по значениям энтропии. Наилучшую сходимость естественно имеют коэффициенты причинного влияния и коэффициенты корреляции. Для управления же технологическим процессом и качеством тканей наиболее важно знать частные коэффициенты причинного влияния.
В работе решены ряд задач, имеющих практическое значение для прогнозирования условий формирования тканей, их строения и свойств. Это в дальнейшем дает возможность управлять технологическим процессом и качеством вырабатываемых тканей.
