Разработка методов оптимизации динамических режимов работы бесфрикционных приемно-намоточных механизмов для машин синтетического волокна тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 05.02.13, кандидат технических наук Лукин, Владимир Николаевич

• Лукин, Владимир Николаевич
• кандидат технических наук
• 1984

Оглавление диссертации кандидат технических наук Лукин, Владимир Николаевич

ВВЕДЕНИЕ.

1. БЕОФРИКЦИОННЫЕ ПРИЕМНО-НАМОТОЧНЫЕ МЕХАНИЗМЫ И МЕТОЛД РАСЧЕТА ИХ ПАРАМЕТРОВ. СОСТОЯНИЕ ВОПРОСА

1.1. Технологические схемы современных беофрикционных приемно-намо точных механизмов.

1.2. Расчетные схемы для исследования некоторых режимов работы БПНМ.

1.3. Математическая модель динамики синхронно-реактивного привода БПНМ.

1.4. Алгоритмы численного исследования переходных процессов в синхронно-реактивных приводах намоточных механизмов.

1.5. Цели и задачи диссертационной работы

2. МАТЕМАТИЧЕСКИЕ МОДЕЛИ ЕЕСФРИВДОННЫХ ПРИЕМНО-НАМОТОЧНЫХ МЕХАНИЗМОВ.

2.1. Математическая модель динамики БПНМ с синхронно-реактивным двигателем.

2.2. Расчет динамических режимов работы и параметров бесфрикционного намоточного устройства с импульсным управлением.

2.3. Расчет деформации и натяжения нити при намотке с учетом влияния нитераскладчика . ИЗ

2.4. Устойчивость систем бесфриквдонных наматывающих механизмов.

2.5. Математическая модель работы бесфрикционного приемно-намоточного механизма с двухроторным приводом.

3. ОПТИМИЗАЦИЯ ПАРАМЕТРОВ МОТАЛЬНЫХ МЕХАНИЗМОВ И ИХ ЭЛЕКТРОПРИВОДОВ В ЦЕЛЯХ УЛУЧШЕНИЯ КАЧЕСТВА НАМАТЫВАЕМОГО ПРОДУКТА.

3.1. Метод последовательной линеаризации для задач оптимального управления при исследовании бесфрикционных наматывающих механизмов

3.2. Синхронно-реактивный привод БПНМ и его оптимальное управление в период регулирования частоты вращения паковки с волокном

3.3. О выборе формы функционала качества процесса намотки синтетической нити.

3.4. Оптимизация формы кривой канавки пространственного кулачка нитераскладчика.

3.5. Вопросы оптимизации параметров механизма мотания с импульсным управлением

4. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ МОДЕЛИ БЕСФРИВДЮННЫХ ПРИЕМНО-НАМ0Т0ЧНЫХ МЕХАНИЗМОВ И ИХ УЗЛОВ.

4.1. Моделирование динамических режимов синхронного реактивного привода БПНМ.

4.2. Опытный бесфрикционный мотальный механизм с синхронным реактивным приводом.

4.3. Экспериментальные кривые для коэффициента проскальзывания прикаточного ролика при бе фрикционном наматывании.

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Разработка методов оптимизации динамических режимов работы бесфрикционных приемно-намоточных механизмов для машин синтетического волокна»

Рост производства химических волокон и нитей, предусмотренный «Основными направлениями экономического и социального развития СССР на 1981 - 1985 гг. и на период до 1990 г.", утвержденными ХХУ1 съездом КПСС, ставит перед промышленностью больше и ответственные задачи. Так, в конце XI пятилетки планируется увеличение выпуска химических волокон до 1,6 млн. тонн в год / I /, в том числе 920 тыс. тонн синтетических волокон и нитей. Примерно 80$ прироста мощности должно быть достигнуто за счет повышения производительности труда при одновременном улучшении качества выпускаемой продукции и расширении ее ассортимента. Это требует от специалистов отрасли поиска новых схем, конструкций, создания оборудования, основными признаками которого являются: увеличенная мощность,повышенная надежность,комплексная механизация и автоматизация трудоемких операций,использование принципиально новых технических решений, позволявдих интенсифицировать основные технологические процессы при снижении их удельной энергоемкости,внедрение систем автоматизированного управления с привлечением последних достижений электронной промышленности и вычислительной техники. Все более актуальными становятся проблемы охраны окружающей среды и улучшения санитарно-гигиенических условий труда.

Необходимо отметить,что зарубежные фирмы,занятые изготовлением машин для производства химических волокон „Лизона" (США} . иБарлаг" (.ФЕТ),„Текстима" (ГДР), „Тойобо" (Япония) и др. работают над решением таких же вопросов. Это объясняется прежде всего тем,что в мировом производстве доля химических волокон, преимущественно синтетических, в общем балансе текстильного сырья непрерывно растет. Отмечено, что в 1978 г. химические волокна впервые превзошли по выпуску хлопок и заняли первое место в мировой структуре производства текстильного сырья / 2 /: хлопок натуральный - 46,9$ химические волокна - 47,6$ шерсть - 5,3$ шелк - и,2 %.

Это непрерывное увеличение выпуска химических волокон и заставляет все фирмы и заводы, изготавливающие машины для производства синтетических и искусственных нитей, непрерывно совершенствовать свою продукцию, изыскивать принципиально новые технические решения и технологии.

В постановлении ЦК КПСС и Совета Министров СССР .»0 мерах по ускорению научно-технического прогресса в народном хозяйстве" (август, 1983 г.} / 3 / отмечается необходимость коренного улучшения всей работы в этой области и в качестве одного из главных направлений намечена широкая автоматизация технологических процессов на основе применения робототехнических комплексов и вычислительной техники.

Создание современного оборудования основано на проведении глубоких предпроектных разработок, использовании новейших достижений естественных наук. Ускорить подобные исследования можно с помощью методов имитационного математического моделирования на базе быстродействующих ЭЦЕМ, современных достижений вычислительной математики, теории оптимального управления и других математических дисциплин.

В технологическом процессе производства синтетических нитей наиболее трудоемкими операциями являются формование и намотка. От этих операций в значительной степени зависит качество выпускаемой продукции. Следовательно, совершенствование формовочно--намоточных машин является одной из первоочередных задач. В области создания оборудования для формования синтетических нитей из расплава такие задачи решаются на путях повышения скорости формования (следовательно и намотки) , совмещение формования и вытягивания до получения полностью вытянутых нитей, что также требует резкого увеличения скорости приема нити. Естественно, что и дальнейшие операции (перезаправка нити, съем, транспортировка и сортировка наработанных паковок и т.д.) требуют совершенствования, механизации и автоматизации с целью получения аппаратного оформления полностью автоматизированного формования. Следует отметить,что повышение скорости формования должно сопровождаться и подчиняться строгим технологическим требованиям. Например, время для проведения любой операции получения синтетического волокна определяется скоростями процессов, протекающих в волокнах (диффузия осадителя, растворителя, перенос тепла, кристаллизация и т.п.) и в окружающей их среде гидродинамические процессы, массообмен, теплообмен и т.п.

Скорости же протекания процессов внутри волокна и вне его лимитируются принципиальными физико-химическими закономерностями. В некоторых случаях пределы скоростей этих процессов далеко еще не исчерпаны. Так, при формовании из расплава, охлаждение струй и кристаллизация в поле аксиальных механических напряжении особенно нитей малой линейной плотности и с малым числом волокон протекают очень быстро, и время этих процессов находится за пределами формования с реально применяемыми скоростями. По данным Ленинградского филиала ЕНИИЕПРОЕКТ достижение скоростей формования 200 - 250 м/с., видимо, не предел с физико-химической точки зрения. Таким образом, повышение скоростных возможностей оборудования (а для нитей большой линейной плотности еще и скорости .охлаждения) имеет принципиальное значение. Нужно иметь в виду, что в дальнейшем для интенсификации процессов формования будут использованы различного вида физические поля (ультразвук, электрическое и магнитное поле, ТВЧ и т.д.), поэтому в проекты создаваемого оборудования должны закладываться скорости, близкие к предельным с точки зрения физико-химических закономерностей, установленных в настоящее время.

Существующие отечественные агрегаты для формования синтетических нитей оснащены, в основном, фрикционными приемно-наглоточными механизмами, которые не в состоянии обеспечить высокоскоростной прием нити из-за увеличения проскальзывания, возможностей отрыва фрикщонного цилиндра от бобины, разрущения нити и т.п. Для проектирования новых, более производительных машин по производству синтетических нитей с высокой скоростью приема нити необходимы совершенные приемно-намоточные механизмы, отвечающие современным требованиям технологического процесса, более того, учитывающие перспективу значительного роста скоростей приема нити.

Увеличение производительности труда может быть получено также за счет увеличения веса паковок и уменьшения угаров нити. Это направление совершенствования также не может быть обеспечено в полной мере фрикционной намоткой.

Таким образом, актуальными и перспективными являются исследования по созданию новых бесфрикционных высокоскоростных приемно--намоточных механизмов, разработка их теории, методов динамического анализа и оптимального синтеза, а также методики их инженерного расчета.

Далее будем рассматривать мотальные механизмы, крутящий момент которых создается электромеханическим преобразователем энергии. Изучаемый объект в этом случае весьма сложен для исследования. Это связано, в первую очередь, с тем, что паковка, находясь на одной оси с приводным электродвигателем, испытывает на себе влияние электромагнитного поля через статор и ротор двигателя, а также воздействие усилий механического происхождения. Стандартная методика выбора электродвигателя с использованием его механической характеристики, которая подбирается под характеристику устройства, здесь практически не приемлема, по крайней мере, по двум основным причинам: не изучены с достаточной степенью точности сами механические характеристики мотальных устройств, особенно для высокоскоростных режимов; среди серийных отечественных элетроприводов не существует таких, которые бы имели нужные характеристики даже в приближенном виде.

Технологический процесс наматывания свежесформованной нити также следует отнести к категории сложных процессов, так как он характеризуется большим числом взаимосвязанных факторов, наличием неконтролируемых и случайных возмущений. В то же время точность отработки отдельных параметров процесса наматывания (окружной скорости паковки, натяжения нити) должна быть достаточно высока. Это вызывается весьма жесткими требованиями, которые предъявляются к качеству продукции по линейной плотности, прочности и т.п. Тем более высоки требования к точности расчетов процесса наматывания и мотального механизма при математическом моделировании их работы. Отсутствие же математических моделей и недостаточные знания динамических свойств объекта исследования приводит к интуитивному управлению процессом, что отражается на производительности машин и качестве выпускаемого продукта. Математическое оснащение - один из основных путей повышения производительности труда исследователя. Вместо проведения бесчисленных опытов комбинаторного типа, поиска эмпирических зависимостей следует использовать достижения современной математики и вычислительной техники для получения тех же результатов более экономичными и достоверными методами. В частности, описание работы бесфрикционных механизмов системами обыкновенных дифференциальных уравнений и их решение численными методами, обеспечивающими нужную точность,еще не получило должного развития. В научной литературе присутствуют зависимости,описывающие главным образом статические режимы работы.В то же время моделирование динамических процессов в достаточной степени не изучено. А именно эти процессы вызывают отклонения от технологически заданного режима работы. Отсюда ясна актуальность математического моделирования именно динамических режимов работы с помощью дифференциальных уравнений. Учитывая, что численные методы не предъявляют особых требований к форме записи, оказывается возможным включать в уравнения члены традиционно опускаемые из-за их сложной формы и предполагаемой малости. Вместе с тем суммарный эффект учета этак малых членов может оказаться весьма существенным. Таким образом, построение динамических моделей со средоточенными параметрами беофрикционных приемно-намоточных механизмов в виде систем дифференциальных уравнений, разработка методов их численного интегрирования весьма важны и актуальны.

Создание указанных моделей позволяет перейти к решению задач по оптимизации параметров механизма и электропривода, способов его питания и т.п. и таким образом, к выдаче практических рекомендаций по совершенствованию всего узла наматывания при бесфрикционном приеме синтетической нити.

Данная работа выполнена в соответствии с планом важных научно-исследовательских работ кафедры электротехники ЛИТЛП им. С.М. Кирова, проводимых совместно с ЛСКТБ им. К. Маркса и соответствует рекомендациям Всесоюзной научно-технической конференции м Создание прогрессивного оборудования для производства химических волокон" С г. Чернигов, ВНИИМСВ, 1982 г.) , в которых, в частности, среди основных направлений научно-исследовательских и опытно-конструкторских работ названы и вопросы, рассмотренные в диссертации: разработка и совершенствование высокоскоростных приемно-на-моточных устройств; развитие работ по созданию электроприводов к машинам для производства химических волокон на базе преобразователей частоты, в том числе по созданию ряда синхронных электродвигателей; внедрение расчетных методов на стадии проектирования с широким применением вычислительной техники и средств механизации конструкторского труда.

Главной целью диссертационной работы является изучение динамических процессов в бе фрикционных лриемно-намоточных устройствах для формования синтетических волокон, нитераскладочных механизмах с помощью имитационных математических моделей и экспериментальных исследований, разработка методов оптимизации параметров указанных механизмов и способов управления ими, а также создание на этой базе методик расчета высокоскоростных устройств намотки, апробированных при разработке новых конструкций и нацеленных на широкое использование ЭВЛ на стадаи проектирования и доводки.

Для достижения поставленной в работе цели необходимо решить следующие задачи.

1. Провести анализ существующих конструкций бе фрикционных мотальных механизмов и методов математического описания их работы. Изучить известные статические и динамические модели с точки зрения адекватности реальным процессам намотки.

2. Разработать математические модели беофриьсционных приемно-намоточных механизмов в виде систем обыкновенных дифференциальных уравнений, более полно описывающих работу механизма и деформацию нити при намотке за счет комплексного учета электромагнитных процессов приводного двигателя, параметров мотального устройства и наматываемого продукта. Исследовать эти модели, предложить методы их анализа и способы численного решения, которые обеспечивают необходимую точность и быстродействие.

3. Разработать методы оптимизации динамических режимов рассматриваемых механизмов с использованием теории оптимального управления. Осуществить оптимизационные расчеты параметров конкретных опытных механизмов и их узлов, способов регулирования частоты вращения бобинодержателя на основе приближенных методов оптимального управления. Результаты расчетов подтвердить экспериментально.

4. Составить пакет прикладных программ, обеспечивающих возможность численного моделирования на ЭВМ динамики высокоскоростных бесфрикщонных приемно-намоточных механизмов и их узлов, получить с использованием этих программ выводы,важные для практики.

Поставленные в диссертации задачи решаются теоретическими и экспериментальными методами с применением современного математического моделирования и высокоточной измерительной техники. Теоретическая часть работы основана на использовании аппарата теории машин и механизмов, на построении, анализе и численном решении систем дифференциальных уравнений, описывающих динамические процессы бесфрикционных наматывающих механизмов и их узлов, а также на применении теории оптимального управления.

Для получения экспериментальных результатов используются специальные стенды и опытные образцы бесфрикционных намоточных механизмов. Проводится количественный анализ соответствия теоретических положений реальным процессам в действующем механизме.

Развитие основного направления исследований диссертационной работы базируется на следующих новых научных результатах.

Разработаны математические модели динамических процессов в бесфрикционном приемно-намоточном механизме в виде систем дифференциальных уравнений, описывающих наиболее полно как электромагнитные цроцессы двигателя, так и механические параметры устройства мотания и наматываемого продукта. Впервые проведен анализ полученных систем уравнений и предложены методы их численного интегрирования, которые позволяют достигнуть необходимой точности при нахождении решения. На этой основе разработаны формализованные методы оптимизации динамических режимов работы наматывающих устройств с использованием теории оптимального управления, а также выполнены расчеты по оптимизации параметров конкретных опытных механизмов, причем для оценки качества работы предложены различные функционалы. Проведен сравнительный анализ их пригодности при решении конкретных оптимизационных задач. В частности, впервые исследован вопрос об оптимальном способе управления бесфрикционным мотальным механизмом с синхронно-реактивным приводом в моменты, когда требуется изменение скорости вращения паковки, проведен численный анализ и оптимизация импульсного способа регулирования асинхронного привода, предложены и осуществлены способы оптимизации профиля канавки пространственного кулачка нитераскладчика,получены определенные результаты при исследовании устойчивости процесса намотки на конечном промежутке времени.

Разработана оригинальная конструкция двухроторного привода для намоточных механизмов бесфриквдонного типа (решение ВБИИГШ от 12.07.84 о выдаче авторского свидетельства по заявке № 3705310/24-07 от 29.02.84 ) , предложена и апробирована методика его численного расчета.

Практическая ценность работы состоит в том, что предложенные математические модели работы приемно-намоточных механизмов доведены до уровня стандартных программ для расчета динамических процессов в таких механизмах. Указанные программы записаны в библиотеках ВЦ ЛИТЛП им, С.М. Кирова, Красноярского госуниверситета и используются в учебных и научных целях. Для применения в расчетах проектируемых намоточных устройств и решения специальных систем дифференциальных уравнений аналогичные программы переданы в СКТБ МХВ ЛМО им. К. Маркса, ПО .Химволокно" (г. Красноярск); разработанные методы оптимизации параметров приемно-намоточных механизмов и их электроприводов с использованием функционалов качества могут применяться при решении широкого круга задач динамики при проектировании и совершенствовании устройств мотания различного назначения; научные результаты диссертации использованы в выполняемой на кафедре электротехники ЛИТЛП по заказу ЛМО им. К. Маркса научно-исследовательской работе .Разработка и исследование электропривода с щфровым управлением для мотального механизма намоточно-вы-тяжной машины" (тема 43/83-84, номер государственной регистрации 81020259) ; применение результатов диссертационной работы позволило создать беофрикционный приемно-намоточный механизм с дискретным измерением скорости наматывания и щфровым регулированием частоты вращения синхронно-реактивного привода бобинодержателя.

Основные научные результаты диссертации и построенные на их основе методы оптимизации динамических режимов работы намоточных устройств, способы расчета параметров были доложены на научном семинаре кафедры математического анализа и дифференциальных уравнений Красноярского госуниверситета ( март, 1982 г. ) ; на научных семинарах кафедры электротехники ЛИТЛП им. С.М. Кирова (1981 - 1984 гг.) ; на научном семинаре лаборатории автоматического управления распределенными процессами ВЦ СОАН СССР, г. Красноярск (март, 1984 г.J ; на научном семинаре кафедры теории систем управления Ленинградского госуниверситета им. A.A. Дцанова (ишь, 1984 г.) ; на научном семинаре кафедры проектирования машин текстильной и легкой промышленности ЛИНЯЛ им. С.М. Кирова (июнь, 1984 г.) .

Публикации. По результатам выполненных в диссертации исследований опубликовано восемь работ, а также получено решение ВНИИГШ о выдаче авторского свидетельства.

Диссертация состоит из введения, четырех разделов, заключения, списка использованных литературных источников и приложений.

Заключение диссертации по теме «Машины, агрегаты и процессы (по отраслям)», Лукин, Владимир Николаевич

вывода

На основе результатов, полученных в диссертационной работе, можно сделать следущие выводы.

1. Целесообразно и продуктивно изучение динамических режимов бесфрикционных намоточных механизмов с электромеханическим приводом вести, используя математическое моделирование на основе систем дифференциальных уравнений, описывающих совокупность процессов в приводе, исполнительном механизме и наматываемой нити.

2. Возникающие системы уравнений относятся к специальному типу так называемых жестких систем, для решения которых следует применять специальные системные и неявные методы, позволяющие получать решение с требуемой точностью на исследуемом временном промежутке и тем самым численно отследить все нюансы динамического поведения наматываемого продукта в зависимости от параметров приводного двигателя и механизма.

3. Вновь построенные математические модели бесфрикционных мотальных механизмов с синхронно-реактивным и асинхронным приводом, узлов нитераскладочного кулачкового механизма позволили свести вопрос поддержания заданного натяжения к формальным задачам оптимального управления, для которых дано приближенное численное решение на основе метода последовательной линеаризации. Расчеты проведены для реальных механизмов и нити, а результаты использованы при конструировании опытных мотальных механизмов и их узлов.

4. Анализ устойчивости работы бесфрикционных мотальных механизмов может быть проведен с использованием понятия устойчивости на конечном промежутке времени. В работе дана методика численных расчетов, а также получена практическая интерпретация параметров эллипсоида начальных возмущений, позволяющая корректировать элементы механизма с целью его совершенствования.

5. Теоретически обоснована и экспериментально подтверждена возможность и целесообразность использования впервые разработанного двухроторного асинхронного двигателя повышенного скольжения в бесфрикционном мотальном механизме с импульсным управлением. Дополнительный ротор несет на себе лопатки вентилятора и использует для своего вращения магнитные потоки рассеяния лобовой части статорных обмоток. Это повышает технико-экономические показатели механизма в целом.

6. Проведено теоретическое и экспериментальное исследование многопозиционного импульсного регулирования скорости намотки с квантованием как напряжения питания приводного двигателя, так и частоты его включений.На этой основе выбраны оптимальные способы многопозиционного регулирования, которые испытываются на опытном образце намоточного механизма,изготовленного на кафедре электротехники ЛИТЛП им. С.М. Кирова по заказу ЛМО им. К. Маркса.

7. Экспериментальные исследования намоточных механизмов и их отладка значительно ускоряются и совершенствуются при использовании имитатора натяжения нити, входящего в испытательный стенд, который позволяет замерять некоторые параметры процесса намотки, исследовать динамику привода и проводить сравнительный анализ теоретических и опытных результатов.

8. Результаты проведенных исследований, алгоритмы и программы внедрены в практику инженерных расчетов на различных промышленных предприятиях. Ожидаемый экономический эффект только за счет уменьшения затрат машинного времени, экономии инженерного труда составит несколько тысяч рублей в год.

9. На базе полученных математических моделей, стандартных программ их решения, экспериментальных установок разработаны лабораторные работы, а также читаются спецкурсы для студентов разных специальностей в научно-учебных целях.

Таким образом в диссертационной работе предложены эффективные методы теории данамического анализа и оптимального синтеза мотальных механизмов и их узлов, позволяющие обосновать оригинальные способы их расчета и проектирования.

194 ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Эффективное исследование проблем, связанных с разработкой и внедрением бесфрикционных приемно-намоточных механизмов для машин синтетического волокна возможно только с привлечением современных математических методов, основанных главным образом на системном анализе процесса мотания, создании на этой базе совершенных модельных представлений, использовании теории оптимального управления при проектировании высокоскоростных механизмов.

Основным направлением, разрабатываемым в диссертации, является построение и исследование теоретическое и экспериментальное динамических моделей системы: электропривод - исполнительный механизм - наматываемая нить. Такая постановка задачи потребовала привлечения и разработки соответствующего математического аппарата, методов динамического анализа и оптимального синтеза приемно-намоточных механизмов и их узлов. Б качестве важнейшего элемента теоретической модели в работе принята система дифференциальных уравнений.

В диссертации изучаются прежде всего динамические свойства наматывающих устройств, причем рассматриваются нелинейные и нестационарные модели, которые позволяют наиболее полно описать взаимосвязь всех звеньев исследуемой функциональной зависимости. Интегрирование систем дифференциальных уравнений подобного типа возможно только с использованием приближенных численных методов, конкретный выбор которых в данном случае является весьма сложной задачей.Учет большого числа факторов при построении моделей наматывающих механизмов,привлечение к описанию процесса намотки функций с сильно отличающимися временными характеристиками ведет к появлению так называемых жестких систем уравнений.

В диссертации теоретически и на основе глубокого численного эксперимента показана эффективность системных и неявных методов интегрирования. На этой базе изучены модели бесфрикционного мотального механизма с синхронно-реактивным и асинхронным двигателями в режимах пуска, намотки, регулирования скорости вращения и т.п. Построена и исследована также математическая модель работы нитераскладочного устройства, которая позволяет оценить влияние его параметров на характеристики наматываемого продукта, даны примеры исследования устойчивости получаемых численных решений.

Таким образом, предложены способы автоматизированного решения разнообразных задач динамического анализа наматывающих механизмов, что является необходимой предпосылкой создания современной высокопроизводительной техники для производства синтетической нити.

Этой же цели служат разработанные в диссертации методы оптимального синтеза бесфрикционных намоточных механизмов и их узлов путем использования теории оптимального управления. Учитывая новизну такой постановки, исследуются различные формы функционалов качества с точки зрения свойств наматываемого продукта, даются конкретные рекомендации по их выбору.

Для решения формализованной задачи оптимального управления используется приближенный численный метод последовательной линеаризации, который является типичным методом построения минимизирующей последовательности управлений и опирается на вычисление функциональных производных. Указанным способом решен ряд конкретных задач, связанных с оптимальным выбором частоты и напряжения питания синхронно-реактивного привода намоточного механизма во время регулирования скорости приема нити, а также задачи, относящиеся к оптимизации формы канавки кулачка нитераскладчика. При этом использовались различные формы функционалов качества.

Для мотального механизма с импульсным регулированием были применены классические способы поиска оптимума функции качества, основанные на идее покоординатного спуска.

Все предлагаемые методы и алгоритмы имеют программное обеспечение и могут использоваться в практике инженерных расчетов.

Научная достоверность разработанных математических моделей и способов решения оптимизационных задач подтверждается целым рядом экспериментов на специальных стендах и установках.

Список литературы диссертационного исследования кандидат технических наук Лукин, Владимир Николаевич, 1984 год

1. Основные направления экономического и социального развития СССР на 1981 1985 годы и на период до 1990 года. В кн.: Материалы ХХУ1 съезда КПСС. -М.,Политиздат,!981 .-223 с.

2. Смирнов B.C. Химические волокна и их роль в химизации народного хозяйства. Химические волокна, 1981, № 6,с. 4-5.

3. О мерах по ускорению научно-технического прогресса в народном хозяйстве: Постановление ЦК КПСС. Правда, 1983, 28 анг.

4. Устройство для наматывания нити. Хасэгаве Кацуми, Хисайта Синтаро, Кавабата Такахира; Торэ К.К. Заявка 58-42562, Япония. Заявл. 04.09.81, № 56-138511, опубл. 12.03.83. МКИ В 65 Н 54/28.

5. Рабкин Р.Л.,Смагоринский А.Б.,Фрадкин А.Ш. Автоматизированные электроприводы машин для производства синтетических нитей.--Л.: Машиностроение, Ленингр. отд-ние, 1982. 167 е.,ил.

6. A.c. 971768 СССР . Устройство для намотки нити на бобину / А.П. Щербаков, Э.А. Толкачев, Э.О. Девликанов, И.И. Маткшев, Ю.М. Александров. Опубл. в Б.И., 1982, & 41.

7. Рабкин Р.Л., Алексеев В.И. Механические характеристики приемно-намоточных устройств с бесфрикционным приводом. Химические волокна, 1973, № 5, с. 62-64.

8. Синица А.П., Фрадин А.Ш. Нагрузочная диаграмма привода высокоскоростного бобинодержателя. В кн.: Создание и исследование оборудования для производства синтетических волокон. Сб. научных трудов ВНИИМСВ, Чернигов, 1976, вып. 29/7, с. I08-II6.

9. Прошков А.Ф. Расчет и проектирование машин для производства химических волокон. М.: Легкая и пищевая промышленность, 1982. - 406 е., ил.

10. Дорфман Л.А. Гидродинамическое сопротивление и теплопередача вращающихся тел. М.,Гос. изд. физ.-мат. литературы, i960, -- 260 е., ил.

11. Трощановский A.A. Расчет аэродинамического сопротивления вращению паковки. Научно-исследовательские труды ВНИИЛтекмаш,1977, }Ь 30, с. 65-69.

12. Талиев В.Н. Аэродинамика вентиляции. М., Гос. изд. по строительству, архитектуре и строительным материалам, 1963, -340с.

13. Беликов А.И. Силовое равновесие цилиндрической бобины на мотальном барабанчике. Изв. вузов. Технол. текстил. пром-ти, 1968, В 3, с. 41-45.

14. Колчин Н.И. Механика машин, т.2, Машгиз, 1962. 535 е.,ил.

15. Вирабов Р.В. О реализации касательной силы в зоне контакта упругих тел при качении. Машиноведение, 1967, № 2, с. 93-106.

16. Вирабов Р.В. Оценка сопротивления качению, обусловленного трением в контакте цилиндрических тел. Машиноведение, 1968, № 2, с. 86-89.

17. Трощановский A.A., Тарасенко Л.Н., Матюшев И.И. Проскальзывание тела намотки при фрикционном наматывании. Изв. вузов. Технол. текстил. пром-ти, 1980, № 3, с. 103-105.

18. Свириденко П.А., Мовшович П.М., Малышков М.М. Регулируемые электроприводы в текстильной промышленности. М.: Лег. индустрия, 1973, - 285 е., ил.

19. Романов М.Ф., Толкачев Э.А. Исследование привода беофрик-ционных намоточных механизмов. Изв. вузов. Технол. текстил. пром-ти, 1977, № 5, с. 102-105.

20. Прошков А.Ф. Исследование и проектирование мотальных механизмов. М.: Машгиз, 1963. - 232 е., ил.

21. Толкачев Э.А. Динамика намоточных механизмов текстильных машин с синхронно-реактивным приводом. Изв. вузов. Технол. тек-стил. пром-ти, 1975, № 5, с. 117-120.

22. Толкачев Э.А. Математическое описание динамики намоточных механизмов. Изв. вузов. Технол. текстил. пром-ти, 1979,2, с. 66-68.

23. Толкачев Э.А. Системный подход к динамическим исследованиям привода текстильных машин. Изв. вузов. Технол. текстил. пром-ти, 1977, 6, с. 79-82.

24. Толкачев Э.А. Моделирование динамических режимов работы в электроприводах текстильных машин. Л.: изд. ЛГУ им.А.А. ¿Еда-нова, 1981. - 160 е., ил.

25. Кононенко Е.В. Синхронные реактивные машины. М.: Энергия, 1970. - 208 е., ил.

26. Толкачев Э.А. Оптимальное управление электромеханическими устройствами намоточных механизмов прядильных машин. Изв. вузов. Технол. текстил. пром-ти, 1978, № 6, с. 97-99.

27. Толкачев Э.А. Оптимальное управление частотно-регулируемым приводом намоточных механизмов. Изв. вузов. Технол. текстил. пром-ти, 1981, № I, с. 69-71.

28. Болтянский В.Г. Математические методы оптимального управления. М.: Наука, 1969. - 408 е., ил.

29. Важнов А.И. Основы теории переходных процессов синхронной машины. М.-Л.: Госэнергшздат, i960. - 312 е., ил.

30. Толкачев Э.А. Схемы замещения синхронных машин. Электричество, 1970, № II, с. 19-25.

31. Демирчян К.С., Волков В.М., Карташев E.H. Сравнительный анализ методов численного интегрирования при расчете переходных процессов в электрических цепях. Электричество, 1976, № 9,с. 47-51.

32. Ракитский Ю.В. Методика последовательного удвоения шага численного интегрирования систем обыкновенных дифференциальных уравнений. Докл. АН СССР, 1972, т. 207, $4, с. 793-795.

33. Климов В.А., Шапошников А.Л. Исследование математических моделей динамических систем текстильных машин оптимизационным методом задания формы решений. Изв. вузов. Технол. текстил. пром-ти, 1979, J&4, с. 74-76.

34. Моисеев H.H., Иванилов Ю.П., Столярова Е.М. Методы оптимизации. М.: Наука, 1978. - 352 с.

35. Шапошников А.Л. Анализ динамических процессов электропривода приемно-намоточных механизмов.- В кн.: Создание прогрессивного оборудования для производства химических волокон. Тез. докл. Всесоюз. науч.-тех. конф. Чернигов, 1982, с. 177-179.

36. Бесекерский В.А., Попов Е.П. Теория системы автоматического регулирования. М.: Наука, 1972. - 767 е., черт.

37. Климов В.А., Лаврентьев С.М. Анализ нелинейных эффектов взаимодействия электромагнитных полей в синхронных реактивных машинах. Изв. вузов. Технол. текстил. пром-ти, 1983, № 5,0.64-67.

38. Орестова A.B., Вульфсон И.И. Аналитическое исследование колебаний утяжного рычага обувной машины. Сб. трудов ЛИТЯГЕим. С.М. Кирова, 1971, вып XI, с. 21-23.

39. Толкачев Э.А. Анализ работы привода текстильных машин с синхронно-реактивным двигателем. Изв. вузов. Технол. текстил. пром-ти, 1974, $ 3, с. III—114.

40. Толкачев Э.А., Романов М.Ф. Динамика тиристорного синхронно-реактивного привода приненулевых начальных условиях. -Электротехника, 1976, $3, с. 13-16.

41. Толкачев Э.А. Статика и динамика синхронного магнитоэлектрического привода текстильных машин. Изв. вузов. Технол. текстил. пром-ти, 1976, J6 4, с. 96-100.

42. Петров И.И., Мейстель A.M. Спевдальные режимы работы асинхронного электропривода. -М.: Энергия, 1968. 264 е.,черт.

43. Сипайлов Г.А., Лоос А.В. Математическое моделирование электрических машин. М.: Высшая школа, 1980. - 176 е., ил.

44. Грузов Л.Н. Методы математического исследования электрических машин. М.: Госэнергоиздат, 1953. - 562 е., ил.

45. Сухарев В.А., Пирогов В.А. 0 точности регулирования скорости наматывания синтетических нитей при формовании. Химические волокна, 1972, № I, с. 59-61.

46. ГОСТ 15897-79. Нить капроновая для технических тканей. Технические условия. М.: Изд-во стандартов, 1979. - 7 с.

47. ГОСТ 10063-83. Нить капроновая для текстильной промышленности. Технические условия. М.: Изд-во стандартов, 1983. -II с.

48. Ракитский Ю.В., Устинов С.М., Черыоруцкий И.Г. Численные методы решения жестких систем. М.: Наука, 1979. - 208 е., ил.

49. Современные численные методы решения обыкновенных дифференциальных уравнений / Дж. Холл, Дж. Уатт. М.: Мир, 1979.312 с.

50. Форсайт Дж., Малькольм М., Моулер К. Машинные методы математических вычислений. М.: Мир, 1980. - 279 с.

51. Шуп Т. Решение инженерных задач на ЭВМ. М.: Мир, 1982. - 238 с.

52. Cuiitiz С, Г., HUckfeíclen J-.O. Майкоп, г?/iíiff t(j/^ctÍion%,— Ptot. Hai, Azaoi. Sel USA, 19SZ, 38.59. ^eikZcpuUl J nUMetlcat mtihoci ^ог ícmtordinal y oUffetenhctl ¿c^aiion* uñik laxgt L Lp±ckih

53. C€>niírciH,H.— Jnfotm. P*oce.$UK(f 6>B 9 i9S9.

54. Фаддеев Д.К., Фаддеева В.Н. Вычислительные методы линейной алгебры. М.: Гос. изд-во физ.-мат. лит-ры, 1960. - 656 е., ил.

55. Демидошч Б.П., Марон И.А., Шувалова Э.З. Численные методы анализа. М.: Наука. - 368 с.

56. Директор С., Рорер Р. Введение в теорию систем. М.: Мир, 1974. - 464 с.

57. Толкачев Э.А., Романов М.Ф., Лукин В.Н. Математическая модель динамики бесфрикционного намоточного механизма с синхронно-реактивным двигателем. Изв. вузов. Технол. текстил. цром-ти, 1982, J& 5, с. 62-67.

58. Толкачев Э.А., Лукин В.Н., Лукина P.A. Расчет режимов работы приемно-намоточного механизма с синхронно-реактивным двигателем. В кн.: Оптимизация режимов работы систем электроприводов. Сб. науч. трудов. Красноярск: изд. КПИ, 1982, с. 75-78.

59. Андреев A.B. Передача трением. М.: Машиностроение, 1978. - 176 е., ил.

60. Щербаков А.П. Разработка и исследование приемно-намоточных механизмов бесфрикционного типа с измерительными дисками. Дис. на соиск. учен. степ. канд. техн. наук. Л., 1984.

61. Щербаков А.П., Девликанов Э.О., Толкачев Э.А. Модульный намоточный механизм бесфрикционного типа. В кн.: Создание прогрессивного оборудования для производства химических волокон. Тез. докл. Всесоюз. науч.-техн. конф. Чернигов, 1982, т. 2, с. 81-84.

62. Биржаков М.Б., Щербаков А.П., Толкачев Э.А. Система измерения частоты вращения ротора со схемой защиты. Реферативный сб. НИИЭинформэнергомаш. Энергетическое машиностроение, 1982,10, с. 13-15.

63. Биржаков М.Б., Щербаков А.П., Толкачев Э.А. Асинхронный двигатель для системы автоматического регулирования. Реферативный сб. НИИЭинформэнергомаш. Энергетическое машиностроение, 1982, В 10, с. 9-И.

64. Исследование электроприводов бефрикционного приемно-намоточного механизма: Отчет / Ленингр. ин-т текстил. и легк. пром-ти. Рук. работы Толкачев Э.А. 174/79-80; ГР 79080106. -Л., 1980.

65. Исследование и синтез механизмов машин производства и переработки химических волокон: Отчет / Ленингр. ин-т текстил. и легк. пром-ти. Рук. работы Толкачев Э.А. 43/81, № ГР 81020259.Л., 1981.

66. Исследование и синтез механизмов машин производства и переработки химических волокон: Отчет / Ленингр. ин-т текстил. и легк. пром-ти. Рук. работы Толкачев Э.А. Доп. соглашение к дог. 43/81; JS ГР 81020259. - Л., 1982.

67. Левитский Н.И. Теория механизмов и машин. М.: Наука, 1979. - 576 е., ил.

68. Асинхронные двигатели серии 4А: Справочник / А.Э. Крав-чик, М.М. Шлаф, В.И. Афонин, Е.А. Соболенская. М.: Энергоиздат, 1982. - 504 е., ил.

69. Копылов И.П. Применение вычислительных машин в инженерно экономических расчетах. М.: Высшая школа, 1980. - 263 е.,ил.

70. Щербаков А.П., Ковалев E.H., Толкачев Э.А. Прибор для измерения неравномерности частоты вращения. Информационный листок № 428-82. Л.: изд. ЛенЦНТИ, 1982.

71. Носов М.П., Крайняя Э.В. О натяжении синтетических нитей при вытягивании. Химические волокна, 1966, J& 4, с. 52-56.

72. Зайцев А.П., Коврига Р.И., Паневич A.B. О натяжении синтетических нитей при вытягивании. Химические волокна, 1968, Я6, с. 51-54.

73. Носов М.П. По поводу статьи нО натяжении синтетических нитей при вытягивании" Зайцева А.П., Коврига Р.И., Паневич A.B. в жур. Хим. волокна J& 6 1968. Химические волокна, 1969, № 5, с. 77-78.

74. Моисеев Г.К. Исследование крестовой намотки на цилиндрическую бобину на машинах непрерывного процесса получения вискозного волокна. Дис. на соиск. учен. степ. канд. техн. наук. -М., МТИ, 1957.

75. Ефремов Е.Д. Движение и натяжение нити в процессе ее наматывания на паковку. Дис. на соиск. учен. степ, д-ра техн. наук. - Л., ЛИТЛП, 1971.

76. Стрельцес В.Я. Исследование процесса и механизмов высокоскоростного наматывания синтетических технических нитей. Дис. на соиск. учен. степ. канд. техн. наук. - Калинин, 1974.

77. Микушев А.Е., Регельман Х.З., Смирнов В.И. Определение црофиля переходного участка пространственного кулачка нитерас-кладчика. Изв. вузов. Технол. текстил. пром-ти, 1977, № б,с. 114-118.

78. Машины для формования химических и минеральных волокон / Регельман Х.З., Голубев Г.А., Зельдин Л.М. и др. Под ред. Х.З. Регельмана. Л.: Машиностроение, 1972. - 431 с.

79. Стрельцес В.Я., Регельман Е.З., Микушев А.Е. Влияние конструктивных и кинематических параметров механизмов наматыванияна продольную деформацию синтетических нитей. Изв. вузов. Технол. текстил. пром-ти, 1979, № 5, с. 94-97

80. Рокотов Н.В., Регельман Е.З., Козлов В.Н., Тупиченков Е.А. Определение деформации нити в процессе транспортирования между питающим и приемным устройствами. Химические волокна, 1980, № I, с. 42-44.

81. Рокотов Н.В. Исследование и методы расчета высокоскоростного комбинированного нитераскладочного механизма агрегата для формования синтетических нитей. Автореф. дис. на соиск. учен, степ. канд. техн. наук. - Кострома, 1983.

82. Динамика основных процессов прядения. Часть II / Гинзбург Л.Н., Хавкин В.Г1., Винтер Ю.М., Молчанов A.C. М.: Легкая индустрия, 1972. - 315 е., ил.

83. Мигушов И.И. Механика текстильной нити и ткани, М.: Легкая индустрия, 1980. - 160 е., ил.

84. Крауледас С.А. Изучение механических характеристик растяжения химических комплексных нитей применительно к условиям текстильной переработки. Автореф. дис. на соиск. учен. степ, канд. техн. наук. - Каунас, КПИ, 1983.

85. Ляпунов А.М. Общая задача об устойчивости движения. -М.-Л.: 01Ш, 1935. 386 с.

86. Демидович Б.II. Лекции по математической теории устойчивости. М.: Наука, 1967. - 472 е., ил.

87. Барбашин Е.А. Введение в теорию устойчивости. М.: Наука, 1967. - 223 е., черт.

88. Четаев Н.Г. Устойчивость движения. М.: Гостехиздат, 1955. - 207 с.

89. Малкин И.Г. Теория устойчивости движения. М.: Наука, 1966. - 530 е., черт.

90. Каменков Г.В. Об устойчивости движения на конечном интервале времени. Прикладная математика и механика, 1953, т. 17, вып. 5, с. 529-540.

91. Лебедев A.A. К задаче об устойчивости движения на конечном интервале времени. Прикладная математика и механика, 1954, т. 18, вып. I, с. 75-84.

92. Гантмахер Ф.Р. Теория матриц. М.: Наука, 1967. -575 с.

93. Толкачев Э.А,, Лукин В.Н., Лукина P.A. К исследованию устойчивости систем бе аукционных наматывающих механизмов. Л., 1983. - 7 с. - Рукопись представлена Ленингр. ин-том текстил. и легк. пром-ти. Деп. в ШТИИТЭИЛегпром 21 апреля 1983, № 732,лп Д83.

94. Березин И.С., Жидков Н.П. Методы вычислений, т. I. -М.: Наука, 1966. 632 е., ил.

95. Асинхронные двигатели общего назначения / Под ред. Петрова В.М., Кравчика А.Э. М.: Энергия, 1980. - 488 е., ил.

96. Арендт В. и Сэвент К. Практика следящих систем. -М.-Л.: Госэнергоиздат, 1962. 556 е., ил.

97. A.c. 108658 СССР . Вентилятор для фазорегулятора и синхронных двигателей, работающих при больших скольжениях. -Опубл. в В.И., 1957, № 9.

98. Филатов М.Н., Цой В.Н. Двухроторные асинхронные электродвигатели. М.: Энергоиздат, 1981. - 104 с.

99. Решение ЕНИИГПЭ от 12.07.84 о выдаче авторского свидетельства по заявке № 3705310/24-07 от 29.02.84 "Асинхронный электродвигатель повышенного скольжения" / Щербаков А.П., Толкачев Э.А., Лукин В.Н., Ковалев E.H.

100. Толкачев Э.А., Лукин В.Н. К вопросу оптимального управления синхронно-реактивным приводом приемно-намоточного механизма. В кн.: Оптимизация режимов работы систем электроприводов.

101. Сб. науч. тр. Красноярск, изд. КПИ, 1983, с. 134-137.

102. Федоренко Р.П. Приближенное решение задач оптимального управления. М.: Наука, 1978. - 488 с.

103. Коллатц Л. Функциональный анализ и вычислительная математика. М.: Мир, 1969. - 488 с.

104. Романов М.Ф., Лукин В.Н. Регулирование процесса намотки при формовании синтетической нити. Изв. вузов. Технол. текстил. пром-ти, 1984, J6 4, с. 69-72.

105. Корн Г., Корн Т. Справочник по математике для научных работников и инженеров. М.:Наука, 1973. - 832 с.

106. Толкачев Э.А., Лукин В.Н. 0 выборе формы функционала качества процесса намотки синтетической нити. Л., 1983. -6с.-Рукопись представлена Ленингр. ин-том текстил. и легк. пром-ти. Деп. в ЦНИИТЭИЛегпром I ноября 1983, & 828 лп - Д83.

107. Гутер P.C. и др. Элементы теории функций. М.: Физмат-гиз, 1963. - 244 е., черт.

108. Хасэгава К. Технические особенности мотального оборудования, используемого при сверхскоростном химическом прядении. -Сэнъи гаккайси, 1982, т. 38, №11, с. 521-528.

109. Васильев Ф.П. Численные методы решения экстремальных задач. М.: Наука, 1980. - 520 е., ил.

110. Щербаков А.П., Ковалев E.H., Толкачев Э.А., Лукин В.Н. Имитатор натяжения нити. Информационный листок № 205-83. Л.: изд. ЛенЦНТИ, 1983.