автореферат диссертации по информатике, вычислительной технике и управлению, 05.13.06, диссертация на тему:Формирование базы прецедентов для задач автоматизированного проектирования системы автоматического управления лазерным технологическим комплексом

На правах рукописи

¿Л"

' *.[ \

Шабаев Александр Аликовнч

□□3483855

ФОРМИРОВАНИЕ БАЗЫ ПРЕЦЕДЕНТОВ ДЛЯ ЗАДАЧ АВТОМАТИЗИРОВАННОГО ПРОЕКТИРОВАНИЯ СИСТЕМЫ АВТОМАТИЧЕСКОГО УПРАВЛЕНИЯ ЛАЗЕРНЫМ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИМ КОМПЛЕКСОМ

Специальность 05.13.06 - Автоматизация и управление технологическими процессами и производствами (машиностроение)

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

1 9 НОЯ

Набережные Челны - 2009

003483855

Работа выполнена на кафедре «Автоматизация и информационные технологии» ГОУ ВПО «Камской государственной инженерно-экономической академии» г. Набережные Челны

Научный руководитель: доктор технических наук, профессор

Симонова Лариса Анатольевна Официальные оппоненты: доктор технических наук, профессор

Адгамов Равиль Искандерович кандидат технических наук Ахмегсагиров Рамиль Ильясович

Ведущая организация Научно-технический центр

ОАО «КАМАЗ»

Защита состоится «28» ноября 2009 года в 10 часов на заседании диссертационного совета Д 212.309.01 при Камской государственной инженерно-экономической академии по адресу: 423810, г. Набережные Челны, пр. Мира, 68/19, тел. (8552)39-66-29

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Камской государственной инженерно-экономической академии.

Автореферат разослан «27» октября 2009 г.

Ученый секретарь

диссертационного совета Д 212.319.01 д.т.н., профессор

Симонова Л.А.

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы исследования. Повышение сложности процессов автоматизации в машиностроительном производстве ведет к росту требований, предъявляемых к системам управления технологических объектов и процессов. Соответственно растет количество факторов, которые требуется учесть в процессе их проектирования.

Лазерная обработка широко используется на машиностроительных предприятиях, таких как ОАО «КАМАЗ», поскольку является универсальной и используется для различных видов обработки: резки, пробивки отверстий, сварки, закалки, маркировки и т.д.

Автоматизация проектирования систем автоматического управления лазерными технологическими комплексами требует учета определенных факторов, влияющих на выбор элементов и системы управления в целом. На сегодняшний день отсутствуют методики, позволяющие в автоматическом режиме решать все задачи, возникающие на различных этапах проектирования. К таким задачам относится формирование структурной схемы системы управления и процедура выбора элементов, поскольку данный процесс можно рассматривать как творческую работу, когда проектировщик, используя накопленный опыт и интуицию, формирует новую систему управления с требуемыми характеристиками. В этом случае большое значение приобретают личные качества проектировщика, его способность принимать верные решения в сложной информационной обстановке.

Для сокращения сроков разработки новых проектов на рынке представлено множество программных продуктов, позволяющих автоматизировать различные этапы проектирования. Анализ программного обеспечения показал, что этап формирования структурной схемы и выбор элементов системы управления проводится в диалоговом режиме. Проектировщику приходится анализировать различные варианты системы управления. На выбор конкретного варианта оказывает влияние множество факторов, и задачей проектировщика является выбор такого варианта, который удовлетворял бы всем требованиям к системе управления. Появление ошибок на данном этапе приведет к наибольшим затратам времени и средств на их устранение.

На сегодняшний день множество фирм предлагают свои услуги по разработке систем управления технологическим оборудованием. В большинстве случаев их подход к построению систем автоматического управления (САУ) заключается в адаптации наработанных ранее решений к конкретному оборудованию. Данный подход позволяет значительно сократить объем работы, связанной с разработкой конструкторской документации, сокращается количество элементов, требуемых при создании и ремонте систем управления. Использование типовых элементов позволяет реализовать программы, предназначенные для формирования различных типов документации: спецификаций, схем соединений и т.д. Анализ показал, что большинство фирм постепенно приходят к использованию вышеуказанного подхода, поскольку в условиях серийного вы-

пуска он позволяет сократить затраты времени и средств на разработку новых систем управления.

Использование ранее разработанных вариантов систем управления в качестве основы для построения новых требует наличия архива, в котором хранится информация о таких проектах, а также правила по которым эти варианты могут быть выбраны и адаптированы. Использование базы прецедентов (БП) позволяет разработать систему, которая на основе разработанных правил и алгоритмов позволяет в автоматическом режиме проводить формирование структурной схемы и выбирать ее элементы с характеристиками, необходимыми для получения требуемых свойств разрабатываемой системы управления.

Степень разработанности исследуемой проблемы. Работа базируется на методах проектирования систем управления технологическим оборудованием, рассмотренных в работах Мартинова Г.М, Сосонкина В.Л, Онищенко Г.Б, Э. Л. Тихомирова, В. В. Васильева, Б. Г. Коровина, В. А. Яковлева. Работы Ад-гамова Р.И., Бесекерского В.А., Пинского Ф.И., Давтяна P.M., Черняка Б .Я. посвящены разработке математического описания сложных объектов, в том числе и систем автоматического управления. Существенный вклад в изучение вопросов воздействия лазерного излучения внесли работы Григорьянца А.Г., Сафро-нова А.Н., Абельсиитова Г.А., Звездина В.В .Заморского В.В., Сабирова И.С., Валиахметова P.P.; по системам поддержки принятия решений - Поспелова Д.А., Вагина В.Н., Саати Т., Попова Э.В. и др.; по системам автоматизированного проектирования работы Маслова A.A., Лопоты В.А.

Объект исследования: система автоматического управления лазерным технологическим комплексом.

Предмет исследований составляют: алгоритмы и методы построения в автоматическом режиме системы автоматического управления лазерным технологическим комплексом (ЛТК).

Цели и задачи исследования. Целью является повышение эффективности решения задач автоматизированного проектирования системы автоматического управления лазерным технологическим комплексом на основе формирования базы прецедентов.

Для достижения этой цели были поставлены следующие задачи:

1. Исследовать существующие типы систем автоматического управления лазерным технологическим комплексом. Определить структурные элементы и их основные характеристики. Проанализировать подходы к построению и модернизации системы управления лазерным технологическим комплексом. Провести анализ существующих программных продуктов, предназначенных для построения средств автоматизации.

2. Разработать методику формализованного описания элементов системы автоматического управления лазерным технологическим комплексом.

3. Разработать методику формирования альтернативных вариантов сио темы автоматического управления лазерным технологическим ком-

плексом, основанную на вариативной модели иерархического представления процесса автоматизированного проектирования по комплексному критерию оценки.

4. Разработать комплексный критерий оценки системы автоматического управления лазерным технологическим комплексом.

5. Разработать математическую модель контура управления.

6. Разработать алгоритмы и программное обеспечение с использованием разработанной методики проектирования системы автоматического управления лазерным технологическим комплексом.

7. Апробировать разработанную автоматизированную систему проектирования на основе базы прецедентов на примере построения системы управления лазерным технологическим комплексом Хебр-1 А.

В процессе диссертационного исследования получены следующие результаты, содержащие элементы научной новизны:

!. Разработана модель базы прецедентов на основе структуры прецедента элементов и САУ, правил поиска прецедентов, реализованных для решения задач автоматизированного проектирования системы автоматического управления лазерным технологическим комплексом.

2. Разработана методика формализованного описания элементов системы автоматического управления лазерным технологическим комплексом на основе их функциональных признаков с учетом интеграции в элементе нескольких функций.

3. Разработана методика формирования альтернативных вариантов системы автоматического управления лазерным технологическим комплексом, основанная на вариативной модели иерархического представления процесса автоматизированного проектирования по комплексному критерию оценки.

4. Разработан комплексный критерий выбора системы автоматического управления, основанный на использовании метода экспертной оценки (метода анализа иерархий). Данный комплексный критерий учитывает особенности управления лазерным технологическим комплексом, в том числе выход температуры в зоне лазерной обработки за заранее заданный диапазон.

Практическая значимость полученных результатов:

- Разработаны алгоритмы и программное обеспечение на их основе, реализующее методику построения структурной схемы системы управления и по заданным пользователем приоритетам осуществляющее выбор требуемого решения из альтернативных вариантов.

- Разработан алгоритм управления лазерным технологическим комплексом, в котором учитываются инциденты, связанные с отклонением температуры от заданного диапазона.

- Разработана математическая модель системы управления температурой, позволяющая проверить устойчивость альтернативных вариантов на этапе проектирования.

Реализация и внедрение результатов исследований осуществлено на ООО «Кондиционер» при модернизации системы управления лазерным техно-

логическим комплексом Хебр-1А. Основные положения диссертации используются в учебном процессе Камской государственной инженерно-экономической академии.

Основные методы исследования. Для решения поставленных задач использованы методики теории управления для исследования системы автоматического управления. Экспериментальные исследования проводились на ЛТК "Хебр-1А" с использованием методов металлографического анализа образцов. Использовалась теория системного анализа, методы теории управления для исследования систем автоматического управления, а также метод иерархического анализа.

Апробация работы. Основные результаты и отдельные разделы диссертации докладывались и обсуждались на VII Всероссийской конференции молодых ученых по математическому моделированию и информационным технологиям (с участием иностранных ученых) (Красноярск, 2006г.); на всероссийской научно-технической конференции "Наука - производство - технологии - экология" (Вятский государственный университет, 2006г.); на III Международной научно-технической конференции "Современные проблемы машиностроения" (Томский политехнический университет, 2006г.); на научно-практической конференции "Микропроцессорные, аналоговые и цифровые системы: проектирование и схемотехника, теория и вопросы применения" (Южно-Российский государственный технический университет, 2007г.); на научно-практической конференции "Современные проблемы и пути их решения в науке, транспорте, производстве и образовании" (Научно-исследовательский проектно-конструкторский институт морского флота Украины, 2007г.); на научно-практической конференции "Методы и алгоритмы прикладной математики в технике, медицине и экономике" (Южно-Российский государственный технический университет, 2007г.); на VIII Всероссийской конференции молодых ученых по математическому моделированию и информационным технологиям (Новосибирск, 2007г.); на научных семинарах в Камской государственной инженерно-экономической академии (2004-2009гг).

Публикации. Содержащиеся в диссертации материалы нашли отражение в 11 научных трудах, в том числе 2 статьях в рецензируемом научном журнале, определенном ВАК РФ (КШП-ОМД, №12, 2007г. и КШП-ОМД , №7, 2009г)

Структура и объём диссертации: Диссертация состоит из введения, четырёх глав, основных выводов, списка литературы и приложений. Работа изложена на 130 страницах машинописного текста, содержит 71 рисунок, 31 таблицу, список литературы включает 101 наименование.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обосновывается актуальность темы, формулируется цель и задачи исследования.

В первой главе рассмотрены предпосылки и необходимость исследований поставленной задачи, дана характеристика проблемы и определены пути ее решения.

Проведен анализ систем автоматизированного проектирования средств автоматизации, таких как АЛЬФА СА, AutomatiCS ADT, ЕЗ.series, EPlan, CADElectro, который показал, что этап формирования функциональной схемы и выбор элементов проходит в диалоговом режиме. Разработчик сам выбирает компоненты, которые, с его точки зрения, необходимы и оптимальны для создаваемой системы управления, что требует высокой квалификации. В рассмотренных программах не предусмотрены механизмы выдачи рекомендаций, позволяющих пользователю при решении многокритериальных задач сформировать оптимальное решение.

Проведен анализ существующих систем автоматического управления лазерным технологическим комплексом. Было определено, что основной тип - это разомкнутые относительно информативных параметров системы автоматического управления. В таких системах происходит стабилизация параметров технологического лазера и не отслеживаются внешние возмущающие воздействия, что может привести к отклонению режимов лазерной обработки. В работах Ва-лиахметова P.P., Заморского В.В., Звездина В.В. Сабирова И.С. было доказано, что наиболее перспективным направлением является контроль за ходом технологического процесса путем измерения температуры зоны обработки за счет введения в систему автоматического управления лазерным технологическим комплексом обратной связи по температуре.

Для создания системы автоматического управления используются самые разнообразные элементы: датчики, нормирующие устройства, аналого-цифровые преобразователи и т.д. Для реализации алгоритма выбора были выделены характеристики элементов, оказывающих влияние на формирование структурной схемы, и на получаемые характеристики системы управления.

Система управления описывается множеством различных характеристик: технических, эксплуатационных и потребительских. Причем некоторые из них противоречивы, например, при снижении погрешности системы управления возрастает ее стоимость. Для решения этой проблемы требуется использование одного из методов решения многокритериальных задач. Был проведен анализ различных методик принятия решений, который показал, что использование метода анализа иерархий позволяет решить данную задачу. Так же, при использовании данного метода, решаются задачи при работе как с количественными характеристиками, так и с качественными.

Для формирования комплексной оценки системы управления необходимо проанализировать методики расчета ее показателей. К основным техническим характеристикам, определяющим свойства системы управления, относятся погрешность и быстродействие. Проведенный анализ методик расчета погрешно-

s

стей показал, что наиболее приближенные к реальным значениям результаты получаются при использовании вероятностного подхода расчета погрешностей. Быстродействие всей системы определяется суммой быстродействия отдельных элементов, поскольку распространение сигнала по элементам происходит последовательно.

Актуальной является разработка базы прецедентов, реализующая предложенные алгоритмы и позволяющая пользователям обоснованно принимать решения в сложной информационной среде. Для реализации базы прецедентов необходима разработка методики проектирования системы автоматического управления лазерным технологическим комплексом, позволяющей по комплексу технико-экономических показателей в автоматическом режиме провести формирование структурной схемы и осуществить выбор ее элементов.

Во второй главе рассмотрены вопросы, связанные с разработкой методики формирования альтернативных вариантов системы автоматического управления лазерным технологическим комплексом.

Общая методика построения альтернативных вариантов системы автоматического управления лазерным технологическим комплексом представлена на рис.1.

Рисунок 1 - Методика формирования альтернативных вариантов систем автоматического управления лазерными технологическими комплексами

В разработанной методике требования к системе управления представлены в виде системы ограничений. Система ограничений представляет собой матрицу, столбцы которой соответствуют характеристикам, описывающим требования к системе управления, а в строках указаны их значения. На этапе формирования структурной схемы выбор элементов с требуемыми характеристиками проводится путем наложения системы ограничений на систему исходных данных (рис.2). Система исходных данных представлена в виде матрицы, строки которой содержат характеристики элемента, а столбцы содержат значения характеристик элементов.

Диапазон изменении темпера 1у ры Скорость измерения параметра Способ измерении Пофошнос 1Ь Среда измерения

0-100'С ЗООмс коит ?5Ч.* жадность

> Наименее // Темпе р^Д рны// дигзп^Ьн ..............// Врем/ Спасу 1 Погрвш/рс среу/ Тип Функция

| вине откл/(й 1 измер«' 11 измер^/ия выхода

\ { ?00~ V- Жидкость

: 101ВАА- 70...»50<Г 100мс КОН7. --1Ч' Газ Р1 ЮС П

вэо С телела

: СУСЮРБ I 0558 50... »1300 Ч1 25мс 1кчКОЦТ Жидкость Газ та.тела 115232

Рисунок 2 - Пример наложения системы ограничений на систему исходных данных

По сформированной системе ограничений осуществляется поиск в базе прецедентов, в случае отсутствия вариантов с полным соответствием характеристик происходит попытка адаптации прецедентов под заданные требования. Если путем адаптации невозможно получить систему управления с требуемыми характеристиками, то происходит создание нового прецедента.

Функциональная модель процесса построения системы автоматического управления показана на рис.3.

Система ограничений

Система исходных \ данных |

Отбор по функциональному назначению и аппаратной совместим иости

Отбор по критериям погрешности и быстродействия

Отбор по потребительским и эксплутационным критериям

Варианты системы управления

Рисунок 3 - Функциональная модель построения системы управления

При проектировании систем управления часто возникают ситуации, когда один элемент выполняет несколько функций. В качестве примера можно рассмотреть датчик, который содержит в себе первичный преобразователь, вторичный преобразователь и АЦП. При классификации такого элемента возникает вопрос о том, к какой группе элементов его отнести, что затрудняет разработку методики выбора элементов.

Для решения данной задачи был произведен переход от структурных элементов к их функциональному назначению. В зависимости от выбранного типа системы управления выбирается необходимый набор функций.

Алгоритм построения альтернативных вариантов системы автоматического управления реализуется методом прохода графа в глубину.

На первом шаге происходит определение моделей датчиков, способных измерить требуемую физическую величину. После чего происходит сопоставление требуемых функций системы управления и функций, выполняемых элементом. Если в элементе реализованы не все функции, то происходит поиск элемента с отсутствующей у предыдущего элемента функцией, при нахождении такого элемента происходит определение их аппаратной совместимости. Под аппаратной совместимостью понимается наличие у обоих элементов одинаковых разъемов, а также работа с одинаковыми сигналами. Процедура выбора продолжается до тех пор, пока не будет сформирована требуемая функциональная схема системы автоматического управления.

После построения варианта системы автоматического управления происходит переход на предпоследний уровень, определяется начальная функция у элемента этого уровня и происходит поиск других элементов с данной функцией. После нахождения такого элемента определяются выполняемые им функции и если функции всей цепочки, в которую данный элемент вошел, не соответствуют требуемой функциональной схеме, то происходит определение отсутствующей функции и переход на следующий уровень, где происходит поиск элемента с такой функцией. Выбор продолжается до тех пор, пока не будет получена требуемая функциональная схема или не будет достигнут конец графа. Таким образом осуществляется проход по горизонтальному уровню графа. После достижения края графа происходит переход на предыдущий уровень и процедура повторяется. Переход на предыдущие уровни повторяется до тех пор, пока не будет достигнута вершина графа.

При разработке данного алгоритма учитывалось возможное изменение структуры графа, возникающее из-за использования преобразователей цифровых сигналов, которые в некоторых случаях необходимы для согласования цифровых сигналов. Для решения данной задачи был введен новый функциональный элемент «перемычка». Это элемент, у которого тип входного и выходного сигнала совпадает.

В результате могут быть получены альтернативные варианты функциональных схем, которые показаны на рис.4.

Процесс отбора вариантов САУ по техническим характеристикам заключается в сопоставлении требуемого значения погрешности а^ и быстродействия Ц системы управления с общей погрешностью оъбщ и быстродействием каждого из вариантов САУ для исключения вариантов, не удовлетворяющих данным критериям. Для чего были определены погрешность и быстродействие отдельных элементов, а по ним значения данных характеристик для всей системы управления.

© ('■

( ra i (Уг.гз)

( F3 I • . • - ' ..-1 к \

датчика

Уровень вторичного нреобра*>оашл»

Уровень аиапо to~

цифрового првобраэобателв

Уровень преобрвэоеа гели интерфейса

(«) (гГг?) Í^^SS,

— • г-----•—----—' "Л-*—' обр^ЙОТЦИ

Уровень «треобраэоватйир интерфейса

■■ { FB )

f \ Уровень иифро-iF/,FBJ ана/юговло -^ преобразователя

Урсисиь у сипит «пя

i ™

Уровень приводе

Рисунок 4 - Переход от структурных элементов к их функциональному назначению

Аналогично проводится отбор по потребительским и эксплуатационным характеристикам.

Из всего набора альтернативных вариантов необходимо определить решения, которые обладают наилучшим сочетанием технико-экономических характеристик. Указанная задача решается путем ранжирования значений целевой функции, которая была получена путем аддитивной свертки

векторного критерия в скалярный:К = ¿/^ . Для использования данной

ы

методики было необходимо выделить характеристики САУ, оказывающие влияние на выбор конкретного варианта.

Согласно ГОСТ 15467-79, все характеристики САУ можно разделить на три группы: технические, эксплутационные и потребительские. Была определена целевая функция:

К"Р1У1+Ргу2 + РзУ,+(-Р,у,)^т ах, (1)

где Р|-технические характеристики;

Р2-эксплутационные характеристики;

Рз-потребительские свойства;

Р4-прецеденты, связанные с выходом температуры за заданный диапазон;

У и Уг, Уз, У а, ~ весовые коэффициенты.

Характеристика Р1 формируется по частным критериям, определяющим быстродействие (Б|) и погрешность (Д) варианта САУ:

Р,=|^,+Г-|-С2Л (2)

где Б„ и Пп- нормирующие значения соответствующих критериев;

С1 и С2 - весовые коэффициенты, учитывающие важность соответствующих критериев.

Характеристика Р2 формируется по частным критериям, определяющим условия эксплуатации: диапазон рабочих температур (ДРТ|) и относительная влажность воздуха (ОВВ;):

_ ДРТ, ОВ^ (3)

2 ~ ДРТ„ ' овв„ '' к '

где ДРТ„ и ОВВ„ - нормирующие значения;

С3 и С4 - весовые коэффициенты, учитывающие важность соответствующих критериев.

Характеристика Р3 формируется по потребительским свойствам: время наработки на отказ (ВНО,), стоимость оборудования (СтО,), гарантийный срок (ГС;), потребляемая мощность (ПМ|), масса (М;), габариты (Г;).

рз= ВНР 1С г^ пм^

3 ВНО „ 5 Сто „ 6 ГС „ 7 пм „

(4)

где ВНО„, СтО„, ГС„, ПМ„, М„, Г„ - нормирующие значения соответствующих характеристик.

Для определения важности критериев используются весовые коэффициенты, которые определяются экспертами с использованием шкалы предпочтений, для чего заполняются матрицы попарных сравнений критериев.

В третьей главе рассматриваются вопросы, связанные с разработкой модели базы прецедентов, правил поиска прецедентов. Получена математическая модель подсистемы управления температурой.

Для решения задач автоматизированного проектирования систем автоматического управления лазерным технологическим комплексом была разработана база прецедентов в рамках системы поддержки принятия решений (СППР). Структура разрабатываемой СППР была построена с учетом возможной интеграции с существующими системами проектирования и показана на рис.5.

Рисунок 5 - Структурная схема системы поддержки решений

Для сохранения полученных знаний о разработанных системах управления необходимо формализовать и сохранить их в базе прецедентов (рис.6).

Правила

Рисунок 6 - Функциональная модель работы базы прецедентов

За основу базы прецедентов было взято иерархическое представление структуры системы управления (рис.7).

Класс: Характеристики системы управления

Класс: Структура

управления

Дочерние классы: Ха ра* т врккгт ики алнмекгоа

N4 варианта

Рисунок 7 - Структура базы прецедентов

Поиск прецедентов осуществляется по двум уровням: на уровне системы управления и на уровне элементов, поэтому структура прецедента определяется характеристиками системы управления и характеристиками элементов, входящих в нее (рис. 8).

Ш

5 а * = я

S , «

, ? 2 « 5 Í й т . S 2 2 * 5

I S ,¡ i i Si i s P. i. i. i lllil ¡ilililígll

g||S i 1 I ¡ i

mlmíiíi

H%ilii!iüil.| silli'l IIi.

■t^jj 1

c|

з 5 л g ж £» = р * ? ¡! ¿ ¿g л j « £ « * jii III II ¡lili i |«Ш1 J i i ¡1 ¡Ü illllailsiiüiiil • iiiiiHI« SessíífíbíSSSSB^ShCeSSritücSLSiSía

Í i 1 „ 5 = | S « . 1 ^ а э £ a « § « S í ¿j S = ЙЁГ'Ж 3Í3 5¡l|lÍ?fÍl?|sillliLt¡l.

-,ilili |E|hHll

SSÍS35 .5£s£l5s¡i.g Síe ¿ha ti гООсц

a 1

s - И e .5 л

si a ? & 'i s я i

ü. s- Sá a к o 3 n 7.

I í ¡ ¡ « 5 & Л i 1 g 5 й 3 = flfs 5 Й 2 < Л 1 ¡ 1. г. ¡ |«,5.11 a s ¡ i p¡ ШМРШЩШ ¡fallí ь

3 * p r i I S S , i i 8 1 И г eá.í ? ¿«lIlHI.iH» «i ¡ 1111 S is^Sf lii ¡ 1 ¡ ? 18 S11 i 1S. ¡ |, I i & S1 li 11 i 1111 s & & J-, 5 SI f l i s s- ¡У ¡ § 1 sái а 1 s г ü 111 <=■! s 5 5г la s г s

r " 1 " Í i _ 1 5 P j ; e-I ,! ! é- «i«" 8 s « í E S = cH= ¡íi lIlHitlIi líiipl Sés E f- ® FC * 1- l_» С ж t Ч t " С d £ & C ; С Й

3 S si 3 a Se; t ü 1 s la, p .5 ,5, * P. , i г 2 : ¡ sea l?5 ¡ s„ f£ Ss = í 2 f 5 3 5 s 8.5 ! ! ! ' . Sf г ? > xSí.c í S a = í P «!)< * i ¡ 5 U s I M EP f H l lis 11 s M i* Иl. í' 3 г j S S S ^ Í ь 5, с ? e " ¿ í r í S. & : ¿ 'i fi - 3 « « э S v í - * S § => SO = = £ U s; f- О О я оЦ o.rO 2 i— o ~ s u d

«

H O

Э

a

o

a. с es c.

a.

н U

a o

и £

Для определения прецедента с необходимыми характеристиками были разработаны соответствующие семантические правила поиска. При работе с базой прецедентов сначала происходит поиск прецедента с полным соответстви-

12

ем характеристик (рис.9). Если таких прецедентов в базе нет, то проводится поиск ближайшего аналога. Ближайшим аналогом является система управления, предназначенная для управления той же величиной, но в другом диапазоне входных значений. В случае, когда такие прецеденты также отсутствуют, происходит попытка адаптации системы управления, имеющей требуемые характеристики, но предназначенной для управления другой физической величиной. Адаптация происходит путем изменения измерительного или управляющего канала.

Для реализации подхода к построению систем управления,

заключающегося

ЕСЛИ

«Измеряемая величина = температура» И «Нижняя граница контролируемой величины = 200°С» И

«Верхняя граница контролируемой величины = 800°С» И

«Быстродействие = 200мс» И «Погрешность = 5%» И «Диапазон рабочих температур = 10-40°С» И «Относительная влажность = 80%» И «Тип воздействия = Напряжение» И «Диапазон изменения воздействия = 0-20В»

ТО

«Запись № варианта системы управления»

Рисунок 9- Пример поиска прецедента с полным соответствием характеристик

в

использовании типовых вариантов, предлагается все прецеденты объединять в кластеры. Для разбиения на кластеры используется метод максимина, в отличие от других методов позволяющий работать с произвольным числом кластеров.

Для проверки системы управления температурой была получена ее математическая модель (рис.10).

1 си ' ^ " + А"И - Кт X, Тд—^- + Хв =КД-Хз Тдт ■ + X, = К дт ■ X, т„у ■ + Х6 = К ну ■ Х!

■ Ж, , V . ¿X,

"'"' л

- + А', - Клш1 ■ А'6 '- + Х, = Кпи, ■ Х7

Л с!Х и Л

"+ = • хч

■ + АП - • АГ10

Рисунок 10 - Математическая модель системы управления температурой

В четвертой главе проводится апробация разработанной методики формирования альтернативных вариантов системы автоматического управле-

ния на примере создания системы управления температурой в зоне обработки лазерного технологического комплекса Хебр-1 А.

Для выбора типа функциональной схемы был проведен эксперимент с использованием существующей системы управления ЛТК с целью проверки стабильности зоны термического воздействия при лазерной маркировке. Размеры заготовки - 100x30x10 мм, материал заготовки - сталь 20. Результаты обработки показаны на рис. 11, 12, 13.

Рисунок 11 - Фотографии микрошлифов:

а - начало дорожк

а)

б)

в)

Рисунок 12 - Фотографии микрошлифов:

а - начало дорожки 2; б - центр дорожки 2; в - конец дорожки 2, х! 00

Г ? :

Ш1Ш : ? ЙЙШ 1 й I т

а)

б)

в)

Рисунок 13 - Фотографии микрошлифов:

а - начало дорожки 3; б - центр дорожки 3; в - конец дорожки 3, хЮО

В том месте, где начиналась и заканчивалась лазерная обработка, зона термического воздействия в среднем на 30% больше, чем в центральной части дорожки, что связано с накоплением тепла в зоне обработки и говорит о невоз-

можности повышения качества процесса обработки за счет стабилизации параметров технологического лазера.

Анализ процессов, происходящих при лазерной обработке, показал, что энергетические параметры оказывают наибольшее влияние на температуру. А от нее, в основном, зависят все показатели качества процесса обработки. Отсюда следует, что для повышения качества лазерной обработки необходимо использовать замкнутую систему управления температурой в зоне обработки.

Используя информацию о требуемых характеристиках системы управления, была составлена система ограничений, представленная на рис.14.

Управляемая величина Нижняя граница Верхняя граница Требуемая погрешность Требуемое быстродействие Среда измерения Тип системы управления Доступ к объекту Тип воздействия Диапазон изменения воздействия

Температура 200°С 800°С 5% ЗООмс Тв.тело Замкн. Нет Напр. 0-20В

Рисунок 14 - Система ограничений на разрабатываемую систему управления

По разработанным алгоритмам был проведен выбор элементов по функциональному признаку, аппаратной совместимости и условиям эксплуатации. Было получено 657 вариантов системы управления лазерным технологическим

комплексом Хебр-1А, удовлетворяющих заданным требованиям.

Для всех альтернативных вариантов были определены быстродействие и погрешность отдельных элементов, а по ним погрешность всей системы управления.

Были определены значения характеристик Р1,Р2,РЗ. Данные характеристики путем аддитивной свертки преобразовывались в скалярный критерий К. Ранжированием данного скалярного критерия был определен требуемый вариант системы управления. Таким решением, согласно расставленным

Используя полученную математическую модель системы управления, была разработана структурная схема, построенная в среде ЗшиНпк (рис. 16).

Л ыри&яо системы

Вобрать :| • №

Формировать првиеа«*т

Яалжмромжый РК».

Быстродействие Погрвинкггь Стоимость

;г.»о.47йб5о«гэооаб12 Вариант N«09 0 2502 2.1 Э7П9677419355 119787.7

г..13.478бак;эсюеб1? Вариант №589 0 2602 2.19709677413355 113767.7"

К.=0.477351Ь6742908 Вариант №364 о.хиг Я29) 4814814В14В В9787.7

►.•0.477351 №742908 вариант N'643 0 2502 3.2914814814814( 89787.7

;к=о.477351ее/42эие Вариант №500 0.2502 329148148148148 89787.7

К.*0.47/35166742908 Еариант №580 0.2502 3.29148148148146 89787.7

К.0.477351867423И Вед-ант №384 0 2502 3.29149148140148 В37В7.7

: К-0.17735186742908 Вариант №(Й8 0 2502 3.29148148148148 897В7.7

:К=0.47735186742908 вариант №444 0.25021 3.29148148148148 33787.7

! ».=0.47735186742908 Вариант N"628 02502] 329148148148148 8978?,7

. К '0.4 773Ы 86742ЭЙ Вариант №464 о.йо; 3.2914814814814£ 89787.7

№568 0.2502 Х29148Ш14Я146 89787.7

К-Э.477351В674ЙЮП вариант №528 2502 3.29148148148148 В9787.7

Л--У 47735186742900 Вариант №344 02502 323148148148148 89787 7

Рисунок 15 - Ранжированный список вариантов систем управления

приоритетам, является вариант 609 (рис.15).

Щ Г ?опу Яегк!_г80909

№ ■„» ,

й « и А 1. г> ►

лШШ

,,, )- :

йай5:

Рисунок 16 - Структурная схема системы управления

Переходная характеристика разработанной системы управления температурой показана на рис.17. Система является устойчивой и время переходного процесса составляет ~0,26с, что совпало с расчетным значением быстродействия системы управления.

Рисунок 17 - Переходная характеристика системы управления температурой

Был разработан алгоритм управления лазерным технологическим комплексом. Для повышения качества вновь создаваемых систем в алгоритме управления заложен учет инцидентов, когда температура в зоне обработки выходила за заданный диапазон. Данный параметр учитывался при определении значения целевой функции.

Для проверки разработанной системы управления температурой зоны обработки был проведен эксперимент с тремя заготовками. Размеры заготовки -100x30x10 мм, материал заготовки - сталь 20. Каждая заготовка подвергалась лазерному воздействию. Были получены микрошлифы трех образцов. На рис. 18,19 и 20 показаны фотографии полученных микрошлифов.

•ПЛ> ' 'А' - -Чус*"

•»• ■'■: V' -«.V " ;? • • ' '

б)

в)

Рисунок 18 - Фотографии микрошлифов (хЮО):

а - начало дорожки 1; б - середина дорожки 1; в - конец дорожки

г.,:,

"ййг ; 1 !•

рг ш

а)

б)

в)

Рисунок 19 - Фотографии микрошлифов (хЮО):

а - начало дорожки 2; б - середина дорожки 2; в - конец дорожки 2

а)

б)

в)

Рисунок 20 - Фотографии микрошлифов (хЮО):

а - начало дорожки 3; б - середина дорожки 3; в - конец дорожки 3

Разница геометрических зон термического воздействия в различных точках образца составила -10-15%, что позволяет говорить о повышении стабильности зоны термического воздействия.

ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ РАБОТЫ

1. Разработанная модель базы, прецедентов на основе структуры прецедента элементов и САУ, правил поиска прецедентов позволяет обеспечить реализацию задач проектирования системы автоматического управления лазерным технологическим комплексом в автоматическом режиме.

2. Разработана методика формализованного описания элементов системы автоматического управления лазерным технологическим комплексом на основе их функциональных признаков с учетом интеграции в элементе нескольких функций.

3. Разработан комплексный критерий выбора системы автоматического управления, основанный на использовании метода экспертной оценки (метода анализа иерархий). Данный комплексный критерий учитывает особенности управления лазерным технологическим комплексом, в том числе выход температуры в зоне лазерной обработки за заранее заданный диапазон.

4. Разработана методика формирования альтернативных вариантов системы автоматического управления лазерным технологическим комплексом, основанная на вариативной модели иерархического представления процесса автоматизированного проектирования по комплексному критерию оценки.

5. Получена математическая модель системы управления температурой ЛТК, позволяющая проверить показатели альтернативных вариантов, на примере Хебр-1А.

6. Разработан алгоритм управления лазерным технологическим комплексом, в котором учитываются инциденты, связанные с отклонением температуры от заданного диапазона.

7. Разработанное программное обеспечение, реализующее методику построения системы управления, по заданным пользователем приоритетам позволило осуществлять поиск и выбор требуемого решения из альтернативных вариантов и сократить время, затрачиваемое на формирование структурной схемы и выбор ее элементов для ЛТК.

8. Проведено исследование существующей системы управления лазерным технологическим комплексом Хебр-1А, которое показало, что изменение размеров геометрической зоны термического воздействия в различных точках заготовки составляет -30% и повышение качества обработки невозможно за счет стабилизации параметров технологического лазера, требуется использование обратных связей по информативным параметрам. В качестве информативного параметра была использована температура в зоне обработки.

9. Модернизация системы управления лазерным технологическим комплексом Хебр-1А на ООО «Кондиционер» проведенная с использованием разработанного программного обеспечения позволила повысить качество обработки за счет снижения нестабильности геометрической зоны термического воздействия детали, выполненной из материала сталь 20, с 30% до 10-15%.

Результаты используются в учебном процессе в Камской государственной инженерно-экономической академии.

Основное содержание работы отражено в следующих публикациях:

Научные статьи, опубликованные в журналах, рекомендованных ВАК:

1. Шабаев, A.A. Вариативная модель иерархической структуры процесса автоматизированного построения систем управления технологическим оборудованием / A.A. Шабаев, Л.А.Симонова // Кузнечно-штамповочное производство. Обработка металлов давлением. — М. — 2007. Вып № 12.— С. 39-44.

2. Шабаев, A.A. Формирование системы поддержки принятия решения при выборе оптимальной системы управления по функциональному признаку и аппаратной совместимости / A.A. Шабаев, Л.А.Симонова // Кузнечно-штамповочное производство. Обработка металлов давлением. — М. -— 2009. Вып № 7 —С. 39-46.

Научные статьи и материалы докладов:

3. Шабаев, A.A. О некоторых подходах к созданию систем управления лазерным технологическим комплексом / A.A. Шабаев // Социально-экономические и технические системы, http:// kampi.ru/sets. — 2005. — № 7. — С.39-46.

4. Шабаев, A.A. Экспериментальное исследование зависимости геометрии заготовки и глубины воздействия лазерного излучения / A.A. Шабаев // Наука - производство - технологии - экология: материалы всероссийской научно-технической конференции. — Киров: Вятский государственный университет, 2006, —С.111-114.

5. Шабаев, A.A. Анализ подходов к модернизации систем управления оборудованием / A.A. Шабаев // Современные проблемы машиностроения: труды III международной научно-технической конференции. — Томск: Томский политехнический университет, 2006. — С.139-141.

6. Шабаев, A.A. Системный подход к автоматизированному выбору элементов на этапе проектирования систем автоматического управления / A.A. Шабаев, Л.А.Симонова // Проектирование и исследование технических систем: межвузовский научный сборник. — Наб.Челны: КамПИ, 2007. — С.41-44.

7. Шабаев, А.А Выбор структурных элементов системы управления лазерным технологическим оборудованием на основе имитационного моделирования / A.A. Шабаев, Л.А.Симонова // Микропроцессорные, аналоговые и цифровые системы: проектирование и схемотехника, теория и вопросы применения: материалы научно-практической конференции. — Новочеркасск: ЮжноРоссийский государственный технический университет, 2007. — С.55-58.

8. Шабаев, A.A. Формирование исходных данных для автоматизированного выбора элементов САУ / A.A. Шабаев // Современные проблемы и пути их решения в науке, транспорте, производстве и образовании: Сборник научных

трудов научно-практической конференции. — Одесса: Научно-исследовательский проектно-конструкторский институт морского флота Украины, 2007. -С.81-84

9. Шабаев, A.A. Проектирование систем автоматического управления на основании структурно-дифференцированного подхода / A.A. Шабаев // Методы и алгоритмы прикладной математики в технике, медицине и экономике: материалы научно-практической конференции. —Новочеркасск: Южно-Российский государственный технический университет, 2007. — С.44^7.

Шабаев Александр Аликович

ФОРМИРОВАНИЕ БАЗЫ ПРЕЦЕДЕНТОВ ДЛЯ ЗАДАЧ АВТОМАТИЗИРОВАННОГО ПРОЕКТИРОВАНИЯ СИСТЕМЫ АВТОМАТИЧЕСКОГО УПРАВЛЕНИЯ ЛАЗЕРНЫМ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИМ КОМПЛЕКСОМ

Специальность 05.13.06 - Автоматизация и управление технологическими процессами и производствами (машиностроение)

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

ЛР N 020342 от 7.02.97 г. ЛР№ 0137 от 2.10.98 г. Подписано в печать 27.10.09 г. Формат 60x84/16 Бумага офсетная Печать ризографическая Уч.-изд.л. 1,4 Усл.-иеч.л. 1,4 Тираж 100 экз.

Заказ 1400 Издательско-полиграфичсский центр Камской государственной инженерно-экономической академии

423810, г. Набережные Челны, Новый город, проспект Мира, 68/19 тел./факс (8552) 39-66-27 e-mail: ic@kampi.TU

Введение.

Глава 1. Исследование подходов к автоматизированному проектированию системы автоматического управления лазерным технологическим комплексом.

1.1 Анализ существующих систем автоматического управления лазерным технологическим комплексом.

1.2 Сравнительный анализ современного программного обеспечения для проектирования систем автоматического управления.

1.3 Методы повышения качества систем автоматического управления лазерным технологическим комплексом при модернизации оборудования.

1.4 Исследование информативных параметров при лазерной обработке.

1.5 Формализованный подход к элементам системы автоматического управления лазерным технологическим комплексом.

1.6 Методики расчета погрешности измерительных систем.

1.7 Методы принятия решений на этапе проектирования системы управления

1.8 Выводы по первой главе.

Глава 2. Методика формирования альтернативных вариантов системы автоматического управления лазерным технологическим комплексом.

2.1 Формирование альтернативных вариантов функциональной модели системы управления.

2.2 Формирование системы исходных данных.

2.3 Формирование системы ограничений.

2.4 Отбор элементов по функциональному признаку и аппаратной совместимости.

2.5 Последовательность расчета критериев быстродействия, точности и условий эксплуатации САУ ЛТК.

2.6 Выбор вариантов по комплексному критерию оценки системы автоматического управления.

2.7 Выводы по второй главе.

Глава 3. Формирование модели базы прецедентов для решения задач автоматизированного проектирования системы автоматического управления лазерным технологическим комплексом.

3.1 Формирование структуры системы поддержки принятия решений.

3.2 Формирование базы прецедентов.

3.3 Разработка структуры прецедента.

3.4 Разработка правил по поиску прецедента.

3.5 Формирование методики кластеризации прецедентов.

3.6 Построение математической модели системы автоматического управления лазерным технологическим комплексом.

3.7 Выводы по третьей главе.

Глава 4. Практическая реализация разработанной методики формирования системы автоматического управления на примере лазерного технологического комплекса Хебр-1А.

4.1 Выбор функциональной схемы системы автоматического управления температурой в зоне обработки.

4.2 Формирование системы ограничений.

4.3 Формирование системы исходных данных.

4.4 Выбор элементов системы управления по функциональному признаку и аппаратной совместимости.

4.5. Отбор по критериям быстродействия и точности.

4.6 Ранжирование вариантов САУ ЛТК по комплексному критерию.

4.7 Проверка системы автоматического управления лазерным технологическим комплексом Хебр-1 А по качественным показателям.

4.8 Выводы по четвертой главе.

ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ РАБОТЫ.

Повышение сложности технологических процессов в любых отраслях производственной деятельности требует использование более сложные систем управления, позволяющих работать с большими объемами информации.

Лазерная обработка широко используется на машиностроительных предприятиях, таких как ОАО «КАМАЗ», поскольку является универсальной и используется для различных видов обработки: резка, пробивка отверстий, сварки, закалки, маркировки и т.д.

Автоматизация проектирования систем автоматического управления лазерными технологическими комплексами требует учета определенных факторов, влияющих на выбор элементов и системы управления в целом. На сегодняшний день отсутствуют методики, позволяющие в автоматическом режиме решать все задачи, возникающие на различных этапах проектирования. К таким задачам относится формирование структурной схемы системы управления и процедура выбора элементов, поскольку данный процесс можно рассматривать как творческую работу, когда проектировщик, используя накопленный опыт и интуицию, формирует новую систему управления с требуемыми характеристиками. В этом случае большое значение приобретают личные качества проектировщика, его способность принимать верные решения в сложной информационной обстановке.

Для сокращения сроков разработки новых проектов на рынке представлено множество программных продуктов, позволяющих автоматизировать различные этапы проектирования. Анализ программного обеспечения показал, что этап формирования структурной схемы и выбор элементов системы управления проводится в диалоговом режиме. Проектировщику приходится анализировать различные варианты системы управления. На выбор конкретного варианта оказывает влияние множество факторов, и задачей проектировщика является выбор такого варианта, который удовлетворял бы всем требованиям к системе управления. Появление ошибок на данном этапе приведет к наибольшим затратам времени и средств на их устранение.

На сегодняшний день множество фирм предлагают свои услуги по разработке систем управления технологическим оборудованием. В большинстве случаев их подход к построению систем автоматического управления (САУ) заключается в адаптации наработанных ранее решений к конкретному оборудованию. Данный подход позволяет значительно сократить объем работы, связанной с разработкой конструкторской документации, сокращается количество элементов, требуемых при создании и ремонте систем управления. Использование типовых элементов позволяет реализовать программы, предназначенные для формирования различных типов документации: спецификаций, схем соединений и т.д. Анализ показал, что большинство фирм постепенно приходят к использованию вышеуказанного подхода, поскольку в условиях серийного выпуска он позволяет сократить затраты времени и средств на разработку новых систем управления.

Использование ранее разработанных вариантов систем управления, в качестве основы для построения новых, требует наличия архива, в котором хранится информация о таких проектах, а также правила, по которым эти варианты могут быть выбраны и адаптированы. Использование базы прецедентов (БП) позволяет разработать систему, которая на основе разработанных правил и алгоритмов позволяет в автоматическом режиме проводить формирование структурной схемы и выбрать ее элементы с характеристиками, необходимыми для получения требуемых свойств разрабатываемой системы управления.

Целью является повышение эффективности решения задач автоматизированного проектирования систем автоматического управления лазерными технологическими комплексами на основе формирования базы прецедентов. Для достижения этой цели были поставлены следующие задачи: 1. Исследовать существующие типы систем автоматического управления лазерным технологическим комплексом. Определить структурные элементы и их основные характеристики. Проанализировать подходы к построению и модернизации системы управления лазерным технологическим комплексом. Провести анализ существующих программных продуктов, предназначенных для построения средств автоматизации. 5

2. Разработать методику формализованного описания элементов системы автоматического управления лазерным технологическим комплексом и базу прецедентов элементов и САУ ЛТК.

3. Разработать методику формирования альтернативных вариантов системы автоматического управления лазерным технологическим комплексом, основанную на вариативной модели иерархического представления процесса автоматизированного проектирования по комплексному критерию оценки.

4. Разработать комплексный критерий оценки системы автоматического управления лазерным технологическим комплексом.

5. Разработать математическую модель контура управления.

6. Разработать алгоритмы и программное обеспечение с использованием разработанной методики проектирования системы автоматического управления лазерным технологическим комплексом.

7. Апробировать разработанную автоматизированную систему проектирования на основе базы прецедентов на примере построения системы управления лазерным технологическим комплексом Хебр-1А.

В процессе диссертационного исследования получены следующие результаты, содержащие элементы научной новизны:

1. Разработана модель базы прецедентов на основе структуры прецедента элементов и САУ, правил поиска прецедентов, реализованных для решения задач автоматизированного проектирования системы автоматического управления лазерным технологическим комплексом.

2. Разработана методика формализованного описания элементов системы автоматического управления лазерным технологическим комплексом на основе их функциональных признаков с учетом интеграции в элементе нескольких функций.

3. Разработана методика формирования альтернативных вариантов системы автоматического управления лазерным технологическим комплексом, основанная на вариативной модели иерархического представления процесса автоматизированного проектирования по комплексному критерию оценки.

4. Разработан комплексный критерий выбора системы автоматического управления, основанный на использовании метода экспертной оценки (метода анализа иерархий). Данный комплексный критерий учитывает особенности управления лазерным технологическим комплексом, в том числе выход температуры в зоне лазерной обработки за заранее заданный диапазон.

Практическая значимость полученных результатов:

1. Разработаны алгоритмы и программное обеспечение на их основе, реализующие методику построения оптимальной структурной схемы системы управления и по заданным пользователем приоритетам осуществляющее поиск оптимального решения.

2. Разработан алгоритм управления лазерным технологическим комплексом, в котором учитываются инциденты, связанные с отклонением температуры от заданного диапазона.

3. Разработана математическая модель системы управления температурой, позволяющая проверить устойчивость альтернативных вариантов на этапе проектирования.

Реализация и внедрение результатов исследований осуществлено на ООО «Кондиционер» при модернизации системы управления лазерным технологическим комплексом Хебр-1А. Основные положения диссертации используются в учебном процессе Камской государственной инженерно-экономической академии.

Основные методы исследования. Для решения поставленных задач использованы методики теории управления для исследования систем автоматического управления. Экспериментальные исследования проводились на ЛТК "Хебр-1А" с использованием методов металлографического анализа образцов. Использовалась теория системного анализа, методы теории управления для исследования систем автоматического управления, а также метод иерархического анализа.

ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ РАБОТЫ

1. Разработанная модель базы прецедентов на основе структуры прецедента элементов и САУ, правил поиска прецедентов, позволяющая обеспечить реализацию задач проектирования системы автоматического управления лазерным технологическим комплексом в автоматическом режиме.

2. Разработана методика формализованного описания элементов системы автоматического управления лазерным технологическим комплексом на основе их функциональных признаков с учетом интеграции в элементе нескольких функций.

3. Разработан комплексный критерий выбора системы автоматического управления, основанный на использовании метода экспертной оценки (метода анализа иерархий). Данный комплексный критерий учитывает особенности управления лазерным технологическим комплексом, в том числе выход температуры в зоне лазерной обработки за заранее заданный диапазон.

4. Разработана методика формирования альтернативных вариантов систем автоматического управления лазерными технологическими комплексами, основанная на вариативной модели иерархического представления процесса автоматизированного проектирования по комплексному критерию оценки.

5. Получена математическая модель системы управления температурой ЛТК, позволяющая проверить показатели альтернативных вариантов на примере Хебр-1А.

6. Разработан алгоритм управления лазерным технологическим комплексом, в котором учитываются инциденты, связанные с отклонением температуры от заданного диапазона.

7. Разработанное программное обеспечение, реализующее методику построения системы управления, по заданным пользователем приоритетам позволило осуществлять поиск и выбор требуемого решения из альтернативных вариантов и сократить время, затрачиваемое на формирование структурной схемы и выбор ее элементов для ЛТК.

8. Проведено исследование существующей системы управления лазерным технологическим комплексом Хебр-1А, которое показало, что изменение размеров геометрической зоны термического воздействия в различных точках заготовки составляет ~30% и повышение качества обработки невозможно за счет стабилизации параметров технологического лазера, требуется использование обратных связей по информативным параметрам. В качестве информативного параметра была использована температура в зоне обработки.

9. Модернизация системы управления лазерным технологическим комплексом Хебр-1А на ООО «Кондиционер» проведенная с использованием разработанного программного обеспечения, позволила повысить качество обработки за счет снижения нестабильности геометрической зоны термического воздействия, детали, выполненной из материала сталь 20, с 30% до 10-15%.

1. Вейко, В.П. Опорный конспект лекций по курсу "Физико-технические основы лазерных технологий". Раздел: Технологические лазеры и лазерное излучение. — СПб.: СПбГУ ИТМО, 2005. 50 с.

2. Эксплутационная документация на технологический С02 лазер Хебр-1А, З.Эксплутационная документация на технологическую лазерную установку ШС301.

3. Абильсиитов, Г.А. Технологические лазеры: справочник: в 2 т./ Г.А. Абильсиитов, B.C. Голубев, В.Г. Гонтарь и др.; — М.: Машиностроение, 1991. — 125 с.

4. Зайцев, Г. Ф. Теория автоматического управления и регулирования. — 2-е изд., перераб. и доп. — Киев: Выща шк., 1989. — 431 с.

5. Шидловский С. В. Автоматическое управление. Перестраиваемые структуры: Учебное пособие. — Томск: Томский государственный университет, 2006. —288 с.

6. Норенков, И. П. Информационная поддержка наукоемких изделий. CALS-технологии. / И. П. Норенков, П. К. Кузьмик —М.: Издательство МГТУ им. Н. Э. Баумана, 2002. — 320с.

7. Юревич, Е.И. Проектирование технических систем: Учебное пособие / Е.И. Юревич. СПбГТУ. — СПб, 2001.

8. САПР систем автоматизации АЛЬФА СА. Электронный ресурс. url: http://www.sapralfa.ru/index.php?fuseaction=:alfa sa

9. AutomatiCS. Электронный ресурс. url: http://www.csoft.ru/catalog/soft/automatics/

10. Целищев, Е.С. Пример проектирования систем контроля в среде AutomatiCS ADT / Е.С. Целищев, Максим Савинов, Алексей Непомнящих // CADmaster. — 2006. — №2.

11. ECAD Software for Electrotechnical, Wiring and Wiring Harness, Pneumatic and Hydraulic Design. Электронный ресурс. url: http ://www.zuken.com/products/e3 -series/overview, aspx

12. EPLAN Electric P8. Электронный ресурс. url:http://www.eplan-russia.ru/index.php?id=14600

13. Анализ рынка подержанного, восстановленного и модернизированного оборудования. Электронный ресурс. url: http://ufastanki.ru/articles.php?sid=&l=ren&l=v&ar= 13

14. О модернизации систем ЧПУ. Электронный ресурс. url: http://ptpa-remservis.narod.ru/modernizaciia.htm

15. Веландер, П. Модернизация систем управления: просто изменение или развитие? / Петр Веландер // Control Engineering. — 2009. — №9,

16. Григорченко Валерий. Опыт модернизации оборудования с ЧПУ на ОАО «Долгопрудненское научно-производственное предприятие». / Валерий Григорченко, Владимир Андреев // CADmaster/ — 2007. — №4.

17. Реконструкция и модернизация металлорежущих станков. Электронный ресурс. url: http://www.rvsa.ru/ref2.html

18. Борейшо А. С. Лазеры: Устройство и действие: Учеб.пособие. —СПб, 1992. —215 с.

19. Григорьянц А. Г., Технологические процессы лазерной обработки: Учеб. пособие для вузов / И. Н. Шиганов, А. И. Мисюров; под ред. А. Г. Григорь-янца. — М.: Изд-во МГТУ им. Н. Э. Баумана. 2006. — 664 с.

20. Андрияхин В.М. Основы лазерной сварки и термообработки. —М.: Наука, 1988.-171 с.

21. Рыкалин П.П. Воздействие концентрированных потоков энергии на материалы. —М.: Наука, 1985. —246с.

22. Аш Ж. Датчики измерительных систем. —М.: Мир, 1992. — 480 с.

23. Виглеб Г. Датчики. —М.: Мир, 1989. —196 с.

24. Дж. Фрайден. Современные датчики: Справочник. Техносфера, 2006. — 592 с.

25. МЭК 60751. Платиновые термометры сопротивления и чувствительные элементы. Введ. 2008-07-24. Российская группа экспертов по стандартам МЭК.

26. ГОСТ Р 8.585-2001. ГСП. Термопары. Номинальные статические характеристики преобразования. Введ. 2001-11-21.

27. Рекомендации по использованию пирометров. Электронный ресурс. url: http://www.rospribor.com/catalog/view/205.html

28. ГОСТ 28243-96. Пирометры. Общие технические требования. Введ. 200401-01.

29. ГОСТ Р 8619-2006. Приборы тепловизионные измерительные. Введ. 200607-24.

30. Тронова, И.М. О метрологическом обеспечении измерительных систем АСУТП. / И.М Тронова, И.Г.Средина // Промышленные АСУ и контроллеры. — 2000. — №Ю.

31. Роль и место преобразователя в структуре современной системы автоматизации технологических процессов. Электронный ресурс. url: http://www.metodichka-contravt.ru/?id==8602

32. ГОСТ 13384-93. Преобразователи измерительные для термоэлектрических преобразователей и термопреобразователей сопротивления. Общие технические требования и методы испытаний. Введ. 1995-01-01.

33. ГОСТ 30605-98 Преобразователи измерительные напряжения. Введ. 200401-01.

34. Сазонов, А.А. Измерения и контроль в микроэлектронике: Учебное пособие по специальностям электронной техники. / Н.Д. Дубовой, В.И. Осокин, А.С. Очков и др.; Под ред. А.А.Сазонова. — М.:Высш. Шк.,1984.-367с., ил.

35. Аристова, Н.И., Промышленные программно-аппаратные средства на отечественном рынке АСУТП. Практическое пособие. / Н.И. Аристова, А.И. Корнеева. — М.:Научтехлитиздат, 2001. — 402 с.

36. Ицкович, Э.Л. Сетевые комплексы на основе микропроцессорных контроллеров зарубежных фирм, работающих на рынке СНГ. / Э.Л. Ицкович, О.С. Соболев/ Серия аналитических обзоров по автоматизации производства. Выпуск 3.

37. Егоров, А.А. Промышленные контроллеры — это просто или не очень?/ А.А. Егоров // Промышленные АСУ и контроллеры — 2003. — №6.

38. Федюкин, В. Распределенная архитектура перспективных встроенных систем / В.Федюкин, Л.Бондарев В.Клепиков, С.А.Лебедева. // Электроника: Наука, технология, бизнес — 2007. —№ 6.

39. Айзин, В.С TRACE MODE И PC-BASED КОНТРОЛЛЕРЫ. Электронный ресурс. url: http://www.adastra.ru/reports/expo9/Aizin-TraceMode i рс kontrollery.htm

40. L. Anzimirov THE INDUSTRIAL AUTOMATION MARKET TRENDS AND TRACE MODE Электронный ресурс. url: http://www.tracemode.com/reports/expo9/Anzimirov-Tendenciipromavtomatiki.htm

41. Новиков, C.A. Итоги и прогнозы. // PC WEEK Russian Edition —2006. — № 1.

42. PLCopen. Standartization in Industrial Control Programming. Profiles, Products & Services of PLCopen Members. April 1996.

43. Сосонкин, В.Л. Принципы построения систем ЧПУ с открытой архитектурой / В.Л. Сосонкин, Г.М. Мартинов // Приборы и системы управления — 1996, №8.

44. ГОСТ Р 51841-2001 Программируемые контроллеры. Общие технические требования и методы испытаний. Введ. 2001-12-24.

45. Микросхемы АЦП и ЦАП. М.: Додэка, 2005 — 432 с.

46. ГОСТ 30606-98 Преобразователи цифрового кода в напряжение или ток измерительные. Основные параметры. Общие технические требования. Методы испытаний. Введ. 2004-01-01.

47. Руководство по эксплуатации электромагнитных клапанов. Электронный ресурс. url: http://www.danfoss-msk.ru/literatura/04.pdf.

48. Колпаков А.И. Перспективы развития электропривода. // Силовая электроника —2004. —№1.

49. МИ 1317-2004. Результаты и характеристики погрешности измерений. Формы представления. Способы использования при испытаниях образцов продукции и контроле их параметров. Введ. 2004-12-28.

50. Назаров Н. Г. Метрология. Основные понятия и математические модели. М.: Высшая школа, 2002. 348 с.

51. Байков И.П. Расчет погрешностей технологических измерений и измерительных каналов информационно-измерительных систем. Учебное пособие — Кострома: КГТУ, 2007. — 71 с.

52. РМГ 62-2003. ГСИ. Обеспечение эффективности измерений при управлении технологическими процессами. Оценивание погрешности измерений при ограниченной исходной информации. Введ. 2005-01-01.

53. Савчук В.П. Обработка результатов измерений. Физическая лаборатория : Учеб. пособие. — Одесса: ОНГТУ, 2002. — 54 с. ил.

54. Мишура, Т. П. Проектирование лазерных систем: учебное пособие /Т. П. Мишура, О. Ю. Платонов. —СПб: ГУАП, 2006. — 98 е.: ил.

55. Новицкий, П. В. Оценка погрешностей результатов измерений / П. В. Новицкий, И. А. Зограф. — JL: Энерго-атомиздат, 1985. — 248 с

56. Иванов В.В. Методы вычислений на ЭВМ : Справочное пособие — Киев : Наук, думка, 1986.—584 с.

57. Попов Э. В. Экспертные системы. Решение неформализованных задач в диалоге с ЭВМ. —М.: Наука. Гл. ред. физ.-мат. лит., 1987.

58. Литвак Б.Г. Экспертные оценки и принятие решений. —М.: Патент, 1996. — 271 с.

59. Борисов, А. Н. Диалоговые системы принятия решении на базе мини-ЭВМ. / А. Н Борисов., Э. Р. Вилюмс, Л. Я. Сукур. Информационное, математическое и программное обеспечение. —Рига: Зинатне, 1986.

60. Черноруцкий И.Г. Методы принятия решений; — СПб: BHV, 2005. — 416 с.

61. Евланов Л. Г. Теория и практика принятия решений. — М.: Экономика, 1984.

62. Шоломицкий А. Теория риска. Выбор при неопределенности и моделирование риска. — М.: ГУ ВШЭ, 2005. -^00 с.

63. Ларичев О.И. Теория и методы принятия решений. —М.: Логос, 2003.

64. Саати, Т. Аналитическое планирование. Организация систем. / Т. Саати, К. Керис. — М.: Радио и связь, 1991. —224 с.

65. Орлов А.И. Теория принятия решений. Учебное пособие. М.: Март, 2004.

66. Aamodt A., Plaza Е. Case-based reasoning: foundational issues, methodological variations, and system approaches // AI Communications. 1994, № 7.

67. Вишняков, Ю.М. Технология проектирования комплексных программных систем группой программистов. Электронный ресурс. / Ю.М. Вишняков, Д.И. Попов url: http://mopevm.tsure.ru/metod/2608/

68. Дэвид, А. Методология структурного анализа и проектирования SADT. / Дэвид А. Марка, Клемент МакГоуэн, Дуглас Т. Росс. Электронная БИБЛИОТЕКА, 1999.

69. Бесекерский В.А. Теория систем автоматического регулирования./ В.А. Бесекерский, Е.П. Попов — М.: Наука, 1975.

70. Барсуков, B.C. Микросистемная спецтехника: Интеграция и миниатюризация в одном флаконе. / B.C. Барсуков. // Специальная Техника — 2003. —№ 4.

71. Славутский Л.А. Основы регистрации данных и планирования эксперимента. Учебное пособие: Изд-во ЧТУ, Чебоксары, 2006, —200 с.

72. Таланчук П.М. Средства измерения в автоматических информационных системах и системах управления. ■—К.: Радуга, 1994. — 672 с.

73. Походун А.И. Экспериментальные методы исследований. Погрешности и неопределенности измерений. Учебное пособие. — СПб: СПбГУ ИТМО, 2006. —112 с.

74. Коротков В.П. "Основы метрологии и теории точности измерительных устройств" — М.: Издательство стандартов, 1978.

75. David Johns, Ken Martin. Analog Integrated Circuit Design. 1996. — 720 c.

76. Шитиков, Анатолий. Азбука преобразования / Анатолий Шитиков //Chip News —2002 —№10.

77. Хоровиц, П. Искусство схемотехники. / П. Хоровиц, У. Хилл. В 3-х томах: Т. 2. Пер. с англ. — 4-е изд., перераб. и доп.— М.: Мир, 1993. — 371 с.

78. Ушкар М.Н. Конструирование электронно-вычислительных средств: Учебное пособие к практическим занятиям. — М.: МАИ, 2007.

79. Журавлев Ю. П. Системное проектирование управляющих ЦВМ. — М.: Сов. радио, 1975. — 416 с.

80. Глинченко А. С. Цифровая обработка сигналов: Учеб. пособие. 2-е изд., перераб. и доп. —Красноярск: ИПЦ КГТУ, 2005. — 482 с.

81. Описание на микроконтроллер AtMega 8. Электронный ресурс., url: http://www.gaw.ru/pdf/Atmel/AVR/atmega8.pdf.

82. ГОСТ 15467-79 Управление качеством продукции. Основные понятия. Термины и определения. Введ. 1979-07-01.

83. Ацюковский В.А. Философия и методология технического комплексиро-вания. — М.:Петит, 2006. —221 с.

84. Саати Т. Л. Принятие решений. Метод анализа иерархий. — М.:Радио и связь, 1993.

85. Ларичев, О.И. Системы поддержки принятия решений. Современное состояние и перспективы их развития. / О.И. Ларичев, А.В.Петровский. // Итоги науки и техники. Сер.Техническая кибернетика. — Т.21. —М.: ВИНИТИ, 1987.

86. Бююль, A. SPSS: искусство обработки информации. Анализ статистических данных и восстановление скрытых закономерностей. СПб.:ДиаСофтЮП, 2002. — 608 с.

87. Туманов, М.П. Теория импульсных, дискретных и нелинейных САУ: Учебное пособие. —М.: МГИЭМ, 2005. —63 с.

88. Веденов А.А., Физические процессы при лазерной обработке материалов. — М.: Энергия, 1985.

89. Бакалов В.П. Основы теории электрических цепей и электротехники: Учебник для вузов / В.П. Бакалов, А.Н. Игнатов, Б.И. Крук. —М.: Радио и связь, 1989. —528 с.

90. Кебнер Г. Промышленное применение лазеров. —М.: Машиностроение, 1988. —280 с.

91. Коптев, Ю.Н. Датчики тепло физических и механических параметров: Справочник, т.1, кн.1 / Под общ.ред. Коптева Ю.Н., под ред. Багдатьева Е.Е., Гориша А.В., Малкова Я.В. — М.: ИПЖР, 1998.

92. Войшвилло Г.В. Усилительные устройства. —М.: Радио и связь, 1983.

93. Коновалов, В.И. Методы решения задач тепломассопереноса. Теплопроводность и диффузия в неподвижной среде: Учеб. пособие. / В.И.Коновалов, А.Н. Пахомов, Н.Ц. Гатапова, А.Н. Колиух. — Тамбов: Изд-во Тамб. гос. техн. ун-та, 2005. —80 с.

94. Бруннер В. Справочник: Пер. с нем. —М.: Энергоатомиздат, 1991.

95. Булатов, О.Г. Системы электропитания мощных технологических СОг-лазеров Электронный ресурс. / О.Г. Булатов, В.Д. Поляков, Ю.Д. Поляков, url: http://promel2000.narod.ru/public/C02/C02.html.