Введение к работе
Актуальность темы. Повышение эффективности функционирования управляемых машинных агрегатов как сложных систем , включающих в себя совокупность привода, манипуляционной системы ( манипулятора), рабочих органов, системы управления, вызывает необходимость учета динамического взаимодействия всех частей агрегата как единого целого. В настоящее время основным подходом при решении этой задачи является системный подход с использованием современных методов и средств контроля и управления.
В последнее десятилетие разработаны высококачественные системы управления движением машинных, агрегатов таких как промышленные роботы и станки с ЧПУ. Однако в таких системах , в первую очередь, рассматриваются вопросы обеспечения высокой точности пространственного перемещения рабочих органов и практически остается без внимания обеспечение высокой эффективности рабочих процессов осуществляемых этими системами. Сложность решения этой задачи заключается в большом разнообразии и различной физической природе рабочих процессов, поддерживаемых с помощью систем управления движением. Вместе с тем , введение в качестве основных регулируемых величин параметров рабочих процессов позволит в значительной мере снизить требования к точности и динамическим, показателям систем управления движением, уменьшив тем самым их стоимость, с одновременным улучшением качества выпускаемой продукции и повышением эффективности управления всем машинным агрегатом.
Цель работы . Повышение эффективности функционирования машинных агрегатов на основе разработки способов и устройств многоуровневого децентрализованного параллельно-последовательного подчиненного управления обобщенными координатами при неполном информационном обеспечении.
Основные задачи исследования:
параметризация и идентификация рабочих процессов в машинных агрегатах, как объектов управления в пространстве состояний;
декомпозиция систем управления;
оптимизация рабочих процессов;
синтез законов управления подсистемами машинных агрегатов;
Методы исследования. Поставленные задачи решались на основе методов современной теории управления, статистических методов оценивания и идентификации, методов параметрической оптимизации, динамического и нелинейного программирования вариационных методов, численных и экспериментальных методов и средств вычислительной техники.
Научная новизна:
разработана децентрализованная многоконтурная паралельно-последовательная структура системы управления машинным агрегатом с подчиненным регулированием обобщенных координат;
разработана математическая модель взаимодействия рабочих органов с обрабатываемой средой и проведена ее параметризация и идентификация обобщенная на классе машинных агрегатов с двумя степенями подвижности;
найдены оптимальные режимы работы подсистем тактического и исполнительного уровней, удовлетворяющие критерию минимума функционала обобщенной работы;
определены оптимальные режимы работы машинного агрегата при его взаимодействии с нестационарном рабочим процессом и разработаны законы управления обеспечивающие поддержание оптимальных режимов;
предложен метод реализации вибрационных режимов в маловентильном позиционном асинхронном электроприводе, обеспечивающий повышенную точность позиционирования за счет вибрационной линеаризации момента сопротивления;
доказана эффективность предложенных научных положений и практических результатов для рабочих процессов дозирования и питания поточных линий.
Практическая значимость.
-
Разработана и обоснована структура систем управления, позволяющая обеспечить единый методологический подход к их анализу и синтезу, Сократить затраты на проектирование, снизить требования к системе управления движением в целом и уменьшить стоимость ее изготовления.
-
Предложена последовательность применения стандартных методов оптимизации для решения задачи оптимального управления машин-
ными агрегатами с выделением тактического и исполнительного уровня иерархии.
3. Разработаны устройства управления в системах дозирования н
питания поточных линий, применение которых повышает стабильность
протекания производственных процессов, улучшает качество выпускае
мо!! продукции и уменьшает потери сырьевых и энергетических ресурсов.
4. Разработан несимметричный маловентильный позиционный
асинхронный электропривод с реализацией режима вибрационной ли-
неаризаци.
На зашиту выносятся:
1. Децентрализованная многоконтурная параллельно-последова
тельная структура системы управления машинным агрегатом с подчинен
ным регулированием обобщенных координат; *
-
Математическая модель взаимодействия рабочих органов с обрабатываемой средой обобщенная на классе машинных агрегатов с двумя степенями подвижности;
-
Законы оптимального управления машинным агрегатом на тактическом и исполнительном уровнях, удовлетворяющие критершо минимума функционала обобщенной работы;
-
Метод реализации вибрационных режимов в маловентильном позиционном асинхронном электроприводе;
Реализация результатов работы . Разработан и внедрен в АО "Пензмаш" ряд функциональных элементов систем 'управления электроприводами прядильных машин, в АО "Кузтекстнльмаш" система автоматического управления производительностью кипного питателя.
Апробация работы. Материалы диссертационной работы докладывались на Всесоюзной конференции " Перспективы развития оборудования хлопкопрядильного производства, повышение его технологического уровня и конкурентоспособности" ( 11-12 апреля 1988г. , г. Пенза) на Всесоюзной конференции " Основные направления и меры по ускорению научно-технического прогресса в создании хлопкопрядильного оборудования ( Пенза, 13-14 мая 1985г.), на областном семинаре молодых ученых 'и специалистов " Молодые ученые и специалисты в решении задач механизации, автоматизации роботизации производства^ Пенза, 1984г.). На международной конференции" Проблемы управления точностью автоматизированных станочных систем" ( Пенза 1996г.), на научно- технических
конференциях Пензенского государственного технического университета ( 19L*3- 1996г.) , кафедра " Металлорежущие станки и ро.бототехническне комплексы"", ПГТУ, (1990...1996г.)
Публикации. По теме диссертации опубликовано 18 научных работ, в том числе получено 11 авторских свидетельств.
Объем работы. Диссертационная работа состоит из введения , пяти глав, заключения, списка литературы из 153 наименований, 4 приложений, содержит 157 страниц основного текста, 39 рисунков и 11 таблиц.