DEVELOPMENT OF THE PRECISION SATELLITE REFLECTORS OF POLYMERIC COMPOSITE MATERIALS: ADAPTIVE CONTROL SYSTEM OF MANUFACTURING PROCESS

全文:

Процесс производства изделий сложной формы из полимерных композиционных материалов (ПКМ) достаточно трудоемок, в ходе производства требуется контролировать множество параметров, образующих между собой нелинейные зависимости, причем от характера эволюции процесса в прошлом зависят его статистические характеристики в будущем. Таким образом, технологическому процессу производства изделий из ПКМ присущи все признаки немарковского процесса. В конечном счете, определенное сочетание технологических параметров определяет эксплуатационные качества изделия. Обеспечить соответствие эксплуатационных качеств готового изделия заданным призвана адаптивная система управления технологическим процессом. При выходе значений хотя бы одного параметра за пределы допустимого диапазона, изделие не будет иметь требуемых от него свойств и будет отбраковано, что приведет к временным и материальным потерям. Построение интегрированной автоматизированной системы управления позволит на более высоком уровне решать задачи автоматизации производства изделий из ПКМ. Такая система способна не только поддерживать рассчитанные ранее параметры режима получения изделий, но и следить за ходом процесса, корректировать технологический режим при разбросе свойств исходных материалов и изменении требований к изделию, реагировать на возникновение нестандартных ситуаций [1]. В настоящей работе обозначенная проблема решается путем измерения на каждом этапе технологического процесса контролируемых параметров, характерных для данного этапа, определения по известным экспериментальным зависимостям качества готового изделия от этих параметров путем оптимизационных вычислений значения возможных показателей качества изделия, сравнивают их с заданными и производят корректировку технологических параметров последующего этапа. Таким образом, ориентируясь на один из ключевых показателей качества готового изделия - СКО (среднеквадратичное отклонение) определяются коэффициенты функции показывающей вероятность достижения желаемого СКО образца в зависимости от числа слоев [2]. После получения зависимостей для функций определяющих вероятность достижения желаемого СКО от относительной вязкости и числа слоев строим обобщенную зависимость в мультипликативной форме f ,~m Л f _ Л R (rel, n) = 1— n rel A +n 1— t2 +n у rel у Л f 1 - 1— B B + n rel у 2 D + n где nrel - относительная вязкость, как отношение текущего значения вязкости к предельно возможному для данного вида связующего, n - количество слоев материала характеризующего пропускную способность связующего. Поверхности функции R(nrel, n) показаны на рис. 1. Рис. 1. Вероятность достижения целевого показателя качества изделия из ПКМ от контролируемых параметров вязкости и числа слоев 167 Вестник СибГАУ. № 3(49). 2013 Рис. 2. Принципиальная схема адаптивной системы управления технологическим процессом Логарифмируя R(nrel, n), получаем зависимость W(n„l, n) = ln(R(nrel, n)) и находим абсолютный максимум этой функции для каждого вида связующего, дифференцируя функцию по параметрам nrel и n и численно решая систему полученных двух уравнений. Таким образом, определяем оптимальные значения для числа слоев и относительной вязкости, используя экспериментальные зависимости и вычисленные по ним значения константы А, В, D, tx и t2, которые в свою очередь связаны и параметрами технологического процесса, такими как давление, температура, влажность необходимые для обеспечения оптимального выполнения последующего этапа технологического процесса. Таким образом, при адаптивном управлении технологическим процессом изготовления антенного рефлектора, осуществляется оптимальный подбор параметров конкретного технологического этапа, что определяет заданное конечное качество изделия. На рис. 2 приведена схема системы адаптивного управления. Особенностью данной системы управления является последовательная корректировка технологических параметров этапов изготовления изделия. Так получив информацию о контролируемых параметрах первого этапа при определенных технологических параметрах блок принятия решения, основываясь на описанном выше способе оптимизации, выдает управляющее воздействие на корректировку технологических параметров последующего этапа. Таким правилам поведения подчинены все этапы технологического процесса. По завершению технологического процесса полученный опыт в виде уточненных параметров дополняет экспериментальную базу данных зависимостей показателей качества от контролируемых параметров, которая в свою очередь выдает начальные данные новому изготавливаемому экземпляру. Таким образом, система имеет возможность адаптироваться не только в рамках этапа, но и в рамках технологических процессов при серийном выпуске продукции. В работе рассмотрен подход к построению системы адаптивного управления технологическим процессом изготовления прецизионных изделий из ПКМ. Данный подход основан на использовании экспертных зависимостей показателей качества от параметров составных частей изделия в качестве базовых элементов, относительно которых строится оптимизация технологических параметров.

作者简介

A. Vlasov

«SibINVENT-KOSMOS», Ltd

Email: vlasov.anton@gmail.com
433/1 Semafornaya str., Krasnoyarsk, 660059, Russia

N. Filenkova

Siberian State Aerospace University named after academician M. F. Reshetnev

31 “Krasnoyarskiy Rabochiy” prosp., Krasnoyarsk, 660014, Russia

D. Kravchuk

Siberian State Aerospace University named after academician M. F. Reshetnev

31 “Krasnoyarskiy Rabochiy” prosp., Krasnoyarsk, 660014, Russia

参考

补充文件