Повышение точности и производительности токарной обработки нежестких валов путем автоматизированного управления тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 05.13.06, кандидат наук Мостовой Владимир Дмитриевич

• Мостовой Владимир Дмитриевич
• кандидат наук
• 2021

Оглавление диссертации кандидат наук Мостовой Владимир Дмитриевич

ВВЕДЕНИЕ

ГЛАВА 1. АНАЛИЗ СИСТЕМ УПРАВЛЕНИЯ ПРОЦЕССОМ ТОКАРНОЙ

ОБРАБОТКИ. ПОСТАНОВКА ЗАДАЧИ РАБОТЫ

1. 1 Погрешности токарной обработки

1.2 Эффективность адаптивных систем управления процессами

резания

1.3 Классификация систем управления токарной обработкой по назначению

1.4 Обзор методов управления продольным профилем нежестких

валов

1.4.1 Системы управления с технологом в контуре управления

1.4.2 Методы обработки по траекториям предыскажения

1.5 Постановка задачи повышения точности и производительности токарной обработки нежестких валов путем ведения резца по траектории предыскажения

1.5.1 Актуальность повышения производительности обработки дорнов

1.5.2 Повышение производительности путем реализации

токарной обработки по траектории предыскажения

1.5.3 Построение классической модели деформации нежесткого

вала

1.5.4 Построение полиномиальной регрессионной модели деформации нежесткого вала

1.5.5 Экспериментальная проверка возможности обработки по профилю предыскажения

1.5.6 Анализ существующей системы управления продольным профилем валов

1.5.7 Анализ эффективности регулятора продольного профиля

1.6 Обзор систем управления промежуточными параметрами обработки

1.6.1 Система управления силой резания по продольной подаче

1.6.2 Система управления силой резания по поперечной подаче ... 43 1. 7 Многомерные системы управления

1.7.1 Многоконтурная система автоматического управления силой резания по продольной и поперечной подачам токарного гидрокопировального полуавтомата

1.7.2 Многомерная АСУ продольным профилем при токарной обработке нежестких валов

1.8 Оценка эффективности исходной системы управления силой резания методом математического моделирования

1.8.1 Определение степени влияния возмущения по силе резания на контур управления продольным профилем детали

1.9 Определение степени влияния взаимосвязности на качество обработки

1.10 Пути повышения быстродействия систем управления

1.10.1 Каскадная система управления положением суппорта

1.10.2 Система активного контроля вибраций «Cedrat Technologies»

1.10.3 Система с дополнительным быстродействующим исполнительным механизмом

1.11 Результаты анализа систем управления. Постановка задачи работы

1.11.1 Построение структурной схемы разрабатываемой системы управления

ГЛАВА 2. ПОСТРОЕНИЕ МАТЕМАТИЧЕСКИХ МОДЕЛЕЙ ЭЛЕМЕНТОВ

СИСТЕМЫ УПРАВЛЕНИЯ И НЕКОНТРОЛИРУЕМЫХ

ВОЗМУЩАЮЩИХ ВОЗДЕЙСТВИЙ

2.1 Построение моделей объекта управления по управляющим воздействиям

2.2 Построение математических моделей элементов системы управления

2.2.1 Электропривод

2.2.2 Датчик положения режущей кромки инструмента по поперечной оси

2.2.3 Датчик тангенциальной составляющей силы резания

2.2.4 Датчик положения (удлинения) пьезоэлемента

2.3 Быстродействующий исполнительный механизм

2.3.1 Исследование возможности применения пьезоактюатора в качестве исполнительного механизма для процесса токарной обработки

2.3.2 Построение экспериментальной математической модели пьезоактюатора

2.4 Построение математических моделей взаимосвязей каналов управления через объект управления

2.5 Исследование статистических характеристик и определение параметров неконтролируемого возмущающего воздействия по силе резания

2.6 Выводы по главе

ГЛАВА 3. СИНТЕЗ КОНТУРА УПРАВЛЕНИЯ СИЛОЙ РЕЗАНИЯ С ПОВЫШЕННОЙ ЭФФЕКТИВНОСТЬЮ КОМПЕНСАЦИИ ВОЗМУЩЕНИЙ

3.1 Программа исследования

3.2 Синтез и исследование каскадной системы управления

3.3 Исследование системы управления силой резания с двумя исполнительными механизмами на одно управляющее воздействие

3.4 Исследование системы управления силой резания с двумя исполнительными механизмами на одно управляющее воздействие и фильтром высоких частот в виде системы управления с обратной связью

3.5 Выводы по главе

ГЛАВА 4. РЕШЕНИЕ ЗАДАЧИ КОМПЕНСАЦИИ ВЗАИМОСВЯЗИ КОНТУРОВ УПРАВЛЕНИЯ ЧЕРЕЗ ОБЪЕКТ УПРАВЛЕНИЯ. ИССЛЕДОВАНИЕ ЭФФЕКТИВНОСТИ СИСТЕМЫ УПРАВЛЕНИЯ ПРОДОЛЬНЫМ ПРОФИЛЕМ НЕЖЕСТКОГО ВАЛА

4.1 Устранение взаимного влияния контуров взаимосвязанной системы управления и построение математических моделей прямых каналов управления

4.2 Анализ работоспособности и параметров качества взаимосвязной системы управления с каналами компенсации

4.3 Анализ работоспособности многомерной взаимосвязной системы управления процессом токарной обработки нежестких деталей с расширенным частотным диапазоном

4.4 Исследование устойчивости и робастности разработанной системы управления

4.4.1 Анализ устойчивости системы управления по контурам управления силой резания и поперечным положением режущего инструмента

4.4.2 Исследование робастности системы

4.5 Варианты применения разработанной системы управления

4.5.1 Методы измерения профиля обрабатываемых деталей

4.5.2 Варианты реализации технологического процесса обработки

нежестких валов

4.6 Выводы по главе

ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ РАБОТЫ И ВЫВОДЫ

СПИСОК ИСПОЛЬЗУЕМЫХ ИСТОЧНИКОВ

ПРИЛОЖЕНИЕ

УСЛОВНЫЕ ОБОЗНАЧЕНИЯ

ТП - технологический процесс;

ОУ - объект управления;

УУ - управляющее устройство;

ЧПУ - числовое программное управление;

ММ - математическая модель;

у - выходные переменные;

Т - возмущающие воздействия;

и - управляющие воздействия;

V, б, 1 - скорость, подача, глубина резания;

МНК - метод наименьших квадратов;

ФВЧ - фильтр высоких частот;

ФНЧ - фильтр низких частот;

ЛКГ регулятор - линейно-квадратичный гауссов регулятор;

8Б0 , 88ост - полная и остаточная сумма квадратов отклонений;

а2, б2 - дисперсия, оценка дисперсии;

8(ю) - спектральная плотность;

АЧХ - амплитудная частотная характеристика;

АЦП, ЦАП - аналого-цифровой и цифро-аналоговый преобразователи; Р, Рх, Ру, Р2 - полная, осевая, радиальная, тангенциальная сила резания; ПО - программное обеспечение; Т - период стойкости инструмента; р - дифференциальный оператор Лапласа; ИМ- исполнительный механизм.

ВВЕДЕНИЕ

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Повышение точности и производительности токарной обработки нежестких валов путем автоматизированного управления»

Актуальность работы.

Наличие повышенных деформаций при металлообработке нежестких валов при высоких требованиях к качеству обработанных изделий приводит к необходимости снижения режимов резания, что в свою очередь приводит к падению производительности обработки и снижению эффективности использования современных станков. Возможным путем обеспечения высокой производительности без снижения точности обработки является применение адаптивных систем управления процессами резания, направленных на компенсацию деформаций путем обработки по траекториям предыскажения и отработку влияния неконтролируемых возмущающих воздействий путем корректировки режимных параметров.

Автоматизированные системы управления процессами резания, разрабатывались в МГТУ «СТАНКИН» (Б.С. Балакшиным, Ю.М. Соломенцевым, А.Г. Схиртладзе, и д.р.), LLC OMATIVE (Германия), CEDRAT TECHNOLOGIES (Франция). Проблемами точности, динамики, разработки систем контроля и управления процессами металлообработки занимались В.А. Кудинов, М.С. Невельсон, В.Л. Заковоротный, С.А. Васин, В.Н. Подураев, О.И. Драчев, Ю.В. Петраков, Л.И. Волчкевич, Б.М. Бржозовский, А.А. Игнатьев, В.В. Мартынов, Ю.Л. Чигиринский и другие ученые. Вопросами автоматизированной обработки нежестких валов занимались А.Л. Плотников, А.А. Жданов (ВолгГТУ), А.М. Черноусова, Е.С. Шелихов (ОГУ), А.Ю. Набилкин, С.А. Кравченко (БИТТУ СГТУ). [1-35].

Следует отметить сложность управления точностными показателями обработанных изделий вследствие большой инерционности контуров управления при широкополосном спектре возмущающих воздействий. Поэтому большое количество разработок посвящено стабилизации промежуточных параметров процессов резания: силы резания, деформации упругих элементов и др. Эти системы управления вследствие меньшей инерционности являются более эффективными, что позволяет частично компенсировать неконтролируемые возмущающие воздействия и тем самым несколько повысить показатели качества обработанных деталей. Однако их

эффективность также ограничена широкополосностью спектра неконтролируемых возмущений, недостаточным быстродействием исполнительных механизмов, взаимосвязями систем через объект управления и генерацией дополнительных возмущающих воздействий, возникновением автоколебаний вследствие появления замкнутых контуров механических систем с положительной обратной связью. Поэтому повышение производительности токарной обработки методами управления, изучение динамики и разработка систем управления качественными показателями обрабатываемых деталей и промежуточными параметрами процесса резания является актуальной научной и практической задачей.

Целью данной работы является повышение производительности токарной обработки нежестких валов с заданной точностью путем обработки по траекториям предыскажения с расширением частотного диапазона эффективной работы системы управления силой резания, исключением автоколебаний путем компенсации взаимосвязи контуров и обеспечения эффективной работы при нестабильности параметров объекта управления.

Для достижения поставленной цели решены следующие задачи:

1. Построены математические модели процесса токарной обработки нежестких валов как многомерного взаимосвязного объекта управления продольным профилем, силой резания, положением резца по поперечной оси для построения системы управления, обеспечивающей повышение производительности при заданной точности.

2. Исследованы закономерности взаимосвязи контуров управления по продольной и поперечной подачам при токарной обработке, приводящие к взаимной генерации друг на друга дополнительных возмущающих воздействий, появлению автоколебаний вследствие образования замкнутых контуров механической системы с положительной обратной связью; решены задачи компенсации взаимного влияния контуров управления путем ввода каналов динамической компенсации и повышения быстродействия контура управления силой резания.

3. Выявлены условия обеспечения совместной работы двух контуров управления на одно управляющее воздействие - силу резания при токарной обработке нежестких валов, позволяющие устранить взаимосвязь данных контуров.

4. Разработана система управления силой резания в процессе точения нежестких валов, позволяющая повысить производительность при заданной точности путем уменьшения влияния случайных возмущений на контур управления продольным профилем, компенсации взаимосвязи контуров и устранения взаимной генерации возмущений и автоколебаний за счет расширения частотного диапазона эффективной работы путем совместного применения низкочастотного и высокочастотного (быстродействующего) контуров управления.

5. Разработана многомерная многосвязная система управления продольным профилем нежесткого вала с новой структурой, обеспечивающая повышение производительности токарной обработки при заданной точности, включающая внешний контур нахождения и корректировки по обратной связи траектории предыскажения, следящую систему реализации траектории предыскажения, систему стабилизации силы резания с двумя исполнительными механизмами на одно управляющее воздействие и внутренним контуром управления удлинением пьезоэлемента.

Объект исследования. В качестве объекта исследования рассматриваются процесс токарной обработки нежестких деталей и системы управления процессом.

Личный вклад автора заключается в формулировании цели и постановке задач исследований, разработке методик, проведении теоретических и экспериментальных исследований, построении математических моделей, синтезе систем управления, компьютерном моделировании разработанных систем, создании программно-аппаратного обеспечения для проведения и обработки результатов исследования пьезоактюатора как исполнительного механизма при токарной обработке и других экспериментов.

Методы и средства исследования. При теоретических исследованиях применялись теория автоматического и оптимального управления, методы исследования динамики процессов резания, статистического анализа и моделирования; экспериментальные исследования проводились на станке с ЧПУ 16К20Ф3, при этом использовались методы планирования и обработки результатов

экспериментов, структурной и параметрической идентификации, метрологически обеспеченные системы измерения сил резания.

Достоверность результатов обеспечивается использованием апробированных методов исследования, представительными выборками экспериментальных данных, воспроизводимостью результатов экспериментов, согласованностью построенных математических моделей с экспериментальными данными и результатами других авторов, использованием современных методов анализа и синтеза систем управления, применением метрологически обеспеченного оборудования и современного лицензионного программного обеспечения, экспериментальной апробацией работы отдельных контуров управления.

Научная новизна работы. На основе полученных моделей процесса токарной обработки как взаимосвязного объекта управления:

1. предложена система управления силой резания с двумя контурами по продольной подаче, позволяющая расширить частотную зону эффективной работы, повысить ее устойчивость, уменьшить среднечастотные возмущения на контур управления продольным профилем, устранить генерацию взаимных возмущений контуров управления силой резания и положением резца по поперечной оси, уменьшить вероятность возникновения автоколебаний механической системы;

2. показано, что контур стабилизации текущего среднего удлинения пьезоэлемента выполняет роль фильтра высоких частот, обеспечивает частотную развязку контуров управления силой резания, автоматизированное перераспределение управляющего воздействия между контурами, исключает попадание пьезоэлемента в зону насыщения;

3. разработана система управления продольным профилем нежестких валов позволяющая повысить производительность и точность обработки за счёт уменьшения влияния нестабильности жесткости технологической системы и случайных возмущений.

Практическая ценность и реализация результатов работы. Разработаны способ и многомерная взаимосвязная система управления процессом токарной обработки, позволяющие уменьшить погрешность позиционирования резца по

поперечной оси с начального значения е0 =±0,165мм до ±0,008 мм, и сузить ширину поля допуска диаметра нежесткого вала с 0,378 до 0,018мм (7 квалитет) с повышением производительности до 30%. Способы частотной развязки двух исполнительных механизмов на одно управляющее воздействие и динамической компенсации взаимного воздействия контуров управления по различным каналам могут быть применены для решения задач повышения эффективности других систем управления в металлообработке. Полученные результаты используются в учебном процессе на кафедре «Атомная энергетика» Балаковского инженерно-технологического института - филиала НИЯУ МИФИ и на кафедре «Технологии и системы управления в машиностроении» СГТУ им Гагарина Ю.А. Разработанная взаимосвязная система управления процессом токарной обработки нежестких деталей рекомендована к внедрению на предприятии АО «ТЯЖМАШ» г. Сызрань для процесса обработки валов роликоопоры поддержки барабана вращающейся цементной печи ОР-6600, а также валов мельниц размола, изготавливаемых для систем топливоприготовления.

Положения, выносимые на защиту:

1. Система управления силой резания при токарной обработке, включающая низкочастотный и высокочастотный контура управления, соответственно, с двигателем продольной подачи и пьезоэлементом в качестве исполнительных механизмов, что позволило расширить частотный диапазон эффективной работы системы, уменьшить влияние среднечастотных возмущений на контур управления продольным профилем нежестких валов, устранить дополнительную генерацию возмущающих воздействий контуров управления силой резания и положением резца по поперечной оси и устранить возможность возникновения автоколебаний механической системы станка вследствие наличия взаимосвязи контуров и возможности образования замкнутых контуров механической системы с положительной обратной связью.

2. Алгоритм обеспечения совместной работы низкочастотного и высокочастотного контуров управления силой резания на одно управляющее воздействие, включающий фильтрацию низких частот для частотной развязки

данных контуров, автоматизированное перераспределением управляющего воздействия между контурами для исключения попадания пьезоэлемента в зону насыщения, реализованный в виде дополнительного контура управления по обратной связи средним удлинением пьезоэлемента.

3. Многомерная многосвязная система управления продольным профилем нежесткого вала с новой структурой, обеспечивающая повышение производительности токарной обработки при заданной точности, включающая внешний контур нахождения и корректировки по обратной связи траектории предыскажения, следящую систему реализации траектории предыскажения, систему стабилизации силы резания с двумя исполнительными механизмами на одно управляющее воздействие и внутренним контуром управления удлинением пьезоэлемента, обеспечивающей снятие среднечастотных возмущений с контура управления продольным профилем и компенсацию взаимосвязи контуров управления силой резания и положением резца по поперечной оси, устранение (уменьшение вероятности возникновения) автоколебаний, обеспечение устойчивой работы системы, в том числе при изменении параметров. Применение системы управления продольным профилем позволяет повысить режимные параметры обработки, снизить продолжительность обработки до 30%, повысить точность обработки до 7 квалитета.

Апробация результатов работы. Результаты работы докладывались и обсуждались на Международной научной конференции «Актуальные проблемы автоматизации и управления в технических и организационных системах (Саратов, СГТУ, 2016г.), Международной научно - практической конференции «Актуальные проблемы и пути развития энергетики, техники и технологий» (Балаково, БИТИ НИЯУ МИФИ, 2017, 2018, 2019гг.), Международной научно - практической конференции «Современные технологии и автоматизация в технике управлении и образовании» (Балаково, БИТИ НИЯУ МИФИ, 2018г.), Всероссийской заводской научно-практической конференции АО «ТЯЖМАШ» «Современные технологии в машиностроении» (Сызрань, АО «ТЯЖМАШ», 2019г.); Всероссийской научно-практической конференции «Энергоэффективность и энергосбережение» (Балаково, БИТИ НИЯУ МИФИ, 2016г.).

Публикации. По материалам диссертации опубликованы: 3 статьи в рекомендованных ВАК РФ изданиях: «Модели, системы, сети в экономике, технике, природе и обществе» - 2 статьи, «Автоматизация. Современные технологии» - 1 статья.

Материалы, отражающие основное содержание работы, опубликованы также в 15 печатных работах, входящих в другие печатные издания.

Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, четырех глав, выводов, списка использованной литературы из 153 источника и 5 приложений. Работа изложена на 183 страницах, содержит 121 рисунок, 13 таблиц.

В первой главе рассмотрены факторы, приводящие к погрешностям обработки нежестких валов и методы их компенсации, процесс токарной обработки рассмотрен как объект управления качественными показателями обрабатываемых деталей, приведена структурная схема процесса, произведен обзор и анализ существующих теоретически проработанных и практически реализованных отечественных и зарубежных адаптивных систем управления, поставлены задачи диссертационной работы, предложена структурная схема разрабатываемой системы управления.

Во второй главе приведены планы, результаты экспериментов, произведено построение моделей объекта управления по управляющим воздействиям, элементов системы, пьезоэлектрического микроактюатора, исследованы статистические характеристики и определены параметры неконтролируемого возмущающего воздействия на силу резания.

В третьей главе решается задача повышения эффективности систем управления силой резания для отработки влияния возмущающих воздействий на качественные показатели обработанных изделий. Методом математического моделирования произведен сравнительный анализ повышения эффективности системы путем построения каскадной системы и путем введения дополнительного быстродействующего исполнительного механизма. Выявлены условия обеспечения работы системы с двумя исполнительными механизмами на одно управляющее воздействие. Предложен способ частотной развязки каналов путем построения фильтра высоких частот в виде дополнительной системы стабилизации низкочастотной составляющей управляющего воздействия быстродействующего

контура. Разработана система управления силой резания с расширенным частотным диапазоном эффективной работы.

В четвертой главе разрабатывается и исследуется многомерная взаимосвязная система управления процессом токарной обработки нежестких валов, позволяющая повысить точность позиционирования инструмента и качество обработки. Аппроксимационным методом построены прямые каналы компенсации взаимосвязи, которые показали достаточную сложность процедуры построения и реализации динамической компенсации. Выявлено, что при обеспечении высокого быстродействия система управления силой резания успевает отрабатывать возмущающее воздействие от контура поперечной подачи, тем самым решая задачу динамической компенсации взаимосвязи и устраняя взаимную генерацию возмущающих воздействий взаимосвязных контуров. На основании полученных результатов работы построена система управления продольным профилем нежесткого вала с расширенным частотным диапазоном эффективной работы и компенсацией взаимосвязи каналов управления через объект управления.

ГЛАВА 1. АНАЛИЗ СИСТЕМ УПРАВЛЕНИЯ ПРОЦЕССОМ ТОКАРНОЙ

ОБРАБОТКИ. ПОСТАНОВКА ЗАДАЧИ РАБОТЫ

В данной главе рассмотрены факторы, приводящие к погрешностям обработки нежестких валов и методы их компенсации, процесс токарной обработки рассмотрен как объект управления качественными показателями обрабатываемых деталей, приведена структурная схема процесса, произведен обзор и анализ существующих теоретически проработанных и практически реализованных отечественных и зарубежных адаптивных систем управления, поставлены задачи диссертационной работы, предложена структурная схема автоматизированного технологического процесса обработки нежестких валов по траектории предыскажения.

1. 1 Погрешности токарной обработки

Токарная обработка является наиболее распространенным методом обработки резанием заготовок из различных материалов и применяется в основном при изготовлении: валов, дисков, осей, и других деталей типа тел вращения. Валы являются наиболее распространенными деталями в конструкциях современных машин, а трудозатраты на их обработку могут достигать 25% и более. При этом от качества токарной обработки зависит степень влияния технологической наследственности при выполнении последующих операций, например, шлифования и качественные показатели конечного изделия.

Требования к качеству данных деталей регламентируются государственными и международными стандартами [37-39], конструкторской документацией: чертежами, техническими условиями и т.д.

Указанные документы устанавливают следующую классификацию контролируемых после токарной обработки качественных показателей:

1. Отклонения размеров, определяемые в конкретных точках при помощи измерительных приборов (штангенциркуля, микрометра и т.д.), специальных

калибров и других инструментов. Отклонения ограничиваются полем допуска на размер в соответствии с квалитетом.

2. Отклонения формы, которые для валов наиболее часто ограничиваются допусками: прямолинейности (для валов имеющих низкую жесткость — это изгиб или отклонение прямолинейности оси вала); круглости - отклонение в конкретном поперечном сечении вала (зачастую данное отклонение выражается в виде овальности или огранки); цилиндричности; профиля продольного сечения - это погрешности зачастую возникающие при непостоянстве жесткости технологической системы (например, «корсетность» - отклонение, возникающее при высокой жесткости обрабатываемой заготовки по сравнению с жесткостью остальной части технологической системы и «бочкообразность» - отклонение, возникающее при низкой жесткости заготовки).

3. Отклонения взаимного расположения конструктивных элементов и поверхностей, которые ограничиваются допусками параллельности, перпендикулярности, наклона, соосности, симметричности, позиционными и допусками пересечения осей. Кроме того, применяются суммарные допуски формы и расположения: радиального, торцевого, полного и биения в заданном направлении, допуски формы заданного профиля и заданной поверхности.

4. Параметры микрогеометрии поверхности - размер и направление шероховатости, её шаг, волнистость и другие качественные показатели.

Набор конкретных геометрических параметров валов, контролируемых после выполнения операций и непосредственно для готовых изделий, определяется, исходя из эксплуатационного назначения детали, а также на этапе проектирования чертежей и в процессе составления операционных и маршрутных карт.

Другими важными измеряемыми выходными параметрами для валов являются параметры твёрдости поверхностного слоя, ударной вязкости и прочности детали и т.д.

Особо следует отметить такой важный показатель как производительность. Этот показатель обеспечивает эффективность процесса и влияет на стоимость металлообработки.

1.2 Эффективность адаптивных систем управления процессами резания [1-3]

Применение адаптивных систем управления является одним из современным направлений повышения интенсивности режимов резания и качественных показателей изделий. Зарубежные станкостроители ориентированы на производство оборудования высокой жесткости с прецизионной точностью основных механизмов, управляемого системами ЧПУ с дополнительными системами контроля и адаптивного управления процессами резания. К сожалению, несмотря на большое количество научных разработок, это направление в РФ до настоящего времени не получило должного развития. Тем не менее, такие системы применяются и позволяют улучшать качество продукции в условиях действия неконтролируемых возмущающих воздействий с назначением повышенных режимов резания при имеющихся жесткости и точности изготовления оборудования. Направление автоматического управления процессом является наиболее перспективным т.к. позволяет отрабатывать возмущающие воздействия, которые нельзя устранить путем повышения точности и жесткости оборудования.

Возможности и эффективность данных систем рассмотрим на примере системы адаптивного контроля и управления (ACM) фирмы OMAT [43]. Первый пример - система, интегрированная в систему ЧПУ SINUMERIK 810D/840D, которая может использоваться для управления токарными, фрезерными, сверлильными, шлифовальными, зубонарезными операциями.

Система по обратной связи осуществляет управление мощностью на шпиндельном валу станка путем корректировки подачи. Это позволяет поддерживать подачу, а, следовательно, и производительность на максимально возможном значении, увеличивая ее при уменьшении глубины резания и уменьшая при увеличении глубины резания (Рис. 1.1). Система также на основании анализа заданной траектории обработки может корректировать подачу, что позволяем повышать качественные параметры обработанной поверхности, обеспечивать защиту инструмента, заготовки и оборудования. В системах ЧПУ для повышения быстродействия при использовании электрических двигателей в качестве

исполнительного механизма широко применяются каскадные системы управления, но для современных требований по обработке получаемое быстродействие может быть также недостаточно, что ограничивает режимы резания.

ACM OMATIVE включает линейку систем управления для других видов

Рис. 1.1. Обработка с переменной подачей с ACM лезвийной обработки. Например, при сверлении глубоких отверстий с отскоком

данная система управления производит вывод сверла лишь при достижении

нагрузкой некоторого критического значения (Рис. 1.2), что позволяет существенно

сократить время обработки.

Кроме того, система в процессе обработки позволяет производить

Рис. 1.2. Сверление с отскоком мониторинг большого количества параметров и информировать о выходе

величины нагрузки из коридора безопасных значений (Рис. 1.3), необходимости

смены инструмента, его поломке, отсутствии инструмента или заготовки,

ошибочном повторном запуске обработки. В случае аварийного значения параметров или поломки инструмента система автоматически отключает оборудование и сигнализирует об этом.

О 1 234 Зв 789

Рис. 1.3. Определение поломки инструмента при нарезании

резьбы

Фирмой OMAT также разработана, представленная в [43], система управления производительностью OMATIVE-Pro. Система в режиме реального времени собирает различные данные о процессе резания и формирует отчеты, что позволяет производить оптимизацию процесса производства. Такой многоуровневый подход к управлению фактически реализует концепцию развития индустрии V4.0 [43].

В [43] также представлена система контроля вибраций в зоне резания (VCM), работающая с ACM OMATIVE, содержащая акселерометр, соединенный с интегрированной в систему ЧПУ платой сбора данных. Сравнивая текущий временной ряд вибраций с записанным в нормальном режиме работы, система прогнозирует состояние оборудования и информирует о вероятных поломках, а при превышении отклонения допустимого значения и вовсе отключает оборудование с целью недопущения его повреждения.

ACM OMATIVE приводит следующие показатели эффективности для своих систем управления [43]:

- для обработки турбинных лопаток экономия времени до 31.2%

- для обработки фюзеляжа экономия времени до 17,5%

- для обработки штампов экономия времени до 24.7%.

Имеется большой отечественный опыт разработки и исследования

эффективности адаптивных систем управления. В [1, 3] показано, что применение адаптивных систем управления позволило уменьшить величину поля рассеяния размера в партии деталей с 0.057мм при обычной обработке до 0.015мм при обработке с САУ, а погрешность формы соответственно с 0,08мм до 0,03мм.

1.3 Классификация систем управления токарной обработкой по назначению

1) Системы управления качественными показателями продукции.

Данные системы должны быть основными для обеспечения качественных

показателей и высокой производительности, однако сложность измерения качественных показателей в процессе обработки, наличие больших временных задержек, наличие неконтролируемых возмущающих воздействий с частотным спектром, находящимся в зоне неэффективной работы системы и не отрабатываемым по обратной связи, затрудняют создание таких систем.

Поэтому для повышения качества продукции производят стабилизацию промежуточных параметров процесса, что позволяет компенсировать влияние части неконтролируемых возмущений.

Список литературы диссертационного исследования кандидат наук Мостовой Владимир Дмитриевич, 2021 год

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ

1. Адаптивное управление станками / Б.С. Балакшин [и др.]. М.: Машиностроение, 1973. 688 с.

2. Самоподстраивающиеся станки. Управление упругими перемещениями системы СПИД / Б.С. Балакшин [и др.]. М.: Машиностроение, 1970. 416 с.

3. Основы расчета и проектирования систем автоматического управления в машиностроении / О.И. Драчев [и др.]. Старый Оскол: ТНТ, 2009. 168 с.

4. Схиртладзе А.Г., Житников Ю.З. Автоматизация производственных процессов в машиностроении. М.: Машиностроение, 2005. 320 с.

5. Тверской М.М. Автоматическое управление режимами обработки деталей станка. М.: Машиностроение, 1982. 208 с.

6. Корытин А.М., Шапарев Н.К. Оптимизация управления металлорежущими станками. М.: Машиностроение, 1974. 200 с.

7. Шварцбург Л.Э. Информационно-измерительные системы приводов металлорежущих станков. М.: Станкин, 1991. 181 с.

8. Аршанский М.М., Щербаков В.П. Вибродиагностика и управление точностью обработки на металлорежущих станках. М.: Машиностроение, 1988. 136 с.

9. Надежность и диагностика технологических систем / Б.М. Бржозовский [и др.]. Саратов: Саратовский гос. технический ун-т, 2006. 307 с.

10. Бржозовский Б.М., Мартынов В.В., Бровкова М.Б. Обеспечение точности токарной обработки на основе учета динамического состояния оборудования в реальном времени // Точность технологических и транспортных систем. Сборник статей Международной научно-технической конференции. Пенза: ПДНТП, 1998. Ч.1, С. 102-105.

11. Обеспечение точности чистовой токарной обработки на основе учета динамического состояния оборудования / Б.М. Бржозовский [и др.] // Новые промышленные технологии. М.: Minatom, 1999. Вып.3(290). С. 20-25.

12. Заковоротный В.Л., Флек М.Б. Динамика процессов резания. Синергетический подход. Ростов-на-Дону: Терра, 2006. 876 с.

13. Бровкова М.Б. Системы искусственного интеллекта в машиностроении. Саратов: Саратовский гос. технический ун-т, 2005. 82 с.

14. Бровкова М.Б. Оптимальная настройка сложного технологического оборудования. Саратов: Саратовский гос. технический ун-т, 2005. 112 с.

15. Динамический мониторинг технологического оборудования / Б.М. Бржозовский [и др.]. Саратов: Саратовский гос. технический ун-т, 2008. 312 с.

16. Бржозовский Б.М., Мартынов В.В. Управление системами и процессами. Саратов: Саратовский гос. технический ун-т, 2008. 236 с.

17. Бржозовский Б.М., Мартынов В.В., Бржозовская М.Б. Оптимизация процесса резания на металлорежущих станках // Технология и автоматизация производственных процессов в машиностроении. Сборник трудов. Пенза: ПГТУ, 1997. Вып. 2. С. 67-71.

18. Управление станками и станочными комплексами / П.Ю. Бочкарев [и др.]. Саратов: Саратовский гос. технический ун-т, 2007. 388 с.

19. Схиртладзе А.Г., Скворцов А.В. Технологические процессы автоматизированного производства. М.: Академия, 2011. 400 с.

20. Схиртладзе А.Г., Воронов В.Н., Борискин В.П. Автоматизация производственных процессов в машиностроении. Старый Оскол: ТНТ, 2008. Т.1. 212 с.

21. Схиртладзе А.Г., Воронов В.Н., Борискин В.П. Автоматизация производственных процессов в машиностроении. Старый Оскол: ТНТ, 2008. Т.2. 540 с.

22. Фелоненко С.Н. Резание металлов. Киев: Техника, 1975. 231 с.

23. Грановский Г.И., Грановский В.Г. Резание металлов. М.: Высшая школа, 1986. 304 с.

24. Петраков Ю.В., Драчев О.И. Моделирование процессов резания. Старый Оскол: ТНТ, 2011. 240 а

25. Колев К.С., Горчаков Л.М. Точность обработки и режимы резания. М.: Машиностроение, 1976. 144 с.

26. Колев К.С. Точность обработки и режимы резания. М.: Машиностроение,

1968. 130 с.

27. Бармин Б.П. Вибрации и режимы резания. М.: Машиностроение, 1972. 72 с.

28. Барац Я.И. Теоретические основы и практика расчета режимов резания при механической обработке деталей машин. Саратов: Саратовский гос. технический ун-т, 2006. 104 с.

29. Афонина Н.А. Повышение виброустойчивости процесса обработки на основе управляемых колебаний скорости резания: дис. ...канд. техн. наук. Тула, 2004. 182 с.

30. Васин С.А. Прогнозирование виброустойчивости инструмента при точении и фрезеровании. М.: Машиностроение, 2001. 369 с.

31. Жарков И.Г. Вибрации при обработке лезвийным инструментом. Л.: Машиностроение, 1986. 184 с.

32. Невельсон М.С. Автоматическое управление точностью металлообработки. Л.: Машиностроение, Ленингр. Отд-ие, 1973. 176 с.

33. Перелыгина Т.И. Технологическое обеспечение точности токарной обработки нежестких валов с применением Mathcad // САПР и автоматизация производства. Сборник трудов III Всероссийской конференции. Саратов: Саратовский гос. технический ун-т, 2011. С. 308-312.

34. Никифоров Н.И., Смольников Н.Я., Отений Я.Н Обработка длинномерных нежестких гладких валов резанием // Материалы и технологии 21 века. Сборник материалов Всероссийской научно-технической конференции. Пенза: ПГУ, 2001. Ч. 3, С 17-19.

35. Драчев. А.О. Исследование динамической системы токарной обработки нежестких валов // Прогресивш технологи i системи машинобудування. Донецк: Донецкий национальный технический университет, 2009. С. 83-94.

36. Бирюков В.П., Сотников В.В. Создание условий эффективной работы обратной связи систем управления. Саратов: Саратовский гос. технический ун-т, 2012. 272 с.

37. ГОСТ 2.308-2011. Единая система конструкторской документации (ЕСКД). Указания допусков формы и расположения поверхностей. М., 2012. 25 с.

38. ГОСТ 24643-81. Основные нормы взаимозаменяемости. Допуски формы и расположения поверхностей. Числовые значения. М., 1981. 8 с.

39. ГОСТ 2.307-2011. Единая система конструкторской документации (ЕСКД). Нанесение размеров и предельных отклонений (с Поправками). М., 2011. 30 с.

40. Петраков Ю.В. Теория автоматического управления технологическими системами. М.: Машиностроение, 2008. 336 с.

41. Кравченко С.А. Обеспечение точности автоматизированной системы управления продольным профилем нежестких валов при токарной обработке путем повышения эффективности обратной связи: дис. ...канд. техн. наук. Саратов, 2013. 179 с.

42. Набилкин А.Ю. Автоматизированная двушкальная каскадная система управления продольным профилем нежёстких валов при токарной обработке: дис. .канд. техн. наук. Саратов, 2013. 188 с.

43. Компания OMATIVE Ltd.: сайт. Germany, 2020. URL: http : //www. omative. com/ (дата обращения: 20.02.2020).

44. Harms A., Denkena B., Lhermet N. Tool adaptor for active vibration control in turning operations // ACTUATOR 2004. 9th International Conference on New Actuators. Bremen, Germany, 2004. С. 694-697.

45. Бобцов А.А. Исполнительные устройства и системы для микроперемещений. СПб.: ИТМО, 2011. 131 с.

46. Пьезопривод на основе тонкопленочных пьезоактюаторов / В.И. Бойков [и др.] // Известия вузов. Приборостроение. СПб.: Санкт-Петербургский национальный исследовательский университет информационных технологий, механики и оптики, 2009. Т.52. № 11. С 84-87.

47. Петраков Ю.В. Автоматическое управление процессами: резания. Старый Оскол: ТНТ, 2011. 408 с.

48. Шелихов Е.С. Повышение точности изготовления нежёстких валов на станках с ЧПУ методом автоматической коррекции управляющей программы: дис. .канд. техн. наук. Оренбург, 2016. 180 с.

49. Жданов А.А. Обеспечение точности расчёта стрелы прогиба нежестких деталей типа «вал» при токарной обработке на станках с ЧПУ на основе получения оперативной информации о свойствах контактных пар: дис. ...канд. техн. наук. Волгоград, 2019. 175 с.

50. Кузнецов В.П., Горгоц В.Г. Моделирование нелинейной динамики технологических процессов механической обработки. Курган: Курганский гос. ун-т, 2013. 64 с.

51. Мостовой В.Д., Бирюков В.П. Моделирование и обоснование эффективности двухконтурной системы управления процессом токарной обработки с использованием быстродействующего исполнительного механизма // Модели, системы, сети в экономике, технике, природе и обществе. 2017. № 2 (22). С. 205-221.

52. Мостовой В.Д., Бирюков В.П. Компенсация взаимосвязи контуров управления поперечной и продольной подач на основе редуцированной модели токарной обработки // Модели, системы, сети в экономике, технике, природе и обществе. 2018. № 1 (25). С. 185-196.

53. Мостовой В.Д., Бирюков В.П., Сорокин В.А. Автоматизированная система исследования частотных характеристик металлорежущих станков // Молодой ученый. 2015. №14.2. С. 84-86.

54. Мостовой В.Д., Бирюков В.П. Построение математической модели упругой системы заготовки токарного станка в таблицах excel // Автоматизация и управление в машино- и приборостроении. 2015. С. 95-100.

55. Мостовой В.Д., Набилкин А.Ю., Бирюков В.П. Сравнительный обзор отечественных и зарубежных систем управления процессами обработки металлов резанием // Актуальные проблемы и пути развития энергетики, техники и технологий. Сборник трудов II международной научно-практической конференции. Балаково: БИТИ НИЯУ МИФИ, 2016. С. 103-109.

56. Мостовой В.Д., Набилкин А.Ю., Бирюков В.П. Общие принципы построения систем управления современных станков с ЧПУ // Актуальные проблемы и пути развития энергетики, техники и технологий. Сборник

трудов II международной научно-практической конференции. Балаково: БИТИ НИЯУ МИФИ, 2016. С. 112-115.

57. Мостовой В.Д., Бирюков В.П., Игнатьев А.А. Повышение эффективности системы управления силой резания при токарной обработке путем расширения зоны эффективной работы обратной связи // Автоматизация и управление в машино- и приборостроении. 2016. С. 91-96.

58. Мостовой В.Д., Бирюков В.П., Игнатьев А.А. Уменьшение дисперсии ошибки системы управления силой резания путем повышения быстродействия управления // Актуальные проблемы автоматизации и управления в технических и организационных системах. 2016. С. 130-138.

59. Мостовой В.Д., Бирюков В.П., Игнатьев А.А. Разработка каскадной системы управления силой резания при токарной обработке // Энергоэффективность и энергосбережение. Сборник трудов II всероссийской научно- практической конференции. Балаково: БИТИ НИЯУ МИФИ, 2016. Т. 2, С. 79-83.

60. Мостовой В.Д., Бирюков В.П., Бурлаков Н.И. Повышение точности токарной обработки путем применения электромагнитного исполнительного механизма // Актуальные проблемы и пути развития энергетики, техники и технологий. Сборник трудов III международной научно-практической конференции. Балаково: БИТИ НИЯУ МИФИ, 2017. С 86-94.

61. Мостовой В.Д. Исследование эффективности каналов компенсации взаимосвязей системы управления процессом токарной обработки // Современные технологии и автоматизация в технике, управлении и образовании. Сборник трудов I международной научно-практической конференции. Балаково: БИТИ НИЯУ МИФИ, 2018. С. 88-92.

62. Мостовой В.Д. Применение интегрирующих звеньев с логическим элементами при создании систем адаптивного управления процессом токарной обработки // Современные технологии и автоматизация в технике, управлении и образовании. Сборник трудов I международной научно-практической конференции. Балаково: БИТИ НИЯУ МИФИ, 2018. С. 99-104.

63. Мостовой В.Д., Бирюков В.П. Построение моделей каналов прямого управления аппроксимационным методом // Современные технологии и автоматизация в технике, управлении и образовании. Сборник трудов I международной научно-практической конференции. Балаково: БИТИ НИЯУ МИФИ, 2018. С. 92-99.

64. Мостовой В.Д. Бирюков В.П. Многомерная взаимосвязная система управления процессом токарной обработки нежестких валов // Молодежная наука: вызовы и перспективы. Сборник трудов II всероссийской научно-практической конференции. Самара: СамГТУ, 2019. С 147-150.

65. Технология машиностроения / В.М. Бурцев [и др.]. М.: МГТУ им. Н.Э. Баумана, 1998. Т1. 564 с.

66. Технология машиностроения / В.М. Бурцев [и др.]. М.: МГТУ им. Н.Э. Баумана, 1998. Т1. 640 с.

67. Маталин А.А. Технология машиностроения. Л.: Машиностроение, Ленингр. отд-ие, 1985. 496 с.

68. Косилова А.Г., Мещеряков Р.К. Справочник технолога-машиностроителя. М: Машиностроение, 2003. Т 1. 656 с.

69. Соломенцев Ю.М. Проектирование технологии автоматизированного машиностроения. М.: Высшая школа, 1999. 416 с.

70. Корсаков В.С. Основы технологии машиностроения. М.: Машиностроение, 1985. 492 с.

71. Балакшин Б.С. Основы технологии машиностроения. М.: Машиностроение, 1966. 556 с.

72. Косилова А.Г., Мещеряков Р.К. Справочник технолога-машиностроителя. М: Машиностроение, 2003. Т 2. 496 с.

73. Аршинов В.А., Алексеев Г.А. Резание металлов и режущий инструмент. М.: Машиностроение, 1976. 439 с.

74. Колесников К.С. Технологические основы обеспечения качества машин. М.: Машиностроение, 1990. 254 с.

75. Бендат Д., Пирсол А. Прикладной анализ случайных процессов. М.: Мир, 1989. 540 с.

76. Бендат Д., Пирсол А. Применения корреляционного и спектрального анализа. М.: Мир, 1983. 312 с.

77. Прикладной статистический анализ / Алексахин С.В. [и др.]. М.: Приор, 2001. 224 с.

78. Рапопорт Э.Я. Анализ и синтез систем автоматического управления с распределенными параметрами. М.: Высшая школа, 2005. 296 с.

79. Бутковский А.Г. Методы управления системами с распределенными параметрами. М.: Наука, 1975. 568 с.

80. Ротач В.Я. Теория автоматического управления. М.: МЭИ, 2004. 400 с.

81. Ротач В.Я. Расчет настройки промышленных систем регулирования. М.: ГЭИ, 1961. 344 с.

82. Ротач В.Я. Расчет динамики промышленных автоматических систем регулирования. М.: Энергия, 1973. 440 с.

83. Гудвин Г. К., Гребе С. Ф., Сальгадо М.Э. Проектирование систем управления. М.: БИНОМ, 2004. 911 с.

84. Гурецкий К. Анализ и синтез систем управления с запаздыванием. М.: Машиностроение, 1974. 328 с.

85. Такер Г., Уиллс Д. Упрощенные методы анализа систем автоматического регулирования. М.: Госэнергоиздат, 1963. 386 с.

86. Бесекерский В.А., Теория систем автоматического регулирования. М.: Наука, 1972. 768 с.

87. Цыпкин Я.З. Основы теории автоматических систем. М.: Наука, 1977. 560 с.

88. Зайцев Г.Ф. Теория автоматического управления и регулирования. Киев: Вища школа, 1975. 424 с.

89. Куропаткин П.В. Теория автоматического управления. М.: Высшая школа, 1973. 528 с.

90. Санковский Е.К. Вопросы теории автоматического управления. Статистический анализ и синтез САУ. М.: Высшая школа, 1971. 232 с.

91. Теория линейных следящих систем / Д. И. Ньютон [и др.]. М.: ИФМЛ, 1961. 408 с.

92. Цейтлин Я.М. Проектирование оптимальных линейных систем. Л.: Машиностроение, Ленингр. отд-ие, 1973. 240 с.

93. Адаптивные системы автоматического управления сложными технологическими процессами / Н.М. Александровский [и др.]. М.: Энергия, 1973. 272 с.

94. Острем К., Виттенмарк Б. Системы управления с ЭВМ. М.: Мир, 1987. 480 с.

95. Певзнер Л.Д. Теория систем управления. М.: МГГУ им. Н.Э. Баумана, 2002. 470 с.

96. Певзнер Л.Д. Практикум по теории автоматического управления. М.: Высшая школа, 2006. 590 с.

97. Мирошник И. В. Теория автоматического управления линейными системами. СПб.: Питер, 2005. 336 с.

98. Мирошник И. В. Теория автоматического управления нелинейными и оптимальными системами. СПб.: Питер, 2006. 272 с.

99. Рей У. Методы управления технологическими процессами. М. : Мир, 1983. 368 с.

100. Набилкин А.Ю., Кравченко С.А., Бирюков В.П. Решение задачи повышения эффективности системы управления продольным профилем нежестких валов при токарной обработке // Вестник Саратовского государственного технического университета. 2011. №3 (58). С. 207-214.

101. Набилкин А.Ю., Кравченко С.А., Бирюков В.П. Многосвязная система управления силой резания и положением резца по поперечной оси // Вестник Саратовского государственного технического университета. 2011. №3 (58). С. 204-207.

102. Набилкин А.Ю., Кравченко С.А., Бирюков В.П. Выбор структуры автоматизированной системы управления формой нежестких валов при токарной обработке // Вестник Саратовского государственного технического университета. 2011. №3 (58). С. 219-224.

103. Набилкин А.Ю., Кравченко С.А., Бирюков В.П. Многомерная система управления токарной обработкой нежестких валов // Математические методы в технике и технологиях. Материалы международной научной конференции. Саратов: СГТУ, 2012. Т.10. С. 17-18.

104. Набилкин А.Ю., Кравченко С.А., Бирюков В.П. Создание многомерной системы управления качественными показателями изделий при токарной обработке // Математические методы в технике и технологиях. Материалы международной научной конференции. Саратов: СГТУ, 2011. С. 46-47.

105. Менский Б.М. Принцип инвариантности в автоматическом регулировании и управлении. М.: Машиностроение, 1978. 248 с.

106. Алиев Р.А. Принцип инвариантности и его применение для проектирования промышленных систем управления. М: Энергоатомиздат, 1985. 128 с.

107. Попов В.И., Локтев В.И. Динамика станков. М.: Техника, 1975. 136 с.

108. Кудинов В.А. Динамика станков. М.: Машиностроение, 1967. 359 с.

109. Орликов М.Л. Динамика станков. М.: Высшая школа, 1989. 272 с.

110. Кедров С.С. Колебания металлорежущих станков. М.: Машиностроение, 1978. 199 с.

111. Чернявский П.М. Основы проектирования точных станков. Теория и расчет. М.: КНОРУС, 2010. 240 с.

112. Кирилин Ю.В. Совершенствование несущих систем станков на основе их моделирования и расчета динамических характеристик: дис. .док. техн. наук. Ульяновск, 2006. 345 с.

113. Оптимизация в технике / Реклейтик Г. [и др.]. М.: Мир, 1986. 350 с.

114. ГОСТ 28798-90. Головки измерительные пружинные. Общие технические условия. М., 2005. 6 с.

115. Химельблау Д. Прикладное нелинейное программирование. М.: Мир, 1975. 536 с.

116. Аоки М. Введение в методы оптимизации. М.: Наука, 1977. 344 с.

117. Алексеев А.А. Идентификация и диагностика систем. М.: Академия,

2009. 352 с.

118. Дейч А.М. Методы идентификации динамических объектов. М.: Энергия, 1979. 240 с.

119. Химмельблау Д. Анализ процессов статистическими методами. М.: Мир, 1973. 960 с.

120. Дрейпер Н., Смит Г. Прикладной регрессионный анализ. М.: Финансы и статистика, 1986. 366 с.

121. Дрейпер Н., Смит Г. Прикладной регрессионный анализ. М.: Финансы и статистика, 1987. 352 с.

122. Дрейпер Н., Смит Г. Прикладной регрессионный анализ. М.: Диалектика, 2007. 912 с.

123. Эйкхофф П. Основы идентификации систем управления. М.: Мир, 1975. 686 с.

124. Райбман Н.С., Чадеев В.М Построение моделей процессов производства. М.: Энергия, 1975. 376 с.

125. Ордынцев В. М. Математическое описание объектов автоматизации. М.: Машиностроение, 1965. 360 с.

126. Гроп Д. Методы идентификации систем. М.: Мир, 1979. 304 с.

127. Введение в методы идентификации промышленных объектов / В.П. Бирюков [и др.]. Саратов: Саратовский гос. технический ун-т, 2009. 173 с.

128. Растригин Л.А., Маджаров Н.Е. Введение в идентификацию объектов управления. М.: Энергия, 1977. 216 с.

129. Экспериментальное определение динамических характеристик промышленных объектов управления / В.С. Балакирев [и др.]. М.: Энергия, 1967. 460 с.

130. Бернс П., Николсон Д. Секреты Excel для Windows 95. Киев.: Диалектика, 1996. 576 с.

131. Microsoft Excel 97. Шаг за шагом. М.: Эком, 1997. 448 с.

132. Гончаров А. Excel 7.0 в примерах. М.: Питер. 256 с.

133. Стрейц В. Метод пространства состояний в теории дискретных

линейных систем управления. М.: Наука, 1985. 294 с.

134. Деруссо П., Рой Р., Клоуз Ч. Пространство состояния в теории управления. М.: Наука, 1970. 620 с.

135. Квакернак К., Сиван Р. Линейные оптимальные системы управления. М.: Мир. 1977. 654 с.

136. Александров А.Г. Оптимальные и адаптивные системы. М.: Высшая школа. 1989. 263 с.

137. Введение в современную теорию оптимального управления / Бирюков [и др.] Саратов: Саратовский гос. технический ун-т, 2011. 223 с.

138. Балакришнан А.В. Теория фильтрации Калмана. М.: Книга по Требованию, 2013. 164 с.

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

140. Дорф Р., Бипош Р. Современные системы управления. М.: Юнимедиастайл, 2002. 932 с.

141. Калюжный А. А. Система управления качеством битумных вибродемпфирующих материалов: дис. .канд. техн. наук. СПб., 2009. 153 с.

142. Климов А. П. Автоматизированная система косвенной стабилизации разрывной прочности резинотехнических изделий: дис. .канд. техн. наук. СПб., 2009. 138 с.

143. Бирюков В. П. Некоторые принципы построения систем управления технологическими процессами с высоким уровнем неконтролируемых возмущений: дис. .канд. техн. наук. Л., 1991. 200 с.

144. Пупков К.А. Математические модели, динамические характеристики и анализ систем автоматического управления // Пупков К.А., Егупов Н.Д. Методы классической и современной теории автоматического управления. Т.1. М: МГТУ им. Баумана, 2004. 656 с.

145. Пупков К.А. Статистическая динамика и идентификация систем автоматического управления // Пупков К.А., Егупов Н.Д. Методы классической и современной теории автоматического управления. Т.2. М:

МГТУ им. Баумана, 2004. 640 с.

146. Пупков К.А. Синтез регуляторов систем управления // Пупков К.А., Егупов Н.Д. Методы классической и современной теории автоматического управления. Т.3. М: МГТУ им. Баумана, 2004. 616 с.

147. Суранов А.Я. LabVIEW 7: справочник по функциям. М.: ДМК Пресс, 2005. 512 с.

148. Загидулит Р.Ш. LabVIEW в исследованиях и разработках. М.: Горячая линия-Телеком, 2005. 352 с.

149. Каталог компании Oven: сайт. Москва, 2020. URL: http://www.owen.ru/catalog/68343788 (дата обращения: 20.02.2020).

150. Каталог компании Тензо-М: сайт. Москва, 2020. URL: http://www.tenso-m.ru/pages/21?cat_id=11(дата обращения: 20.02.2020).

151. Перемульер В.М. Пакеты расширения Matlab. Control System Toolbox и Robust Control Toolbox. М.: САЛОН-ПРЕСС, 2008. 224 с.

152. Черных И.В. Моделирование электротехнических устройств в MATLAB, SimPowerSystems и Simulink. СПб: Питер, 2008. 288 с.

153. Эльясберг М.Е. Автоколебания металлорежущих станковМ.: ОКБС, 1993. 180 с.

ПРИЛОЖЕНИЕ

П.1. Групповой чертеж дорнов (обязательное)

П.2. Экспериментальные данные (обязательное)

Таблица П.2.1

Временной ряд изменения силы резания при врезании, индексированный

№ п/п Время Сила № п/п Время Сила № п/п Время Сила

^ с Р, Н ^ с Р, Н ^ с Р, Н

1 2 3 4 5 6 7 8 9

0 0,00246152 3,7689 39 0,09599928 18,59324 78 0,191999 36,93522

1 0,00492304 3,7689 40 0,0984608 18,59324 79 0,19446 38,19152

2 0,00738456 3,7689 41 0,10092232 22,11088 80 0,196922 38,19152

3 0,00984608 5,0252 42 0,10338384 19,59828 81 0,199383 38,19152

4 0,0123076 5,0252 43 0,10584536 19,59828 82 0,201845 39,44782

5 0,01476912 5,0252 44 0,10830688 19,59828 83 0,204306 39,44782

6 0,01723064 5,0252 45 0,1107684 19,59828 84 0,206768 41,70916

7 0,01969216 5,0252 46 0,11322992 20,85458 85 0,209229 38,19152

8 0,02215368 6,2815 47 0,11569144 20,85458 86 0,211691 41,70916

9 0,0246152 3,7689 48 0,11815296 22,11088 87 0,214152 40,45286

10 0,02707672 8,54284 49 0,12061448 22,11088 88 0,216614 41,70916

11 0,02953824 6,2815 50 0,123076 23,36718 89 0,219075 41,70916

12 0,03199976 6,2815 51 0,12553752 23,36718 90 0,221537 42,96546

13 0,03446128 6,2815 52 0,12799904 23,36718 91 0,223998 42,96546

14 0,0369228 7,5378 53 0,13046056 23,36718 92 0,22646 42,96546

15 0,03938432 6,2815 54 0,13292208 24,62348 93 0,228921 42,96546

16 0,04184584 7,5378 55 0,1353836 25,87978 94 0,231383 44,22176

17 0,04430736 7,5378 56 0,13784512 25,87978 95 0,233844 45,47806

18 0,04676888 8,54284 57 0,14030664 25,87978 96 0,236306 45,47806

19 0,0492304 8,54284 58 0,14276816 27,13608 97 0,238767 46,73436

20 0,05169192 8,54284 59 0,14522968 27,13608 98 0,241229 46,73436

21 0,05415344 9,79914 60 0,1476912 28,39238 99 0,24369 46,73436

22 0,05661496 9,79914 61 0,15015272 28,39238 100 0,246152 47,99066

23 0,05907648 9,79914 62 0,15261424 27,13608 101 0,248614 47,99066

24 0,061538 9,79914 63 0,15507576 29,39742 102 0,251075 49,24696

25 0,06399952 9,79914 64 0,15753728 30,65372 103 0,253537 50,252

26 0,06646104 13,56804 65 0,1599988 30,65372 104 0,255998 50,252

27 0,06892256 11,05544 66 0,16246032 31,91002 105 0,25846 50,252

28 0,07138408 12,31174 67 0,16492184 33,16632 106 0,260921 50,252

29 0,0738456 12,31174 68 0,16738336 33,16632 107 0,263383 52,7646

30 0,07630712 13,56804 69 0,16984488 33,16632 108 0,265844 52,7646

31 0,07876864 14,82434 70 0,1723064 33,16632 109 0,268306 52,7646

32 0,08123016 14,82434 71 0,17476792 33,16632 110 0,270767 54,0209

33 0,08369168 14,82434 72 0,17722944 34,42262 111 0,273229 56,5335

34 0,0861532 16,08064 73 0,17969096 34,42262 112 0,27569 54,0209

35 0,08861472 16,08064 74 0,18215248 35,67892 113 0,278152 54,0209

36 0,09107624 17,33694 75 0,184614 35,67892 114 0,280613 55,2772

37 0,09353776 17,33694 76 0,18707552 38,19152 115 0,283075 56,5335

38 0,00246152 3,7689 77 0,18953704 36,93522 116 0,285536 55,2772

1 2 3 4 5 6 7 8 9

117 0,28799784 55,2772 160 0,3938432 72,36288 203 0,499689 83,41832

118 0,29045936 55,2772 161 0,39630472 73,61918 204 0,50215 84,67462

119 0,29292088 56,5335 162 0,39876624 73,61918 205 0,504612 84,67462

120 0,2953824 56,5335 163 0,40122776 73,61918 206 0,507073 84,67462

121 0,29784392 57,7898 164 0,40368928 73,61918 207 0,509535 85,93092

122 0,30030544 57,7898 165 0,4061508 74,87548 208 0,511996 84,67462

123 0,30276696 59,0461 166 0,40861232 76,13178 209 0,514458 84,67462

124 0,30522848 59,0461 167 0,41107384 76,13178 210 0,516919 84,67462

125 0,30769 59,0461 168 0,41353536 74,87548 211 0,519381 85,93092

126 0,31015152 60,3024 169 0,41599688 76,13178 212 0,521842 85,93092

127 0,31261304 60,3024 170 0,4184584 76,13178 213 0,524304 85,93092

128 0,31507456 61,30744 171 0,42091992 77,38808 214 0,526765 85,93092

129 0,31753608 62,56374 172 0,42338144 77,38808 215 0,529227 85,93092

130 0,3199976 61,30744 173 0,42584296 77,38808 216 0,531688 85,93092

131 0,32245912 62,56374 174 0,42830448 78,64438 217 0,53415 85,93092

132 0,32492064 62,56374 175 0,430766 78,64438 218 0,536611 87,18722

133 0,32738216 62,56374 176 0,43322752 78,64438 219 0,539073 87,18722

134 0,32984368 63,82004 177 0,43568904 78,64438 220 0,541534 87,18722

135 0,3323052 63,82004 178 0,43815056 78,64438 221 0,543996 85,93092

136 0,33476672 63,82004 179 0,44061208 79,90068 222 0,546457 87,18722

137 0,33722824 65,07634 180 0,4430736 79,90068 223 0,548919 88,44352

138 0,33968976 65,07634 181 0,44553512 79,90068 224 0,55138 88,44352

139 0,34215128 65,07634 182 0,44799664 79,90068 225 0,553842 88,44352

140 0,3446128 65,07634 183 0,45045816 81,15698 226 0,556304 84,67462

141 0,34707432 66,33264 184 0,45291968 79,90068 227 0,558765 89,69982

142 0,34953584 66,33264 185 0,4553812 81,15698 228 0,561227 89,69982

143 0,35199736 66,33264 186 0,45784272 82,16202 229 0,563688 89,69982

144 0,35445888 68,84524 187 0,46030424 81,15698 230 0,56615 90,95612

145 0,3569204 67,58894 188 0,46276576 81,15698 231 0,568611 90,95612

146 0,35938192 71,10658 189 0,46522728 81,15698 232 0,571073 91,96116

147 0,36184344 70,10154 190 0,4676888 81,15698 233 0,573534 91,96116

148 0,36430496 70,10154 191 0,47015032 81,15698 234 0,575996 90,95612

149 0,36676648 70,10154 192 0,47261184 85,93092 235 0,578457 91,96116

150 0,369228 70,10154 193 0,47507336 82,16202 236 0,580919 91,96116

151 0,37168952 70,10154 194 0,47753488 83,41832 237 0,58338 91,96116

152 0,37415104 70,10154 195 0,4799964 82,16202 238 0,585842 91,96116

153 0,37661256 70,10154 196 0,48245792 82,16202 239 0,588303 91,96116

154 0,37907408 70,10154 197 0,48491944 81,15698 240 0,590765 91,96116

155 0,3815356 71,10658 198 0,48738096 82,16202 241 0,593226 91,96116

156 0,38399712 71,10658 199 0,48984248 82,16202 242 0,595688 87,18722

157 0,38645864 72,36288 200 0,492304 82,16202 243 0,598149 89,69982

158 0,38892016 72,36288 201 0,49476552 84,67462 244 0,600611 93,21746

159 0,39138168 72,36288 202 0,49722704 83,41832 245 0,603072 94,47376

1 2 3 4 5 6 7 8 9

246 0,60553392 94,47376 289 0,71137928 100,75526 332 0,81722464 108,0418

247 0,60799544 94,47376 290 0,7138408 100,75526 333 0,81968616 109,2981

248 0,61045696 94,47376 291 0,71630232 102,01156 334 0,82214768 109,2981

249 0,61291848 94,47376 292 0,71876384 102,01156 335 0,8246092 111,8107

250 0,61538 93,21746 293 0,72122536 84,67462 336 0,82707072 108,0418

251 0,61784152 95,73006 294 0,72368688 102,01156 337 0,82953224 109,2981

252 0,62030304 94,47376 295 0,7261484 103,0166 338 0,83199376 109,2981

253 0,62276456 94,47376 296 0,72860992 103,0166 339 0,83445528 109,2981

254 0,62522608 95,73006 297 0,73107144 103,0166 340 0,8369168 109,2981

255 0,6276876 95,73006 298 0,73353296 100,75526 341 0,83937832 109,2981

256 0,63014912 95,73006 299 0,73599448 104,2729 342 0,84183984 109,2981

257 0,63261064 95,73006 300 0,738456 102,01156 343 0,84430136 109,2981

258 0,63507216 95,73006 301 0,74091752 104,2729 344 0,84676288 109,2981

259 0,63753368 94,47376 302 0,74337904 104,2729 345 0,8492244 109,2981

260 0,6399952 95,73006 303 0,74584056 104,2729 346 0,85168592 109,2981

261 0,64245672 95,73006 304 0,74830208 104,2729 347 0,85414744 109,2981

262 0,64491824 95,73006 305 0,7507636 104,2729 348 0,85660896 109,2981

263 0,64737976 96,98636 306 0,75322512 104,2729 349 0,85907048 102,01156

264 0,64984128 96,98636 307 0,75568664 104,2729 350 0,861532 109,2981

265 0,6523028 96,98636 308 0,75814816 104,2729 351 0,86399352 110,5544

266 0,65476432 96,98636 309 0,76060968 104,2729 352 0,86645504 110,5544

267 0,65722584 96,98636 310 0,7630712 105,5292 353 0,86891656 110,5544

268 0,65968736 96,98636 311 0,76553272 104,2729 354 0,87137808 110,5544

269 0,66214888 98,24266 312 0,76799424 105,5292 355 0,8738396 110,5544

270 0,6646104 98,24266 313 0,77045576 105,5292 356 0,87630112 109,2981

271 0,66707192 96,98636 314 0,77291728 105,5292 357 0,87876264 111,8107

272 0,66953344 98,24266 315 0,7753788 105,5292 358 0,88122416 111,8107

273 0,67199496 98,24266 316 0,77784032 105,5292 359 0,88368568 111,8107

274 0,67445648 98,24266 317 0,78030184 105,5292 360 0,8861472 109,2981

275 0,676918 98,24266 318 0,78276336 105,5292 361 0,88860872 115,32834

276 0,67937952 99,49896 319 0,78522488 110,5544 362 0,89107024 113,067

277 0,68184104 98,24266 320 0,7876864 105,5292 363 0,89353176 111,8107

278 0,68430256 98,24266 321 0,79014792 105,5292 364 0,89599328 113,067

279 0,68676408 98,24266 322 0,79260944 106,7855 365 0,8984548 114,07204

280 0,6892256 99,49896 323 0,79507096 106,7855 366 0,90091632 113,067

281 0,69168712 99,49896 324 0,79753248 106,7855 367 0,90337784 113,067

282 0,69414864 99,49896 325 0,799994 106,7855 368 0,90583936 114,07204

283 0,69661016 99,49896 326 0,80245552 106,7855 369 0,90830088 114,07204

284 0,69907168 99,49896 327 0,80491704 106,7855 370 0,9107624 114,07204

285 0,7015332 100,75526 328 0,80737856 106,7855 371 0,91322392 113,067

286 0,70399472 100,75526 329 0,80984008 108,0418 372 0,91568544 113,067

287 0,70645624 102,01156 330 0,8123016 106,7855 373 0,91814696 116,58464

288 0,70891776 100,75526 331 0,81476312 108,0418 374 0,92060848 113,067

1 2 3 4 5 6 7 8 9

375 0,92307 113,067 419 1,03137688 114,07204 463 1,13968376 115,32834

376 0,925532 113,067 420 1,0338384 114,07204 464 1,14214528 115,32834

377 0,927993 114,072 421 1,03629992 110,5544 465 1,1446068 115,32834

378 0,930455 114,072 422 1,03876144 115,32834 466 1,14706832 116,58464

379 0,932916 114,072 423 1,04122296 114,07204 467 1,14952984 116,58464

380 0,935378 114,072 424 1,04368448 114,07204 468 1,15199136 115,32834

381 0,937839 114,072 425 1,046146 114,07204 469 1,15445288 116,58464

382 0,940301 114,072 426 1,04860752 114,07204 470 1,1569144 116,58464

383 0,942762 114,072 427 1,05106904 114,07204 471 1,15937592 117,84094

384 0,945224 114,072 428 1,05353056 115,32834 472 1,16183744 116,58464

385 0,947685 114,072 429 1,05599208 114,07204 473 1,16429896 116,58464

386 0,950147 114,072 430 1,0584536 114,07204 474 1,16676048 116,58464

387 0,952608 113,067 431 1,06091512 115,32834 475 1,169222 115,32834

388 0,95507 114,072 432 1,06337664 113,067 476 1,17168352 114,07204

389 0,957531 114,072 433 1,06583816 115,32834 477 1,17414504 115,32834

390 0,959993 113,067 434 1,06829968 115,32834 478 1,17660656 115,32834

391 0,962454 114,072 435 1,0707612 115,32834 479 1,17906808 111,8107

392 0,964916 114,072 436 1,07322272 114,07204 480 1,1815296 114,07204

393 0,967377 113,067 437 1,07568424 115,32834 481 1,18399112 114,07204

394 0,969839 114,072 438 1,07814576 115,32834 482 1,18645264 114,07204

395 0,9723 113,067 439 1,08060728 115,32834 483 1,18891416 113,067

396 0,974762 114,072 440 1,0830688 115,32834 484 1,19137568 114,07204

397 0,977223 114,072 441 1,08553032 115,32834 485 1,1938372 114,07204

398 0,979685 114,072 442 1,08799184 115,32834 486 1,19629872 114,07204

399 0,982146 114,072 443 1,09045336 115,32834 487 1,19876024 114,07204

400 0,984608 114,072 444 1,09291488 114,07204 488 1,20122176 114,07204

401 0,98707 113,067 445 1,0953764 115,32834 489 1,20368328 114,07204

402 0,989531 114,072 446 1,09783792 115,32834 490 1,2061448 115,32834

403 0,991993 114,072 447 1,10029944 115,32834 491 1,20860632 114,07204

404 0,994454 114,072 448 1,10276096 115,32834 492 1,21106784 114,07204

405 0,996916 113,067 449 1,10522248 115,32834 493 1,21352936 114,07204

406 0,999377 116,5846 450 1,107684 115,32834 494 1,21599088 114,07204

407 1,001839 114,072 451 1,11014552 115,32834 495 1,2184524 115,32834

408 1,0043 114,072 452 1,11260704 115,32834 496 1,22091392 115,32834

409 1,006762 114,072 453 1,11506856 115,32834 497 1,22337544 115,32834

410 1,009223 114,072 454 1,11753008 115,32834 498 1,22583696 115,32834

411 1,011685 111,8107 455 1,1199916 115,32834 499 1,22829848 115,32834

412 1,014146 114,072 456 1,12245312 115,32834 500 1,23076 116,58464

413 1,016608 111,8107 457 1,12491464 115,32834 501 1,23322152 116,58464

414 1,019069 114,072 458 1,12737616 115,32834 502 1,23568304 116,58464

415 1,021531 114,072 459 1,12983768 115,32834 503 1,23814456 116,58464

416 1,023992 114,072 460 1,1322992 115,32834 504 1,24060608 116,58464

417 1,026454 114,072 461 1,13476072 115,32834 505 1,2430676 116,58464

418 1,028915 114,072 462 1,13722224 114,07204 506 1,24552912 119,09724

Таблица П.2.2

Временной ряд изменения силы резания в процессе обработки, индексированный

№ п/п Время Сила № п/п Время Сила № Время Сила

Ъ с Р, Н ^ с Р, Н п/п Ъ с Р, Н

1 2 3 4 5 6 7 8 9

0 0,03 -1,133 39 1,740 -8,671 78 3,495 -12,189

1 0,075 1,379 40 1,785 -12,189 79 3,540 -12,189

2 0,12 1,379 41 1,830 -12,189 80 3,585 -4,902

3 0,165 2,385 42 1,875 -12,189 81 3,630 -4,902

4 0,21 2,385 43 1,920 -12,189 82 3,675 0,123

5 0,255 3,641 44 1,965 -13,445 83 3,720 1,379

6 0,3 3,641 45 2,010 -14,702 84 3,765 0,123

7 0,345 2,385 46 2,055 -8,671 85 3,810 0,123

8 0,39 4,897 47 2,100 -1,133 86 3,855 -2,390

9 0,435 4,897 48 2,145 0,123 87 3,900 -3,646

10 0,48 6,154 49 2,190 0,123 88 3,945 -6,159

11 0,525 6,154 50 2,235 2,385 89 3,990 -6,159

12 0,57 4,897 51 2,280 6,154 90 4,035 -4,902

13 0,615 6,154 52 2,325 0,123 91 4,080 -6,159

14 0,66 2,385 53 2,370 0,123 92 4,125 -4,902

15 0,705 2,385 54 2,415 -4,902 93 4,170 -3,646

16 0,75 2,385 55 2,460 -2,390 94 4,215 0,123

17 0,795 3,641 56 2,505 -2,390 95 4,260 0,123

18 0,84 2,385 57 2,550 -2,390 96 4,305 0,123

19 0,885 0,123 58 2,595 -1,133 97 4,350 -2,390

20 0,93 2,385 59 2,640 0,123 98 4,395 -3,646

21 0,975 0,123 60 2,685 2,385 99 4,440 -8,671

22 1,02 2,385 61 2,730 0,123 100 4,485 -3,646

23 1,065 2,385 62 2,775 0,123 101 4,530 -3,646

24 1,11 2,385 63 2,820 1,379 102 4,575 -2,390

25 1,155 2,385 64 2,865 2,385 103 4,620 -1,133

26 1,2 1,379 65 2,910 -2,390 104 4,665 -2,390

27 1,245 0,123 66 2,955 -6,159 105 4,710 -3,646

28 1,29 0,123 67 3,000 -4,902 106 4,755 -6,159

29 1,335 1,379 68 3,045 -3,646 107 4,800 -1,133

30 1,38 1,379 69 3,090 -2,390 108 4,845 -1,133

31 1,425 0,123 70 3,135 -6,159 109 4,890 -2,390

32 1,47 -1,133 71 3,180 -6,159 110 4,935 -4,902

33 1,515 -1,133 72 3,225 -2,390 111 4,980 -7,415

34 1,56 -2,390 73 3,270 -6,159 112 5,025 -7,415

35 1,605 -6,159 74 3,315 -8,671 113 5,070 -7,415

36 1,65 -7,415 75 3,360 -10,933 114 5,115 -9,676

37 1,695 -7,415 76 3,405 -10,933 115 5,160 2,385

38 0,03 -1,133 77 3,450 -12,189 116 5,205 2,385

1 2 3 4 5 6 7 8 9

117 5,250 0,123 160 7,185 0,123 203 9,120 -2,390

118 5,295 -6,159 161 7,230 1,379 204 9,165 0,123

119 5,340 -6,159 162 7,275 0,123 205 9,210 2,385

120 5,385 -6,159 163 7,320 2,385 206 9,255 6,154

121 5,430 -8,671 164 7,365 3,641 207 9,300 6,154

122 5,475 -7,415 165 7,410 8,666 208 9,345 4,897

123 5,520 -7,415 166 7,455 9,923 209 9,390 6,154

124 5,565 -8,671 167 7,500 11,179 210 9,435 7,410

125 5,610 -3,646 168 7,545 11,179 211 9,480 6,154

126 5,655 0,123 169 7,590 12,184 212 9,525 1,379

127 5,700 2,385 170 7,635 11,179 213 9,570 -2,390

128 5,745 3,641 171 7,680 6,154 214 9,615 -2,390

129 5,790 4,897 172 7,725 2,385 215 9,660 -3,646

130 5,835 4,897 173 7,770 0,123 216 9,705 -3,646

131 5,880 3,641 174 7,815 -3,646 217 9,750 0,123

132 5,925 7,410 175 7,860 -3,646 218 9,795 4,897