автореферат диссертации по обработке конструкционных материалов в машиностроении, 05.03.06, диссертация на тему:Повышение эффективности технологических процессов сварки плавлением как объектов управления совокупностью свойств сварного соединения

ГОСУДАРСТВЕННАЯ АКАДЕМИЯ ЕЕЭТИ И ГАЗА ИМЕНИ И.М.ГУБКИНА

ПОВЫШЕНИЕ ЭФФЕКТИВНОСТИ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ СВАРКИ ПЛАВЛЕНИЕМ КАК ОБЪЕКТОВ УПРАВЛЕНИЯ СОВОКУПНОСТЬЮ СВОЙСТВ СВАРНОГО СОЕДИНЕНИЯ

05.03.06 - Технология и машины сварочного производства

Автореферат,

диссертации на соискание ученой степени доктора технических наук

те ол

На правах рукописи

САС АНАТОЛИЙ ВАСИЛЬЕВИЧ

УДК 621.791.75

Москва 19 9 3

Работа выполнена в Московском государственном техническом университете имени Н.Э.Баумана.

Научный консультант: доктор техн.наук, проф.

Стеклов О.И.

Официальные оппоненты: дакт.техн.наук, проф.

Яытльский B.U.

докт.нсихол.наук, канд.техн.наук, проф. Чернышов А.П.

докт.техн.наук, с.н.с.

Ланкин D.H.

Ведущее предприятие - НПО ВДЩТМАШ

Защита состоится " £ " <-U-o<-f-c 1993^г. на заседании специализированного Совета Д.053.27.13 при Государственной академии нефти и газа имени И.М.1Убкина по адресу II79I7, Москва, ГСП-1, Ленинский проспект, д.65. ^ <S"C. 2.7 [5 ~

Отзыв в одном экземпляре, заверенный печатью, просим направлять по указанному адресу.

Желающие присутствовать на защите должны заблаговременно известить ответ письмом на имя Председателя Совета.

С диссертацией можно ознакомиться з библиотеке ГАНГ им. И.М.Губкина.

Телефон для справок 930-92-17. Автореферат разослан "J20" сь^ ¿^ 1992^ г.

Ученый секретарь специализированного Совета, канд.техн.наук,

доцент £ ^^-/Е. Е.Зорин

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность проблемы. Обеспечение необходимого качества выпускаемых изделий при максимально возможной производительности -с решением этой проблемы постоянно сталкиваются разработчики технологических процессов и оборудования для сварочного производства. Требования к качеству сварных соединений труб и другой продукции постоянно повышаются. Интенсификация же производственных процессов вследствие возрастания уровня технологических возмущений приводит, если не принимать дополнительных мер, к ухудшению качественных характеристик сварного соединения.

Одкш из основных путей решения проблемы и удовлетворения компромиссных требований по качеству и производительности является повышение эффективности управления технологическими процессами.

Однако на настоящий момент до трети разработанных автоматических и автоматизированных систем управления в сварке оказались неэффективными. И дело не только в количестве средств автоматизации, сколько в их: низкой надежности и в том, что предложения по автоматизация носят необоснованный или недостаточно обоснованный характер. Аналогичная ситуация слозилась и для технологических процессов, управление которыми осуществляется операторами. Так, при ручной дуговой сварке до брака возникает из-за неэффек-

тивного управления процессом вследствие низкой квалификации операторов.

Взшание проблемы эффективного управления процессами сварки плавлением зависит от ряда факторов: от наличия надежной информационной базы ~ системы датчиков и средств обработки информации, математических моделей элементов технологии и оборудования, от состава исполнительных^устройств, позволяющих отрабатывать технологические возмущения различной физической природа и частотного спектра.

Но прежде всего необходило иметь обоснованные предложения по автоматизации. Предложения, базирующиеся на анализе технологических процессов как объектов управления всем комплексом свойств сварного соединения. Однако на настоящий момент научных основ такого анализа не разработано. А для процессов, управление которыми ведется операторами, выработка обоснованных предложений затруднена также и вследствие отсутствия математического описания

взаимодействия оператора с технологическим процессом, что особенно существенно для сварки ответственных конструкций (резервуаров, трубопроводов и т.п.) в монтажных условиях.

Цель работы. Целью работы является создание научных основ анализа технологических процессов сварки плавлением как как объектов управления всем комплексом свойств сварного соединения, включая и их служебный характеристики (стойкость против коррозии, износостойкость и т.п.). Это позволяет повысить эффективность управления процессами сварки путем перехода от проектирования систем управления отдельными параметрами режима или сварного соединения к проектированию систем управления всем комплексом свойств сварного соединения и перехода к проектировании технических средств подготовки сварщиков, базирующихся на математической модели взаимодействия оператора с технологическим процессом.

Для достижения цели в работе были поставлены следующие задачи:

- разработка представления о сварке плавлением как о многопараметрическом многокритериальном объекте;

- исследование процессов сварки плавлением как объектов управления качеством сварных соединений;

- создание методики анализа техпроцесса сварки как объекта управления качеством сварных соединений и определения требуемой схемы и типа системы управления;

- разработка математической модели взаимодействия оператора с процессом сварки;

- разработка систем управления сложными техпроцессами дуговой сварки и наплавки по схеме с идентификатором в цепи обратной связи;

- разработка технических средств подготовки электросварщиков.

Научная новизна. Решение вопроса о целесообразности автоматизации конкретных процессов сварки плавлением, проектирование средств их механизации и автоматизации, средств и методик подготовки операторов необходимо вести на основе анализа технологических процессов как стохастических многокритериальных многопара-

метрических объектов с неполностью наблюдаемой и управляемой совокупностью свойств сварного соединения.

Теоретические основы анализа заключаются:

- в совместном, с учетом действия контролируемых и неконтролируемых возмущений, решении в пространстве допустимых значений параметров режима системы критериальных, базирующихся на теоретических и формальных моделях показателей качества соединений, неравенств и позволяют обеспечить оптимальное управление комплексом свойств соединения;

- в синтезированной на основе исследования информационных характеристик ручной дуговой сварки, свойств анализаторных систем и памяти оператора, математической модели взаимодействия оператора с процессом, которая базируется на выявленном в работе системообразующем факторе квалификации электросварщиков;

- программах моторного выхода на различные технологические операции по траектории стыка, скорости сварки, скорости подачи электрода.

Практическая ценность и результаты внедрения. Разработан алгоритм анализа процессов сварки плавлением, позволяющий повысить эффективность управления этими: процессами и перейти от проектирования систем управления отдельными параметрами режима или сварного соединения к проектированию систем управления всем комплексом свойств сварного соединения.

На основе исследования характеристик процессов аргонодуговой сварки прямошовных нержавеющих труб и наплавки под слоем флюса рабочего слоя прокатных валков, разработаны и внедрены реализующие алгоритм проектирования системы управления качеством сварных соединений с суммарным экономическим эффектом более 687 тыс.руб. (1990 г.).

На основе модели взаимодействия сварщика с технологическим процессом разработал и реализован алгоритм поэтапного•поэлементного формирования профессиональных навыков при минимальных затратах.

Разработаны технические средства и способ формирования системообразующей компоненты квалификации электросварщиков - программ моторного выхода, позволяющие повысить эффективность их подготовки. Экономия, только на электродных и вспомогательных ма-

териалах составила яри подготовке нескольких групп начинающих до Ш разряда составила более 200 руб. на одного подготовленного (1988 г.).

На защиту выносятся следующие основные положения работы:

- методика анализа технологических процессов сварки плавлением как объектов управления всей совокупностью свойств сварного соединения;

- модель взаимодействия оператора ручной дуговой сварки с процессом;

- результаты экспериментальных исследований качественных и вероятностных характеристик технологических процессов, спектральных характеристик сигнала зондового датчика при лазерной сварке, модель стойкости сварных труб из стали 12Х18Н10Т против мэжкрис-таллитной коррозии;

- способ оценки и компенсации при сварке неконтролируемых возмущений и запаздывания;

- передаточную функцию сварочной ванны по температуре фиксированной точки поверхности сварочной ванны;

- способ формирования системообразующего фактора квалификации электросварщиков - программ моторного выхода.

Апрбашя работы. Материалы диссертации докладывались и обсуждались на следующих конференциях и семинарах: Всесоюзной научно-технической конференции "Современные метода управления электросварочным оборудованием", Ленинград, 1981; Всесоюзной конференции "Повышение эффективности и использование вычислительной техники в сварке", Липецк, 1982; конференции "Повышение качества и эффективности сварочного производства", ВДНТЯ им. Дзержинского, Москва, 1980; конференции "Эффективность автоматизации процессов сварки", МОДНТП, Люберцы, 1981; общемосковском семинаре "Проблемы инженерной психологии", Москва, 1989; научном семинаре кафедры сварки МАСИ, Москва, 1989; научном семинаре кафедры нефтегазового и химического алпаратостроения МИНГ им. Губкина, 1990, 1993; Московском семинаре сварщиков при МГТУ им. Н.Э.Баумана, 1979, 1989; объединенном семинаре "Автоматика, источники питания и нагрева, физика дуговых процессов, неразрушающий контроль" и "Технологические процессы, материалы и оборудование для сварки

сталей", ИЭС им. Е.О.Патона, Киев, 1991.

По теме диссертации опубликовано 40 печатных работ, получено 13 авторских свидетельств.

руру^тура и объем работы: Диссертация состоит из введения, 8 глав и общих выводов, изложенных на 308 страницах машинописного текста с 7 таблицами и 68 иллюстрациями, списка использованиих источников из 265 наименований и приложения.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении рассмотрены вопросы эффективности управления процессами сварки плавления и обеспечения качества соединений. Показано, что при современном уровне развития технических, средств управления технологическими процессами необходимо переходить от проектирования систем управления отдельными параметрами режима или соединения к проектированию систем управления всем комплексом свойств соединений. Показано, что анализ эффективности систем с оператором в контуре управления затруднителен из-за отсутствия математического описания взаимодействия оператора с технологическим процессом.

Перечислены проблемы, решению которых посвящена диссертация: формирования совокупности показателей оценки качества соединений, построения области качественного состояния процесса, влияние возмущений и их оценки, выбора информационных и управляющих входов, свойств анализаторных систем и памяти сварщиков и информационных характеристик процесса ручной дуговой сварки.

Приведены научные методы, используемые в работе при исследовании перечисленных проблем. Сформулированы положения, составляющие научную новизну полученных результатов. Приведены практические разработки, в которых были использованы теоретические и расчетные положения работы, а также результаты, выносимые на защиту.

Первая глава посвящена анализу эффективности управления процессами сварки плавлением. Входньш переменными при анализе служили параметры режима, выходными - показатели качества, сварного соединения (геометрические, эксплуатационные, технико-экономические и т.п.) и другие показатели. Учитывалось также

действие различных возмущений. Были рассмотрены вопросы истории, современного состояния и тенденции развития средств автоматизации сварки плавлением. Выделен ряд этапов с достаточно условными границами: формирование предпосылок для автоматизации - обеспечение условий горения дуги, используя свойства дугового разряда и механизацию рабочих движений; снижение уровня действующих возмущений за счет создания условий устойчивого горения дуги, использование явления саморегулирования дуги и стабилизации ее энергетических параметров; создание теоретических основ автоматического управления сварочными процессами и основ проектирования регуляторов параметрами дуги; этап разработки датчиков, появления малоинерщгонного инструмента управления и разработки систем управления, замкнутых непосредственно на сварное соединение (регулирование глубины проплавления). Большой вклад в развитие автоматизации дуговой сварки внесли советсткие ученые Дульчевский Д.А., Хренов К.К., Дятлов В.И,, Патон Б.Е., Рабинович Н.Я., Каспркак Г.М., Алекин Л.Е., Акулов А.И., Лебедев В.К., Гладков Э.А. и другие. Современный этап развития средств автоматизации связан с переходом к созданию систем управления с обратной связью по качеству сварных соединений, началом разработки кибернетических систем управления. Однако до трети разработанных систем оказались неэффективными. Для выявления причин, сдерживающих внедрение систем управления качеством сварных соединений, в работе был проведен анализ всех компонент, необходимых дал создания кибернетических систем. Успешная реализация таких систем зависит от ряда факторов: состава информационной базы - системы датчиков, наличия малоинерционных исполнительных устройств и математических моделей элементов технологии, связывающих показатели качества с параметрами процесса; наличия средств, позволяющих в ходе процесса оценивать его состояние и вырабатывать управляющие воздействия; наличия методики анализа технологических процессов сварки как объектов управления качеством сварных соединений и методики проектирования требуемой системы управления. Проведенный обзор средств оценки параметров сварочных процессов и исполнительных устройств показал, что а) современные измерительные средства позволяют получить информацию обо всех основных параметрах режима и геометрии стыка, и дело не аолько в их количестве, сколько в на-

дежности и эффективности; б) датчиков, которые позволяли бы в ходе процесса измерять такие показатели качества соединений как прочность, стойкость против возникновения горячих и холодных трещин, межкристаллитной коррозии, износостойкость и др., не имеется и вряд ли они появятся в обозримом будущем; в) исполнительные устройства позволяют с достаточным для процессов сварки быстродействием отрабатывать различные технологические возмущения; г) нет методик, позволяющих для конкретного процесса опре~ делить необходимый состав измерительных средств, состав исполнительных устройств.

Исследование математических моделей технологических процессов сварки плавлением и элементов контура их управления показало, что для анализа эффективности и проектирования систем автоматического управления существует достаточно серьезная математическая база, большое количество математических моделей элементов оборудования и технологии, разработана методология построения моделей для выбора оптимальной совокупности базовых параметров режима. Но при разработке систем управления возникают проблемы ¡¡идентификации моделей, выбора совокупности моделей показателей качества соединения, определения требуемой их точности и согласования времени их счета с динамическими характеристиками объекта управления и сварочного оборудования. Кроме того, невозможен анализ эффективности управления процессами сварки плавлением с оператором в контуре, вследствие отсутствия математических моделей деятельности оператора. Проведенный в главе анализ состояния вопросов управления и автоматизации процессов сварки плавлением показал, что из всех компонентов, необходимых для создания кибернетических систем управления качеством сварных соединений, наиболее узким звеном является отсутствие методик анализа техпроцессов сварки как объектов управления качеством соединений и определения требуемой системы управления, отсутствие модели взаимодействия оператора с процессом сварки. Проведенный анализ позволил сформулировать поставленные в работе задачи.

Во второй главе рассмотрены основы анализа технологических процессов сварки плавлением как объектов управления качеством сварных соединений, основы проектирования систем управления. Обзор существующих подходов и практики проектирования показал, что построение систем управления сваркой плавлением представляет

определенную сложность из-за наличия большого количества управляемых и неуправляемых параметров, оказывающих существенное влияние на конечный результат и, как следствие, вопрос выбора наиболее важных параметров регулирования различными специалистами решается неоднозначно» Наиболее разработанной на настоящий момент является методика проектирования дуговых автоматов, позволяющая по наиболее жестко регламентируемому отклонению параметра шва (чаще глубины проплавлвния) выбирать основные параметры системы. Проектирование систем управления одним из параметров режима или одним из параметров шва базируется на хорошо разработанном аппарате теории автоматического регулирования. Но при сварке плавлением необходимо обеспечить выполнение требований сразу по нескольким характеристикам сварного соединения, необходимо управлять несколькими выходными параметрами. Поэтому использование методов проектирования одномерных систем в чистом виде возможно только при декомпозиции технологического процесса на отдельные независимые каналы.

Однако разделить сварку плавлением на отдельные независимые процессы, осуществить декомпозицию ее как объекта управления на части меньшей сложности практически невозможно. Во время сварки одновременно протекает целый ряд сложных взаимосвязанных физико-химических явлений, определяющих значение показателей качества соединений и зависящих в той или иной степени от всех входных переменннх процесса.

Анализ технологических процессов сварки плавлением (Рис.1) позволяет отнести их к многомерным многокритериальным неполностью управляемым объектам с неполностью наблюдаемым выходом. Часть показателей качества сварных, соединений (геометрические размеры и ряд других) может быть измерен прямым или косвенным путем. Большинство же показателей (стойкость против меякристал-литной коррозии, износостойкость и т.п.) измерить в ходе процесса невозможно. Как правило, в разработанных системах управления число управляющих воздействий меньше, чем число регулируемых показателей.

Проектирование существующих систем фактически ведется с позиции решения прямой задачи управления качеством, когда создается система управления по одному из показателей, а о том, в какой мере удается обеспечить весь комплекс свойств соединения узнают

только после испытания системы. В работе предложено вначале формировать совокупность требований к соединению с учетом ограничений, а затем проектировать систему, которая этим требованиям удовлетворит, т.е. вести проектирование систем на основе решения обратной задачи управления качеством. С этой целью анализ технологического процесса сварки как объекта управления качеством сварных соединений предложено вести в пространстве, координатными осями которого служат входные переменные процесса. В этом пространстве технологические ограничения на значения показателей качества и выделяют область качественного состояния 52 к технологического процесса, а физические ограничения xj и Xj на возможные значения управляющих переменных составляют область ресурсов управления. Отсутствие служит

информацией для коррекции технологического процесса или ограничений на показатели (когда это допустимо).

Вследствие действия возмущений точка, отражающая состояние технологического процесса, будет перемещаться в пространстве состояний. И задача проектирования сводится к тому, чтобы так выбрать рабочую точку процесса и систему управления, чтобы точка, отображающая состояние технологического процесса, не вышла за

.В работе введено понятие рабочей области технологического процесса Si£j> , когда при выборе рабочей точки внутри ее отображающая остается внутри . С возрастанием уровня воз-

мещений сужается. Применение систем расширяет .

Компенсация возмущений по неуправляемым входам возможна только за счет регулирующего воздействия. Оценка отклонения ненаблюдаемых показателей осуществляется по модели. Решение вопроса о составе наблюдаемых входных переменных определяется требуемой точностью оценки показателей качества, составом и уровнем возмущений по контролируемым входам. При большим уровне неконтролируемых возмущений возрастает дисперсия адекватности моделей оценки показателей качества соединений, что приводит к необходимости учета возмущений при выработке управляющих воздействий. Решение вопроса о необходимом количестве управляющих воздействий зависит от уровня и состава возмущений, от требований к качеству изделия. В главе сформулирован состав и рациональная последовательность этапов анализа процессов сварки.

Б третьей глазе проведено исследование процессов сварки плавлением как объектов управления качеством сварных соединений. Совокупность используемых показателей с позиции реализуемости проектируемой системы управления должка быть минимальной, но обеспечивающей необходимую достоверность оценки качества соединения. С целью формирования процедуры определения совокупности показателей в работе был рассмотрен ряд процессов сварки плавлением: аргонодуговач сварка прямошовных труб из стали 12Х18Н10Т, сварка торцевых тонколистовых соединений сильфонов, наплавка рабочего слоя прокатных валков. В результате исследования предложено для автоматизируемых технологических процессов процедуру формирования совокупности осуществлять в два этапа. Состав первичных показателей для отлаженных техпроцессов формировать исходя из требований ГОСТа и ТУ на свариваемое изделие, а затем с целью снижения размерности вектора оценки качества анализировать его на избыточность ж реализуемость, отсеивая показатели с "мягкими" ограничениями или независящие собственно от процесса сварки. При разработке новых изделий на предварительном этапе исследований проектировщик на основании своего опыта формирует первичный набор показателей, который в дальнейшем подвергается экспертной оценке. По такой методике для процесса сварки в СО^ были обработаны мнения экспертов по показателям качества спиральношов-ных труб. На следующем этапе исследований были построены модели зависимости показателей качества рассмотренных техпроцессов от входных параметров, затронуты некоторые вопросы их построения. Показано, что при современном уровне развития микропроцессорной техники наиболее целесообразной областью применения экспериментально-теоретических моделей является расчет области допустимых параметров режима, оптимизации технологии. В случае использования модели в контуре системы управления их необходимо упрощать, аппроксимируя регрессионными зависимостями.

Экспериментально-теоретическая модель была построена для одного из показателей качества процесса аргонодутовой сварки труб - стойкости против межкристашштной коррозии. Количественная оценка стойкости производилась по отношению концентрации титана, не связанного в нитриды, к концентрации углерода в шве. Количество нитридов в шве зависит от протекания двух связанных

процессов: поглощения азота жидким металлом ванны и образования нитридов титана. Зависимость концентрации азота, нитридов титана и степень стабилизации металла шва титаном была получена в результате совместного численного решения уравнений, описывающих вышеуказанные процессы. Отклонение экспериментальных точек от расчетных зависимостей составило не более 10$.

Остальные, используемые в работе модели оценки значения показателей качества исследуемых процессов, были получены путем обработки экспериментальных данных. Экспериментальные модели могут использоваться как доя построения области качественных режимов, так и для управления, но они имеют формальный характер и адекватны в узком диапазоне входных параметров. Необходимость построения моделей, адекватных в широком диапазоне, приводит к резкому возрастанию трудоемкости их получения.

В случае одного-двух показателей качества построение области качественного состояния процесса может быть осуществлено и по совокупности экспериментальных точек. Таким образом, в работе был определен допустимый диапазон отклонения геометрических параметров сборки при сварке сильфонов. Задача усложняется, если при оценке качества нужно не только зафиксировать факт годен - не годен, но и определить тип дефнкта на границе области. Хотя такой подход и позволяет обеспечить гарантированное ка-чесивенное соединение, но: как показали длительные исследования в лаборатории Института сварки (Ж, слишком громоздок. Применение уравнений при построении качественных областей не вызывает затруднений для техпроцессов с одним-двумя показателями и двумя-тремя варьируемыми параметрами рекига. Так, использование уравнений, характеризующих показатели качества сварных торцевых соединений, позволило установить допустимые диапазоны сварочного тока для аргонодутовой и микроплазменной сварки и показать невозможность сварки свободной дугой в аргоне металла толщиной менее 0,07 мм. Однако для большинства техпроцессов сварки плавлением ограничиться одним-двумя показателями качества и параметрами режима невозможно. Поэтому была разработана процедура, позволяющая определять область 5? к независимо от количества показателей качества и параметров режима. В линейном варианте выпуклая и определяется массивом граничных точек X от ре-

шения системы уравнений показателей качества с подстановкой ограничений , ц от ограничений на параметры ре-

жима xj" , xj • Для каждой точки суммарного массива Xj вычисляются значения показателей качества Ye и проверяется соблюдение условий по ограничениям. Оставшиеся после процедуры точки составляют массив узловых точек S?K . Если массив пустой - применение любой системы управления бессмыслено. Изменение технологии означает переход к другой системе уравнений. При определении t^t , у,", необходимо учесть погрешность оценки показателей качества по модели Сдля регрессионных моделей -дисперсию адекватности l^i.) ). Дяя автоматизации рас-

чета 52 ц разработана программа AN'ALWP , имеющая модульную структуру и состоящая из ряда подпрограмм. Преимущество предложенного метода расчета - его неитерационный характер и малое время счета, слабо зависящее от размерности задачи. Недостаток -ограниченность используемых линейных моделей, которую для конкретного нелинейного объекта можно преодолеть путем создания многолистной кусочнолинейной модели. Метод применим к мультипликативным моделям после их логарифмирования. Так, по мультипликативным моделям и данным Кривошеи В.Е. была построена область для процесса автоматической сварки под флюсом стыковых соединений без скоса кромок стальных (ВСтЗ) пластин. Пример построения 5?к по нелинейной модели было выполнено для электронно-лучевой сварки по моделям и данным Рыкалина Н.К. и Зуева И. В.

В работе проведено исследование влияния возцущений на характеристики рабочей области S2p и выбор рабочей точки. Влияние возмущений на параметры Sip может быть весьма существенным. Так, для процесса двусторонней сварки стальных пластин погруженной дугой уровень возмущений по напряжению на дуге в 23 сокращает площадь сечения Я. р плоскостью ток-скорость в 2,5 раза, а уровень возмущений в 7В - в 8 раз. Неблагоприятное сочетание возмущений снижает стойкость прямошовных труб из стали I2H8HI0T против возникновения горячих трещин на 25%. В случае вероятностного характера ограничений возмущения влияют как на значение показателей качества, так и на значение ограничений, что необходимо учитывать при построении . Для построения

необходимо иметь информацию о дисперсии показателей, которые

при наличии моделей находятся по дисперсии параметров режима. В работе показано, что процедура построения $?р для линейных и кусочно-линейных моделей идентична процедуре построения , но значения и при этом необходимо соответственно

уменьшать или увеличивать на величину К. <) ^ • Если при построении оказывается, что множество 5с? р - пустое, брак неизбежен при любой рабочей точке внутри 5ti.K .

Основная трудность при определении оптимальной рабочей точки заключается в выборе функционала оптимизации. Формирование функционала зависит от требований к конкретному сварному соединению и особенностей конкретного техпроцесса. В работе рассмотрено четыре варианта формирования функционала. Ддя ответственных изделий, в случае, когда тожество ^р - пустое, целесообразна оптимизация по статистическому критерию - максимизации вероятности нахождения отображающей состояние процесса точки в . При введении нормирующих игожителей tyx = У-t/D u,t решение задачи минимума риска несоблюдения технологии сводится к поиску центра "тяжести" многомерной области . При существовании 5£р (малом уровне возмущений) частным критерием оптимизации может служить любой показатель качества соединения - параметр режима либо их'свертка. В случае, когда число управляющих воздействий меньше числа регулируемых показателей, то текущую оптимальную рабочую точку предложено формировать по минимуму взвешенного среднеквадратичен ого отклонения показателей качества. Учитывая, что неконтролируемые возмущения могут приводить к разрыву производной функционала, рассмотрен вариант с функционалом модульного типа, реализация которого была выполнена по методу Розенброка.

В четвертой главе рассмотрены вопросы оценки показателей качества в ходе процесса, влияния и оценки неконтролируемых возмущений, проведено исследование процессов сварки как источников электромагнитных излучений в инфракрасной области спектра и на основании проведенного в третьей и четвертой главах исследования этапов анализа параметров процессов сварки плавлением как объектов управления качеством сварных соединений, разработаны алгоритм и методика анализа рассматриваемых процессов и выбора требуемой системы управления.

Возможность прямой или косвенной оценки какого-либо показателя качества сварного соединения позволяет организовать замкну-

тую систему управления по соответствующему показателю. Выбор и обоснование параметров косвенной оценки и разработка датчиков измерения этих параметров представляет достаточно сложную задачу. В работе рассмотрены примеры косвенной оценки глубины про-плавления для аргонодуговой сварки по сигналу зондового и спектрального датчиков состояния плазменного факела. Оценка глубины проплавления по температуре наружной точки поверхности осуществляется с запаздыванием. С целью повышения точности оценки это запаздывание необходимо уменьшать, приближая точку съема информации к месту ввода тепла. Однако при размещении точки съема над поверхностью сварочной ванны в сигнале, как показатели исследования, появляются составляющие, не связанные с глубиной проплавления. И, поскольку дефекты "фиксируются" в шве с инерционностью тепловых процессов, а переходный процесс имеет апериодический характер, то полезной является информация, инерционность изменения которой сопоставима с тепловой инерционностью. Поэтому для управления показателями качества поступающую информацию следует осред-нять на интервале ~Тг/3 > гДе Тт - инерционность тепловых процессов. Для технологических процессов, где снижение быстродействия нежелательно (сварка тонколистовых конструкций, лазерная сварка и т.п.), автором разработан способ компенсации запаздывания путем формирования управляющего воздействия с учетом прогноза изменения регулируемого показателя. Учитывая, что прямое или косвенное измерение большинства показателей на настоящий момент невозможно, их оценку следует осуществлять по моделям. Регрессионные статические уравнения при апериодическом характере переходного процесса могут быть использованы при условии, что время расчета по модели и формирования сигнала управления должно быть на порядок меньше (по крайней мере меньше Тт/3 Ь чем тепловая инерционность. Значения показателей качества, вычисленные по модели по контролируемым входам, отличаются от реальных, которые зависят также и от неконтролируемых возмущений. Учитывая, что номенклатура датчиков постоянно расширяется, отнесение входных переменных к классу контролируемых или неконтролируемых достаточно условно. В ходе процесса уровень неконтролируемых возмущений изменяется и, чтобы гарантировать необходимую точность оценки по модели, требуется завышать число контролируемых входов. Поэтому

целесообразно использовать минимальный набор контролируемых входов, обеспечивающих необходимую точность оценки (адекватность модели) при конкретном уровне возмущений, а при изменении уровня - перестраивать модель.

Для того, чтобы учесть влияние неконтролируемых возмущений на весь набор показателей качества, необходимо находить такой параметр (фиктивный показатель качества), который зависит от всех тех переменных, что и остальные показатели, но может быть легко измерен в ходе процесса. Таким фиктивным параметром для дуговых процессов сварки была выбрана температура фиксированной точки поверхности сварочной ванны (или шва). Разность между измеренной и рассчитанной по модели температурой служит мерой влияния неконтролируемых возмущений и может быть использована для корректировки показателей качества. В работе предложен простой способ компенсации неконтролируемых возмущений с подстройкой свободных членов уравнений связи показателей качества (в частности, глубины проплавления) с параметрами режима. Рассмотрены варианты компенсации неконтролируемых возмущений тепдофизической природы разного знака, а также возмущений тепло-физического и гидродинамического характера. На основе исследова-. ний ряда технологических процессов, характеризующихся различными температурными режимами и спектральными диапазонами разработана методика исследования процессов сварки как источников электромагнитных излучений в Ж-области спектра. Методика заключается в анализе сопутствующих сварке излучений выбранных нагретых участков поверхности обрабатываемого изделия как в установившемся, так и в динамическом режимах с учетом изменения состояния поверхности, присутствия различного рода засветок отраженным или собственным излучением. По результатам исследований был построен обобщенный спектрально-энергетический портрет технологических процессов сварки, что дает возможность обоснованно подходить к выбору датчиков спектральных диапазонов измерения температуры.

Исследование этапов анализа технологических процессов сварки плавлением как многокритериальных объектов в пространстве наблюдаемых параметров режима легли в основу методики проектирования систем управления. Вначале (Рис.2), после ввода исходных данных по составу показателей качества, ограничений на показатели

, и входные переменные > Х^* рассчитывает-

ся качественная область к • При отсутствии рассматриваются варианты изменения ограничений , или перехода к другому техпроцессу. При существовании вводятся исходные данные по дисперсии возмущений по информационным входам, дисперсии воспроизводимости и адекватности моделей, и рассчитывается рабочая область . При отсутствии ввод новых информационных входов в соответствии с их рангом продолжается до тех пор, пока какая-либо из проекций возможной рабочей области на показатели качества д остается отрицательной. Ранг информационного входа определяется средневзвешенным вкладом его дисперсии в дисперсию показателей качества и стоимостью соответствующего датчика. Поиск оптимальной рабочей точки осуществляется внутри О. р . Затем определяется необходимость включения в состав системы контура компенсации неконтролируемых возмущений и количество управляющих воздействий Ранг управляющего воздействия зависит от средней значимости его влияния на показатели качества и стоимости исполнительного устройства. Число управляющих воздействий определяется исходя из значения коэффициента компенсации возмущений ц ?г , который должен быть больше единицы.

В пятой главе проведено исследование характеристик оператора ручной дуговой сварки (РДС) как элемента в контуре управления технологическим процессом. Вначале была определена информация, поступающая к оператору от объекта управления. Методом парного сравнения были обработаны данные анкетного опроса 24 сварщиков 4-6 разрядов. Анализ полученных результатов показал, что число используемых факторов избыточно и колеблется от 5 до Э-ти, их состав даже для высококвалифицированных сварщиков может быть различным. Наиболее значимым фактором в 18-ти случаях была названа длина лути. Кроме того, согласно экспертной рценке учебных мастеров задача поддержания длины дуги служит основной психологической установкой при начальном обучении. Поэтому, учитывая, что в конкретный момент времени оператор работает как одноканаль-ный процессор и может реагировать только на одну единицу информации, первоначально анализ взаимодействия оператораРДС с технологическим процессом был проведен по простейшей модели контура управления "зрительный анализатор - моторный выход", причем,

выходным регулируемым параметром была принята длина дуги. В модели зрительный анализатор был представлен в виде совокупности двух звеньев нелинейного, зона нечувствительности которого задается разрешающей способностью зрения и апериодического звена с запаздыванием. Моторный выход был представлен апериодическим звеном с запаздыванием.

При моделировании контура на ЭВМ был использован приближенный метод исследования устойчивости и автоколебаний нелинейных систем. Установлено, что со снижением порога чувствительности возрастает амплитуда автоколебаний и чем меньшую амплитуду требуется обеспечить, тем в большом диапазоне необходимо изменять коэффициент передачи моторного выхода, т.е. тем выше требования к адаптационным свойствам моторного выхода.

Поэтому для оценки допустимого временного интервала качественного регулирования оператором РДС в режиме "зрительный анализатор - моторный выход" (ЗА-МВ) на следующем этапе были исследованы характеристики зрения в условиях реальной работы. При наплавке валика в режиме непрерывного слежения за дугой ощутимое утомление зрительного анализатора наступало через 10*30 с, в режиме чередования наблюдения за дугой и ванной по Юс - 6+9 мин., а при работе в этом же режиме, но с чередованием 2-х минутной наплавки валика с паузой в I'минуту время непрерывной работы с качеством наплавки, соответствующим квалификации, составило 1*2 часа. Таким образом, результаты экспериментов показали, что длительная работоспособность при реальной работе моделью "ЗА-МВ" в режиме непрерывного слежения за длиной дуги объяснена быть не может.

Для проверки предположения о том, что в промежутках времени между моментами получения информации сварщик ведет управление технологическим процессом подобно программному регулятору и для выявления связи характеристик программного моторного выхода (ПМВ) с квалификацией была проведена серия экспериментов. В первой серии сварщики выполняли наплавку валика по прямой траектории, а во второй - по окружности 0 65 ш, причем, в обоих сериях наплавка производилась при отсутствии текущей зрительной и слуховой информации. Проведенные эксперименты подтвердили, что навыки программных движений зависят от квалификации. Наличие ПМВ обеспечивает устойчивость зрительной и слуховой информации

на уровне эталонов, что способствует их переносу в долговременную память и позволяет оператору формировать оптимальный режим считывания информации^работы зрения и слуха и их взаимодействие. Таким образом, наличие ШЛВ на различные технологические операции является системообразующим фактором квалификации. Поэтому численные характеристики ПМВ могут (и должны) быть использованы при оценке квалификации сварщиков, а формирование ПМВ должно быть одной из основных задач начальной подготовки.

Проведенные исследования ПМВ, других свойств оператора, характеристик контура управления длиной дуги, информационных характеристик "процесса и другие данные послужили основой разработки представления с РДС как о единой системе: "объект управления (технологический процесс сварки) - анализаторы - программный блок - моторный выход".

Структурная схема (Рис.3) взаимодействия оператора с процессом (ОБ) включает моторный выход (МВ), представленный апериодическим звеном с коэффициентом передачи, зависящим от группы работающих мышц и их текущего функционального состояния. Внутренняя обратная связь МВ осуществляется через мышечно-суставные анализаторы положения и скорости. Основная обратная связь осуществляется через зрение, канал которого включает зрительный анализатор (ЗА), импульсный элемент (ГО) и блок обработки зрительной информации (БОЗИ). В блоке обработки текущая информация сравнивается с эталонной, поступающей из блока памяти (БПЗСЭ). Импульсный элемент характеризует дискретность передачи информации. Передаточные функции зрительного и слухового анализаторов представлены апериодическими звеньями, коэффициенты передачи которых зависят от времени работы каналов. При работе в режиме разомкнутого управления уставка на моторный выход поступает из программного блока моторного выхода (ПБМВ). В ГЕБМВ записывается информация о состоянии анализаторов моторного выхода при наличии необходимых сигналов от зрения и слуха. При отсутствии программы оператор выполняет поисковые движения, отслеживая только одну единицу информации и оценивая результаты по сходству поступающей информации с эталоном, т.е. перехода в режим непрерывного слежения за одномерной целью. Время отработки возмущения при этом увеличивается,'^ точность корректирующих действий снижается. Возможность роста квалификации характеризуется обучаемостью оператора.

Коэффициенты обучаемости, наряду с такими характеристиками как время реакции ' и зависимость коэф-

фициентов передачи каналов от времени их работы и разгрузки также могут служить критериями отбора на профпригодность.

Разработанная модель мояут быть использована для решения различных практических задач: разработки технических средств и методик обучения и отбора контингента для обучения профессии сварщика, в том числе сварщика-монтажника; методик и средств текущей аттестации; требований к учебным программам по всем разрядам. Модель позволяет расчлинить формирование навыков на элементы и контролировать поэтапное освоение квалификации, переходя от простых элементов к сложным и к их сочетаниям.

Шестая глава посвящена разработке систем и средств управления качеством сварных соединений. Наиболее подробно рассмотрен технологический процесс сварки прямошовных труб из стали 12Х18НШ на станах аргонодуговой сварки. Как показано в третьей главе, их качество определяется четырьмя показателями. Для реализации первого уровня управления качеством - оценки состояния технологического процесса - была разработана информационно-измерительная система (ИИС) сбора и первичной обработки информации о функционировании объекта. ИИС включает пять первичных датчиков измерения следующих переменных - тока, скорости сварки, напряжения на дуге, толщины штршса и температуры фиксированной точки поверхности обрабатываемого изделия. Определение компонент дУс вектора качества осуществляется в модельном суммирующем блоке по линейным моделям. В сумматоре предусмотрена настройка уставок и коэффициентов, а также возможность формирования обобщенной функции качества с учетом веса важности частных показателей. В зависимости от соотношения уровня выходного сигнала модельного блока границ допуска на критериальную функцию загорается одна из ламп информационного табло. ИИС была выполнена в субблоках и вставных каркасах приборной стойки и испытана на опытном стане Московского трубного завода. Испытания проведены при различных вариантах настройки модельного блока. Эксперименты показали, что при сварке труб из ленты одной партии поставки в качестве критериальной функции достаточно использовать или ширину обратного валика или температуру поверхности металла сварочной ванны.

Использование информационно-измерительной системы для оценки состояния технологического процесса позволило упростить деятельность оператора и реализовать уровень автоматизированного управления. 3 этом случае, получая от ИИС оценку состояния процесса, сварщик при необходимости изменял величину управляющих воздействий (ток и скорость сварки). Структурная схема автоматизированной системы сварки нержавеющих труб (Рис.4) была составлена с учетом исследования статических и динамических характеристик его элементов. Вследствие того, что оператору, кроме основных, приходится выполнять на станах аргонодуговой сварки и ряд вспомогательных операций, ему не всегда удавалось заметить нежелательные изменения в процессе даже при наличии информационной системы.

Дальнейшим развитием автоматизации сварки труб на станах АДС явилась разработка системы управления качеством сварных соединений с идентификатором в цепи обратной связи. Идентификатором объекта выполнялась оценка состояния процесса, а затем по вычисленным отклонениям показателей в блоке формирования управляющих воздействий определялись их текущие оптимальные значения. Текущая оптимальная точка параметров режима находилась из условий минимума взвешенного среднеквадратического отклонения показателей. Реализация системы была осуществлена на базе тиристор-ного регулятора сварочного тока к выпрямителю ВКСМ-ЮОО, в котором была изменена схема формирования уставки. Численное моделирование показало, что применение системы позволяет значительно уменьшить разброс по всем показателям качества. Данные моделирования подтверждены результатами испытания системы на Московском трубном заводе.

Технологический процесс наплавки на прокатные задки рабочего слоя с регламентируемым распределением свойств относится с точки зрения автоматизации к наиболее сложным процессам. Его реализация потребовала как программного изменения регулирующих воздействий, так и их коррекцию при действии различных возмущений. Для определения программы подачи электродного материала были рассмотрены различные возможные варианты поступления основного металла в сварочную ванну с учетом перекрытия как соседних валиков, так и слоев. При наплавке каждого из слоев с распреде-

лением свойств участков в шахматном порядке достаточно ограничиться программированием девяти возможных случаев. В установке для наплавки (реализованной на базе автомата А1401) координаты сварочной головки относительно наплавляемого участка определяются с помощью датчика линейных перемещений и датчика угла поворота. Затем по измеренным координатам определяется концентрация легирующего элемента в основе С0 и его требуемая концентрация Стнр в наплавленном участке. Идентификация текущего значения концентрации Сц проводится в два этапа. Вначале по параметрам режима идентифицируются параметры сварочной ванны, а затем по этим параметрам, координатам ж коду участка находится

С н . При рассогласовании ѫРи Сн требуемая концентрация легирующего элемента в подаваемом материале обеспечивается соответствующим соотношением скоростей подачи электродных материалов. Специализированное программное устройство было выполнено на логических элементах. Внедрение системы программного регулирования при наплавке валков стана 1150 Мариупольского металлургического завода им. Ильича позволило повысить износостойкость валков и увеличить срок службы в 2-2,5 раза. Суммарный экономический эффект от внедрения систем управления технологическими процессами сварки труб и наплавки прокатных валков составил около 700 тыс.рублей (1990 г.).

Синтезированная модель взаимодействия оператора РДС с процессом, в основе которой программный моторный вход, как системообразующий фактор квалификации, дала возможность спроектировать технические средства подготовки операторов, позволяющие повысить эффективность их управления процессом. Были разработаны тренажеры для формирования навыка отслеживания траектории стыка под контролем зрения и (или) слуха, а также без обратных связей по зрению и слуху, с целью обеспечения возможности формирования различных элементов ПМВ, в том числе для неповоротных и закрытых стыков. Тренажеры комплектовались набором сменных шаблонов. Исследование потребительских свойств разработанных тренажеров проводилось при оценке сформированное™ элементов ПМВ у сварщиков различной квалификации, при формировании ПМВ на прямолинейную траекторию, а также при обучении нескольких групп новичков профессии электросварщиков. Показано, что при подсчете количества допущен-

ных при имитации ошибок необходимо учитывать, что разные ошибки по отслеживанию траектории приводят к разным ошибкам в реальном процессе. В результате экспериментов по формированию на тренажерах IMB на прямолинейную траекторию установлено, что обучаемость программным движениям в лучшем и худшем случае отличалась в шесть раз. Внедрение тренажеров и поэлементное освоение программ моторного выхода позволило значительно сократить срок подготовки новичков до 3-го разряда (за 254-30 занятий), снизить затраты электродного и сопутствующего металла, а также заложить основы для быстрого дальнейшего роста квалификации. Экономический эффект составил 200 руб. на одного обученного (1988 г.).

общие вывода

1. Современное состояние проблемы механизации, автоматизации и эффективности технологических процессов сварки плавлением характеризуется тем, что

- даже для идентичных технологических процессов разными исследователями создаются существенно отличающиеся системы управления;

- до трети внедренных автоматизированных систем оказались неэффективными;

- до 70-80$ брака при ручных и полуавтоматических способах сварки является следствием низкой квалификации операторов.

Такое положение сложилось не столько из-за недостаточного количества средств автоматизации, сколько из-за неправильного выбора схем управления и потому, что предложения по автоматизации часто носят недостаточно обоснованный характер.

Для повышения эффективности предлагается при создании технологических процессов и оборудования:

- рассматривать их как объекты управления совокупностью свойств сварных соединений;

- подготовку операторов вести с учетом различных элементов взаимодействия оператора с процессом.

2. Технологические процессы сварки плавлением относятся к стохастическим многокритериальным, многопараметрическим объектам с неполностью наблюдаемымвходом и неполностью управляемым и наблюдаемым выходом;

- сварное соединение должно удовлетворять критериям по многим показателям (геометрическим, прочностным и др.);

- большинство выходных показателей в ходе процесса измерить невозможно (антикоррозионная стойкость, износостойкость и др.);

- число регулируемых показателей, как правило, больше числа управляющих воздействий;

- значение выходных: показателей зависит от множества входных параметров как контролируемых, так и неконтролируемых;

- возмущения по входным параметрам носят, в основном, стохастический характер.

3. В том случае, когда система критериальных неравенств показателей качества соединения я ограничений на входные параметры несовместна - проектирование любых средств автоматизации не имеет смысла и необходимо перейти на другой технологический прием, способ, либо, если это допустимо, расширить ограничения на показатели качества.

4. Для расширения области допустимых значений параметров режима и повышения эффективности:

а) в случае, когда вклад дисперсии по регулируемым параметрам режима в дисперсию показателей качества является определяющим, необходимо осуществлять стабилизацию по этим параметрам;

б) в случае, когда основной вклад в дисперсию показателей вносят возмущения по регулируемым параметрам, возможна только компенсация влияния таких возмущений.

5. Яри действии возмущений по контролируемым и неконтролируемым входом и невозможности измерения части выходных показателей управления сваркой плавлением следует вести по схеме с идентификатором в цепи обратной связи. Ввод измерительных каналов позволяет снизить информационную неопределенность процесса и продолжается до тех пор, пока какая-либо из проекций возможной рабочей области на показатели качества остается отрицательной. Число управляющих входов определяется исходя из коэффициента компенсаций возмущений, который должен быть больше единицы.

6. Программные моторные движения на различные технологические операции:

а) являются ведущими (сисгемообразущими) факторами квалификации операторов ручной дуговой сварки (РДС). Их наличие способствует:

- стабилизации поступающей зрительной и слуховой информации о процессе;

- формированию набора эталонов информации о состоянии процесса;

- оптимизации работы анализаторных систем оператора;

б) легли в основу модельного представления РДС как единой системы: "объект-анализаторы-программный блок-моторный выход", которая позволяет обоснованно подходить к решению следующих практических задач:

- разработки технических средств и методик отбора контингента для обучения профессии сварщика;

- методик и средств текущей аттестации;

- оптимизации технических средств обучения, требований к учебным программам и самих программ по всем разрядам.

7. С целью уменьшения риска при оценке качества соединения и упрощения проектируемой системы управления набор критериев оценки качества предложено формировать в два этапа. Причем, первичный набор формировать исходя из требований ГОСТа и ТУ на свариваемое изделие с привлечением, при необходимости, метода экспертных оценок, а затем состав первичных критериев минимизировать, анализируя его на избыточность, реализуемость при сварке

и наличие мягких ограничений.

8. На основе совместного решения уравнений процесса поглощения азота жидким металлом сварочной ванны и процесса образования нитридов титана получена подтвержденная экспериментальными данными математическая модель стойкости сварннх нержавеющих труб из стали 12П8Н10Т по отношению концентрации титана, не связанного в нитриды, к концентрации углерода в металле шва.

9. Дифференцированный анализ влияния технологических возмущений на процессы сварки позволил установить взаимосвязь температуры точки поверхности очага плавления с параметрами процесса. Поэтому температура является условным (фиктивным) критерием качества, а разность между измеренной и рассчитанной по контролируемым возмущениям температурой может служить мерой влияния

на процесс контролируемых возмущений.

10. Разработана методика исследования процессов сварки как источников электромагнитных излучений в ИК-области спектра, состоящая в анализе сопутствующих процессу излучений выбранных нагретых участков обрабатываемого изделия как в установившемся,

так и в динамическом режимах с учетом изменения состояния его поверхности и присутствии различного рода засветок. На оснсве анализа спектрально-энергетических характеристик излучений обоснованы спектральные интервалы измерения температур, обеспечивающие максимальное разрешение и минимальную погрешность измерений.

11. Одним из основных путей развития сварочного производства в настоящее время является решение проблемы сертификации выпускаемой продукции, причем, методологической основой такого решения может служить анализ процессов сварки как объектов управления совокупностью свойств соединения. Для реализации предлагаемого подхода необходимо:

а) сформировать банк показателей оценки качества, позволяющий по исходным данным о марке металла, его толщине, характеристиках изделия, служебным характеристикам (и др.), выбирать в автоматизированном режиме конкретную совокупность показателей;

б) сформировать банк данных по способам и моделям оценки значения показателей качества, позволяющий:

- осуществлять расчет оптимальной расчетной точки как в статическом, так и в динамическом режимах;

- определять требования к характеристикам оборудования;

в) сформировать банк данных по статическим, вероятностным и динамическим характеристикам оборудования.

12. Результаты работы использованы при разработке технических требований, технического задания и технического проекта АСУ сварки труб на станах АДС. Разработаны опытные образцы информационно-измерительной, автоматизированной л с идентификатором в цепи обратной связи систем управления сваркой на станах АДС с ожидаемым экономическим эффектом более 450 тыс.рублей. Внедрена система программного управления с идентификатором в цепи обратной связи для наплавки рабочего слоя прокатных валков на Мариупольском металлургическом заводе им. Ильича, что дало экономический эффект более 237 тыс.рублей в год. Методика проектирования систем управления качеством сварки плавлением внедрена во ВНШЗСО, НПО "Судостроение" и других организациях. Проведено обучение пяти групп электросварщиков до третьего разряда начальным практическим кавыкам с экономическим эффектом более 200 рублей на человека. Материалы .-работы используются в учебном процессе в курсе "Математические модели при расчете, проектировании и управлении сварочным процессами".

Основное содержание диссертации опубликовано в следующих работах:

1. Сас A.B., Гладков Э.А. Технологический процесс сварки как объект в АУСУ // Известия Вузов. Машиностроение, 1983, № 8, с.144-146.

2. Сас A.B., Гладков З.А., Чернов A.B. Автоматизированная система управления качеством аргонодуговой сварки труб // Труды МВТУ, 1980, № 337, с.81-88.

3. Гладков Э.А., Якушин Б.Т., Сас A.B. Принципы построения систем управления технологической прочностью // Автоматическая сварка, 1981, Jê 6, с.4-8.

4. Гладков Э.А., Чернышов Г.Г., Сас A.B. Задачи управления качеством формирования шва при дуговой сварке // Известия ВУЗов. Машиностроение, 1981, Л 12, с.П-12.

5. Гладков Э.А., Сас A.B., Ширковекий H.A. Информационно-измерительная система процесса сварки труб на станах АДС // Сварочное производство, 1984, № 2, с.25-27.

6. Лосев В.М., Сас A.B., Гладков Э.А. Вопросы идентификации моделей в дуговой сварке // Труда МВТУ, 1981, & 363, c.IOI-IIO.

7. Гладков Э.А., Сас A.B., Бродягин В.Н. Принципы построения АСУ технологическим процессом сварки // Тезисы Всесоюзной конференции, Липецк, 1982, с.151-157.

8. Сас A.B., Гладков C.B., Носовский Б.И. Управление сложными технологическими процессами дуговой сварки и наплавки // Сварочное производство, 1985, № 8, с.30-32.

9. Гладков Э.А., Сас A.B., Ширковекий H.A. Управление сваркой плавлением по идентифицируемым моделям // Известия ВУЗов. Машиностроение, 1985, Jé 8, с.30-32.

10. Синальников Н.Г., Сас A.B., Ганюшин В.М. Исследование качества сварки торцевых тонколистовых соединения в условиях действующих соединений // Автоматическая сварка; 1985, té I,

с. 37-41.

11. Сас A.B., Иванов В.В., Тубуленский М.Г. Зондовые исследования частотных свойств плазменного факела при лазерной сварке // Известия ВУЗов. Машиностроение, 1983, й I, с.129-131.

12. Стеклов О.И., Сас A.B., Зарыговский П.А. Пирометрическое обеспечение систем управления качеством сварочных процессов. // Повышение эффективности и надежности инструмента, оборудова-26

ния и сооружений нефтяной, газовой и нефтехимической промышленности. М.: МИНГ им. Губкина, 1989, с.41-46.

13. Акулов А.И., 1услистов A.B., Сас A.B. Построение систем управления процессами сварки плавлением // Повышение качества и эффективности сварочного производства. М.: МДНТП им. Дзержинского, 1980, с.П-14.

14. Сас A.B., Грузинцев Б.П., Парахин В.А. Модельное представление деятельности оператора при ручной дуговой сварке // Труды МВТУ, IS85, № 234, с.4-51.

15. Стеклов О.И., Сас A.B., Грузинцев Б.П. Оценка качества регулирования дуговой сварки по модели контура "зрительный анализатор - моторный выход". М., МИНГ, 1989, с.14-20.

16. Стеклов О.И., Сас A.B., Львов В.Н. Модель и оценка стойкости сварных соединений труб из стали I2XI8HI0T против межкрис-таллитной коррозии. М.: МИНГ, 1983, с.23-29.

17. Гладков Э.А., Гуслистов П.А., Сас A.B. Динамические процессы в сварочной ванне при вариации действующих сил // Сварочное производство, 1974, № 4, с.5-6.

18. Гладков Э.А., Сас A.B. Динамические характеристики свободной дуги постоянного тока с неплавящимся электродом // Сварочное производство, 1979, № 3, с. 3-4.

19. Сас A.B., Гладков Э.А., Тулубенский М.Г. Расчет элементов систем автоматического регулирования сварочных процессов с помощью ЭВМ. М.: МГГУ, 1989, 16 с.

20. Акулов А.Н., 1услистов И.А., Сас A.B. Динамика температурного поля поверхности металла сварочной ванны // Труды ТПИ, 1979, вып.2, с.22-26.

21. Акулов А.И., Сас A.B., Чернов A.B. и др. О связи температуры поверхности очага плавления с величиной проплавления // Известия ВУЗов. Машиностроение, 1981, В 2, с.106-109.

22. Сас A.B., Грузинцев Б.П. Профессия электросварщика. М.: Стройиздаг, 1989, 24 с.

23. A.c. 837655 (СССР) МКИ В 23К9/00. Способ регулирования процесса дуговой сварки / Б.А.Якушин, Н.Г.Гаджиев, А.В.Сас и др. // Б.И., 1981, № 22.

24. A.c. 1013163(СССЙ МКИ B23K9/I0. Способ автоматического регулирования глубины проплавления / А.В.Сас, Э.А.Гладков, А.В.Чернов // Б.И., 1983, № 15.

25. A.c. II23I98 (СССР) МКИ В23К26/00. Способ управления процессом лазерной сварки и устройство для его осуществления / Б.Н. Бродягин, А.В.Сас // Б.И., 1984, Jé 17.

26. A.c. 1223542 (СССР) МКИ В23К26/00. Устройство для лазерной сварки / A.B. Сас, М.Г.Тулубенский, Э.А.Гладков // Б.И., 1985, № 4.

27. A.c. 1297093 (СССР) МКИ В23 В 19/24. Тренажер оператора. / А.В.Сас, Б.П.Грузинцев, В.А.Парахин // Б.И., 1986, № 37.

28. A.c. 1442345 (СССР) МКИ В23К9/08. Способ двухдуговой сварки / А.М.Рыбачук, Г.Г.Чернышов, А.В.Сас и др. // Б.И.,

1988, № 45.

29. A.c. 1489933 (СССР) МКИ В23К9/00. Способ тренировки сварщиков. / А.В.Сас, Б.П.Грузинцев, В.А.Парахин // Б.И.,

1989, № 24.

30. A.c. I6I8544 (СССР) МКИ B23K9/I0. Способ регулирования процессов дуговой сварки / О.И.Стеклов, А.В.Сас, И.А.Зарытов-ский // Б.И., 1990, №32.

IV

_ ОС,

Ч

*1

г- ССь-И -

Рх:

цы

А<и1

ш

Ахп

тп

(гехнологичес-каб просеве сёсзрки —

аБьгкгп управлений )

и]®

Л®

1

* л

Л

®

ЗЛОК срорыц-

роёаниА

уетоио&ок

т

бМ»ООЛТ<№СОб ЛЧ

ЬваЪЭных -в—( I ) переменных Чс/

блог оатии-коо Ькодяых переменных

.....Лл)

иВемтигрчвотоо

РИС.1. Структурная схема процесса сварки плавлением„ как объекта управления качеством соединении

БОЗИ ЗА ИЭ

БОСИ

БЛЗСЭ

Л

СА

ИД,ДА

Рис.3. Структурная схема оператора РДС

&Ш у:,у: с /п

I

&бод ♦

Ранхиро-Ьаниё &Щ до б

9а

ьш

к Вбод

Расчет^*. (уг у, у:

Нет . ♦ »а

\Нс>г> Яя

//

'Нет Ьыбод.Лрех-ращенае а нам ¡а.

Расчет*^

Ъа

Рис.2. Обобщенный алгоритм анализа технологических процессов

Сл5 «

КОМПЛЕКСНА« оценкд СОСТОЯНИЯ ПРОЦЕССА

ОПЕРАТОР

Рис. 4. Структурная схема автоматизированной системы сварки труб на

станах АДС