автореферат диссертации по информатике, вычислительной технике и управлению, 05.13.05, диссертация на тему:Исследование и разработка и элементов и структур тренажеров сварщика группового назначения

„г \^ЙиЮНАЛЬНА АКАДЕМ1Я НАУК УКРА1НИ 7. ^ 1нститут проблем моделювання в енергетиШ

Н1 правах рукопису

зиков

АндрШ Фелтсович

ДОСЛЩЖЕННЯ ТА РОЗРОБКА ЕЛЕМЕНТ1В I СТРУКТУР ТРЕНАЖЕР1В ЗВАРНИКА ГРУПОВОГО НАВЧАННЯ

05.13.05 —

елементи та пристроТ обчислювальноТ техн1ки 1 систем управл!ння

АВТОРЕФЕРАТ

дисертацИ на здобуття наукового ступени кандидата техн!чних наук

КиТв 1994

Дисертахця е рукопис.

Робота внконана в В1дд1ленн1 Пбридних моделюючих'та керуючих систем в вне гетщ! 1 ист иг угу проблем моделювання в еявргетиц! HAH Ук-paiHK.

Науковий кер1вник: член-кор. HAH Укра1ни, доктор техн1чних наук, професор Васильев йсеволод ВИсгорович.

0ф1ц1Ян1 опоненти:

1. Академ1к HAH УкраХни, доктор техн1чних наук, професор Тимофеев Борис Борисович.

2. Кандидат техн!чних наук Шумов Валер1й Олексавдрович.

Провша орган!зац1к - НПК "Швсъкий 1нститут автоматики", . 254107, м.КМв, зул. Нагорна 22.

Захист в!дбудеться "М. ". • 1994 р. о ÜL годин!

■на зас1данн! спец1ал1зованс1 вчено! ради К 016.61.01 Хнституту проблем моделювання в енергетиц! HAH Укра*ни, 252164, м.Ки!в-164, аул. Генерала Наумова, 15.

3 дисертац1ею можна ознайомитися в б1бл1отещ 1ПМЕ HAH Украли.

• ' °

Автореферат розtелани» fturiHiÄ. 1994 р.

048ний секретар .

спец1ал1зовшю1 вчено! ради • '

кандидат техн!чних наук • —Семагина Е.П.

ЗЛГАЛЬНА ХАРАКТЕРИСТИКА РОБОТИ

АШАЛЬШСТЬ ПРОБЛЕМА. Розвитох р!зноман1тних галузей промис-повостI нродм1нко пов'язаикя 13 розширэнням виробничих процеаз, ко застосовують зварювання. Як свхдчить статистика, в останк!Я час ■ :постер!гаеться наро'дування обсяг1в ззарввальниу робхт, у тему чис-гл, хз застосуванням ручних метод!в. Такий стан справ вимагае лос-Пйного зростання кхлькост! ■квзл1ф1кованих прашвншв, як! волод!-ать ручнимк засобами зварювання. Кр1м того, зросташя ымг до эфективност! виробничих процес!в потребуе Шдвишвння продуктивное^ 1 якост! ручно! дугово! звархи, цо залезать не тШки В1д викорис-гованого зварювальнаго обладнання,'матер1ал!в, але Я вхд квал1ф!ка-Щ1 зваршшв, тобто рхвня IX теоретично! та практично! подготовки. В1г"ак зростае актуальнють п!двищення ефективностх учбового продажу ¡подо п!дготовки висококзал1ф:кованих зваршшв. 1нтенсиф1кац1я га як!Сть навчання чимало залежать од використання в учбовому процесс техн!чних засобхв практичного навчання.

До наШлыи ефективних технхчних засоб1в-практичного навчання належать тренажери, вр реалхзують ф!зичну 1/чи функцюнальну модель робочого середовищ, забезпечують посплке контролювання д1й учня 1 призначэн! для формування в нього лрофес1йних кавик!в та умения, цо е необххдними при виконанн1 роб!т в реальних умовах.

1снуе велика «лысеть зварювальних тренажер1в, в1дм1нн!сть м1х якими .голягае у принципах побудови, методичних I функцюнальних можливостях, сфер! застосування тоцо. Але вони мають ряд сп1льких кедолШв, до яких вшосятъ: в1дсутн1сть загальнох концэтШ уп-равл!ння процессы формування навику зварника; нэдостатнъо вксокий р!вэнь обробки статистжного матер!алу шрдо ощнювання як окрэмого тренузалького сеансу, так 1 усього учбового процесу у шлому; неви-рплэння питань комплексного групового навчання зварник!в. Зз умов великомасштабного впрозадження зварювальних тренакер!в ц1 недол1ки не дозволять забезпечити оперативне централ!зоване управл1нкя учбо-вим прецеезм, а також у повн!й м!р! викорисгати арсенал тешчних засоб!в навчання. У наслшсу да моке привести дс пэренасичення уч-бових центр1В дорогим обладнанням, 1, у той с&мий час. го значкого пад!кня е1Соном1чно1 ефехтивнсг/П учбового процесу.

Шдвишенкя ефэкткзкост! учбового процесу великих учбопж центов, поряя з усуненням перелХчзнних нэдолшв, по&'язакз !з створек-мям пост!в 1нд1з!дуальиого навчання з мшмальним сб'смом обладиан-

ня для роботи в реальному масштаб! часу, шр включаклься в систему колективного користування з передачею ряду функц!й центральному терм!налу (посту !нструктора), тобто 1з створенням т,ренажер!в звар-нкка групового навчання (ТЗГН).

Таким чином, розробка елемент1в та прйстроУв ТЗГН, як! забез-печують ефективну i як1сну Шдготовку квал!ф!кованих зварник!в е актуальним науковим завданням.

Значний внесок у розвитох зварювальних тренажерних засоб!в зробили Б.б.Патон, Г.6. Пухов, В. В. Васильев, В. К. Похода. В.О.Богда-новський, С. М. Дшиляк, В.М. Гавва, 0.1. Баранов. В. В. Ткаченко, 0.1.Клрп1й та багато !ниих вчених.

Понад десяток рок!в ВГМКСЕ 1ПМЕ HAH Укра*ни разом 1з ОКТБ 1ЕЗ !м. б.О.Патона HAH Украхга активно працюють над створенням зварювальних тренажер!в. В результат! ряд зварювальних тренажер!в р!зних модиф!кац!й серШю засвоено заводам)! "Кристал" См.Миколахв), "Бу-рев!сник" (m.Khib), а також КалШнградським експериментаяьним заводом !м. 60-р!ччя СРСР, ! в!дзначен! дипломами ВДНГ СРСР та УРСР.

МЕТОЮ РОБОТИ е досл!дження та розробка елеменПв 1 структур тренажер1в зварника групового навчання, призначених для формування назику ведения ручного дугового зварювального продесу.

Зг!дно поставлено! мети розглянут1 так! питания:

- досл!дження cnocoöiB побудози ТЗГН;

- досл!дження ! розробка методу управлШш (|ормуванням навику зварника;

- досл!джеиня 1 розробка блоку контролю д!й навчаемого та пристрою контролю i управлпшя ТЗГН. як! дозволяють реатизувати ав-томатичне управл!ння йормуванням навику зварника;

- розробка 1нвар!антного щодо р!зних тип!в тренажер1в механ!з-му оцишвания учбових д!й зварника;

- досл!даення i розробка елемент1в та пристро!'в малоаперних дугових ТЗГН р!зних модиф!кац1й, побудованих на ochobI спец1ал1зо-ванох i cepiwioi 1ВМ-сум!сно1 коми'югерно! техн!ки;

ВирНиення останньо! проблеми потребувало проведения дзсл1даень 1 розробок:

- пристрою контролю та улравлИшя поста навчаемого» який за-безпечур його работу як у склад! ТЗГН. так ! в автономному pesa^j!;

- багатоканально! системи збирания данних з пост!в навчаемого, як! Шстять в соб1 !нформац!ю щрдо учбових д!й зварника;

- пристрою з'еднання. який забезлечуе dömih даними м!ж багато-

- з -

канальной системою збирання даних 1 ПЕОМ поста хнструктора;

- пристрою з'бднання, який забезпечуе обм!н даними н1ж сшц!а-л1зоъанною шкро-ЕОМ поста !нструктора та зовншнхм запам'ятовуючим пркстроем, в якост! якого використовуеться видеомагнитофон.

МЕТОДО ДОСШДЖЕНЬ засновав на: теоретичних основах обчислкг вально! техн!ки; анал!з! та синтез! дискретних пристро1в; теоретичних основах дугового ззарюваяня; теорп 1м!тац!йного мояелювання: теорп автоматичного управлтня; 1нженерн1й психологи.

НАЖОВА НОВИЗНА. В дисертац!йн!й робота здобут! так! науков! результати:

- на основ! проведених дослхджень виршеда актуальне наукове завдання щодо створення ефективного тренажера зварника групового навчання;.

- запропоновано метод управлшш навчанням зварншв - метод параметрично! адаптацП, який дозволяв автоматизувати та !ндив!дуа-л!зувати процес формування навик!в ведения зварки;

- розроблено блок контролю д!й навчаемого з параметрами, як! перестроюються. Цей блок забезпечуе ефективний контроль в процес! тренувань;

- задропоковано 1нвар!антнкй щодо р1зних тип!в тренажерхз ие-хашзм оЩнювання результ&Пв д!й навчаемого у процес! навчання;

- на основ1 розробленого блоку контролю Д1й навчаемого, методу управл!ння формуванням навику ведения зварки та механ!зму оц!нюван-ня результатов д1й навчаемого розроблено пркстр!й контролю 1 управляя ТЗГН, що дозволяв автоматизувати управлшш як окремкм трену-вальним сеансом, так 1 учбовим процессм у Щлому;

- досл1ДЕ8Н1 та розроблен! елементи I пристро! малоамперних дугових ТЗГН р!зних модкф!кац!й, серед яких: пркстр!й контролю й упраглшя автономиям постом навчаемого; багатозсанальна система збирання та первинно! обробки !нформацП; пристрШ з'бднання сксте-ми збирання хнформацП з 1ВМ-сум!сно1' ПЕОМ поста !нструктора; пристр!й з'еднання спец!ал1зовано1 м1кро-Е0М з в!деокагн!тофоном.

ПРАКТИЧНА Ц1НН1СТБ. Розроблен! малоамперн! дугез! тренажери зварника групового навчання, 1х елемзнти та пркстро! контролю 1 анал!зу д!й назчаемих, а тахох метод управлтня учбовим процесом та сеал!зуючих його пристрогв, як! надають можлив!сть комплексного тдходу до пронесу наз'ання квал1ф1кованих електрозваршнав ! п1д-ктаяня еш-хг-лчю! ефективнсст! учбового процэсу за рахунок цент-разигацп та автокатюацп упраипнкя формуванням глвшеу ездэння

ручного дугового зварювального процесу групп навчаемих, а також за рахунок об'ективного контролю i анал!зу д1й навчаемих.

Розроблен! малоамперн! ругоз! тренажери зварника групового навчання можуть знайти найширше застосування в систем! професМ-но-техн!чного навчання.

Автор був в1дпов1дальним виконавцем i сп1ввиконавцем ряду до-roBopiB за дакою тематикою з учбовими закладами, серед яких: голов-ний учбово-курсовий комб!нат "Ростовенерго", м. Ростов-на-Дону Роспуска Федератя (1990 - 1992 p.p.); СЛТУ-61 м.Бэрановичи, Респуб-л1ка Б1лорусь С1991 - 1993 p.p.); СПТУ-18 м.Харк!в (1992 -1993 p.p.).

Основн! результата дксертацП були використан! при розробц! малоамперних дугових тренажеров зварника групового навчання: МДТЗ-05 (р!чний економ1чний ефект в!д впровадження в ГУКК "Ростовенерго" у 1992 роц1 становив S00 тис.руб.), МДТЗ-07 (р!чний еконо-м1чний ефект в!д впрсвадаення в СПТУ-61 м.Барановичи та СПТУ-16 м.Хзркова у 1993 рощ становив 3 млн.руб. i 6 млн. карб. в!дпов1д-но).

Кр1м того, ряд иолохень дисертацшю! роботи знайшли застосування у розробц!я тренажер!в зварника 1ндив1дуалького навчання "ЕТЗ-01", "1ТЗ-0Г, "МДТЗ-04", "МДТЗ-06". Зварювальн! тренажери "ЕТЗ-ОГ i "МДТЗ-04" cepiûHO засвоен! Калшнградським експеримен-тальним заводом 1м. 60-рхччя СРСР та заводом "Буревхсник" (m.Khïb).

АПРОБУШЯ РЕЗУЛЬТАТ!В РОБОТИ. Основн! результат)! роботи допо-В1далксъ к бу;м схвалеи! на:

- ¡¡ауково-техк1чн!й конференцП "Застосування машинно! граф!ки в моделюванн! та системах навчання" (Пенза, 1989 р.);'

- наукозих ceMiHapax в!дд!лу синтезу моделгачих ланцюпв ВГ'МКСЬ: IHME HAH Украши (1988 - 1993 p.p.).

ПЖЖКАЦП. Матер!али дисертацП знайшли свое вхдображення у 5 друкованих прадях, з ЯЮ1Х 2 виконан! особисто автором; отримано 2 авторсысих ев!доцтва СРСР.

СТРУКТУРА ТА ОБСЯГ ПРАЦ1. ДисертаЩя викладена на 152 стор!н-ках машинописного тексту, м!стить 28 малшшв 1 2 фотографП, та складаеться i3 всгупу, чотирьох роэдшв, заключения, списку л!те-ратури, нр MlCTHTb 105 найменувань, 1 додатку.

- 5 -

ЗМ1СТ ПРАЩ

У ВСШI обгрунтовуеться актуальнють прац!, формулюеться и мета та основн! положения, щр виносяться до захисту.

ПЕРША ГЛАВА присвячена анал1зу тренажерних засоб!в лрофес!йнох п!дготовки зварнкк!в та проблем х'х розробки. Показано, що зварю-вальни тренажери е найб!льш ефективними ! лерспективними технхчними засовами-практичного навчання. як! дозволяють !нтенсиф!кувати учбо-вий процес з одночасним пхдвищзнням якост! навчання.

Розгляну^! прсблеми впровадгенкя зварювальних тренажер!в у великих центрах шдготовки звариикхв. Ефэкдашсть роботи учбових центр!в залежить в!д принцгацв, закяаденнкх в основу оргашзацп учбового процесу 1 }.;етод!в використання комплексу трзнатер1в. 3 плином часу зростагоь вкмсгм ища розлшрення мохливостея засоб1в тренагерна? технхки. Це, ш^ампзред, стосугться серв!сних послуг: рег!страШх. анал1зу, одэржання об'сктизнох ощнкн д!й навчаемого 1 т. т. РеалхзаЩя зроставчих вимог призводить до значного пхдвжпення вартостх жмллексу обладнання учбових центрхв. Це помхтно не тхлькп при застосуваннх мхкропроцесорно! технххк, але я, особливо, при ви-користанн! еле;;троннкх схем за прищилсм "горсткох логики". В облает! обчкелюзалькох техн1ки е ефективний пяях орган!зацП роботи к!лькох споживачхв - система колектизногс коркстуванпя. При цьему робочий терм!нал кохного споживача слроцуеться за рахунок передач! бхлъшост! функц!й -центральному термхналу. Зростанкя ефективчостх роботи учбових центр1в, з огляду на орган!зац1ю скстеми колективно-го спсжиЕання, повинно розвиватися не шляхом усклздення'скремих тренакзрхв С1ндз1в1 дуального навчання). ер лризведе до перенасичення учбовогс центру коатозноа технхкою, а шляхом ствсрення тренажеров з мШкалънич добором обладнання, кзсбх1днни для роботи в реальному шспгк51 часу, з пэрздочэ» репти функц1й, кэ криткчиих до часу об-робки, до центрального пульту. За цих умов викинге язеюго нова система органхзлцИ тренахэрних згеобхв - система групового навчання.

Таким чином, подзльез зростанкя ефектшюст! роботи учбових центр!в, ¡пр спец!ал!зукггься на Шдготовц! влсококЕал!ф!коБаних звэрнШв, в значим мгр 1 е залзжним в!д розробии та впрезадаення ТЗГН. Розроб!са эазначзянх тренажерхв перадбача?: створення аларат-но-програмних засоб1в, то дозволяють об'еднати виконання сэрвюккх фугалля }С1Лькох тренажрхз.

3 метою зиберу базових пркстро!в для тренажеру групового язв-

чания проведено анал!з тренажерних зашив навчання зварник!в. Най-перспективн!шими ирдо використання у ТЗГН вияаилися електронн! та малоамперн! дугов! тренажери. Показано, шр електронн! та малоампер-Hi дугов! тренажери не коикурукяь mi ж собош, а доповншгься один одним у систем! навчання.

Розглянутс адаптивно-!ерарх!чний метод навчання, за яким весь навчалышй пронес розбиваеться на три р1вия. Перший р!вень в!дпов!-дау иочатковому навчанню, ! на цьому етап! використовуються елект-ронн! тренажери эвяршпса. Другшч pi ¡«ль лередоачаь актквне форму-вання Л закршлення навтйв. На ньсму етап! застосовукггь малоампер-н! дугой! трена>ери зварника. ТрпПй р!вень - перех!д до роботи на реальному сбладнапн!, ! тут використовукяь контроль-тренажери. Пе-рех!д од pijjHH до рлвня в1дбува<ггься за умов в!дпрацьовування пев-hoï к!лькост! тренувальних сеанс 1в, або досягнення р1вня сформова-ного навнку певного значения.

Найб1льь ефективним уявляеться розвиток другого р!вня навчання, оскёлыш саме на цьому шдбел! здикнюеться формування й закр!п-лення прийом!в та навик!в ведения знарювального процесу. В!дтак розробку тренажер!в груиового навчання на даному етап! видаеться ншШльш доЩльним часновувати на вйкористанш пристроив з ф!зичною моделлю зваршально! обстановки, ira реал!эуеться малоамперним дуго-вим зварювальним джерелом струму.

Групове навчання стае можлшшм т!лыси за умови максимально! автоматизацП процесу управлШт практичиим навчашшм зварник!в, тсбто маяться на yua3i передача ряду функц!й'!нструктора апарат-но-програмиим засобам, як! узагальшжпь його досв!д 1 знания.

Розробка ТЗГН повинна утримувагись в ранз! нрксгроёв автома-тичног'о унрлвлишя, а тренажер як шиш мусить мЗстити засоби !н-структорсысого кот роли и управления. Впходячи з цього, постае не-обхёдШсть розв'язаннл гмгань розробки методу управления процесом практичного навчання зварникёа з використанням тренажер!в й засоб!в реал^зацП' доного методу. Метод, про який йдеться, мае бути засно-ваним ул коитролмианн! узагальненот параметру учбового процесу, властетоп ycîM тинам тршшжер!в. Таким параметром може виступати р!вонь сфорыованого иакику кожного учни.

Аналёз Юнуючих îipiicTpoïB • ошзав. шр функцюнальне заванта-желшя тренахарёв, ¡юбудованих за жор^лши лог ! кою, досяг свого на-сичтш, од*е, розроош нових тренажерёв на базе жорстшё лопки призмзде до неышраеданих апарап.их нитрат, шр, у свои чергу, обу-

могмпь значш пал!ння ту ркономшних показник1в. Розв'язання ц1е! проблем пплягяе активному використанн! обчислювалышх засоб!в, у

числ! й мНсрспряцрсорши' техн1ки.

Таким чином, псновними складовими проблеми створення малоамперного луго1юго трсмчусру зварника групового навчання, як стрижне-вого елем?нгу система роал!зацП адаптивно-{ерарх!чного методу, е так!:

- розробка методу управл!ння формуванням навику зварника ! засоби його реал^эатп

- розробка системч збнракня та нервиннох об робки шформацП щодо учбових д!й навчаемого;

- розробка пристрою з'еднання системи збирання !нформацп з ПЕОМ поста инструктора;

- розробка поста навчаемого, що надае можлив!сть автономо! ро-

боти;

- розробка пристрою з'еднання стандартних техШчних засоб!в навчання для роботи у склад! тренажера зварника групового навчання.

Наведена укрупнена структурна схема тренажер!в, що реал!зуе концепЩю групового навчання, й розглянуто и основн! елементи.

Досл!д«ен1 основн! топологи, як! можуть бути вгсюристан! для побудови ТЗГН. Визначено, шр для мзлоамперного дугового ТЗГН е до-цальним застосування тополог!!' "з1рка".

ДРУГА ГЛАВА охоплюе досл!дження й розробки функц!онального исладу засоб!в техн!чного забезпечення тренажерхв, зваршка групового навчання.

Техн!чн! засоби ТЗГН можна розд!лити на засоби !ндив!дуального 1 колективного користування. Техн!чн! засоби !ндив!дуального користування забезпечувть моделювання робочо! зварювально! обстановки ! розтапован! на робочому м!сц! навчаемого (пост навчаемого). Техн1ч-н! засоби колективного користування забезпечуоть !нструментальне (лркстр!й }яз:;тролю й управл!ння) та !нструкторське (пульт !нструк-тора) управл!ння учбовим процесом 1 розташван! на робочому м!сц! инструктора (пост !нструктора).

Визначено склад техн!чних засоб!в моделювання робочо! обстановки для пост!в навчаемих ! засоб!в 1'х будування. До складу тех-н1чних засоб!з поста навчаемого повинн! ув!йти 1М!татогч (функцю-нально-геомэтркчн! модел!) зварювального обладания 1* коделюючий пристр!й. 1м!татори в!добразають функцЮнапьн! Я простороз! характеристики зварних з'сднань 1 зварювального облзднання. До складу

Змиаторт входять: !м!татор ручного !нструменту, шр складееться з 1м!татору електроду та !м!татору утримувача; хкиатор зварювальних з'еднань; шошм-маска зварника. Моделюючий лристр!й,, реал!зуючи модель зварювальнох обстановки (модель плавл1ння електроду, модель формування зварного шву, модель !скроутворення й модель зварко! ванни) забезпечуе динам!ку взаемодП !м1татор!в. У малоамперних ду-гових тренажерах модель зварювально! обстановки реал!зуеться за до-помогою ф!зично! модели створено! на основ! малоамлерного зварю-вального джерела струму. .

Для розроблення пристрою контролю та управллння формуванням навику зварника була розглянута орган!зац!я учбового процессу. В результат! було визначено, що система управл!ння формуванням навику повинна мати 1ерарх!чну структуру, гобто язляти собою централ!зо-вану систему, л!дсистеми яко! розпод!лен! по к!льком р1вням, кож-ний з яких виконув частину функцп у1фавл!ння.' П!дсистема ' первого р!вня улравлзння зд!снюе контроль та керування окремим сеансом тренування, а п!дсистема другого р!вня - контроль та керування процесом навчання загалом (формування чергового тренувального зав-дання, анал!з результат!в навчання). Шдсистеми першого й другого р!вн!з - це системи локального ! комплексного улравлзння в!дпов1д-но.

Розглянуто орган!зац!ю програмного навчання й способи його ре-ал13ац1'1. Виходячи, з цього запропоновано метод ларамзтрично! адап-• тацп, шр забезпечуе программе формуванш тренувального завдання птосовно кожного еталу навчання на основ! ощнки р!вня здобутого навчаемим навику. Практично це досягаеться уведенням у пристр!й контролю та управл!ння блоку контролю за д!ями навчаемогс (ВДЮ з параметрами, шр перестроюються 1 харакгеризують координати об'екту управл!ння (р1вень сформоваюго навику). ФункцЮнування пристрой контролю та управл!ння зведене до визначення в!дпрв!дност1 значень контролюемих параметр!в д!й навчаемого в!длов!дно до лараметр!в БКДН. У раз1 досягнення ц!б! в!дпов!дност!, тобто коли навчаемий усп!шно подолав поставлене локальне завдання, параметри БКДН зм!ню-ються, ускладнюючи локальне завдання наступного еталу навчання. Це ускладнення може в!дбуватися як за одним, так 1 за ус!ма параметрами одночасно. БКДН надае моюшв!сть достатньо легкого узгодження функцЮнування системи управл!ння локального й комплексного р!вн!в. На локальному р!вн! ЩЦН завдае цш улравл!ння (визначае завдання), а на комплексному - являе-собою об'ект управлшш.

• Математичний опис БКДН, що забезпечуе контроль поточних значень параметра, 1, згхдно' результатконтролю, формуе сигнал зу-пинення 1м1тадП зварювального пронесу або сигнал помилки, можГ мати тахий загальний вигляд:

дз: - значения 1-го параметру; 1=11. п). п - к!льк1сть контролюемих параметр!в; Хтс, Х„с - нижня 1 верхня меж! допустимих значень 1-го параметру; дХс - одиничне приношения 1-го параметру;

Ъц ~ козфШентя зм1н нижньо? 1 верхньо! мех шодо 1-го параметру з!дпов1дно; б0)<1. - сигнал помилки щодо параметру Х^; Эх!_ - сигнал порушення меж! допустимих значень; б - сигнал зупинки ■1м1тац1йного процесу.

У процес! тренувального сеансу контролдагься наступн1 параметра довжина дугового пром1жу; кут нахилу електроду в1дносно норма-л! щодо поверхн! деталей, як1 зварюэться; тепловкладення. " ЗПдно з матимат^чним описом розроблено функцЮнальний склад БКДН, шо забезпечуе контроль д!й навчаемого та шдання в1дпов!дних сигнал1в за умови виявлення помилкових д№.

Рее1страц1я та в1дпов1дна обробка основних параметр!в учбеваго продесу складають основу для прийняття р1шенш в1дносно переходу навчаемого до виконання б!льш складних завдань, тобто шрестроюван-ня параметр1в ЕКДН, а тагах для визначення'моменту, коли навчаемий д1йсно буде п!дготовлений до роботи на реальному обладнанн! за ре-альних умов.

В робот! пропонуеться, кр!м як!сних ощнок д1й навчаемого (се-редньоарифметкчне й середне в!дхилення значень контрольованих пара-метр!в, к!лькхсть пемилок, шр IX припустився навчаемий л!д час тре-. нувальшге-., сеансу), використання к1лыасних показник!в - узагаль-ньного оц1нювального показниху тренувального сеансу та узагальпену,

' О, якшо € [хт1,+ ¡гц.Лс, ХИ(,- ^сдХс]. . 1. якщо Хс £ [хтС+ 1г1СлХс. Хи(,- Зга^лхф

(3)

комплексу ошнку р!вня сформованого нагику ведения зварювалъного процпсу.

Узагальнений ои'лповлльний показник засновано на 1мов1рност1 усШшного виконання тренувального сеансу 1 використовуеться для прийняття рИтення щодо ускладнення наступного тренувального заедания за долимого» перестроювання параметр 1в БКЖ Узагальнений од1н;о-вальнкй показник тренувального сеансу визпачаеться таким чином:

1о = Д У к * (4)

п с^

де: п - к1льк5г-ь контрольованих параметра; К ~ ваговий кое-Ф1ц1ент 1-го оц1нювального показника; I;. - частковий отнтеалъчий показник 1-го параметру:

М -'1 ь.

1с я --- Кх ) бос,. (5)

N .,»1

де: М - к$льк1сть виб1рок значень контрольованого параметру; к,, - коеф]ц1ент простою; - сигнал помилки 1-го параметру в момент часу 1.

Узагальнана комплексна оц1нка рШш сформованого навику.ведения звсрювального нроцесу застосовуеться для визначнш моменту, коли навчаемий буде Шдготовлений до роботи з реальним сбладлашлм 1 визначаеться таким чи;юм:

1 &

О = — > 0(. Сб)

п см

пе: п - к1льк1сть контрольованих параг!тр1в; Ос - р1ваиь сформованого навику по 1-му параметру:

0|..±'Г (7)

2 I к1Эс J

2

де: к1с, - поточи! значения коеф1ц1ент1в змтнення зшжныя й верхнъо! меж цодо 1-го параметру; 1м э1> кгэс - еталокн! значения коеф1щент1в змигання нижиьо!' П верхнроГ мак шдо 1-го параметру. Запропоновака система оц1нок використовусться улравлпшя

- и -

процессы навчання.

Розроблений БКДН, метод управл!ння й механ!зм обробки статис-тичного матерхалу покладено в основу розробки пристрою контролю 1 управл!ння, щэ складаеться !з блоку пам'яти, ЕКДН, блоку Зормування зюротнього зв'язку, блоку статкстично! обробки, блоку прийняття рзшень. Пристр!й забезпечуе управления кавчанням методами стлб!л1-зацП (локальний р!Еень) й параметрично! адалтацП (ксмплехсний р!-вень). Розроблений пристрзй дозволяе реал!зувати автоматичнэ уграв-лхння учбовю. процесом.

ТРЕТЯ ГЛАВА прксвячена дославшим Я розробц: малоамперних тренажерш зварника групового навчання та !х основннх иристрохв, серед яких: пристр!й контролю я управлхння автономного поста назча-емого на баз! однокристально! мхкро-ЕОМ; багатокпналъиа система збирання я первиннох обробки !нформацп для змхнюемо! кхлькост! пост!в навчаемого; пристр!й з'еднання системи збирання даних з Ш-сумхсно! ПЕОМ поста !нструктора; пристри обману даними м!г спецхалхзованою м!кро-Ё0М тренажеру I зовнишмм залам'ятозуючкм ¡тристроем на баз! вхдеомагнхтофону.

Доведено необххднхсть розробки та]сого поста навчаемого, який передбачав би роботу не т!льки в склад! системи групового навчання, аде ч хндивхдуальну роботу навчаемого поза системою. Не досягаеться розрсбксю пристрою контролю я упразл!ння, щр забезпечуе автономну роботу поста навчаемого 13 спрошеним добором функцхй зварввальних треназсерхв.

Реалхзацхя пристрою контролю й управлхння автономним постом -навчаемого за ¡короткою логЛсою потробуе значнкх часових 1 апаратних витрат. Виходячи з щ.ого, розробка зазначеного пристрою проводилася на основ! однокристально! м!кро-Е0М СОКОМ).

Досл!джено особливост! викоркстання ОЕОМ ..¡рдо побудови керую-чих пристро'Хв. Розглянуто типову структуру управляют« пристрохв з викориетаиням ОЕОМ.

Проведен! досл!дження покладено в основу розробки пристрою контролю я управлзння, шр складаетюя !з блок!в: комиаратор1в; генератору 1мпульс!в; формування сигналхв зюротнього зв'язку; управлхння; л1чкльник1в ломилок по довжии! дугового промЗжку. по куту нахилу ручного хнструменту;. л!чи.пьник!в часу пращ, часу сеансу; пор!вняння; оц!нки учбових дхй навчаемого; комутацхх. К/гаки: л1-чильник1В, управл!ння, пор1вняння. оцшки учбових д!й навчаемого, комутацх! реал!зуються за допомогою ОЕОМ.

Тренувалъке завдання формуеться за допомогою орган1в управл1н-ня. При лорушенн! значениями контролюемих параметра встановленкх меж, до навчаемого надходятъ сигнали акустичного зворотнього зв'яз-ку. Результати тренувального сеансу в!дображаються на табло !ндика-ц!5? в!длов!дно до положения орган!в управл1ння.

Запроганований пристрт контролю й управл!ння шрдо функцюну-вання поста навчаемого в автономному режим! дозволяв: спростити !н-терактивну взаемод!» навчаемого з тренажером; п!двивдти.тзорчу ак-тивн!сть навчаемого; зменьшити трудоемк!сть процесу тренувань; п!д-вгадити мсб!льн!сть поста навчаемого; Шдвищити "живучхсть" трена-жерко! системи; забезпечити рац!онально використанкя техн!чних за-соб!в молоамлерного дугового ТЗГН.

Розглянут! способи побудови систем збору й первинно! обрсбкк данкх, шр м!стять !нформад!ю шрдо параматр!в штуемих ззарюзальних процес!в. Показано, що така система повинна будуватися за багатока-нальнкм принципом з аналоговим мультиллексуванням какал!в передач! даних.

Зд!йснено техн!чн! рёшення щэдо побудови багатоканально! системи збору, яка ум!шуе: аналоговий мультиплексор, пркстрш вибхр-кк-збер!гання, аналого-цифровий переутворювач, блок управл!ння i канали передач! данях, шр, в свою чергу, складазоться з вишрюваль-ких лереутвор»вач!в 1 формувач!в сигнал1в (посилювач!, ф!льтри i T.ih. 3.

Дзсл!даано способи обм!ну даними м!х 1ВА!-сум!сною ПЕОМ i перк-фер!йнкми пржяроями, а такох метода реал1зацп !нтерфейсу АЦП з кИлфо-ЕОМ. На основ! проведених дослшэнъ запрспокоаано ! розроб-лейэ функц!окалъку схему пристрою з'еднаккя багатокзнальнох системн збору данних з лост1в навчаемих 1 ПЕОМ поста !нструктора, яа н!с-тить: АЦП. я!чильнж адреск, оператшшй залам'ятовукмий пркстр!Г;„ шинк! формувачи селектор адрэск.

Розроблекий пристрш забезпечуе програмно-кзрованкй ув.!д/внв!д за командами ЕОМ з розлод!лзшим канал!в уводу/виводу m!s порифе-р!йниш пристроями ! реал!зуе метод "останн!х данкх". цо забезлэчуе асинХронну роботу АЦП ! MiKpo-ЭОМ.

Зосереджено увагу також 1 на розробд! пристрою з'еднання спэ-Щал12ованоУ MiKpo-EO!.! поста 1кструктора !з зовн!шн!м залам'ятову»--чим пркстрогм, в якост! якаго Ешсоркстовусться в1дзог,агл!тофол. 3 ыгтов забезпзчэння шд1йнзго обМяу у яркстроГз'еднанкя Ешюрпсто-вусться мяггролвр, який дозвэляе у иэзцзс! ггпису диь_: на магнятну

пл1вку надлишково коду ват и байт даних за Хем!нгом додавпнням л'яти розряд1в, а у лроц8с1 в!дтворення - виправляти пооданок! помилки й позначати байти данях, то мютягь не б!лыпе трьох лсмхлох. Дяя п}д-вишення над1йност! збер!гання цифрою!' !нформацп на магштн!й пл!вц! використовуеться багаторазовий залис байту даних. До складу пристрою входять: буферний блок; блок комутац!!; блок контролю та вштравлення помилок; блок лереутворювання. блок кодузання даних; блок управл1ння; блок з'еднання, блок селекцП'-!; блок ссл9ХцП-2; посилювач; а :хрогенератор.

V лроцес! запису байт даних у виглядх посл!довнсго !кформац!й-кого слова переутворюеться за методом фазово! модуляцп У сзмосйнх-рон!зований код. заноситься до структури телев1з1Яних синхросигна-л!в, ! одержана !нформац!йна синхросуьиш подаеться ка вххд вхдео-магнитофону. У лроцес! в!дтворення !з синхросумхш!, ер зчитуеться з магнхтно! пя!вхи, в!докремлюеться !нформац!йна складова, яка шдля-гая декодузанню. перев!рц! щодо наявностх помилок, í одержаний на-прикхнШ байт даних подаеться на м!кро-Е0М. Пристр!й надае можли-в!сть зд!йснення двоспрямованого обм1ну цифровою !нформац!е'о м!ж слецхалхзозакою мхкро-ЕОМ поста хнструктора та вхдеомагнитсфоном хз атидк1стю 15450 байт/сек.

Розроиленкй пристр!й молсз бути застосовано для сбмхну данимл при об'еднанн! тренажерних засобхв у локальну мережу.

ЧЕТВЕРГА ГЛАВА висзхтлюе експериментальн! дослхдаення малоам-перних дугових тренажер!в зварника групового навчання двох тмив: з використанням спецхал1зованно1 мхкро-ЕОМ (МДТЗ-05) х серШюх ПЕОМ "ПОИСК" (МЯГЗ-07), а такох автономного поста навчаемого. Ц! лрист-рох розробленх в ВГМКСЕ 1ПМЕ ИАН УкраХ'ни 1 застссовукаъся в систем! професхйно-технштюго навчання звэрник!в. Назелени ¡х техшчн! характеристики та розглянут! хХ структури! схеми.

Експериментальн! дослхджеккя та практика ексилуатацхх п!твзржу-кяь тцлктичну Щннхсть й лравильшсть розроблоних способ 1в побудови тренажер!в зварника грулоюго навчання.

У ЗАКЛЮЧЕНН1 формулюються основн! результат« роботи.

У ДОДАТКУ наведен! матер!али. як! н5ят;рджують впроиад*еиня результапв дисертацшо! роботи та засвщчусть !х пракгичну ц!н-н!сть.

- 14 -

ОСНОВН1 РЕЗУЛЬТАТИ РОБОТИ

В результат1 проведения досл!даень визначено основний напрям розвитку учбових центр!в подготовки зварников, пов'язаний з !х оснащениям тренажерами групового навчання, а також вир!шене акгуалъне наукове завдання створення тренажера зварника групового навчання на основ! м!кропроцесорно! й комп'кгтерно! техн!ки, визначен! науков! основи розробки його елеменпв та пристро'!в, як! дозволякггь реал!-зувати автоматичне централ!зоване управл!ння учбовим процессы, шр забезпечуе значне п!двишення економ!чно* ефективност! практичного навчання зварник!в.

0сновн1 результати роботи можуть бути сформульован! таким чином:

1. Залропоновано спос!б орган1зац!х тренажер1в зварника групового навчання, суть якого лолягае у використанн! пост!в навчаемого з обмеженим, але достатн!м для автономно! роботи, об'емом обладнан-ня 1 концентрате» засоб!в обробки даниху терм!нал! ?нструктора. Цей спос1б забезпечуе оптимально завантаження техн!чних засоб!в ТЗГЯ.

2. На основ!.доел!джень орган!зацИ' програмного навчання, залропоновано метод параметрично! адаптацП, шр надае можлив!сть зд!йскекня автоматизацП управл!ння формуванням навику ведения зва-рювального лроцесу. Мете 1 ор!ентований на автоматкчну лере'будову ларам8тр!в блоку контролю д!й навчаемого шрдо ускладнення чергоюго тренувального завдання у залежност! в!д досягнутого р!вня сформованого навику.

3. Розроблено блок контролю за д!ями навчаемого з параметрами, шр поростроювться ! визначаюгь мету учбозих сеанс!в, а також спос!б його п!дстроюзання стосовнс формування тренувальних завдань в!днос-но 1х ускладненя. Розробленмй блок е центральним елементом система управл!ння процесом навчання.

4. Залропоновано механ!зм оЩнки динам!ки процэсу навчання 1н-вар!антний шрдо р!зних тш!в тренажер!в. МэхаШзм заснований на по-р!внянн1 значань контролтемих параметр^ д!й навчаемого в1даоснс параметр 1в бло;су контролю, як! п!дстронсгться для котого сеанс] навчання.

Б. На основ! розробязкзго блоку толтролз за Гд1яшг навчасиаго, штода управами назчапьним псщесом 1 ыэ>ан!г;с о;шпзд дашаю кавчашш запропоносано функцюналывш' екмд пристрой .яэтрояо я уП'

-авл1ш!Я поста !нструхтора, який доэволяе реал1зувати автомат ичэ ¡ентрал!зоване управлтня практичним навчанням групи зварншс!в.

6. Розроблено пристрхй контролю й управл1ння поста.навчаемого, Ю забезпечуе його роботу як у склад! малоамперного дугового ТЗГН, 'ак ! в автономному режим!. Цей пристр!й забеспечуе е^ективна вико->истання техн!чних засоб!в ТЗГН.

7. Запропоновано багатоканальну систему збирання 1 первинно! збробки ЭДормацП у склад! малоамперного дугового ТЗГН, що дозво-тяе нарошувати к!льк!сть пост!в навчаемого.

8. На основ! дослщжених способов обману Знформацхею м 1з 1ВМ-сум!сною ПЕОМ та пермфершшм обладнанням розроблено пристр!й э'еднання ПЕОМ-поста !нструктора з багатоканальною системою збиран-■ш хнформац!Г.

9. Розроблено пристр!й обмш даними м!ж спещалхзаваною м1к-ро-ЕОМ поста хнструкгора ТЗГН 13 зовншпм запам'ятовуючим лркстро-ем на баз! в!деомагн!тофону, шр дозволяв шдвищити е^ективШсть ви-користання стандартнмх техн!чних засобхв навчання.

10. У результат! лроведених доелхджень ! на основ! залролоко-ваних технхчних р!шень розроблен! малоамперн! дугов1 тренажери зварника групового навчання двох тишв: з викорисганням спец!ал!зо-вано! мхкро-ЕОМ (тренажер МДТЗ-05) 1 серШШ ПЕОМ (тренажер МДГЗ-07). Зазначен! тренажери мають широк! можливосп шодо одночас-ноГ пхдготовки групи зварникзв ! ефективно використовуються в учбових центрах м.м. Харкова, Ростова-на-Дсну, Варановичах.

ПУБШКАЦП ЗА ТЕМОЮ ДИСЕРТАЦИ

■1. Зыков А. Ф. ' Вопросы отображения элементов сварочной обстановки на экране цветного ТВ-монитора в компьютерном тренажере свар-иика // Применение машинной графики в моделировании и обучаюилх системах: Тез.- докл. семинара 18 - 19 сент. 1389. - Пенза, 1989. С. 49 - 50.

2. Зыков А.Ф. Моделирование процесса плавления электрода в сварочных тренажерах // Моделирование в тренажерных системах: Сб. научн. тр. - Киев.: Наук, думка. 1990. - 0. 123 - 127.

3. Организация сопряжения ЗЗМ электронного сварочного тренажера с вэдеомагжггофоном / В. В. Васильев, А. Ф. Зыков. С. Н. Дзниляк,

B. В.Ткаченко // Электронное моделирование. -1990. -12. N2. -

C. 58 - 62.

4. Применение машинной графики в комплексном микропроцессорном дисплейном тренажере сварщика /С.Н.Даниляк, А.Ф.Зыков, Г.В.Даввдова, В.В.Ткаченко // Применение машинной графики в моделировании й обучающих системах: Тез. докл. семинара 18 - 19 сент. 1989. - Пенза, 1989. С. 26 - 37. -

5. А с. 1663619 СССР, МКИ5 G09B19/24. Тренажер сварадака / В.В.Васильев, С.Н.Даниляк, А.Ф.Зыков, В.В.Ткаченко, Г.В.Давьщова, А. И. Карпий - Опубл. 15.07.91, БИ N 26.

6. A.c. 1696202 СССР, МКИ5 В23К9/10. Устройство для слежен® по стыку / В.В.Васильев, С.Н.Даниляк, ( А.И.Карпий, А.Ф.Зшм - Опубл. 07.12.91, БИ N 45.

ГЛдл. до друку 23.06.Ък. Формат бОхЗЬ/ТЬ. Пип, о фс. 1>"2. Офс. ару*. Ум.друк, аок. 0,93. Ум. Фав8о~в1ц0. 1,16. Обл.-вид. арк. 0,95. тицэх ЮС поим. Зам. 180. Безкоагговно.

ЗЕЗ 1м.£.0.Потока. 252650 КиК-5, КСП, вул. Горького, аЭ. ПОД IЕЭ IM. Е.О.Патона. 252650 Ки1е-5, НСП, пул. Горького, 69.