Экстремальное комбинированное управление процессом электроэрозионного профилирования алмазных шлифовальных кругов тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 05.13.06, кандидат наук Авдеева, Ольга Викторовна

• Авдеева, Ольга Викторовна
• кандидат наук
• 2013

Оглавление диссертации кандидат наук Авдеева, Ольга Викторовна

СОДЕРЖАНИЕ

ОБОЗНАЧЕНИЯ И СОКРАЩЕНИЯ

ВВЕДЕНИЕ

1. АНАЛИЗ МЕТОДОВ УПРАВЛЕНИЯ ПРОЦЕССАМИ ЭЛЕКТРОЭРОЗИОННОЙ ОБРАБОТКИ

1.1 Процесс электроэрозионной обработки как объект управления и его организационная структура

1.2 Особенности электроэрозионного профилирования алмазных кругов

1.3 Автоматизированные системы управления процессом электроэрозионной обработки

1.4 Усовершенствованное управление (АРС-управление) процессом электроэрозионной обработки

1.5 Выводы

2. ИДЕНТИФИКАЦИЯ И МОДЕЛИРОВАНИЕ ПРОЦЕССА ЭЛЕКТРОЭРОЗИОННОГО ПРОФИЛИРОВАНИЯ АЛМАЗНЫХ ШЛИФОВАЛЬНЫХ КРУГОВ

2.1 Топологическая модель поверхностей алмазных кругов, построенная на основе сингулярного разложения

2.2 Электромеханическая моделирование на основе обобщенной теории электрических машин

2.3 Электрическая модель, построенная на основе осциллограмм с использованием системы Ма11аЬ

2.4 Математическая модель процесса электроэрозионного профилирования алмазных шлифовальных кругов

2.5 Аппроксимация обобщенной математической модели процесса электроэрозионной обработки моделью типа Гаммерштейна

2.6 Выводы

3. ПАРАМЕТРИЧЕСКИЙ СИНТЕЗ И АНАЛИЗ ФУНКЦИОНАЛЬНЫХ ПОДСИСТЕМ АВТОМАТИЗАЦИИ ЭЛЕКТРОЭРОЗИОННЫХ СТАНКОВ

3.1 Расчет подсистемы подачи электрода-инструмента электроэрозионного станка

3.2 Разработка алгоритма экстремального регулирования статической характеристики инерционного объекта

3-3 Проверка алгоритма экстремального регулирования на основе РМНК

3.4 Синтез и анализ стабилизирующей системы управления процессами электроэрозионного профилирования

3.5 Расчет динамики экстремальной системы с внутренним контуром стабилизации по сопротивлению межэлектродного зазора

3.5 Выводы

4. РАЗРАБОТКА СИСТЕМЫ УПРАВЛЕНИЯ ПРОЦЕССОМ

ПРОФИЛИРОВАНИЯ

4.1 Объекты и характеристики установки для электроэрозионного

профилирования алмазных шлифовальных кругов

4.2. Программные средства системы управления электроэрозионным станком

4.3. Инжиниринг электроприводов и систем автоматизации электроэрозионного станка

4.4 Разработка SCADA-проекта системы управления электроэрозионным станком

4.5 Выводы

ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ

Литература

ПРИЛОЖЕНИЯ

ОБОЗНАЧЕНИЯ И СОКРАЩЕНИЯ

ЭЭО -электроэрозионная обработка

МЭЗ - межэлектродный зазор

ЭИ - электрод-инструмент

ЭД - электрод-деталь

КПД - коэффициент полезного действия

ЧПУ - числовое программное управление

ЭВМ -электронно-вычислительная машина

УЧПУ -устройство числового программного управления

CALS -Continuous Acquisitionand Lifecycle Support (непрерывная

информационная поддержка поставок и жизненного цикла)

ПЛИС -программируемые логические интегральные схемы

ЭП -электропривод

РП -регулятор положения

МК -микроконтроллер

ДП -датчик положения

ПФК -преобразователь фаза-код

АД -асинхронный двигатель

ТП -технологический процесс

АРС -Advanced Processed Control (усовершенствованное управление)

MES -Manufacturing Execution System (система управления

производственными процессами)

ERP -EnterpriseResourcePlanning (планирование ресурсами предприятия)

КИПиА - контрольно-измерительные приборы и автоматика

ЭРМ - экстремальный регулятор мощности;

ПП - привод подачи;

Д - деталь

ДМ - датчик мощности

ГТИ - генератор технологических импульсов

OPC -OLE for Process Control

SCADA - Supervisory control and data acquisition

CAE - Computer Aided Engineering

АСУ ТП - автоматизированная система управления технологическим

процессом РП - режущий профиль

ЭР - экстремальный регулятор

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Экстремальное комбинированное управление процессом электроэрозионного профилирования алмазных шлифовальных кругов»

ВВЕДЕНИЕ

Электроэрозионная обработка (ЭЭО) широко применяется для изменения размеров металлических изделий сложной конфигурации из твердых сплавов, а также для профилирования алмазных шлифовальных кругов. Основные недостатки электроэрозионной обработки - невысокая производительность (скорость подачи обычно менее 1 мм/мин) и высокое энергопотребление. Использование экстремального регулирования при электроэрозионной обработки позволяет в значительной степени устранить эти недостатки.

Широкое применение экстремального регулирования сдерживается тем, что процесс электроэрозионной обработки носит стохастический характер, особенно это относится к процессу профилирования алмазных кругов. Сложный микрорельеф обрабатываемой поверхности, наличие токонепроводящих включений, нежелательность графитизации алмазных зёрен под действием электрического тока, высокая точность профилирования предъявляют повышенные требования к системе управления процессом электроэрозионной обработки.

Поэтому управлять данным процессом традиционными методами поиска экстремума затруднительно и требует разработки помехозащищённых и высокоточных алгоритмов экстремального регулирования. Особый интерес представляет использование комбинированного экстремального управления, при котором использование внутренней обратной связи позволяет не только повысить точность и быстродействие системы, но и существенно уменьшить уровень действующих на систему возмущений, парируя их в контуре обратной связи.

Цель работы - повышение производительности, стабильности и снижение энергопотребления процесса электроэрозионной обработки на основе экстремального комбинированного управления.

Для достижения поставленной в работе цели необходимо решить следующие задачи:

1. Анализ методов управления технологическим процессом электроэрозионного профилирования и выявление причин, снижающих производительность, стабильность и энергопотребление данного процесса.

2. Создание имитационных математических моделей процесса профилирования алмазных шлифовальных кругов, позволяющих получить уточненные характеристики данного процесса.

3. Построение обобщенной модели электроэрозионного профилирования алмазных шлифовальных кругов, позволяющих осуществить обоснованный выбор алгоритмов и режимов управления данным процессом для повышения его стабильности, производительности и снижения энергопотребления.

4. Разработка помехозащищённого быстродействующего алгоритма поиска экстремума статической характеристики инерционного объекта, позволяющего повысить точность ведения технологического процесса в объектах экстремального типа различной инерционности, работающих в условиях сильных помех.

5. Синтез и анализ структуры системы экстремального комбинированного управления процессом электроэрозионной обработки, обеспечивающей повышение стабильности, производительности и снижения энергопотребления рассматриваемого технологического процесса.

6. Апробация и внедрение результатов теоретических и экспериментальных исследований в производство и учебный процесс.

Научная новизна:

1. Разработана обобщенная имитационная модель процесса профилирования алмазных шлифовальных кругов, учитывающая его электродинамические и технологические особенности, используемые для обоснованного выбора экстремального алгоритма управления технологическим процессом.

2. Произведено упрощение обобщенной математической модели

процесса электроэрозионного профилирования моделью типа Гаммерштейна,

7

которая наиболее эффективна при разработке алгоритма поиска экстремума для достижения максимального значения средней мощности, выделяемой в межэлектродном зазоре.

3. Разработан помехозащищённый быстродействующий алгоритм поиска экстремума статической характеристики инерционного объекта, позволяющий повысить точность технологических процессов в объектах экстремального типа различной инерционности, работающих в условиях сильных помех.

4. Предложена структура системы экстремального комбинированного управления процессом электроэрозионного профилирования алмазных шлифовальных кругов с местной обратной связью по сопротивлению, позволяющая повысить стабильность, производительность и снизить энергопотребление данного технологического процесса.

Основные положения, выносимые на защиту:

1. Математические модели процесса электроэрозионного профилирования, учитывающие его электродинамические и технологические особенности.

2. Результаты аппроксимации полученных моделей процесса электроэрозионного профилирования моделью типа Гаммерштейна, применяемой для алгоритмизации и управления данным процессом.

3. Помехоустойчивый быстродействующий алгоритм поиска экстремума статической характеристики инерционного объекта, заключающийся в рекуррентной оценке коэффициента передачи экстремального объекта с последующим поиском его нулевого значения.

4. Структура системы экстремального комбинированного управления процессом электроэрозионного профилирования алмазных шлифовальных кругов, отличающаяся от известных систем, введением местной обратной связи по активному сопротивлению межэлектродного зазора.

Практическая ценность заключается в разработке современных

научно обоснованных методов и средств управления экстремальными

8

объектами, работающими в условиях сильных возмущений, в частности автоматизированными системами профилирования алмазных кругов.

- Разработанные математические модели процесса электроэрозионной обработки позволяют осуществлять поиск оптимальных режимов профилирования, не прибегая к сложным экспериментальным исследованиям.

- Разработанный помехозащищенный быстродействующий алгоритм поиска экстремума статической характеристики инерционного объекта, позволяющего повысить точность ведения технологических процессов в объектах экстремального типа различной инерционности, работающих в условиях сильных помех.

- Синтезированная экстремальная комбинированная система управления процессом электроэрозионного профилирования алмазных шлифовальных кругов, которая позволяет повысить производительность, стабильность и снизить энергопотребление данного процесса.

- Разработанная автоматизированная система управления установкой для электроэрозионного профилирования алмазных шлифовальных кругов существенно повышает его технико-экономические показатели.

Данная работа поддержана и одобрена:

- аналитической ведомственной целевой программы Федерального агентства по образованию РФ «Развитие научного потенциала высшей школы 2009-2012 г.» №01200952070 от 01.2009 г. в соответствии с планами госбюджетной научно-исследовательской работы Пензенского государственного университета;

- конкурсом «Поддержка развития внутрироссийской мобильности научных и научно-педагогических кадров путем выполнения научных исследований молодыми учеными и преподавателями в научно-образовательных центрах» по ГК № 14. В 37.21.0160;

- программой «Участник молодежного научно-инновационного конкурса» (У.М.Н.И.К.) в 2010-2012 гг. от фонда содействия развитию малых форм предприятий в научно-технической сфере (Проект №10199).

Результаты работы внедрены в производство на ФГУП ФНПЦ «ПО «Старт» им. М.В. Проценко», что позволило повысить производительность, стабильность и снизить энергопотребление процесса профилирования алмазных шлифовальных кругов.

Разработанные математические модели в виде методик, алгоритмов и программ используются в ФГУП ФНПЦ «ПО «Старт» им. М.В. Проценко», ОАО «МАЯК», НПФ «КРУГ», ООО «АВТОМАТИКА » при проектировании и испытаниях нового оборудования.

Математические модели, алгоритмы и программы внедрены в учебный процесс на кафедре «Автоматика и телемеханика» Пензенского государственного университета при подготовке бакалавров, инженеров магистров по направлению 220400 «Управление в технических системах».

ГЛАВА 1. АНАЛИЗ МЕТОДОВ УПРАВЛЕНИЯ ПРОЦЕССАМИ ЭЛЕКТРОЭРОЗИОННОЙ ОБРАБОТКИ

Преимущество электрофизических методов обработки по сравнению с известными механическими методами заключается в том, что твёрдость режущего инструмента не должна опережать твёрдость материала обрабатываемой детали. Режущим инструментом для электрофизической, в частности, электроэрозионной обработки, служат электроды, изготовленные из относительно дешёвых и легко обрабатываемых материалов (например, медные или графитовые фасонные электроды, тонкая латунная или вольфрамовая проволока). Это преимущество актуально в инструментальном производстве. Например, при изготовлении некоторых типов штампов механическими методами стоимость режущего инструмента составляет более 50 % технологической себестоимости обработки. При обработке этих же штампов электроэрозионными методами стоимость инструмента не превышает 3,5 %.

Достоинства электрофизических методов обработки деталей делают задачу их подробного изучения актуальной. Целью данной главы является обзор и анализ важнейших проблем развития методов управления процессом ЭЭО, а также технических возможностей процесса ЭЭО изделий в машиностроении и приборостроении.

Электроэрозионные технологии особенно эффективны в инструментальном производстве, которое необходимо на любом крупном машиностроительном или приборостроительном предприятии. Это связано с тем, что для серийного изготовления технических систем необходима специальная технологическая оснастка: штампы, пресс-формы, литейные формы для точного литья, специализированный инструмент. Изготовление специальной оснастки, режущего или контрольно-измерительного инструмента на металлорежущем технологическом оборудовании

чрезвычайно трудоёмко, а также сопряжено с необходимостью использования дорогостоящих ручных слесарно-доводочных работ.

По сравнению с механической обработкой электроэрозионные технологии имеют целый ряд существенных преимуществ. В частности, на одном электроэрозионном станке при одной установке детали одной электроэрозионной технологической операцией можно осуществить практически полную обработку поверхностей этой детали [1]. Использование электроэрозионных технологий позволяет исключить из технологического процесса множество механических и ручных слесарных операций: фрезерование, сверление, координатную расточку, протягивание, координатное шлифование, разметку, опиловку, шабрение, шлифование, полирование, доводку и др. Кроме того, электроэрозионная обработка выполняется при высокой степени автоматизации и может допускать отсутствие рабочего-оператора.

Технологические возможности электроэрозионной обработки, такие, как точность и качество обработанных поверхностей, во многих случаях превосходят возможности методов механической обработки. При обработке поверхностей сложных деталей электроэрозионными методами относительно несложно получить поверхности точностью до 1 мкм, шероховатостью Яа = 0,02...0,08 мкм и с повышенной твёрдостью поверхностного слоя [1]. В ряде случаев электроэрозионными методами можно изготовить изделия, которые практически невозможно получить другими технологиями, например, сложные детали пресс-форм.

В общем случае использование одной электроэрозионной технологической операции (например, проволочно-вырезной) при изготовлении штампов заменяет до 13 механических и слесарных операций. При этом существует возможность снижения [1]:

1) стоимости технологической оснастки - в 10 раз;

2) трудоёмкости изделия - в 15 раз;

3) энергоёмкости изделия - в 7 раз;

4) количества рабочих мест - в 6...7 раз;

5) затрат на режущий инструмент - в 14 раз.

В результате использования электроэрозионных технологий улучшаются качественные характеристики оснастки, в частности, её стойкость, повышается коэффициент использования материала и коэффициент загрузки оборудования, уменьшается номенклатура типов необходимых металлорежущих станков, снижаются затраты на основные фонды.

Таким образом, электроэрозионные технологии и оборудование сформировали важный элемент в современной технологии машиностроения, роль которого в развитии производства наукоемких изделий постоянно растет.

1.1 Процесс электроэрозионной обработки как объект управления и его организационная структура

Электроэрозионные методы обработки изделий основаны на

вырывании частиц материала с поверхности детали под действием

электрического разряда. Если задано напряжение и расстояние между

электродами, погруженными в жидкий диэлектрик, то при их сближении или

увеличении напряжения происходит пробой диэлектрика - возникает

электрический разряд, в канале которого образуется плазма с относительно

высокой температурой. Так как длительность используемых в данном методе

обработки электрических импульсов не превышает значения I = 2... 10 с,

выделяющаяся тепловая энергия не успевает распространиться в объёме

материала, и её количества оказывается достаточным для расплавления и

испарения небольшого количества обрабатываемого материала. Это явление

сопровождается увеличением давления частиц плазмы на расплавленный

материал, что приводит к его удалению из зоны обработки. Поскольку

электрический пробой происходит по кратчайшему пути, то прежде всего

13

разрушаются участки поверхности, наиболее близко расположенные относительно электродов. Таким образом, при сближении одного электрода заданной формы (инструмент) с другим электродом (деталь) поверхность последнего принимает форму поверхности первого. Производительность данного процесса и качество обработанной поверхности определяются параметрами электрических импульсов - длительностью, частотой, энергией.

В настоящее время электроэрозионные методы обработки изделий объединяют электроискровой и электроимпульсный методы формообразования металлических поверхностей. Электроискровая обработка была предложена в 1943 году супругами Борисом Романовичем и Натальей Иосифовной Лазаренко. В поисках защиты от электрической эрозии контактов высоковольтных выключателей ими было сделано предположение: если металлические материалы подвергаются разрушению от образующихся при замыкании и размыкании контактов выключателя электрических искр, то нельзя ли получить пользу от этого явления, то есть сделать процесс электрофизического разрушения деталей управляемым [1].

Оказалось, что можно, если обеспечить прохождение электрических импульсов тока между двумя электродами, поместив их в среду определённой рабочей жидкости. Положительным электродом (анодом) служит электрод-инструмент, а отрицательным электродом (катодом) — электрод-деталь. Если сообщить инструменту поступательное движение по мере разрушения детали, то поверхность обрабатываемой детали примет заданную форму [2].

В дальнейшем над совершенствованием процессов электроискровой обработки, кроме супругов Лазаренко, работали многие отечественные учёные, внёсшие значительный вклад, как в электрофизическую теорию данного процесса, так и в развитии областей его применения [3,4].

Области применения электроискровой обработки ограничиваются её

сравнительно невысокой производительностью. Под действием искрового

разряда в электропроводном канале между электродами температура

14

достигает значения 10000 С0, развиваются значительные гидродинамические силы, но импульсы тока относительно короткие, содержат малое количество энергии, что не позволяет оказывать на поверхность обрабатываемой детали существенного воздействия. Электроискровая технология позволяет получить поверхности высокого качества, но основное время на операцию оказывается довольно большим. Другой особенностью данной технологии является существенный износ инструмента, который достигает 100 % от объёма снятого материала. В связи с перечисленными особенностями электроискровой метод обработки изделий используется при точной обработке небольших деталей, отверстий малого диаметра, вырезке сложных контуров матриц и пуансонов твёрдосплавных штампов. Инструментом служит тонкая (диаметром до 0,03 мм) проволока.

Электроимпульсная обработка была предложена советским инженером Михаилом Михайловичем Писаревским в 1948 году. Этот метод стал активно внедряться в отечественное производство в начале 1959-х годов. В основе электроимпульсной технологии лежит эффект возникновения электрической дуги между инструментом (анодом) и обрабатываемой деталью (катодом) при размыкании предварительно образованной ими электрической цепи.

В отличие от искрового разряда, дуговой разряд имеет менее высокую температуру плазмы (не более 4000...5000 С0). Это позволяет увеличивать длительность импульсов электрического тока, вводить в зону обработки значительно большую энергию, тем самым увеличивая производительность обработки. Износ инструмента при этом много ниже, чем при электроискровой обработке, он составляет всего 0,05...0,3 % от объёма снятого материала, а в отдельных случаях инструмент вообще не изнашивается [4, 5].

Высокопроизводительный и экономичный электроимпульсный метод

используется, в основном, для черновой обработки фасонных поверхностей.

Прецизионный и продолжительный электроискровой метод используется для

15

■>{

> о >1' I

чистовой и отделочной обработки. Таким образом, обе разновидности электроэрозионных технологий дополняют друг друга.

Снятие материала с поверхности обрабатываемой детали при электроэрозионной обработке осуществляется импульсами тока, которые формируются специальным генератором. Потенциальная энергия импульса образуется за счёт напряжения, приложенного к электродам деталь-инструмент, размещённых в рабочей жидкости (например, в керосине). Между электродами всегда присутствует межэлектродный зазор. Потенциальная энергия импульса накапливается в конденсаторе, который периодически разряжается, образуя электрический искровой или дуговой разряд между инструментом и деталью, как показано на рисунке 1.1.

Параметры искрового или дугового электрического разряда задаются приложенным напряжением, длительностью импульса, межэлектродным зазором и состоянием рабочей жидкости. Под действием напряжения, приложенного к электродам, на поверхности инструмента накапливается электрический заряд (рисунок 1.1, а и б). Под действием заряда в зазоре между инструментом и деталью образуется стример - электропроводный канал (рисунок 1.1, в), появление которого определяет начало образования сквозной проводимости в зазоре между электродами. Частицы рабочей жидкости ионизируются под действием внешнего напряжения и устремляются от поверхности детали в сторону инструмента (рисунок 1.1, г). Происходит формирование канала сквозной электропроводности, создаётся электрическое поле, обеспечивающее возможность прохождения разряда по наименьшему расстоянию между поверхностями инструмента и детали. Как только стример достигнет поверхности обрабатываемой детали и, соответственно, завершится формирование электропроводного канала, накопленный конденсатором заряд разрядится на поверхности детали (рисунок 1.1, д). Под действием энергия электрического разряда произойдёт вырывание частиц материала с поверхности обрабатываемой детали в области, охватываемой стримером (рисунок 1.1, е).

а) 6) в) г)

д) е) ж) ш

ЭИ-электрод-инструмент ЭД-электрод-деталь МЭЗ-межэлектродный зазор Рисунок 1.1-Схема, поясняющая принцип электроэрозионной обработки

изделий

В результате работы импульса тока энергия импульса, локально приложенная к поверхности детали, приводит к нагреву участка поверхности материала до температуры, превосходящей температуру его плавления. В области стримера происходит расплавление металла, и под действием электродинамических сил капля расплавленного металла выбрасывается в пространство межэлектродного зазора (рисунок 1.1, ж). Поток рабочей жидкости удаляет из зазора образовавшийся шлам (застывшие частицы металла обрабатываемой детали).

В процессе вырывания частиц металла и термодинамических явлений образуется атомарный спектр всех веществ, участвующих в процессе электроэрозионной обработки (рабочая жидкость, инструмент и деталь). На поверхности детали появляется лунка, форма которой соответствует конфигурации инструмента и направлению его движения (рисунок 1.1, и).

После окончания импульса напряжение между электродами отсутствует, и происходит деионизация рабочей жидкости. Последующий импульс напряжения вновь ионизирует жидкость и создаёт предпосылки для следующего электрического разряда, под действием которого лунка на поверхности обрабатываемой детали увеличивается до заданных размеров [2].

Для управления процессом ЭЭО необходимо регулировать большое количество параметров, которые влияют на качество обрабатываемой поверхности. На рисунке 1.2 представлена краткая схема используемых параметров для анализа и управления процессом ЭЭО.

Рисунок 1.2 - Схема параметров процесса ЭЭО

В эффективном управлении процессом ЭЭО необходимо:

1) подвести к электродам импульсы технологического тока с требуемыми формой и параметрами. Длительность и амплитуда импульсов тока определяют плотность теплового потока, увеличение данных параметров приводит к уменьшению точности обработки.

2) ввести в МЭЗ поток диэлектрической жидкости для удаления продуктов обработки и охлаждения рабочей зоны.

3) настроить сервопривод на поддержание оптимального размера МЭЗ. Многочисленными исследованиями установлено, что наибольшая производительность при электроэрозионной обработке достигается при

18

поддержании оптимального значения межэлектродного зазора, что определяется качеством управления приводом электроэрозионного станка и надёжностью системы его программного управления [2, 3].

1.2 Особенности электроэрозионного профилирования алмазных кругов

Технологии электроэрозионной обработки материалов обладают всеми признаками ключевых технологий [1, 2]. За относительно короткий срок (около 60 лет) производство электроэрозионных станков по объему продаж заняло четвертое место на рынке металлообрабатывающего оборудования. Развиваясь синхронно с производством оборудования других типов, оно в то же время стало площадкой для внедрения ряда нововведений - обработки нанообъектов, применения линейных приводов и специальных конструкционных керамик [3, 6].

Станки для электроэрозионной обработки имеют генератор импульсов, систему очистки и подачи рабочей среды в зону обработки, средства регулирования и управления процессом. На рисунке 1.2 показана типовая структура электроэрозионного станка. При расчете и выборе генератора исходят из условия получения формы и мощности импульса, необходимых для обеспечения требуемых технологических показателей процесса. Черновую и чистовую обработку ведут обычно от одного и того же генератора. В настоящее время в электроэрозионных станках используют релаксационные, машинные, магнитонасыщенные, ламповые и полупроводниковые генераторы.

Средства регулирования и ч>_

л

х„. технологических импульсов

Генератор

управления импульсов

Рисунок 1.2 - Типовая структура электроэрозионного станка.

Выбор параметров режима работы генератора импульсов зависит от требований к качеству поверхности детали, ее материала и толщины (высоты реза). Современные генераторы импульсов обеспечивают создание униполярных и биполярных импульсов различной энергии с частотой до сотен кГц. Созданы генераторы или приставки к ним для «зеркальной» обработки, обеспечивающие шероховатость поверхности до Яа = 0,04 мкм и генераторы для высокопроизводительной резки (до 600 мм /мин). Последние модели станков оснащаются КЧПУ-генераторами и обеспечивают работу в режиме «интеллектуального» управления процессом резания [5].

Для повышения производительности, точности обработки и улучшения поверхности деталей целесообразно осуществлять прокачку рабочей жидкости через межэлектродный промежуток. Для этого предназначена гидравлическая система станка, основными элементами которой является бак, рабочая ванна, насос, фильтры, устройства для регулирования расхода.

Бак состоит из нескольких секций, в которых происходит отстаивание рабочей жидкости. Секции разделены перегородками, через которые жидкость попадает методом перелива из одной секции в другую. Рабочая ванна является частью силовой схемы станка - от ее жесткости зависят точность обработки деталей, время установки заготовки, удобство

обслуживания оборудования. В мелких станках ванна неподвижно крепится на столе, а рабочая жидкость периодически сливается в бак.

Устройства для регулирования расхода рабочей жидкости позволяют изменять гидравлический режим обработки по командам адаптивного устройства управления. При использовании нескольких регуляторов расхода в одной магистрали подачи рабочей жидкости можно задавать различные комбинации режимов и их работы, обеспечивая различные направления потока и расхода рабочей жидкости.

Применение охлаждения на шлифовальных станках существенно облегчает процесс шлифования. Охлаждение способствует снижению нагрева обрабатываемого изделия, удалению стружки и уменьшению ее спекания, а также уменьшению засаливания рабочей поверхности круга.

Список литературы диссертационного исследования кандидат наук Авдеева, Ольга Викторовна, 2013 год

Литература

1. Иоффе В.Ф., Кореиблюм М.В., Шавырии В.А. Автоматизированные электроэрозионные станки. - Л.: Машиностроение. Ленингр. отд-ние, 1984. -227 с.

2. Андреев Ю.Н. Управление конечномерными линейными объектами. М.: Наука, 1976. - 424 с.

3. Методы классической и современной теории автоматического управления. В 5 томах. Том 4. Теория оптимизации систем автоматического управления. / Под ред. К.А. Пупкова, Н.Д. Егупова - М.: МГТУ им. Н. Э. Баумана, 2004 г., 744 с.

4. Алмазный инструмент фасонного профиля / В.В. Коломиец, Б.И. Полупан, О.В. Химач, под ред. И.Х. Чеповецкий. - Киев: «Наукова думка», 1992 г.-176 с.

5. Электроэрозионная обработка изделий авиационно-космической техники / Ю. С. Елисеев, Б. П. Саушкин; под ред. Б. П. Саушкина. - М.: Изд-во МГТУ им. Н. Э. Баумана, 2010.-437 с.

6. Гонялин С.И. Экспорт и импорт металлообрабатывающего оборудования России в 2007 г. / ИТО, №3, 2008. - С. 2-6.

7. Общероссийская дискуссия «Промышленность, наука и образование - пути развития и ожидаемые результаты».- М.: Союзмаш РОССИИ. 2007.-70 с.

8. Сосонкин В. Л. Системы числового программного управления. /, Мартинов Г.М. Учебное пособие. М: Логос, 2005. - 295 с.

9. Проектирование автоматизированных станков и комплексов / Под ред. П.М. Чернянского. - М.: Изд-во МГТУ им. Баумана. Т. 1, 2012. - 331 с.

10. Соколов В.О. Исследование точности профилирования и правки алмазно-абразивных инструментов на металлических связках электроэрозионным методом. — Дис. канд. техн. наук. Минск, 1982. — 211 с.

11. Соколов В.О. Комплексное обеспечение точности профильной алмазно-абразивной обработки. — Дисс. докт. техн. наук, Саратов, 2000. -397 с.

12. Федоров Ю.Н. Справочник инженера по АСУТП: проектирование и разработка. - М: Инфра-Инженерия, 2008. - 958 с.

13. Методы классической и современной теории автоматического управления. В 5 томах. Т.2: Статистическая динамика и идентификация систем автоматического управления / Под ред. К.А. Пупкова, Н.Д. Егупова. -М.: Изд. МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2004. - 640 с.

14. Брусин В.А. Об управлении динамическими системами в условиях неопред ел енности//Соросовский образовательный журнал. 1997. № 1. - С. 115-121.

15. Востриков A.C. Синтез нелинейных систем методом локализации. Новосибирск: Изд-во Новосибирского университета, 1990. - 120 с.

16. Крутъко П.Д. Оптимизация управляемых систем по критерию минимума энергии ускорения // Докл. АН СССР. 1991. Т. 317. № 3. - С. 596600.

17. Милое JL Т. Многомерно-матричные производные и анализ чувствительности систем автоматического управления // Автоматика и телемеханика. 1979. №9. -С. 15-25.

18. Speyer J.L., Banavar R.N., Chichka D.F., Rhee I. Extremum seeking loops with assumed function // Proc. 39th IEEE conf. Decision and Control. Sydney, Australia, 2000. - P. 142-147.

19. Александров А.Г. Оптимальные и адаптивные системы. — М.: Высшая школа, 1989. -263 с.

20. Александровский Н.М., Владова В.Н., Зотов В.В., Кузин P.E. Экстремальное управление динамическими объектами //Труды Московского энергетического института. 1969. Вып. 68. - С. 129-136.

21. Приспосабливающиеся автоматические системы / Под ред. Мишкина Э., Брауна JL М.: Иностранная литература, 1963.

22. Понтрягин JI С. Обыкновенные дифференциальные уравнения. М.: Наука, 1970.-330 с.

23. Смагина Е.М. Синтез систем управления с заданными передаточными функциями // Автоматика и телемеханика. 1977. № 4. - С. 1316.

24. SmaginaYe.M. A method of designing of observable output ensuring given zeros location // Problems of Control and Information Theory. 1991. Vol. 20 (5).-P. 299-307.

25. Французова Г.А. Экстремальные и оптимальные системы автоматического управления: Учебное пособие. Новосибирск: НГТУ, 2001.64 с.

26. Филипс Ч., Харбор Р. Системы управления с обратной связью. М.: Лаборатория базовых знаний, 2001. - 616 с.

27. Евтушенко Ю.Г. Методы решения экстремальных задач и их применение в системах оптимизации. М.: Наука, 1982.

28. Изерман Р. Цифровые системы управления. М: Мир, 1984. - 541 с.

29. Hai Yu., Ozguner U. Extremum-seecing control strategy for ABS system with time delay //Proc. of the American Control Conference. Anchorage, USA, 2002. P. 3753-3758.

30. ShpilevayaO.Ya., AfmogenovaT.Yu. On Adaptive Stabilization Problem of Systems with Parametric Unicertainty// Automation, Control, and Information Technology. Proceedings of the IASTED International Conference. 2002. - P.230-234.

31. Walsh G.C. On the application of multi-parameter extremum seeking control // Proc. Amer. Contr. Conf. Chicago, IL, USA, 2000. P. 411-415.

32. Казакевич B.B., Родов А.Б. Системы автоматической оптимизации. М.: Энергия, 1977.-288 с.

33. Казакевич В.В., Щербина Ю.В. О построении непрерывно-дискретных систем экстремального регулирования, устойчивых при действии низкочастотных возмущений //Автоматика и телемеханика. 1979. № 2. -С.59-64.

34. . Кунцевич В.М., Лычак М.М. Синтез оптимальных и адаптивных систем управления. Игровой подход. Киев: Наукова думка, 1985. - 247 с.

35. Обабков В.К. Поиск точки пересечения двух характеристик методом синхронного детектирования //Автоматика и телемеханика. 1990. № 10.-С. 70-77.

36. Панкратов В. В. Метод оптимизации поверхностей разрыва управлений в многосвязных САУ со скользящими режимами. // Изв. вузов. Электромеханика. 1993. № 4. - С. 44 - 50.

37. Ariyur К.В., Krstic М. Analysis and design of multivariable extremum seeking 11 Proc. of the 2002 American Control Conference. Anchorage, Alaska, USA, 2002.-P. 2903-2908.

38. Astrom K.J. Theory and application of adaptive control: a survey // Auto-matica. 1983. Vol. 19. P. 471-486.201 .Astrom K.J., WittenmarkB. Adaptive Control. MA: Addison-Wesley, 1995.

39. Krstic M. Towards faster adaptation in extremum seeking control // Proc. of 38th Conf. on Decision and Contr., Arizona, USA. 1999. - P. 4766-4771.

40. Nurdoch P. Pole and zero assignment by state vector feedback // Automatica. 1975. Vol. 11. №2.-P. 199-201.

41. Красовский H.H. Управление динамической системой: задача о минимуме гарантированного результата. М.: Наука, 1985.

42. . Смагина Е.М. Синтез систем управления с заданными передаточными функциями // Автоматика и телемеханика. 1977. № 4. - С. 1316.

43. Смагина Е.М. Нули линейных многомерных систем. Определения, классификация, применение//Автоматика и телемеханика. 1985. № 12. С.5-33.

44. Фрадков A.JI. Адаптивное управление в сложных системах: беспоисковые методы. М.: Наука, 1990. - 296 с.

45. Taran А. V., Frantsuzova G.A., Kharitonov S.A. Control System of Electric Power Steering. //Proc. of the IASTED intern, conf. Automation, Control and Information Technology (ACIT-2002). 2002. - P. 121-124.

46. Tarokh M., Seraji H. Proportional-plus-multiple derivative output feedback. A new multivariable controller for pole placement // Int. J. Control. 1977. Vol. 25. № 2.-P. 293-302.

47. Jacobs O.L.R., Shering G.C. Design of a single-input sinusoidal-perturbation extremum-control system // Proc. IEE. 1968. Vol. 115. - P. 212-217.

48. Jacobs O.L.R., Langdon S.M. An optimal extremal control system // Auto-matica. 1970. № 6. P. 297-301.231 .Kimura H. Pole assignment by gain output feedback // IEEE Trans, on Automatic Control. 1975. Vol. AC-20. № 4. -P. 509-516.

49. Борцов Ю.А., Поляхов Н.Д., Путов B.B. Электромеханические системы с адаптивным и модальным управлением.-М.: Энергоатомиздат, 1984.-216 с.

50. Иванов В.А., Чемоданов В.К, Медведев B.C. Математические основы теории автоматического регулирования. М.: Высшая школа, 1973. — 808 с.

51. Ланкастер П. Теория матриц. М.: Наука, 1978. - 280 с.

52. Смагина Е.М. Вычисление и задание нулей линейных многомерных систем // Автоматика и телемеханика. № 12, 1987 .- С 165-173.

53. Ерофеев А. А. Теория автоматического управления. СПб.: Политехника, 1998.

54. Мееров М.В. Синтез структур систем автоматического регулирования высокой точности. М.: Наука, 1967.

55. Востриков A.C., Уткин В.И., Французова Г.А. Система с производной вектора состояния в управлении //Автоматика и телемеханика. 1982. №3.-С. 22 25.

56. Крутъко П.Д. Обратные задачи динамики управляемых систем: Линейные модели. М.: Наука, 1987.-304 с.

57. Крутъко П.Д Обратные задачи динамики управляемых систем: Нелинейные модели. М.: Наука, 1988. - 328 с.

58. Востриков А. С. Принцип локализации в задаче синтеза систем автоматического управления. //Изв. вузов. Серия Приборостроение. 1988. № 2. - С. 42-49.

59. Александров Ф.И. Автоматизация выделения трендовых и периодических составляющих временного ряда в рамках метода "Гусеница"-SSA / Ф. И. Александров, Н. Э. Голяндина // Exponenta Pro. Математика в приложениях. - 2004. - вып. Ъ-А. 54-61 с.

60. Голяндина Н.Э. Метод зГусеница-SSA: прогноз временных рядов: Учеб. пособие. - СПб: Изд-во: С. -Петербургского государственного университета, 2004. - 52 с.

61. Семёнов А.Д., Артамонов Д.В., Брюхачев A.B. Идентификация объектов управления. - Пенза: ПТУ, 2005. - 211 с.

62. Волков A.B. Оптимальное по минимуму общих потерь мощности управление частотно-регулируемым асинхронным электроприводом с аин-шим текст. / Ю.С. Скалько// электротехника. 2008. №9. - С. 21-33.

63. Ильинский Н.Ф. Электропривод в современном мире / Н.Ф. Ильинский // Сборник материалов v международной (16 всесоюзной) конференции по автоматизированному электроприводу: 18-21 сентября 2007 г. Санкт-Петербург, 2007. - С. 17-19.

64. Копылов И.П. Асинхронизированный вентильный двигатель с поддержанием неизменного результирующего магнитного потока текст. / И.П. Копылов, Ю.П. Сонин, И.В. Гуляев, Г.М. Тутаев // Электротехника. 2000. № 8. - С. 59-62.

65. Копылов И.П. Асинхронизированный вентильный двигатель с ортогональным управлением / И.П. Копылов, Ю.П. Сонин, И.В. Гуляев, A.A. Вострухин // электротехника. 2002. № 9. - С. 2-5.

66. Поляков В.Н. Оптимизация установившихся режимов\ асинхронизированной машины / В.Н. Поляков. // Электротехнические системы и комплексы: межвузовский сборник науч. Тр. Вып. 12. / под ред. С.И. Лукьянова. Магнитогорск: МГТУ, 2006.1. - С. 130-138.

67. Юпочев В.И. Теория электропривода: учебник для вузов Текст. / В.И. Ключев. 2-е изд., перераб. и доп. М.: Энергоатомиздат, 2001. 704 с.

68. Мищенко В.А. Векторная теория асинхронного двигателя Текст. / В.А. Мищенко // Электротехника. 2007. № 6. С. 5-12.

69. Соколовский Г.Г. Электроприводы переменного тока с частотным регулированием: учебник для студ. высш. учеб. заведений Текст. / Г.Г. Соколовский. М.: Издательский центр «Академия», 2006. -272 с.

70. Терехов В.М. Системы управления электроприводов: учеб. пособие для студ. высш. учеб. заведений Текст. / В.М. Терехов, О.И. Осипов; под ред.В.М. Терехова. М.: Издательский центр «Академия», 2005. - 305с.

71. Усынин Ю.С. Системы управления электроприводов: Учеб. пособие для вузов. Текст. / Ю.С. Усынин. Челябинск:" ЮУРГУ, 2001. - 358 с.

72. Seok-Gyu Oh, Krichnan R. Two-Phase SRM With Flux-Reversal-Free Stator: Concept, Analysis, Design, and Experimental Verification // IEEE Transactions on Industry Applications. Vol. 43. NO. 5. 2007. - P. 1247 - 1257.

73. Ключев В. И., Терехов В. M. Электропривод и автоматизация общепромышленных механизмов: Учебник для вузов.— М.: Энергия, 1980.360 с.

74. Поляков В.Н. Оптимизация установившихся режимов двигателей переменного тока с фазным ротором / Электроприводы переменного тока: тр. Международной четырнадцатой науч.-техн. Конф. Екатеринбург: ГОУ ВТО УГТУ-УПИ, 2007.-С. 161-164.

75. Андрианов M. В. Особенности электропотребления комплектных приводов на базе преобразователей частоты с асинхронными двигателями с короткозамкнутыми роторами / М. В. Андрианов, Р. В. Родионов // Электротехника. 2002. - № 11. - С. 6-9.

76. Поляков В.Н. Синхронная машина с электромагнитным продольным возбуждением как объект экстремального управления текст. / В.Н. Поляков // Электротехнические системы и комплексы: межвузовский сб. Науч. Тр. Магнитогорск: МГТУ, 2005. Вып. 10.1. - С. 93-100.

77. Поляков В.Н. Экстремальное управление электрическими двигателями текст. 141. В.Н. Поляков, Р.Т. Шрейнер; под общей ред. Шрейнера. Екатеринбург: УГТУ-УПИ, 2006 - 420 с.

78. Попов А.Н. Новые исследования в теории электропривода постоянного тока. М.: Энергоатомиздат, 2003. Т. 2: Двухмассовые системы, автоматическое регулирование и оптимальное управление. - 464 с.

79. Соколовский Г.Г. Электроприводы переменного тока с частотным регулированием: учебник для студ. Высш. Учеб. Заведений текст. / Г.Г. Соколовский. М.: Академия, 2006. - 272 с.

80. Терехов В.М. Системы управления электроприводов: учеб. Пособие для студ. Высш. Учеб. Заведений текст. / В.М. Терехов, О.И. Осипов; под ред.В.М. Терехова. М.: Академия, 2005. 305 с.

81. Ключев В.И. Теория электропривода: учеб. Для вузов. 2-е изд. перераб. и доп. М.: Энергоатомиздат, 1998. - 704 с.

82. Мандровский-Соколов, Б.Ю. Туник A.A. Системы экстремального управления при случайных воздействиях / Б.Ю. Мандровский-Соколов, A.A. Туник. - Киев: Наукова думка, 1970. - 172 с.

83. Егупов, Н.Д. Методы робастного, нейро-нечеткого и адаптивного управления / Н.Д. Егупов. - М.: МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2001. - 744 с.

84. Хемди, А. Введение в исследование операций / А. Хемди, В. Taxa- 8 изд. - М.: Вильяме, 2007. - 912 с.

85. Банди Б. Методы оптимизации. Вводный курс: Пер. с англ. М.: «Радио и связь», 1988. - 128 с.

86. Семенов А.Д., Авдеева О.В., Никиткин A.C. Алгоритм экстремального регулирования на основе рекуррентной процедуры метода наименьших квадратов / // Известия высших учебных заведений. Поволжский регион. Технические науки. - 2012. - № 1. - С. 3-11.

87. Авдеева, О.В. Определение режимов генератора технологических импульсов для электроэрозионного профилирования алмазных шлифовальных кругов / А.Д. Семенов, А. С. Никиткин // Инженерный вестник Дона (электронный журнал). - 2012. - № 2. - URL: http://www.ivdon.ru/magazine/archive /п2у2012/826.

88. Авдеева О.В., Семенов А.Д., Русяева Т.Л. Разработка алгоритма поиска экстремума статистической характеристики инерционного объекта на основе рекуррентной процедуры метода наименьших квадратов // Современные проблемы науки и образования. - 2012. - № 6 . - URL: http://www.science-education.ru/106-7574.

89. Пат. 2471220 Российская Федерация, МПК G05B13/00. Способ поиска экстремума статистической характеристики инерционного объекта / Авдеева О. В. и др.; заявитель и патентообладатель Авдеева О. В. -№ 2011119698/08; заявл. 16.05.11; опубл. 27.12.12, Бюл. № 36. - 7 с.

90. Пат. 2486037 Российская Федерация, МПК В05Н1/00, В05Н9/00. Способ стабилизации межэлектродного промежутка при электроэрозионном профилировании шлифовальных кругов с помощью автоматического регулятора подачи электрода / Авдеева О. В. и др.; заявитель и патентообладатель Никиткин A.C. - № 2011136674/02; заявл. 16.05.11; опубл. 27.06.13, Бюл. № 18.-6 с.

91. Семенов А.Д., Никиткин A.C., Авдеева О.В. Экспериментальное определение параметров схемы замещения межэлектродного зазора при электроэрозионной обработке // Проблемы автоматизации и управления в

технических системах: тр. Междунар. науч.-техн. конф. - Пенза: Изд-во ПГУ, 2009. - С. 294-298.

92. Авдеева О.В., Семенов А.Д., Никиткин A.C. Моделирование системы автоматического регулирования межэлектродного зазора при электроэрозионном профилировании алмазных кругов // Проблемы автоматизации и управления в технических системах : тр. Междунар. науч.-техн. конф. - Пенза : Изд-во ПГУ, 2009. - С. 290-294.

93. Авдеева О.В., Никиткин A.C. Рекуррентный алгоритм поиска экстремума статической характеристики инерционного объекта // Датчики и системы : тр. XXIX Всерос. науч.-практ. конф. молодых ученых и специалистов. - Пенза : ОАО «НИИФИ», 2010. - С. 180-182.

94. Никиткин A.C., Авдеева, О.В. К вопросу о построении автоматических систем управления для станков электроэрозионного профилирования алмазных шлифовальных кругов на токопроводящих связках // Датчики и системы : тр. XXIX Всерос. науч.-практ. конф. молодых ученых и специалистов. - Пенза : ОАО «НИИФИ», 2010. - С. 201-203.

95. Авдеева, О.В. Помехозащищенный алгоритм поиска экстремума статистической характеристики инерционного объекта // Труды международного научно-технического семинара «Современные технологии в задачах автоматики, управлении и обработке информации» - М: МАИ, 2010. - С. 269-270.

96. Семенов А.Д., Авдеева О.В., Никиткин A.C. Алгоритм экстремального регулирования автоматической системы управления процессом электроэрозионной обработки // Надежность и качество - 2010: тр. Междунар. симп.: в 2 т. - Пенза: Изд-во ПГУ, 2010. - Т. 2. - С. 191-192.

97. Авдеева О.В., Семенов А.Д., Никиткин A.C. Помехоустойчивый быстродействующий алгоритм экстремального регулирования // Труды научно-технической конференции «Проблемы автоматизации и управления в технических системах» - Пенза, ПГУ, 2010. - Т. 1. - С. 1-6.

98. Семенов А.Д., Авдеева О.В., Никиткин A.C. Помехоустойчивый алгоритм экстремального регулирования инерционными объектами // Автоматизация & IT в энергетике. - 2011. - № 11. - С. 18-21.

99. Семенов А.Д., Авдеева О.В., Никиткин A.C. Моделирование экстремального регулятора производительности // Новые промышленные технологии. - 2011. - № 3. - С. 46-49.

100. Семенов А.Д., Никиткин A.C., Авдеева О.В. Конструкция системы управления электроэрозионным профилированием алмазных шлифовальных кругов // Наукоемкие технологии в машиностроении. - 2011. - № 5. - С. 17-22.

101. Семенов А.Д., Никиткин A.C., Авдеева О.В. Программное управление автоматизированной установкой для глубинного электроэрозионного профилирования шлифовальных кругов // Новые промышленные технологии. - 2011. - № 6. - С. 5-8.

102. Авдеева О.В., Никиткин A.C. Экстремальное регулирование инерционными объектами в условиях сильных помех // Труды международного научно-технического семинара «Современные технологии в задачах автоматики, управлении и обработке информации».- Пенза, 2011. -С. 5-6

103. Семенов А.Д., Авдеева О.В., Никиткин A.C. Моделирование экстремального регулятора на основе рекуррентной процедуры метода наименьших квадратов // Научные труды 12 Межвузовской Российской научной конференции «Векторная энергетика технических, биологических, и социальных системах» - Балаково, 2011. - С. 80-86.

104. Авдеева О.В. Исследование нелинейной системы с экстремальной характеристикой // Труды международного научно-технического семинара «Современные технологии в задачах автоматики, управлении и обработке информации» - М: МАИ, 2012. - С. 3-4.

105. Авдеева O.B. Экстремальное управление процессом электроэрозионной обработки // XXXIX Гагаринские чтения Научные труды международной молодежной научной конференции Т. 5 - М: Москва -МАТИ, 2013, с. 124.

106. Авдеева, О.В. Автоматизация процесса электроэрозионной обработки с использованием методов экстремального управления // Проблемы автоматизации и управления в технических системах: тр. Междунар. науч.-техн. конф. - Пенза: Изд-во ПГУ, 2013.-е. 3-6.

107. Авдеева, О.В., Семенов А.Д. Динамика процесса поиска экстремума в автоколебательной системе с переменным знаком обратной связи // Проблемы автоматизации и управления в технических системах: тр. Междунар. науч.-техн. конф. - Пенза: Изд-во ПГУ, 2013.-е. 417-422.

108. Иванов В.М. Электроприводы с системами программного управления. - Ульяновск:УлГТУ, 2006. - 152 с.

109. Автоматизация производственных процессов в машиностроении/ под ред. Капустина Н.М.- М.: Высшая школа, 2004. - 415 с.