автореферат диссертации по информатике, вычислительной технике и управлению, 05.13.06, диссертация на тему:Научные основы автоматизации процесса вытяжки световодов

На правах рукописи

Ильичев Валентин Афанасьевич

НАУЧНЫЕ ОСНОВЫ АВТОМАТИЗАЦИИ ПРОЦЕССА ВЫТЯЖКИ СВЕТОВОДОВ

специальность 05 13 06 — Автоматизация и управление технологическими процессами и производствами (промышленность)

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени доктора технических наук

□ОЗ159455

Санкт-Петербург- 2007

003159455

Работа выполнена на кафедре математики Санкт-Петербургского государственного университета низкотемпературных и пищевых технологий

Официальные оппоненты: доктор технических наук,

Ведущая организация - Институт проблем управления им В.А Трапезникова, РАН (г. Москва).

Защита диссертации состоится 23 октября 2007г. в 14 час на заседании диссертационного совета Д 212 244.01 при Северо-Западном государственном заочном техническом университете по адресу 191186, Санкт-Петербург, ул. Миллионная, 5, ауд.301.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Северо-Западного государственного заочного технического университета

Автореферат разослан 21 сентября 2007г

Ученый секретарь диссертационного совета доктор технических наук,

профессор Балюбаш Виктор Александрович

доктор технических наук,

профессор Жавнер Виктор Леонидович

доктор технических наук,

профессор Григорьев Валерий Владимирович

профессор

Иванова И В

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

При изготовлении одножильных и многожильных стеклянных стержней и волокон (световодов) применяется метод вытягивания из фильеры или заготовки, конец которой размягчен под действием температуры Размягченное таким образом стекло может вытягиваться под действием собственной силы тяжести, внешних растягивающих усилий или выдавливаться из замкнутого объема

К стеклянным стержням (световодам), используемым в оптической промышленности, предъявляются высокие требования к стабильности диаметра и формы поперечного сечения по их длине Поэтому процесс изготовления таких стержней требует постоянного контроля и управления. Такого рода технологические процессы являются объектами управления, содержащими упруговязкую среду

Выбор структуры управления, определение требований к измерительным комплексам зависит от свойств объекта управления, который включает в себя как собственно процесс вытяжки, так и устройства, осуществляющие вытяжку Это требует, прежде всего, разработки математических моделей, связывающих входные и выходные параметры процесса Главная задача, решаемая с помощью этих моделей, — идентификация свойств объекта управления, выявляющая влияние всех значимых факторов на качество получаемых изделий Поставленная задача автором решена, поскольку предложены методики, позволяющие установить состояние объекта управления при различных возмущающих и управляющих воздействиях Актуальность темы

Актуальность решения поставленных задач обусловлена ростом масштабов работ по автоматизации производства световодов

Автоматизация производства вытяжки световодов выявила проблемные вопросы, которые не могут быть решены эвристическими методами Наиболее важными из них являются определение зависимостей между входными и выходными параметрами процесса, их влияние на качество управления; про-

гнозирование и оптимизация параметров процесса, стабилизация его характеристик, организация систем контроля, оценка уровня помех Процесс формообразования световода и параметры устройств установок вытяжки световодов определяют качество световодов Математическое описание влияния параметров формообразования, параметров устройств вытяжки на параметры качества световода представляется весьма актуальной задачей.

Рассмотренные проблемы могут быть решены на основе создания математических моделей, адекватно описывающих технологический процесс. Решение этих проблем имеет значительный практический интерес, так как могут позволить рациональным образом проектировать технологические комплексы Под этим подразумевается выбор схем управления, средств измерений, исполнительных устройств, расчет настроек регуляторов, оценка качества систем управления

Работы Аслановой М.С., Гордона С С , Черкасова И П., Колпащикова В М, Жаботинского М В , Фогеля А В , Бабанина В И., Саттарова Д К , Уварова В П касаются отдельных аспектов рассматриваемых проблем Тем не менее, они показывают принципиальную возможность разработки подобных моделей

Результаты диссертационной работы направлены на развитие теоретических исследований, позволяющих на научной основе автоматизировать производство световодов

Именно, потребность дальнейшего развития автоматизации производства световодов и в связи с этим необходимость более углубленного изучения самого объекта управления представляется как признак актуальности данной работы.

Цель работы

Общей целью настоящей работы является создание научных основ идентификации свойств процесса вытяжки с точки зрения постановки задач управления, связанных с нахождением зависимостей между скоростью и на-

правлением процесса и выходными параметрами, определяющими качество получаемого изделия

Методы исследований

Для решения поставленных задач использованы методы математического моделирования процессов, происходящих при вытяжке световодов

Для построения моделей и их анализа использовались методы механики сплошных сред, теории нелинейных дифференциальных уравнений в частных производных, численного интегрирования, теории устойчивости движения, математической физики, регрессионного и дисперсионного анализов. Экспериментальные исследования проводились на промышленных и лабораторных установках.

Исследование математических и физических моделей, обработка экспериментальных данных проводилась на компьютерах на основе оригинальных программ, составленных с использованием математических пакетов МАТСМ), МАРЬЕ и МАТЬАВ

Научная новизна

1 Разработана математическая модель, позволяющая оценить свойства объекта управления, содержащего упруговязкую вязкую среду, на всех стадиях процесса вытяжки, начиная с начального этапа до выхода на установившийся режим.

2 В результате теоретических и экспериментальных исследований установлены области технологических параметров скорости подачи, скорости вытяжки, вязкость стекломассы, при которых процесс вытяжки может существовать и протекать устойчиво

3 Разработана методика расчета параметров процесса в установившемся режиме (конфигурация, длина зоны формирования изделия), основанная на предложенном подходе к интегрированию системы нелинейных дифференциальных уравнений в частных производных Проведены расчеты при всех практически реализуемых значениях технологических параметров

4 Предложена методика оценки чувствительности объекта управления на возмущения, возникающие при случайных изменениях технологических параметров (скорости вытяжки, вязкости стекломассы) Это позволило определить требования к основным технологическим параметрам, обеспечивающим заданное качество получаемого изделия в установившемся режиме

5 Найдены аналитические выражения, оценивающие связь возмущений основных технологических параметров; доказано, что основным фактором, приводящим к неустойчивости процесса вытяжки в установившемся режиме, является возмущение вязкости

6 Определены динамические свойства технологической системы в целом, объединяющей объект управления (зону формирования световода) и управляющее устройство (установку вытяжки); получены соотношения, позволяющие выбрать способ управления в зависимости от свойств объекта управления.

Практическая значимость

Практическая значимость состоит в том, что предложенные модели позволяют разрабатывать на научной основе автоматизированные производства и системы управления технологическими процессами изготовления световодов, волокон, капилляров и т п в оптико-механической и электронной про-мышленностях

В результате проведенных исследований разработаны методики

1) методика оценки необходимой точности поддержания технологических параметров на заданном уровне,

2) методика выборов оптимальных параметров процесса вытяжки изделий из вязкоупругой среды

Указанные методики и их адаптированное программное обеспечение использованы-

в организации Р-6681 в ходе выполнения работ по договорам № ПМ 248/378, № ПМ329/1169 «Разработка основ изготовления стеклянных заготовок для граданов», при проектировании установок вытяжки с кулачковым и

гидравлическим приводом, с использованием прямого и обратного пьезоэф-фекта, с системами контроля и управления процессом,

в ООО Продовольственная компания «Петербурженка» при определении оптимальных параметров технологических процессов изготовления пищевой продукции

Полученные на основе аналитических и экспериментальных моделей методики и алгоритмы способствуют принятию оптимальных решений на всех стадиях проектирования и реализации рассматриваемых технологических процессов- лабораторные исследования, разработка опытнопромыш-ленной технологии, технологического процесса

Комплекс мероприятий с использованием разработанных методик обеспечивает получение световодов, у которых отклонение диаметра от заданного значения не превышает 1%

Защищаемые научные положения

На защиту выносится научные основы принятия оптимальных решений при построении автоматизированной системы управления технологическим процессом с применением математических методов, используемых для получения необходимой информации об объекте управления, и включающий в себя:

1 Методику исследования управляемых систем, содержащих упруго-вязкую среду

2 Разработку математических моделей, позволяющих оценить поведение объекта управления при случайных и управляющих воздействиях.

3. Методы расчета параметров объекта управления в переходном и установившемся режимах, основанный на разработанной методике интегрирования систем нелинейных дифференциальных уравнений в частных производных

4. Разработку методики оценки отклика объекта управления на случайные возмущения технологических параметров.

5 Обоснование методологических принципов, позволяющих оценить значения технологических параметров, обеспечивающих заданное качество изделий.

6 Методику оценки влияния свойств объекта управления на характер переходных режимов, возникающих при управлении процессом вытяжки

7 Методику построения экспериментальных моделей, используемых на стадии разработки опытно-промышленной технологии для расчета оптимальных сочетаний технологических параметров

Апробация работы

Основные результаты работы докладывались

— на ХУ научно-технической конференции при Северо-Западном заочном политехническом институте, апрель 1980 г.,

— на семинаре по механизации и автоматизации трудоемких ручных операций при Ленинградском доме научно-технической пропаганды (ЛДНТГТ), июль 1982 г,

— на 11 международной конференции по автоматике и управлению, Киев, сентябрь, 2004 г.;

— на всероссийской научно-практической конференции «Наука и образование», Нефтекамский филиал БашГУ, октябрь 2005г;

— на 5-ой международной конференции «Идентификация систем и задачи управления» Институт проблем управления им Трапезникова В А. РАН Москва, январь 2006,

— на 6-ой международной конференции «Идентификация систем и задачи управления» Институт проблем управления им Трапезникова В А. РАН Москва, январь 2007,

Публикации. По материалам диссертации опубликованы 1 монография, 35 работ, из них 12, входящих в «Перечень ведущих рецензируемых научных журналов и изданиях, в которых должны быть опубликованы основные научные результаты диссертации на соискание ученых степеней доктора и кандидата наук»

Структура и объем работы Диссертационная работа состоит из введения, шести глав, заключения, приложения, списка литературы из 124 библиографических наименований

Работа изложена на 204 листах, содержит 34 рисунка, 5 таблиц

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ В первой главе дано описание технологических процессов изготовления оптических стержней (световодов)

1) Метод вытягивания из расплава стекол (фильерный метод)

2) Метод вытягивания стеклоизделий из заготовки

3) Метод прессовыдавливания

Далее в главе анализируются требования, предъявляемые к качеству световода, а также факторы, влияющие на стабильность его геометрии. Проведен обзор научных исследований, в котором дан анализ работ по механике деформирования стекломассы, поставлены задачи исследования

Стабильность геометрии световода зависит от многих факторов, в целях выявления которых проводился непрерывный контроль и запись отклонения величины диаметра световода в процессе вытяжки на промышленных и лабораторных установках В результате проведенных исследований удалось установить, что колебания диаметра световода носят периодический и случайный характер Периодический характер изменения диаметра определяется наличием в установках погрешностей изготовления Выявить и устранить их можно с помощью гармонического анализа колебаний диаметра световода Случайный характер изменения диаметра связан с возмущениями механических и температурных параметров Выяснение влияния этих параметров на процесс вытяжки и является основой для разработки автоматизированного управления процессом

Обзор проведенных исследований позволил установить, что стабильность геометрии световода определяется

— физическим состоянием размягченной стекломассы, из которой вытягивается световод,

— чувствительностью геометрии зоны формирования к различного рода возмущениям,

— кинематическими и динамическими параметрами установок вытяжки.

Физическое состояние стекломассы в зоне формирования определяет

условия стабильного протекания процесса вытяжки и величины «откликов» на различные возмущающие и управляющие воздействия Поэтому, математическое описание процесса деформации стекломассы является важным Механике деформирования стекломассы посвящено большое количество работ. Однако нет конкретных рекомендаций, позволяющих оценить чувствительность зоны формирования к разного рода возмущениям Без такой оценки невозможно создать эффективное автоматизированное производство, поскольку зона формирования как объект управления входит в целостную автоматизированную систему

Настоящее исследование направлено на разработку теоретических основ, позволяющих создавать целостную автоматизированную систему управления процессом вытяжки световодов, учитывающую как влияние физических процессов при формировании световодов, так и динамических характеристик устройств вытяжки Такой комплексный подход позволит выявить свойства и связи элементов системы управления, дать рекомендации по выбору, нормированию и регулированию параметров процесса вытяжки. В свете всего сказанного были сформулированы следующие задачи

1 Разработать аналитические и экспериментальные модели, позволяющие идентифицировать свойства объекта управления на всех стадиях процесса вытяжки, начиная с начального этапа выхода на установившийся режим

2 Разработать алгоритм расчета параметров процесса вытяжки световодов, определяющих свойства объекта управления в установившемся режиме, прежде всего его устойчивость к малым возмущениям.

3 Разработать методику оценки реакции объекта управления на возмущения, возникающие при случайных изменениях технологических пара-

метрах и обосновать методологические принципы определения требований к этим параметрам, позволяющим получать изделия заданного качества

4 Исследовать влияние свойств объекта управления на характер переходных режимов, возникающих при управлении процессом вытяжки

5 Разработать экспериментальные модели, адекватно описывающие исследуемый процесс и позволяющие найти оптимальное сочетание управляющих факторов, обеспечивающих заданное качество изделий

Одной из основных задач управления процессом вытяжки — нахождение зависимостей между входными (вязкость стекломассы, скорость подачи стекломассы, скорость вытяжки, усилие вытяжки) и выходными параметрами процесса (диаметр поперечного сечения световода, длина зоны формирования) Эти зависимости позволяют идентифицировать состояние объекта управления при известных управляющих и возмущающих воздействиях Такая задача может быть разрешена в рамках математического моделирования изучаемого технологического процесса

Процесс образования геометрии световода происходит в зоне формирования, которая представляет собой переход от разогретой стекломассы к световоду (рис 1)

О г0_ г

Во второй главе предлагается математическая модель для изучения процессов, происходящих в зоне формирования, которая представляет собой тело вращения Поэтому используется цилиндрическая система координат В силу осевой симметрии зоны формирования достаточно двух координат г, г (рис 1) Полагаем, что скорость, вязкость, напряжения в зоне формирования являются функциями времени и осевой координаты (модель одномерного потока). Тогда поведение объекта управления описывается следующими уравнениями.

Уравнение неразрывности, которое для одномерного потока приводится к виду

= (1)

Ы дг

где 5 — площадь поперечного сечения зоны формирования, V — скорость частиц среды в рассматриваемом сечении зоны формирования, / — время

Уравнение динамики сплошной среды в напряжениях, для составления, которого используется теорема об изменении количества движения выделенного элементарного объема

до ди — + и— д( дг

др дг

где р — напряжение в рассматриваемом сечении; р — плотность стекломассы, которая полагается постоянной; g — ускорение свободного падения

Физическое уравнение, которое описывает состояние среды (вязкое, вязкоупругое) На основании экспериментальных исследований выбрана модель Максвелла

,, ф др р+Ц—+и— 3/ дг у

Л ди

= ЗЦ—, (3)

дг

где ц— динамическая вязкость стекломассы, в — время релаксации, в — модуль упругости стекломассы

Граничные условия определяются скоростью подачи заготовки ип в зону формирования и скоростью вытягивания ив

где 2В — длина зоны формирования

В третьей главе рассматривается решение одномерного движения стекломассы как интегрирование системы (1)-(3), которая представляет собой систему нелинейных дифференциальных уравнений в частных производных с подвижной нижней границей Дана методика разработки и реализации метода интегрирования этой системы.

Для любого момента времени оп, ов являются постоянными величинами, поэтому область интегрирования в координатах г представлена на рис.2 в виде неограниченной треугольной области Длина промежутка АВ соответствует длине зоны формирования для времени t Процесс интегрирования по области £> весьма ограничен тем обстоятельством, что при переходе в процессе интегрирования системы (1)-(3) с одного слоя на другой необходимо экстраполировать граничные условия и разностные уравнения на точки г,г, которые находятся вне области Д поэтому для них не могут быть использованы соотношения системы (1)-(3)

I А

О

"V

?

/и.

Рис 2 Область интегрирования

Выходом из создавшейся ситуации является введение адаптированной системы координат Построение адаптированной координатной сетки сводится к нахождению в каждый момент времени отображения исходной рас-

четной области на прямоугольную В данной задаче такое преобразование представляет собой отображение изменяющейся длины зоны формирования на отрезок конечной длины, например, отрезок [0, 1]. Это может быть осуществлено преобразованием Ландау

х = фг,

где £ - переменная граница

Так как в произвольный момент времени / длина зоны формирования меняется в диапазоне г е [0,/ ив], то преобразование Ландау имеет вид

г = х,

где* е [0,1]

В новой системе координат х область интегрирования имеет фиксированные границы: х = 0,х = 1, 0<?<со

В системе (1) - (3) для перехода к адаптированной системе координат нужно от переменной г перейти к переменной х Это можно осуществить с помощью дифференциального оператора

д___\__д_

дг Юв дх

В результате систему (1) - (3) можно представить в виде

дБ Ы ди

■■ -о-

1 дБ Б ди1 Ю„ дх Ю„дх

1 до 1 др

- = -о-— +-— + g,

д1 Юъ дх рЮв дг

др _ Зц ди о др р

дt Х1и„ дх Ю„ дх X

(4)

При определении метода интегрирования системы (4) обратим внимание на тот факт, что при использовании той или иной разностной схемы по координатам 1;,х всегда встает вопрос о выборе отношения шагов Дг / Ах Это

далеко не тривиальная задача и требует, как правило, довольно трудоемкого анализа динамического поведения всей описываемой системы в целом Неудачный выбор этого отношения может привести как к численной неустойчивости метода, так вообще к его расходимости

В связи с этим представляется более логичным отдать предпочтение методу прямых В этом случае при фиксированном значении одной из переменных система (4) преобразуется в систему обыкновенных дифференциальных уравнений. Такая система может быть проинтегрирована известными методами (в частности методом Рунге — Кутта) с любой наперед заданной точностью. Для интегрирования по оставшейся переменной была выбрана разностная схема, сходимость которой осуществлялась путем сравнения решений на одном интервале с разным количеством шагов

Задача о движении стекломассы в зоне формирования световода решалась в два этапа на первом интегрируются второе и третье уравнения системы (4), а на втором при определенных значениях и = определяется функция 5 = 5(7, х) Решение этой задачи, создает основу для исследования переходных режимов, возникающих при управлении процессом формообразования оптических стержней (световодов)

Интегрирование системы (4) представляет собой трудоемкую вычислительную процедуру В данной работе, учитывая конкретные области изменения технологических и рабочих режимов вытягивания стекломассы, были получены простые, но достаточные надежные решения системы (4) Эти решения позволяют определить геометрию зоны формирования вытягиваемого стержня при достижении установившегося режима При этом подходе было получено выражение для длины зоны формирования Ь, при которой процесс вытяжки световодов переходит к установившемуся режиму

/

1_Л

\

/

где К= К» 1 - задаваемый коэффициент перетяжки, £ 50 - пло-1>п л

щади поперечных сечений заготовки и световода

Из соотношения (5) можно определить рабочие режимы для определенной длины зоны формирования На рис. 3 приведен график зависимости между

1

коэффициентом перетяжки К и параметром ^ = характеризую-

щим влияние коэффициента перетяжки на длину зоны формирования Так,

например, при длине зоны формирования Ь = 5см, ив = 5 М г = 0,25мм,

мин

время выхода на заданное значение Ь составит в соответствии с формулой (5) I =2 мин

По достижении определенной длины зоны формирования процесс вытяжки переходит в фазу установившегося режима, т.е режима при котором геометрия сечения световода и геометрия зоны формирования стабильны, постоянны во времени

Р,

0.006

0.004 -

0.002

О 1000 2000 3000 4000 К,

Рис. 3 Определение длины зоны формирования

Система дифференциальных уравнений, описывающая геометрию зоны формирования при установившемся режиме, может быть получена из системы (1) - (3) приравниванием частных производных по времени нулю

¿(Л;)

<к

= 0;

(6)

<1о (}р

и2 аг

. dp „ ¿о р + 1о— = Зц— сЬ ск

Особенность решаемой задачи заключается в том, что скорости и в начале и конце зоны формирования для установившегося движения стекломассы - величины известные Это соответственно скорость подачи заготовки в зону нагрева и скорость вытяжки Поэтому в системе (6) целесообразно в качестве независимой переменной принять о, искомыми считать функции р(и),г(о). С учетом этого второе и третье уравнения системы (6) можно представить следующим образом

2

сЬ. Зи-к Хр

~ ^ М (7)

¿V р-

dp р(ир -

(8)

do р- рА^и

Уравнение (8) не содержит функции и может быть проинтегрировано отдельно Уравнение не интегрируется в квадратурах, т е решение не может быть записано в виде конечной комбинации элементарных функций. Интегрирование уравнения (8) и соответственно (7) выполнялось численно на основе метода Рунге-Кутта с переменным шагом.

Таким образом, решение системы уравнений (6), последовательно позволяет найти функции и(2)> г(2) ; определяющие установившийся режим движения стекломассы в зоне формирования

На рис 4 представлены график r(z) для ив = 10м мин"1, R =10 мм, гв = 0,5 мм, р. = 1 Мпа с, F =10 H Давление практически остается постоянным (при z =0, р0 = 12,734 Па, при z = 0,04 м р0 = 12,732 Па)

Рис 4 Изменение радиуса поперечного сечения зоны формирования

Отметим, что при использовании того или иного метода численного решения всегда встает вопрос о его сходимости и трудоемкости Безусловно, заслуживают внимание методы, допускающие приближенные, в достаточной степени точные аналитические решения В данной работе, опираясь на анализ величин, дающих решающий вклад при определении решения системы (6), в частности учет того факта, что К »1, было получено аналитическое решение

На рис 5 представлена относительная погрешность 5 аналитического решения уравнения по отношению к численному решению Расчет велся для параметров ц0 = 1; р0 = 2,5; = 2,5, оа = 4,2 Ю^м с"'; К = 400,1 = 0,3м В рассмотренном случае погрешность не превышала 0,3%

Полученные решения задачи движения стекломассы в зоне формирования оптического стержня соответствует стабильным условиям протекания процесса вытяжки.

После выхода на установившийся режим, в силу различных неконтролируемых воздействий, могут происходить отклонения технологических параметров. Эти отклонения вызовут возмущения в зоне формирования световода, что приведет к изменению геометрических характеристик световода, определяющих его качество

В четвертой главе, на следующем этапе исследований, выясняется чувствительность стационарной конфигурации зоны формирования к малым возмущениям, вызванными отклонениями основных параметров (скорости вытяжки - ив, и вязкости ¡х=ц(г), где г - осевая координата сечения световода)

Параметром, определяющим качество световода, выбран радиус сечения г = г(г, I), где t - момент времени наблюдения Уравнения возмущений

(10)

могут быть получены из уравнений движения вязкоупругой жидкости (1)-(3) Решение задачи ищется в виде

Р(г,0 = р(г) + Р(2,1), = 5(2)+ 5 (г, 0

В формулах (10) v(z)> р{г), ц(г), 5(г) - определяются после интегрирования системы уравнений для установившегося движения, а К(г,0, Р(г, О, 5"(г,0 отклонения этих величин

После подстановки соотношений (11) в систему уравнений движения (1) — (3) получим систему дифференциальных уравнений, описывающих возмущенное состояние световода

дУ -дГ 1 дР -с1о — = _(и + к)— +---V—;

Й2 р дг <3г

+ (п)

Ы X ск "К дг сЬ дг X

а? /С1 - дг , -дБ Зи-УБс1и

-— = -(5 + 5)---(и + К)-----Т

от & се и аг

Интегрирование системы (11), в силу своей нелинейности, представляет собой сложную в вычислительном аспекте задачу. Полагая, что возмущением силового фактора можно пренебречь, в сравнении с возмущениями Г (г,/) и ]Х(г, 0 были получены соотношения, связывающие безразмерные параметры возмущения по скорости и вязкости с возмущением площади поперечного сечения световода

ао = аи + (ао0 ~ац)еХР

/ Л

1-а,

V 1 +

Т,

1 + а5 =

1 + а„

(12) (13)

1

г

где V = иаи, ак =—= 5,а5;т = — - безразмерный параметр

К Ь

времени, а^ = а^ (г) — распределение начального возмущения скорости сечения световода по его длине

Уравнение (12) показывает, что возмущения по вязкости и по скоростному фактору не являются независимыми Хотя с одной стороны, если отсутствуют возмущения по вязкости (ац = 0), то возмущения по скорости в начальный момент времени можно задавать произвольно С другой стороны, если задавать произвольным образом возмущение по вязкости ац=а(1(г), то и

при отсутствии начального возмущения по скорости = 0), в соответствии с (12) будет иметь место возмущение скоростного фактора

Из выражения (12) следует, что устойчивость процесса вытяжки световодов, определяется задаваемым выражением по вязкости, т к при т —» оо следует, что аи —> ац

В отсутствии возмущения по вязкости а0 = ащ ехр(-(1 - ак)т) —> 0, когда т —> оо ац = а^ ехр(-(1 -а^)т) —> 0,, т е процесс вытяжки, будет заведомо устойчивым

В уравнении (13) можно перейти к величинам, связывающим возмущения радиуса сечения световода с возмущениями технологических параметров скорости и вязкости (рис 6)

где аг = - безразмерный параметр возмущения радиуса сечения световода

На рис.6 представлена связь между возмущениями радиуса сечения световода и возмущениями по скоростному и вязкостному параметрам.

(14)

Рис 6 Связь между геометрическими и технологическими параметрами

Как следует из рис.6 требования к возмущениям по вязкости и скорости носят довольно жесткий характер Так для того, что бы обеспечить отклонение размера радиуса на 2% необходимо, чтобы возмущения по вязкости и скорости вытяжки находились в районе 0,6%

Соотношение (14) позволяет определить точность поддержания технологических параметров на заданном уровне и нормировать их, исходя из требований к качеству вытягиваемых световодов Однако наряду с задачей контроля основных параметров, не менее важной представляется задача управления ими.

Эта задача рассматривается в пятой главе, как задача определения зависимости выходной величины от входной величины в переходных режимах Эти режимы рассматриваются для технологической системы автоматизированного производства, объединяющей управляющее устройство (установка вытяжки) и объект управления (зона формирования).

Динамическая модель установки вытяжки включает в себя электродвигатель, соединенный с механизмом вытяжки, имеющий одну степень свободы Звенья механизма вытяжки считаются абсолютно твердыми, зазоры в кинематических парах не учитываются. Все силы и массы приведены к выходному звену механизма вытяжки (звездочка цепной передачи, шкив ременной передачи, фрикционный каток и т п ) При указанных условиях математическая модель устройства вытяжки состоит из двух уравнений - уравнения движения механизма вытяжки и уравнения динамической характеристики двигателя, зависящей от его статической характеристики и постоянной времени

Обычно в электрических приводах устройств вытяжки используют электродвигатели постоянного тока. У таких двигателей статическая характеристика линейна и представляет собой семейство параллельных прямых В общем случае, если статические характеристики нелинейные, то они линеаризуются в окрестностях заданной скорости двигателя.

Характер переходных режимов в установке вытяжки зависит от соотношения <; = 0,5^тм / тд, где тм - постоянная времени механизма вытяжки, т¡к, 1- приведенный момент инерции механизма вытяжки; к - крутизна статической характеристики двигателя, тд - постоянная времени двигателя

Переходной процесс, связанный с воздействием на зону формирования управляющих факторов (усилие вытяжки, скорость вытяжки и т п ) определяется изменением длины зоны формирования. Именно поддержание длины зоны формирования в определенном диапазоне, обеспечит требуемое постоянство радиуса сечения световода.

Зависимость изменения длины зоны формирования от управляющих параметров может быть определена из первого и второго уравнений системы (11) Исключив из этих уравнений силовой фактор, будем иметь

даи _с1о (ар-ац)

дí <к (1 + ац)

Перейдя в (15) к безразмерному параметру времени т = —ив и разре-

Ты/

шив это соотношение относительно Дг,с1и, получим

(16)

ск (<у%) ¿и от

Соотношение (16) связывает относительное изменение длины зоны

<к с?и

формирования — с изменением скорости вытяжки — и задаваемых вели-

£ "в

чин распределения вязкости и скоростного фактора по длине зоны формирования

^ сЬ ск> _

Соотношения между — и — могут носить весьма разнообразный ха-1

рактер. Так, если связь аг^и аи определяется соотношением (12), то

(17)

То есть относительное изменение длины зоны формирования соответствует относительному отклонению скорости вытяжки. При отсутствии от-

сЬ с1о

клонении температурного фактора а = 0 зависимость — и — носит гипер-

£ о.

болический характер

ск

Ь ¿и а0 —

(18)

Зависимость (18) показывает, что наличие вязкости сдерживает изменение длины зоны формирования Отметим также, что увеличение скорости

, даи ч

вытяжки в процессе вытягивания световода (т е возрастание величины —— )

дх

также уменьшает отклонение длины зоны формирования.

Соотношение (16) позволяет тот или иной способ управления процессом вытяжки в зависимости от задаваемых режимов изменения технологических параметров

Таким образом, полученные выражения позволяют при известных управляющих воздействиях определить характер изменения контролируемого параметра (например, длины зоны формирования)

Методики, рассмотренные выше, базируются на аналитических моделях. Они соответствуют созданию технологии автоматизированного производства. Для подтверждения основных теоретических положений необходимо провести исследования в рамках конкретного технологического процесса, подтверждающего адекватность построенных теоретических моделей.

Поэтому в шестой главе рассмотрено построение экспериментальных моделей Отработка технологического процесса производилась на основе методов статистической обработки экспериментальных данных Предлагается проводить экспериментальный анализ в следующей последовательности: 1 Выбор управляющих факторов. 2. Выбор функции отклика (уравнения регрессии)

3 Проведение многофакторного эксперимента Расчет коэффициентов регрессии.

4 Проверка значимости коэффициентов уравнения регрессии

5 Проверка адекватности выбранной модели

6 Нормирование управляющих факторов с помощью полученного уравнения регрессии в выбранной области их изменения.

7 Поиск оптимального сочетания управляющих факторов с помощью метода крутого восхождения

8. Определение функции отклика в стационарной области с помощью планирования второго порядка

На рис 7,а обозначены возможные контролируемые параметры (отклики) 1 — геометрия поперечного сечения вытягиваемого стержня, например, его диаметр, 2 - усилие вытягивания; 3 - форма зоны формирования Рис 7,6

иллюстрирует возможные управляющие факторы 1 - скорость йв вытягивания; 2 - температура в зоне нагрева стекломассы, 3 - скорость подачи ип стекломассы в зону нагрева, 4 - скорость газового потока, проходящего через зону нагрева

Рис 7 Отклики и управляющие факторы

После предварительных экспериментов выделены два фактора скорость вытяжки (х,); температура в зоне нагрева (х2) Откликом процесса является отклонение Ас/ диаметра поперечного сечения световода от заданного значения Для планирования экспериментов введены нормированные переменные (хь х2 - факторы; у — отклик).

Эксперименты проводились для различных стекол при различных режимах Приведем наиболее характерные результаты, полученные при вытягивании стекла марки Х230 методом вытягивания из заготовки Диаметр заготовки 20 мм, а световода 0,5 мм Для повышения достоверности полученных результатов измерения проводились в установившимся режиме

В первой серии экспериментов было принято х =1,5 м/мин; Ах, =0,5 м/мин, х, = 615°С; Ах, = 10° С

2ср '2

В выбранном диапазоне изменения управляющих факторов процесс описывается уравнением

у = 5,40-1,25х, -1,2*2 -1,4ЦХ2, (19)

Проверка, проведенная с помощью критерия Стьюдента, подтвердила значимость всех коэффициентов Адекватность выбранной модели проверена с помощью критерия Фишера

Полученная модель позволяет в исследуемой области нормировать управляющие факторы (технологические параметры) с учетом эффекта их взаимодействия.

Для определения оптимальных зон управляющих факторов уравнение (19) приводится к каноническому виду путем введения новой системы координат z,, z2, которая повернута на положительный угол (р относительно старой системы х,,х2

х, = z, cos <p-z2 sin ср, х2 = Z, sm <p + z2 cos<p

После подстановки этих соотношений в уравнение (19) и некоторых преобразований получим уравнение регрессии в канонической форме

о2 w2

= (20)

а а

где a = 1,42;F = y-6,29;v=zl +1,26,w = z2

Связь между старой и новой системами координат определяется соотношениями

Л:, =0,71(tJ-w)-0,89, х2 =0,71(t7+w)-0,89,^ = z+6,29.

В соответствии с (20) поверхность отклика представляет собой гиперболический параболоид Центр параболоида находятся в точке с координатами хх = х2 = -0,89, а ось и совпадает с направлением градиента Наименьшее значение параметра оптимизации (функции отклика) находится на гра-

нице исследованной области Следовательно, для поиска оптимального сочетания факторов необходима постановка эксперимента за пределами плана. Проведение серий опытов в направлении градиента позволили достичь оптимальной точки, для которой значения технологических параметров оказались равных, = 3 м/мин, х2 = 695° С В результате проведенной серии экспериментов отклонение диаметра световода уменьшилось примерно в два раза, с 7~ 8 мкмдоЗ-4мкм

Полученный результат подтверждает адекватность теоретических моделей процесса вытяжки световодов, при которых, в соответствии с соотношениями (17) и (18) качество изготовляемых улучшается с увеличением скорости вытяжки и некотором снижении вязкости.

Таким образом, результаты экспериментов показали, что исследуемый технологический процесс является оптимизируемым по выбранным параметрам При этом выявлено существенное влияние взаимодействия управляющих факторов на параметры оптимизации Используемые методики проведения экспериментов повышают эффективность исследований, источником которой является минимизация объема опытов для получения достаточной информации об объекте управления

Проведенные исследования позволяют выявить основные направления совершенствования автоматизации оборудования для производства световодов Например, наиболее эффективным оказывается управление по возмущению, при котором осуществляется контроль усилия вытягивания и управление скорости вытяжки. На рис 8 показана схема автоматизированной установки, реализующей это направление.

На основании 1 установлены направляющие 2, по которым с помощью ходовых винтов перемещаются каретки 3 на каждой каретке расположено коромысло 4, оснащенное индуктивными датчиками Сигнал от датчиков поступает в блок управления 5, который в соответствии с заданной программой вырабатывает сигнал пропорциональный изменению усилия вытягивания

Рис 8. Схема автоматизированной установки вытяжки световодов с управлением по возмущению

Сигнал рассогласования поступает в блок 6 регулирования скоростей электродвигателей привода кареток

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Автором была сформулирована, поставлена и решена актуальная научная проблема создание теоретических основ оценки параметров автоматизированного управления процессом вытяжки оптических стержней (световодов).

Основной целью работы было определение свойств процесса вытяжки как элемента целостной динамической автоматизированной системы, позволяющее разработать рекомендации по выбору, нормированию, точности поддержания на заданном уровне и управлению параметрами процесса, обеспе-

чивающими требуемое качество геометрии световода, получаемого методом вытягивания из разогретой стекломассы

В соответствии с поставленной целью основное содержание работы заключалось в разработке теоретических и экспериментальных методов, основанных на математическом моделировании процессов, происходящих при вытяжке световодов

ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ ДИССЕРТАЦИОННОЙ РАБОТЫ

1. Дан анализ технологических процессов и устройств, осуществляющих вытяжку протяженных стеклоизделий из разогретой стекломассы. Рассмотрены аналитические и экспериментальные методы исследования, используемые в настоящее время для изучения такого рода процессов

2 Предложена математическая модель, позволяющая оценить свойства объекта управления, содержащего вязкоупругую среду, на всех стадиях процесса вытяжки Модель включает систему дифференциальных уравнений в частных производных первого порядка.

3 Предложена методика определения диапазона технологических параметров, в котором процесс может существовать и быть устойчивым к малым неконтролируемым возмущениям

4 Решена задача интегрирования уравнений, описывающих состояние объекта управления на этапе выхода на установившийся режим Решение найдено при использовании дифференциального оператора специального вида и адаптированной системы координат. Даны численные и приближенные аналитические решения.

5 Разработан алгоритм расчета параметров процесса в установившемся режиме (конфигурация, длина зоны формирования изделия) Проведены расчеты при всех практически реализуемых значениях технологических параметров Это позволяет выбрать функции отклика объекта управления на возмущающие и управляющие воздействия

6 Предложена оценка реакции объекта управления на возмущения вязкости и скорости вытягивания Обнаружено, что возмущения по вязкости и

скорости вытягивания взаимосвязаны Полученные выражения позволяют дать обоснованные рекомендации по выбору управляемых и контролируемых параметров в зависимости от свойств объекта управления Обоснованы методологические принципы определения требований к основным технологическим параметрам, обеспечивающим заданное качество получаемых изделий

7 Определены динамические свойства технологической системы в целом объект управления (зона формирования световода) - управляющее устройство (установка вытяжки), определяющие характер переходных режимов, возникающих при управлении процессом Это позволяет выбрать способ управления и оценить его качество

8 Предложен алгоритм построения экспериментальных моделей, позволяющих на стадии опытно-промышленной отработки исследуемых технологических процессов найти оптимальное сочетание свойств объекта управления (скорость протекания процесса — вязкость стекломассы), обеспечивающее требуемое качество изделий.

9 Разработан пакет оригинальных программ, с помощью которых реализуются предложенные методики и алгоритмы

10 Выполненные исследования составляют научную основу идентификации свойств объекта управления, содержащего упруговязкую среду, позволяющую разрабатывать автоматизированные производства и системы управления технологическими процессами изготовления световодов, волокон, капилляров и т п в оптико-механической и электронной промышленностях На основе теоретических исследований определены направления перспективных разработок установок вытяжки для автоматизированного производства световодов

11 Методика оценки необходимой точности поддержания технологических параметров на заданном уровне, методика выбора оптимальных параметров процесса вытяжки изделий из вязкоупругой среды, их программное обеспечение были использованы

при разработке технологических процессов изготовления одножильных стержней для многоканальных пластин, заготовок для градаров, используемых в составе растровых объективов, предназначенных для передачи информации в копировальной технике,

при проектировании установок с кулачковым и гидравлическим приводом, с использованием прямого и обратного пьезоэффекта, с системами контроля и управления процессом (предприятие Р-6681 Санкт-Петербурга)

Методика решения уравнений вязкой среды с подвижными границами использована при определении оптимальных параметров технологических процессов изготовления пищевой продукции на предприятиях ООО Продовольственная компания «Петербурженка» и «Кронштадтский мясоперерабатывающий завод»

Результаты диссертационной работы использованы при проведении учебного процесса по дисциплинам «Основы научных исследований и техника эксперимента», «Методы и средства исследований» и «Автоматизация технологических процессов и производств" в СПбГУНиПТ, СПбГУСЭ, СЗТУ.

Основные положения диссертации опубликованы в следующих работах

Монография

1 Уваров В П, Ильичев В А Математические модели процесса вытяжки оптических стержней - СПб • ХИМИЗДАТ, 2003 - 136 с

Труды, входящие в «Перечень ведущих рецензируемых научных журналов и изданиях, в которых должны быть опубликованы основные научные результаты диссертации на соискание ученых степеней доктора и кандидата наук».

2 Уваров В П, Бахарев И К , Ильичев В А Построение математической модели процесса формирования тонких стеклянных стержней II Оптико-механическая промышленность №11,1986 -С23-26

3 Уваров В П, Ильичев В А, Бахарев И К. Оценка допустимых уровней вибраций механизмов вытяжки тонких стеклянных стержней // Оптико-механическая промышленность №5,1991 — С 33-36

4. Уваров В П, Ильичев В А , Бахарев И К Нормирование вибраций установок вытяжки оптических волокон // Стекло и керамика - №3, 2003 -С 45-48

5 Уваров В П, Ильичев В А Влияние изменения технологических параметров на стабильность процесса вытягивания оптических волокон // Стекло и керамика - №5,2003 - С 21-22

6 Уваров В П, Бахарев И К., Ильичев В А. Сравнительный анализ механизмов вытяжки стеклянных стержней // Стекло и керамика. - №7, 2003. -С 10-12

7 Уваров В.П, Ильичев В А . Нормирование технологических параметров процесса , вытяжки оптических стержней Известия вузов. Машиностроение. №5,2003 - С 45-48

8 Уваров В П, Ильичев В А., Бахарев И К Оптимизация технологического процесса вытяжки оптических стержней Известия вузов. Машиностроение. №7, 2003 -С 3-7

9 Уваров В П, Ильичев В А Определение области существования процесса вытяжки оптических стержней // Известия вузов. Машиностроение №11,2003 -С 5-8

10 Ильичев В А Оценка чувствительности процесса вытяжки оптических стержней к возмущениям технологических параметров Известия вузов. Машиностроение. № 1, 2005 - С. 15-18

11 Ильичев В А Решение стационарной задачи движения стекломассы в зоне формирования оптического стержня Известия вузов. Машиностроение №7, 2005.-С 19-22.

12 Ильичев В А Решение нестационарной задачи движения вязкоупру-гой среды с подвижными границами Известия вузов Машиностроение №9, 2005.-С 15-19

13 Ильичев В А Решение задачи установившегося движения стекломассы Известия вузов Машиностроение. № 2,2006. - С 11-14.

Перечень остальных работ автора:

14 Уваров В П, Бахарев И.К, Ильичев В А Построение динамической модели процесса деформации стержней, вытягиваемых из разогретой заготовки методом математического планирования эксперимента /Прочностные и динамические характеристики машин и конструкций: Межвузовский сборник Пермь. Пермский политехнический институт, 1984. - С 182-189

15 Уваров В П, Бахарев И.К, Ильичев В А Выбор законов управления приводом механизма для вытягивания нитей из упруговязкой среды. //Прочностные и динамические характеристики машин и конструкций. Межвузовский сборник. Пермь. Пермский политехнический институт, 1989. -С.54-57

16 Уваров В.П., Ильичев В А. Математическое моделирование процесса вытягивания оптических волокон Проблемы машиноведения и машиностроения Межвузовский сборник. Выпуск 24. СЗПТУ, 2001 - С 74-78

17. Уваров В.П., Ильичев В.А Оценка чувствительности процесса вытягивания оптических волокон к изменению рабочих условий. Проблемы машиноведения и машиностроения Межвузовский сборник. Выпуск 24 СЗПТУ,2001. — С 79-83

18. Ильичев В А, Уваров В.П. Решение стационарной задачи одномерного потока движения стекломассы. Проблемы машиноведения и машиностроения Межвузовский сборник. Выпуск24. СЗПТУ, 2001 -С 84-89

19 Ильичев В А, Уваров В П. Определение формы вытягивания вязкой стекломассы в стационарном режиме Проблемы машиноведения и машиностроения. Межвузовский сборник. Выпуск 25 СЗПТУ, 2002. - С 170-173

20 Уваров В.П, Ильичев В А Устойчивость движения упруговязких сред Проблемы машиноведения и машиностроения. Межвузовский сборник. Выпуск 26 СЗПТУ, 2002. - С 11-14

21. Уваров В.П., Ильичев В А Исследование чувствительности стационарного потока разогретой стекломассы к изменению вязкости Проблемы машиноведения и машиностроения. Межвузовский сборник Выпуск 27 СЗПТУ, 2002. - С.30-34

22. Уваров В П, Ильичев В А Оценка чувствительности вытяжки стекловолокна к изменению скорости вытягивания Проблемы машиноведения и машиностроения Межвузовский сборник Выпуск 28. СЗПТУ, 2002. - С. 106110

23. Уваров В.П., Ильичев В А Об управляемости процесса вытягивания оптических волокон Проблемы машиноведения и машиностроения. Межвузовский сборник Выпуск 28. СЗПТУ, 2002. - С.117-121.

24. Ильичев В А, Уваров В.П Интегрирование уравнения возмущения одномерной задачи движения стекломассы Проблемы машиноведения и машиностроения Межвузовский сборник Выпуск 29 СЗПТУ, 2003 - С 33-33

25 Ильичев В А, Уваров В П Решение стационарной задачи для потока стекломассы в зоне формирования оптического стержня Проблемы машиноведения и машиностроения Межвузовский сборник Выпуск 30 СЗПТУ,2003 -С99-101

26 Уваров В П, Ильичев В А. Поиск оптимальных условий протекания процесса вытяжки оптических стержней Межвузовский сборник. Выпуск 31 СЗПТУ,2003 -С 121-126

27 Уваров В П, Ильичев ВА Устойчивость автоматизированной системы управления вытяжки световодов Межвузовский сборник. Выпуск 32 СЗПТУ, 2004.-С 103-106

28 Ильичев В.А., Уваров В П Оценка чувствительности процесса вытягивания оптических волокон к изменению рабочих условий. Проблемы машиноведения и машиностроения Межвузовский сборник Выпуск 33 С -Петербург, 2004 - С. 103-106

29 Ильичев В А., Уваров В П Автоматизация процесса вытяжки световодов //11 МК «Автоматика» - Киев 2004 Т 2 - С 27-28

30. Ильичев В А., Уваров В П, Полянский В И Решение стационарной задачи движения вязкоупругой среды со свободной границей Сборник научных трудов С - Петербург, СЗТУ, 2005. - С 123-125

31. Ильичев В А., Уваров В П Исследование стационарной конфигурации потока вязкоупругой стекломассы в зоне формирования оптического стержня Проблемы машиноведения и машиностроения. Межвузовский сборник Выпуск34 С,-Петербург,2005.-С 132-135.

32 Ильичев В А. Математическое моделирование процесса вытяжки световодов //ВНПК «Наука и образование» - Нефтекамский филиал Баш-ГУ,2005. - С.123-125.

33 Уваров В П, Ильичев В А Особенности решения нестационарной задачи о движении вязкоупругой среды с подвижными границами Проблемы машиноведения и машиностроения Межвузовский сборник Выпуск 35 С -Петербург, 2006. - С.46-52.

34. Ильичев ВА. Математическое моделирование процесса вытяжки оптических стержней как объекта управления. //5 МК «Идентификация систем и задачи управления» — М 2006 С.20.

35. Ильичев В А. Процесс вытяжки световодов как объект управления нелинейной вязкоупругой среды//6 МК «Идентификация систем и задачи управления» (сб тезисов докладов). -М: 2007 С 7.

АВТОРЕФЕРАТ

НАУЧНЫЕ ОСНОВЫ АВТОМАТИЗАЦИИ ПРОЦЕССА ВЫТЯЖКИ СВЕТОВОДОВ

Ильичев Валентин Афанасьевич

Лицензия ЛР № 020308 от 14 02 97

Подписано в печать 14 08 07 Формат 60x841/16

Б кн -журн. П л 2 Б л 2 Издательство СЗТУ

_Тираж 100 Заказ 1662_

Северо-Западный государственный заочный технический университет Издательство СЗТУ, член Издательско-полиграфической ассоциации вузов Санкт-Петербурга 191186, Санкт-Петербург, ул Миллионная, 5

Введение.2

Глава 1. Постановка задач исследования.8

1.1 Описание объекта исследования.8

1.2 Характеристики качества геометрии световодов.12

1.3 Основные причины колебаний размеров диаметра световода.13

1.4 Математическое моделирование процесса формирования стекломассы в процессе вытяжки.15

1.5 Автоматизированное управление процессом вытяжки.20

1.6 Задачи исследований.26

Глава 2. Объект управления - упруговязкая среда.29

2.1 Уравнение неразрывности.30

2.2 Уравнения равновесия.31

2.3 Физические уравнения.37

2.4 Модель одномерного потока.39

Глава 3. Свойства объекта управления в переходном и установившемся режимах .42

3.1 Численное решение задачи движения стекломассы для переходного режима .42

3.2 Асимптотическое решение задачи движения стекломассы.50

3.3 Установившееся невозмущенное движение стекломассы.56

3.4 Основные результаты третьей главы.63

Глава 4. Исследование статических свойств объекта управления. Неуправляемое движение стекломассы.66

4.1 Устойчивость движения стекломассы в малом.66

4.2 Возмущенное движение стекломассы.70

4.3 Основные результаты четвертой главы.80

Глава 5. Исследование динамических свойств объекта управления. Управляемое движение стекломассы.82

5.1 Модель регулирующего органа.82

204

5.2 Динамические свойства объекта управления.90

5.2.1 Длина зоны формирования как регулируемый параметр.91

5.2.2 Исследование переходных режимов, связанных с управлением процессом вытяжки.92

5.3 Оценка качества переходного процесса.109

5.4 Основные результаты пятой главы.113

Глава 6. Экспериментальные исследования. Перспективные технические решения.115

6.1 Методика проведения экспериментальных исследований.115

6.2 Результаты экспериментальных исследований.129

6.3 Установки вытяжки для автоматизированного производства световодов .138

6.4 Основные результаты шестой главы.164

ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ ДИССЕРТАЦИОННОЙ РАБОТЫ

1. Дан анализ технологических процессов и устройств, осуществляющих вытяжку протяженных стеклоизделий из разогретой стекломассы. Рассмотрены аналитические и экспериментальные методы исследования, используемые в настоящее время для изучения такого рода процессов

2. Предложена математическая модель, позволяющая оценить свойства объекта управления, содержащего вязкоупругую среду, на всех стадиях процесса вытяжки. Модель включает систему дифференциальных уравнений в частных производных первого порядка.

3. Предложена методика определения диапазона технологических параметров, в котором процесс может существовать и быть устойчивым к малым неконтролируемым возмущениям.

4. Решена задача интегрирования уравнений, описывающих состояние объекта управления на этапе выхода на установившийся режим. Решение найдено при использовании дифференциального оператора специального вида и адаптированной системы координат. Даны численные и приближенные аналитические решения.

5. Разработан алгоритм расчета параметров процесса в установившемся режиме (конфигурация, длина зоны формирования изделия). Проведены расчеты при всех практически реализуемых значениях технологических параметров. Это позволяет выбрать функции отклика объекта управления на возмущающие и управляющие воздействия.

6. Предложена оценка реакции объекта управления на возмущения вязкости и скорости вытягивания. Обнаружено, что возмущения по вязкости и скорости вытягивания взаимосвязаны. Полученные выражения позволяют дать обоснованные рекомендации по выбору управляемых и контролируемых параметров в зависимости от свойств объекта управления. Обоснованы методологические принципы определения требований к основным технологическим параметрам, обеспечивающим заданное качество получаемых изделий.

7. Определены динамические свойства технологической системы в целом: объект управления (зона формирования световода) — управляющее устройство (установка вытяжки), определяющие характер переходных режимов, возникающих при управлении процессом. Это позволяет выбрать способ управления и оценить его качество.

8. Предложен алгоритм построения экспериментальных моделей, позволяющих на стадии опытно-промышленной отработки исследуемых технологических процессов найти оптимальное сочетание свойств объекта управления (скорость протекания процесса — вязкость стекломассы), обеспечивающее требуемое качество изделий.

9. Разработан пакет оригинальных программ, с помощью которых реализуются предложенные методики и алгоритмы.

10. Выполненные исследования составляют научную основу идентификации свойств объекта управления, содержащего упруговязкую среду. Проведенные исследования позволяют разрабатывать автоматизированные производства и системы управления технологическими процессами изготовления световодов, волокон, капилляров и т.п. На основе теоретических исследований определены направления перспективных разработок установок вытяжки для автоматизированного производства световодов.

11. Методика оценки необходимой точности поддержания технологических параметров на заданном уровне, методика выбора оптимальных параметров процесса вытяжки изделий из вязкоупругой среды, их программное обеспечение были использованы:

171 при разработке технологических процессов изготовления одножильных стержней для многоканальных пластин, заготовок для градаров, используемых в составе растровых объективов, предназначенных для передачи информации в копировальной технике; при изготовлении волоконно-оптических кабелей с одномодовыми волокнами (ЗАО «Севкабель-Оптик»); при проектировании установок с кулачковым и гидравлическим приводом, с использованием прямого и обратного пьезоэффекта, с системами контроля и управления процессом (предприятие Р-6681 Санкт-Петербурга).

Методика решения уравнений вязкой среды с подвижными границами использована при определении оптимальных параметров технологических процессов изготовления пищевой продукции на предприятиях ООО Продовольственная компания «Петербурженка» и «Кронштадтский мясоперерабатывающий завод».

Результаты диссертационной работы использованы при проведении учебного процесса по дисциплинам «Основы научных исследований и техника эксперимента», «Методы и средства исследований» и «Автоматизация технологических процессов и производств" в СПбГУНиПТ, СПбГУСЭ, СЗТУ.

172

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Автором была сформулирована, поставлена и решена актуальная научная проблема: создание теоретических основ оценки параметров автоматизированного управления процессом вытяжки оптических стержней (световодов).

Основной целью работы было определение свойств процесса вытяжки как элемента целостной динамической автоматизированной системы, позволяющее разработать рекомендации по выбору, нормированию, точности поддержания на заданном уровне и управлению параметрами процесса, обеспечивающими требуемое качество геометрии световода, получаемого методом вытягивания из разогретой стекломассы.

В соответствии с поставленной целью основное содержание работы заключалось в разработке теоретических и экспериментальных методов, основанных на математическом моделировании процессов, происходящих при вытяжке световодов.

Для достижения поставленной цели были поставлены и решены следующие задачи:

1) Разработаны аналитические и экспериментальные модели, позволяющие идентифицировать свойства объекта управления на всех стадиях процесса вытяжки, начиная с начального этапа до выхода на установившийся режим;

2) Разработан алгоритм расчета параметров процесса вытяжки световодов, определяющих свойства объекта управления в установившемся режиме;

3) Получена методика оценки реакции объекта управления на возмущения, возникающие при случайных изменениях технологических параметрах, определены требования к этим параметрам, позволяющим получать изделия заданного качества;

4) Исследовано влияние свойств объекта управления на характер переходных режимов, возникающих при управлении процессом вытяжки;

5) Разработаны экспериментальные модели, адекватно описывающие исследуемый процесс и позволяющие найти оптимальное сочетание управляющих факторов, обеспечивающих заданное качество изделий;

6) Приведены технические решения, которые позволяют обеспечить высокий уровень требований, предъявляемых к разрабатываемому технологическому оборудованию для автоматизированного производства световодов.

1. Авдеев Б.В., Мешалкин В. П., Стародубцев И.И. Оптимальное управление формованием оболочек волоконно-оптических кабелей как неформализованная задача. RusCable.ruhttp://www.stroyobzor.com.ua/news4738.html (16 июня 2006)

2. Адлер Ю.П. Планирование эксперимента при поиске оптимальных условий / Ю.П.Адлер, Е.В.Маркова, Ю.В.Грановский. М.: Наука, 1976. - 279 с.

3. Александров И.В. Теоретическое и экспериментальное исследование процесса формирования микрокапилляра / И.В.Александров, А.В.Фойгель // Стекло и керамика. 1979. - № 23 - С. 14 - 15.

4. Алексеев Е.Р. Решение задач вычислительной математики в пакетах Matead 12, MATLAB7, Maple9 / Е.Р.Алексеев, О.В.Чеснокова М.: НТ Пресс, 2006. -496с.

5. Андрушко JT.M. Справочник по волоконно-оптическим линиям связи. Технология волоконных световодов / Л.М.Андрушко, В.А.Вознесенского, В.Б.Каток. Киев, Техника, 1988. -296с.

6. Аралов А.Д. Расчет температурного поля и напряжений в стенке стеклянной трубы, непрерывно вытягиваемой из расплава // Стекло и керамика. — 1985. -№4.-С.13 -14.

7. Асатурян В.И. Теория планирования эксперимента. М.: Радио и связь, 1983. -312 с.

8. Асланова М.С. Деформация стекломассы в зоне формирования полого стеклянного волокна / М.С.Асланова, С.СГордон // Механика полимеров. 1973. -№4. — С.599 - 603.

9. Асланова М.С. К вопросу о формировании волокон из маловязких расплавов / М.С.Асланова, Н.П.Черкасов // Структура, состав, свойства и формирование стеклянного волокна: Сб.статей. -М.: 1969. С.73 - 79.

10. Ашмарин И.П. Быстрые методы статистической обработки и планирования экспериментов. Л.: Изд. ЛГУ, 1975. - 220 с.

11. Бабанин В.И. Исследование формы «луковицы», образующейся при формировании непрерывного волокна // Структура, состав, свойства и формообразование стеклянного волокнам. ч.П.: Сб. статей. М.: 1969. - С.55 - 59.

12. Балашов В.И. Исследование луковицы стеклянного волокна методом «средней константы» // Стекло и керамика. 1980. -№11. - С. 12-13.

13. Бахарев И.К. Способы управления процессом формирования тонких стеклянных стержней / И.К. Бахарев, В.П. Уваров / / Оптико-механическая промышленность. 1988. - №9. - С.37 - 39.

14. Безухов Н.И. Основы теории упругости, пластичности и ползучести. — М.: Высш. шк., 1968. 512 с.

15. Белоцерковский О.М. Численное моделирование в механике сплошных сред. -М.: Наука. 1984. - 351с.

16. Березин И.С. Методы вычислений.Т.2. / И.С.Березин, Н.П.Жидков -М.:Физматгиз, 1962. 632с.

17. Берикашвили В.Ш. Волоконно-оптические датчики на пленках ЖИГ с BI для измерения напряженности магнитного поля и силы тока/ В.Ш. Берикашвили, В.С.Чижов, М.Я. Яковлев. МИРЭА, ЦНИТИ, «ТЕХНОМАШ-ВОС»// «Журнал радиоэлектроники»,№4, 2002г.-С.34-45.

18. Богданович Л.В. Объемные гидроприводы. М.: Техника, 1971. - 247с.

19. Брагинский И.К. К теории формования стекла // Стекло и керамика. 1967. -№5.-С.11 - 15.

20. Булавко A.A. Автоматизированная система контроля и управления технологическим процессом формирования волоконных световодов // Тепло и массопе-ренос. Итоги и перспективы: Сб.статей. Минск. - 1985. - С.108 - 110.

21. Вадишевич П. Д. Численные методы решения задач со свободной границей. М.: Изд-во МГУ, 1986. - 210 с.

22. Вейнберг В.Б. Оптика световодов / В.Б.Вейнберг, Д.К.Саттаров. Л.: Машиностроение, 1977. - 319с.

23. Вибрационные преобразователи движения / Р.Ю. Бансявичюс, А.Х.Бубулис, Р.А.Волчековаи др.; Под ред. K.M. Рагульскиса. JI. : Машиностроение, 1984. -64 с.

24. Волоконная оптика и приборостроение / М.М. Бутусов, С.А. Галкин и др.; Под ред. М.М. Бутусова. JI.: Машиностроение, 1987. - 328 с.

25. Волоконно-оптическая связь. Приборы, схемы и системы: Пер. с англ. / Под ред. М. Дж. Хацеса, Д.В. Моргана. М.: Радио и связь, 1982. - 272 с.

26. Волоконно-оптические системы передачи./ М.М. Бутусов, С.М.Верник, С.Л.Балкин и др.; Под ред. М.М. Бутусова. М.: Радио и связь, 1992. - 416с.

27. Воробьев И.И. Передачи с гибкой связью в приводах станков. М.: Машиностроение, 1971. - 370 с.

28. Воронов A.A. Основы теории автоматизированного регулирования. / А.А.Воронов, В.К.Титов, Б.И.Новоградов. М.: Высш. шк., 1977. - 519 с.

29. Гадалов Ю.Т. Машина для вытягивания капилляров из кварцевого стекла // Стекло и керамика. — 1973. №3. - С.ЗЗ.

30. Григорьев Н.В. К расчету собственных частот упругой нити, вытягиваемой из упруговязкой среды / Григорьев Н.В., Уваров В.П., Бахарев И.К // Гидравлические и прочностные характеристики машин и конструкций. Сб. статей -Пермь, 1978.-С. 11-15.

31. Данилов C.B. Влияние условии вытяжки на деформацию световодов / С.В.Данилов, Б.В.Татаринцев, Н.А.Халявка // Оптико-механическая промышленность. 1991. - №7. - С.42 - 45.

32. Дианов Е.М. От тера-эры к пета-эре.// Вестник Российской академии наук -2000. том 70, n 11, С. 1010-1015.

33. Дианов Е.М. Численное моделирование физических эффектов при перетяжке стеклообразного вещества в тонкую нить /Дианов Е.М., Перминов М. И // ЖПМ и ТФ. 1988. - №36. - С. 153 - 156.

34. Динамика машин и управление машинами: Справочник / В.К. Асташов и др.; Под ред. Г.В. Крейнина. М.: Машиностроение, 1988. - 240 с.

35. Дубиняк С.А. О влиянии разноразмерное™ шагов звеньевна движение ведущей ветви цепной передачи / / С.А.Дубиняк, И.Н.Зубченко // Вестник Львовского политехнического ин-та. 1966. - № 22. - С.64 - 67.

36. Жаботинский М.Е. Физика формирования волоконных световодов / М.Е.Жаботинский, А.В.Фойгель // Прикладная механика и техническая физика. 1976. -№2-С.167- 174.

37. Житкевич З.В. Причины колебаний размеров стеклянной трубки // Стекло и керамика. 1987. - №9. - С.27 - 28.

38. Заявка Фракции №2382674. МКИ С01В 11/00; СОЗВ 37/10. Способ определения характеристик вытянутой зоны волоконного световода. ИЗР 1979, №5. -С.32 - 35.

39. Иванова Л.И. Влияние технологических параметров на постоянство размеров поперечного сечения световодов / Л.И.Иванова, Д.К.Сатаров // Стекло и керамика. -1971. №9. - С.20 - 23.

40. Ильичев В.А. Автоматизация процесса вытяжки световодов / В.А.Ильичев, В.П.Уваров //Автоматика — 2004. Материалы И международной конференции по автоматике и управлению (27-30 сентября 2004 г., г.Киев).- Том второй Киев, 2004. - С.27-28.

41. Ильичев В.А. Математическое моделирование процесса вытяжки оптических стержней как объекта управления. // Идентификация систем и задачи управления: Материалы 5 международной науч. конф.( 30 января 2 февраля 2006г., г.Москва). - Москва, 2006. - С.20.

42. Ильичев В.А. Математическое моделирование процесса вытяжки световодов. // Наука и образование 2005. Всероссийская научно-практическая конференция (24 - 26 октября 2005г., Нефтекамск). -Нефтекамский филиал БашГУ.-Нефтекамск, 2005. - С. 123-125.

43. Ильичев В.А. Оценка чувствительности процесса вытяжки оптических стержней к возмущениям технологических параметров. // Известия вузов. Машиностроение. 2005. - № 1. - С.15-18.

44. Ильичев В.А. Процесс вытяжки световодов как объект управления нелинейной вязкоупругой среды // Идентификация систем и задачи управления: Материалы 6 международной науч. конф.( 29 января 1 февраля 2007г., г.Москва). -Москва, 2007. -СЛ.

45. Ильичев В.А. Решение задачи установившегося движения стекломассы. // Известия вузов. Машиностроение 2006. - № 2. - С.11-14.

46. Ильичев В.А. Решение нестационарной задачи движения вязкоупругой среды с подвижными границами // Известия вузов. Машиностроение. 2005. - №9. - С.15-19.

47. Ильичев В.А. Решение стационарной задачи движения стекломассы в зоне формирования оптического стержня. // Известия вузов. Машиностроение. -2005.- №7, С.19-22.

48. Камке Э. Справочник по дифференциальным уравнениям в частных производных первого порядка. М.: Наука, 1966. - 260с.

49. Кирш Р. Некоторые вопросы исследования теплового режима тигельной индукционной печи. // Sklur а Кегашік. 1979. - У.29, №8, - р.239 - 240.

50. Кирьянов Д.В. Matead 13. СПб.: БХВ-Петербург, 2006. - 608 с.

51. Кобаяси М. Теоретический анализ процесса вытягивания непрерывной нити стеклянного волокна из расплава // Дзайре. 1979. - Т.28. - М2307. - С.278 -282. ВЦП, пер. с яп., №8 - 34430.

52. Кобылкин Е. Эволюция установок для производства заготовок //Компьютера.-1998.- №4. С.40-52.

53. Ковтяк Д.С. Автоматизированная подсистема для исследования технологического процесса вытяжки оптического волокна / Д.С.Ковтяк, П.П.Храмцов // В сб. Теплофизические и физико-химические процессы в энергетических установках. Минск. - 1986. - С. 109 - 113.

54. Колпащиков В.М. Влияние возмущений технологических параметров на выходное сечение оптического волокна при неизотермической вытяжке // В сб. Тепло и массоперенос. Экспериментальные и теоретические исследования. -Минск. 1983. - С.45 - 48.

55. Колпащиков В.М. Динамическая модель реакции процесса вытяжки стекловолокна на возмущающие воздействия // Проблемы тепломассообмена 77. — Минск. - 1977. - С. 104 - 106.

56. Кульчин Ю.Н. Распределенные волоконно-оптические измерительные системы:- М.: Физматлит, 2001.- 267с.

57. Кучеров О.Ф. Автоматизированные системы управления производства стекла. / О.Ф.Кучеров, В.Е.Маневич, В.В.Клименко — JL: Стройиздат, 1980. 178 с.

58. Ладыженская М.А. Математические вопросы динамики вязкой несжимаемой жидкости. М.: Наука, 1970.

59. Лазарев Л.П. Контроль геометрических и оптических параметров волокон. /Л.П.Лазарев, С.Д.Мировицкая // М.: Радио и связь. 1988. - С.255 - 261.

60. Линденбург Г.А. Система автоматизации контроля и регулирования диаметра световодов / Г.А.Линденбург, Б.Г.Юхнов // Стекло и керамика. 1980. -№8. - С.9 - 10.

61. Лойцянский Л.Г. Механика жидкости и газа: Учеб. для вузов. Изд. 6-е, пе-рераб. и доп. / М.: Наука. Гл. ред. физ.-мат. лит., 1987. - 840 с.

62. Макаров Р.И. Применение математического моделирования при исследованиях и проектировании автоматизированных систем в стекольном производстве / Р.И.Макаров, Н.Л.Хорошева // Стекло и керамика. 1995. - №11. - С.23-27.

63. Марутов В.А. Гидроцилиндры. / В.А.Марутов, С.А.Павловский М.: Машиностроение, 1969. - 210 с.

64. Механика машин: Учеб. пособие для втузов / / И.И. Вульфсон и др.; под ред. Г.А. Смирнова. М.: Высш. шк., 1996. - 511 с.

65. Мешалкин В. П. Экспертные системы в химической технологии. М.: Химия, 1995. - 344с.

66. Моделирование гидродинамических и теплофизических процессов в областях с подвижными границами /Е.М. Дианов. ВА. Добровольский, Е.А. Кокорева и др. Препринт № 299. М: АН ИОФ. 1988. 32 с.

67. Найдель В. Математическое моделирование передачи тепла в трубчатых печах / В.Найдель, Г.Пауль // Chemixhe Technik. 1978. - №5. - У. 30. - Р. 233 -237. (чеш.).

68. Налимов В.В. Статистические методы планирования экстремальных экспериментов / В.В.Налимов, Н.А.Чернова М.: Наука. 1965. - 340 с.

69. Непрерывное стеклянное волокно // Под ред. М.Г. Черняка. М.: Химия. -1965.-320 с.

70. Никифоров А.Д. Процессы управления объектами машиностроения /

71. A.Д.Никифоров, А.И.Ковшов, Ю.Ф.Назаров М.: Высш.шк., 2001. - 455 с.

72. Патент США № 4046536, МКИ СОЗВ 37/02. Способ регулирования и контроля диаметра оптического волокна. Опуб. 06.09.77, т. 962, №1.

73. Пейре Р. Вычислительные методы в задачах механики жидкости. / Р.Пейре, Т.Д.Тейлор JL: Гидрометеоиздат. — 1986. - 347с.

74. Петровский И. Г. Лекции об уравнениях с частными производными. М.: Физматгиз. - 1953. - 360 с.

75. Планирование эксперимента в исследованиях технологических процессов /Под ред. Э.К. Лецкого. М.: Мир. - 1977. - 270 с.

76. Попов Е.П. Прикладная теория процессов управления в нелинейных системах. М.: Наука. - 1973. - 584 с.

77. Построение математической модели процесса формирования тонких стеклянных стержней / И.К. Бахарев, В.А. Ильичев, В.П. Уваров / / Оптикомехани-ческая промышленность. 1986. -№1. - С. 14 - 16.

78. Потапов В.Т. Эволюция волоконно-оптических систем и технологий /

79. B.Т.Потапов // Обзор по материалам международной конференции по волоконно-оптической связи OFC'2001, Анахайм (Калифорния, США) 2001г. Фотон-экспресс. Информационный бюллетень. С. 18-22.

80. Седов Л.И. Механика сплошных сред. М.: Физматгиз. - 1973. - 385с.

81. Семенов А. С. Волоконно-оптические датчики. Три десятилетия развития // Квант. Электроника. 2002. (32), №8. - С.751.

82. Смит Отто Дж. Автоматическое регулирование. М.: Физматгиз. - 1962. -320 с.

83. Собор Д. Линейный регрессионный анализ. М.: Мир. - 1980. - 425с.

84. Сондерс М. Определение напряжения в оптических волокнах при помощи полярископа // Приборы для научных исследований. 1976. - Т.24. - С.496 -500.

85. Способы управления процессом формирования тонких стеклянных стержней / И.К. Бахарев, В.П. Уваров // Оптико-механическая промышленность. -1988. №9. - С.37 - 39.

86. Способ автоматизации процесса формирования тонких стеклянных трубок / И.К. Бахарев, В.П. Уваров // Оптико-механическая промышленность. 1988. -№10. - С.27 - 33.

87. Стародубцев И.И. Автоматическое управление экструзионным процессом / И.И.Стародубцев, И.Б.Рязанов // Материалы седьмой международной конференции «Cables 2007», (21-24 марта 2007г. Кельн), Кельн, 2007. - С.23-27.

88. Уваров В.П. Математические модели процесса вытяжки оптических стержней. / В.П.Уваров, В.А.Ильичев. С.- Петербург, ХИМИЗДАТ, - 2003. - 136с.

89. Уваров В.П. Нормирование технологических параметров процесса , вытяжки оптических стержней. / В.П.Уваров, В.А.Ильичев // Известия вузов. Машиностроение. 2003. - №5 - С.45-48.

90. Уваров В.П. Анализ факторов, влияющих на процесс формирования оптических волокон / В.П.Уваров, Л.Г.Воронова // Машиностроение и автоматизация производства: Межвуз. сб. Вып. 17. СПб.: СЗНИ, 1999. - С.25-37.

91. Уваров В.П. Определение области существования процесса вытяжки оптических стержней / В.П.Уваров, В.А.Ильичев // Известия вузов. Машиностроение.-2003.-№11 -С.5-8

92. Уваров В.П. Оптимизация технологического процесса вытяжки оптических стержней. / Уваров В.П., В.А.Ильичев, И.К.Бахарев И Известия вузов. Машиностроение. 2003. - №7. - С.3-7.

93. Уваров В.П. Сравнительный анализ механизмов вытяжки стеклянных стержней. / В.П.Уваров, И.К.Бахарев, В.А.Ильичев // Стекло и керамика.- 2003. .-№7-С.10-12.

94. Уваров В.П. Устойчивость движения упруговязких сред. / В.П.Уваров, В.А.Ильичев Проблемы машиноведения и машиностроения. Межвузовский сборник. Выпуск 26. СЗПТУ. - 2002. - С. 11-14.

95. Улыбьппев В.В. Роль процессов энерго-массопереноса при формовании непрерывного стекловолокна // Стекло и керамика. 1985. — №3. - С.12 - 14.

96. Флом З.Г. Расчет вязкости стекла в температурном интевале формования / З.Г.Флом, А.Г.Кофман // Стекло и керамика. 1985. - №4. - С. 10.

97. Хартман К. Планирование эксперимента в исследованиях технологических процессов. М.: Мир. - 1977. - 552 с.

98. Школьников Я.А. Расчет технологических параметров процесса выработки стеклянного волокна // Стекло и керамика. 1964. - №27. — С.21 - 23.

99. ШтеллеМ. Предельные параметры процесса вытягивания стекловолокна / М.Штелле, Р. Брюкнер. // Clastechnishe Berichte. 1980. - №5 - С. 130 - 139.

100. Du Bai-lin. Метод регулирования флюктуаций диаметра оптического волокна / Du Bai-lin, L. Yang.// Fiberand Intecgrated Optics. 1985. - У.5. - №2. -P. 151-160 (КНР).

101. Geyling P. Описание вытягивания оптических волокон в рамках динамики жидкости // The Bell system Technical Journal. 1976. - У.55. - №8. - P.lOl 1 -1056.

102. Morton M.D. Процесс непрерывной вытяжки вязких жидкостей при прядении волокна // Ann. Rev. Fluid Mech. 1980. - У.12. - P.365 - 387.

103. Stefan J. Расчет температурного поля в стекломассе численным методом / J.Stefan, M.Skriven / / Silikaty. 1979. - №23. - P. 233 - 243.

104. Stehle M. Границы процесса вытяжки стекловолокна. Теоретические представления модели границы сужения /M.Stehle, Р. Brückner // Clastechnishe Berichte. 1981. -№3. - S. 74 - 81.

105. A.c. 1034601 СССР, МКИ СОЗВ 35/00. Система автоматического управления машиной для изготовления стеклянных изделий / В.Томас Дауглинс и Д. Стефен-Фаркас (США). Опуб. 07.08.83. Бюл. №29.

106. A.c. 1669879 СССР, МКИ СОЗВ 37/16. Устройство для вытягивания стек-лоизделий /В.П. Уваров, И.К. Бахарев (СССР). Опуб. 15.08.91. Бюл. №30.

107. A.c. 1669879 СССР, МКИ СОЗВ 37/16. Устройство для вытягивания стек-лоизделий / В.П. Уваров, И.К. Бахарев (СССР). Опуб. 15.08.91. Бюл. №30.

108. A.c. 1791403 СССР, МКИ СОЗВ 37/00. Устройство для получения стекловолокна / И.К. Бахарев, Л.Г. Воронова, В.П. Уваров (СССР). Опуб. 30.01.93. Бюл. №4.

109. A.c. 363668 СССР, МКИ СОЗВ 17/04. Установка для изготовления стеклянных трубок / В.И. Скурихин, Н.М. Проценко и др. (СССР). Опуб. 25.12.72. Бюл. №4 за 1973

110. A.c. 365329 СССР, МКИ СОЗВ 15/14. Устройство для вытягивания стеклянных трубок / H.A. Бергин, Б.А. Леднев, В.Н. Луговой, Г.Г. Терехов (СССР). Опуб. 08.01.73. Бюл. №6.

111. A.c. 411045 СССР, МКИ СОЗВ 15/18. Машина для вытягивания стеклянных труб / А.Г. Павлов, В.М. Бочкарев (СССР). Опуб. 15.01.74. Бюл. №2.

112. A.c. 647264 СССР, МКИ СОЗВ 23/08. Способ изготовления прецизионных стеклянных капилляров / Ю.А. Пшенцов, Г.С. Добров и др. (СССР). Опуб. 15.02.79. Бюл.№6.

113. A.c. 700473 СССР, МКИ СОЗВ 15/14. Устройство для непрерывного вытягивания изделий из стекла / Н.В. Григорьев, Д.К. Саттаров, И.К. Бахарев, Н.В. Журавлева, В.П. Уваров (СССР). Опуб. 30.11.79. Бюл. №44.

114. A.c. 715512 СССР, МКИ СОЗВ 17/00. Устройство для формования калиброванной однородной трубки / И.М. Бобылкин (СССР). Опуб. 15.02.80. Бюл. №6.

115. A.c. 747830 СССР, МКИ СОЗВ 17/00. Способ автоматизированного управления процессом формования стеклотрубок вытягиванием ? B.C. Костогрызов (СССР). Опуб. 15.07.80. Бюл. №26.

116. A.c. 785239 СССР, МКИ СОЗВ 23/04. Устройство для вытягивания изделий из стекла / В.А. Алексеев, И.К. Бахарев, Н.В. Журавлева, Д.К. Саттаров, В.П. Уваров (СССР). Опуб. 07.12.80. Бюл. №45.

117. A.c. 808386 СССР, МКИ СОЗВ 23/04. Устройство для вертикального вытягивания стеклоизделий / В.А. Алексеев, И.К. Бахарев, Д.К. Саттаров, В.П. Уваров (СССР). Опуб. 28.02.81. Бюл. №8

118. A.c. 821421 СССР, МКИ СОЗВ 37/00. Устройство управления процессом формования стеклонити / И.К. Крамарев (СССР). Опуб. 10.02.84. Бюл. №14.

119. A.c. 857021 СССР, МКИ СОЗВ 15/18. Устройство для вытягивания стеклянных труб /Ю.А. Опыхтин (СССР). Опуб. 23.08.81. Бюл. №31.

120. A.c. 881013 СССР. Устройство для вертикального вытягивания стеклоизделий / Н.В. Григорьев, В.П. Уваров, Д.К. Саттаров, И.К. Бахарев (СССР). Опуб. 15.11.81. Бюл. №42.

121. A.c. 903313 СССР, МКИ СОЗВ 23/04 Установка для обработки стеклоизделий / Г.И. Шаповал (СССР). Опуб. 05.11.82. Бюл. №5.

122. A.c. 628099 СССР, МКИ СОЗВ 23/04. Устройство для вертикального вытя202гивания стеклоизделий / В.А. Алексеев, И.К. Бахарев, Д.К. Саттаров, В.П. Уваров (СССР). Опуб. 15.10.78. Бюл. №38.

123. A.c. 152946 СССР, МКИ СОЗВ 23/04. Машина для вертикального вытягивания стеклянных труб БПО / В.Я. Гушкин, Г.Я. Юхнов, Г.Я. Гушкин (СССР). Опуб. 28.11.63. Бюл. №3203