Введение к работе
Актуальность темы.
Проблема расширения ассортимента выпускаемых тканей и
повышения их качества может быть решена путем
совершенствования технологических процессов (ТП)
тканеобразования. Оптимизация этих ТП связана с необходимостью учета большого числа факторов, что обусловливает переход от традиционных ("ручных") методов проектирования и исследования к автоматизированным (человеко-машинным). Реализацией такого подхода является разработка специализированных САПР, позволяющих значительно сократить сроки и затраты на поиск эффективного решения при многовариантном анализе. Однако, применение САПР возможно лишь в том случае, когда имеются математические модели ТП и количественные критерии его оптимизации.
Математические модели ТП текстильной промышленности находятся в стадии разработки и уточнения, т.к. знания в исследуемой области не достаточно формализованы. Выбор критерия оптимизации в настоящее время в основном базируется на опыте и интуиции специалистов. Предшествующие исследования отечественных и зарубежных ученых показали, что обобщающим, наглядным и достаточно убедительным критерием качества ТП текстильного производства может служить обрывность нитей.
Отрицательное влияние обрывности усиливается при использовании высокоскоростного оборудования, значительно снижает его производительность, ухудшает условия работы персонала.
Уменьшение обрывности - непременное условие дальнейшего совершенствования ТП текстильной промышленности. Решение этой проблемы требует, в частности, создания математически обоснованных методов прогноза, позволяющих дать технологу в рамках САПР инструментарий для разработки оптимальных режимов ТП - систему поддержки принятия решений (СППР).
Диссертационная работа включена в тематический план
госбюджетных НИР КГТУ, тема 13-БФ-95 "Разработка методов и
средств математического моделирования процессов
функционирования механизмов текстильных машин" и направлена на создание автоматизированных методов проектирования и исследования высокоэффективных ТП и нахождение оптимальных параметров настроек ткацкого оборудования на основе обобщенного критерия - обрывности нитей.
Цель и задачи исследования.
Целью настоящей работы является создание подсистемы прогнозирования обрывности нитей основы, являющейся компонентой САПР ТП тканеобразования, обеспечивающей поиск оптимальных параметров настроек ткацкого оборудования.
Для достижения указанной цели в работе решены следующие задачи:
построение интуитивно-логической модели обрывности нитей основы, учитывающей влияние основных факторов: натяжение нитей основы в процессе тканеобразования и технологические свойства нитей;
разработка математических моделей обрывности, учитывающих стохастичность влияющих факторов;
-создание методик прогнозирования обрывности на основе имеющейся фактической информации (информационная модель);
-алгоритмическая и программная реализация предложенных математических моделей;
проверка работоспособности программных продуктов на основе вычислительных экспериментов;
установление границ применения и степени адекватности предложенных моделей.
Методика проведения исследований и экспериментов. При
проведении теоретических исследований использованы элементы теории вероятностей, математической статистики и численных методов. Экспериментальные исследования проведены с помощью электротензометрической аппаратуры и обработаны методами математической статистики при помощи программ для ПЭВМ STADIA, Statistica for Windows, Excel for Windows, MathCad. Программное обеспечение задач исследований выполнено на языках программирования Turbo Pascal 7.0, ВС++ 3.1, Microsoft Excel/Visual Basic.
Научная новизна работы заключается в том, что впервые:
на основе сопоставительного анализа возможных подходов построена интуитивно-логическая модель обрывности, учитывающая случайный характер параметров сырья (технологическая прочность нитей) и ТП (натяжение нитей на ткацком станке);
показано, что принципиально невозможно описать законом одного вида распределение прочности нитей при различной длине испытываемых образцов;
доказана возможность описания распределения "слабых мест" нитей нормальным законом;
показано постоянство положения максимального в раппорте переплетения значения натяжения одиночной нити;
- разработаны теоретически обоснованные математические
модели прогнозирования обрывности нитей основы в процессе
тканеобрэзования.
Практическая ценность.
Методы прогнозирования обрывности основы, предложенные в настоящей работе, могут быть в дальнейшем использованы при исследованиях режимов ТП ткачества и их оптимизации.
Создан пакет прикладных программ, реализующий разработанные методы прогноза обрывности нитей основы в виде подсистемы САПР ТП тканеобрэзования.
Апробация работы. Основные результаты работы были доложены и получили положительную оценку на:
- всероссийской научно-технической конференции "Современные
технологии текстильной промышленности" (Текстиль-96, г. Москва,
1996 Г.)
- международной научно-технической конференции "Теория и
практика разработки оптимальных технологических процессов и
конструкций в текстильном производстве" (Прогресс-97, г. Иваново,
1997 г.)
научных конференциях профессорско-преподавательского коллектива, научных сотрудников и аспирантов Костромского государственного технологического университета в 1996-1997 гг.
заседаниях кафедр вычислительной техники и ткачества Костромского государственного технологического университета в 1995-1997 гг.
Публикации. Основное содержание работы представлено в 8 публикациях.
Структура и объем работы. Диссертационная работа состоит из введения, 4 глав, общих выводов, списка использованных источников и приложений. Общий объем работы <^5*страниц, в том числе ^рисунков, <&йтаблиц, список использованных источников на .*? страницах, включающих ч&наименования. Приложения включают исходные тексты программ, результаты и исходные данные машинного эксперимента.
