автореферат диссертации по технологии материалов и изделия текстильной и легкой промышленности, 05.19.02, диссертация на тему:Развитие основ методологического обеспечения ультразвуковых методов определения свойств синтетических нитей

5 Ой

у ' ' Государственный комитет РФ по делам науки

и высшей сколы

Санкт-Петербургский Государственный Университет технологии и дизайна

На правах рукописи УДК 677.494:534.16

СААКЯН РУСТАМ РАШОВИЧ .

РАЗВИТИЕ ОСНОВ МЕТОДОЛОГИЧЕСКОГО ОБЕСПЕЧЕНИЯ УЛЬТРАЗВУКОВЫХ МЕТОДОВ ОПРЕДЕЛЕНИИ СВОЙСТВ СИНТЕТИЧЕСКИХ НИТЕЙ

Специальности:

05Л9.02 - Материаловедение (текстильное, кохие чо-меховое,

обувное, швейное) 05.13.16 - Применение вычислительной техники, математического моделирования и математических методов в научных исследованиях (по отраслям наук)

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Санкт-Петербург 1994

Работа выполнена в Университете технологии

Санкт-Петербургском Государственной и дизайна.

Научный руководитель: Научные консультанты:

Официальные оппоненты:

доктор технических наук, профессор Климов З.Л.

кандидат технических наук Червяков Б.Ь., кандидат технических наук, доцент Литвинчук Б.Л.

доктор технических наук, профессор Итут И.И., доктор технических наук, профессор Петелин .Д.П.

АООТ 'НИИ ниток "Петронить". г.Санкт-Петербург

Ведуцее предприятие:

Зацита диссертации состоится "ОгчагАр 1994 г.

в ¿0 часов на заседании специализированного Совета

К 063.67.03 при Санкт-Петербургской Государственном Университете технологии и дизайна, ауд.£41.

Адрес: 19106Ь. г.Санкт-Петербург, ул.Б.Морская. 1а.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Университета.

Автореферат разослан " 2Я " Л 1994 г.

Учений секретарь специализированного Совета,

кандидат технических наук, доцент Л.А.Дергачева

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность работы. Уровень прошшлешюга развития па современном этапе характеризуется не только объемом производства и ассортиментом выпускаемой продукции, но и показателями ее качества. Это целиком относится к к такой отрасли, пак производство синтетических нитей. По данном Европейской организации по контроля качества примерно 102 национального продукта любой развитой страны теряется из-за его низкого качества.

Контроль качества синтетических нитей - разносторонняя задача. Контроль должен состоять в определении состава нитей, их геонетрических характеристик, разрывных и деформационных характеристик и других механических свойств, среди которых следует назвать упругие и деипфируюцие показатели.

Существует арсенал средств контроля свойств синтетических нитей и определения их качественных показателей с применением косвенных методов, поскольку некоторые прямые методы не удовлетворяют требованиям оперативности контроля. Необходима разработка методов и средств, позволлвцих резать задачу контроля не-посредствнно в ходе технологического процесса или в ходе его оперативного контрольного сопровождения. Перспективным следует считать применение в этот области ультразвуковых подходов, обеспечивающих одновременно неповреядаеность объекта вследствие малости анплитуды колебаний нити и достижения достаточно сильного воздействия на элемент измерявших средств, что достигается применением высокочастотных сигналов.

По данным литературных материалов, известные' в данной области работы ориентированы на определение времени задержки в распространении сигнала по нити, декремента затухания и амплитуды первого полупериода. Стоит вопрос об использовании для целей диагносирования задачи анализа полной картины развития переходных колебательных процессов под влиянием акустического импульса.

В настоящей работе решается первоочередная задача изложенной проблемы, выполняемая с учетом инетересов создания систем автоматизации различного назначения, обеспечивавших технологи-

ческу» подготовку производства к сопровождение технологий.

Обг;ад цель заботи состоит в оценке возможности оперативного диагностирования механических свойств синтетических нитей ультразвуковыми методами с формированием основ иетодологическо-го обеспечения составных частей обслуживающих систем АСУТП, главным образом таких их состаоннх частей, как математическое, алгоритмическое и программное обеспечения.

Для достижения общей цели в диссертации ставились следующие к о н к ретине задачи основного и сопутстау-юцего содержания.

1. Осуществить выбор класса синтетических нитей, на примере которых будет осуяествляться конкретизация цели работы, с ориентацией о этом классе на гетероцег.ные синетические нити.

2. Провести предварительно изучение упругих ультразвуковых колебаний нитей с цельв установления их практической неизменяемости при повторннх испытаниях, как одной з предпосылок реаае-мости задачи.

3. Проиялвстрирозать коккретнимк расчетами и графиками фрагмент прямой схема теоретической опормсй базп дакких (ТОБД), для показа значимого влияния параметров математической модели объекта (входные параметр» прямой схеми) на характеристики процессов колебаний нити.

4. Лля подтверждения на экспериментальном уровне чувствительности ультразвуком!* показателей колебательного процесса нити к изменении ее свсГсти. а такхе для показа пс^отоспосоСно-сти, с точки зрения диагностирования, созданной обобщенной модели реальной нити, провести закличительный эксперимент для образцов анидной нити (29,0 текс) и СЕЛ (29,4 текс) при различных уроьнях влахност* и натяжения, а для образцов армос (100,0 текс) и терлон 1172,0 текс) при разных температурах термообработки .

Ь. Б качестве общего подхода ОормирОЕания целей работч использовать экспериментально-теоретическое моделирование поведения нити при ультразвуковом возбуждении, при этом:

- и части экспериментирования, исслсдосапия проводить из лабораторной ультразвуковой установке, ииеивдй на ¿азе !_ явз

ультразвуковых датчика - излучатель высокочастотных колебаний и приемник;

- учитывать, что ко'ивые колебаний нити, которые воспвини-маются поиемником колебаний (экспериментальные наблюдаемые функции). имеют сложную форму, и требуется их идентификация в целях раскрытия составляющих, содержащихся в процессе, их формы и ординатной картины, ориентируясь в теоретических исследованиях на ведущую роль поперечных возбуждаемых колебаний;

- первоначальные исследования проводить для неподвижной нити, а затем показать на теоретическом уровне возможности их обобщения на случай движения нити.

6. Для выполнения теоретических исследований воспользоваться известным уравнением математической физики для идеальной нити (т.е. однородной, абсолютно гибкой и абсолютно неупругой х формам колебаний), которое затем дополнить для перехода

к нелинейному уравнении реальной нити введением слагаемых, учитываыцих проявление упругих и демпфирующих свойств нити.

7. Ориентируясь на уравнения идеальной и реальной нити осуществить адаптацию и применение классических аналитических методов определения динамики нити применительно к задаче диагностирования ее свойств, при этом:

- применить, как адаптированный, метод Фурье (метод разделения переменных) и показать необходимость разработки специальных подходов к построении изучаемых процессов:

- дать развитие и адаптацию рекуррентной хонечно-разност- . ной схемы решения уравнения идеальной нити по методу Д'Алаибе-ра, имея в виду три цели: запись в удобной аналитической форме законов измнения координаты I) поперечных колебаний нити: оценку целесообразности использовать принятые в работе граничные условия; получение исходних данных для выполнения в последующем расчетов численными методами.

8. На основе реаения по методу Д'Аламбера получить для уравнений реальной нити аналитические зависимости ее динамики

с применением методов палого параметра и разделения переменных, с последующим анализом результатов для приближения теоретических кривых к реальным, и получить предварительную информацию о

вознохности использовать для диагностирования кривые. соответ-твуюцне коротким интервалам Ъц .

9. Для обеспечения возможности рассматривать в перспективе колебательные процессы для нитей с переменными по длине свойствами, реализовать первий этап обобщения численных методов на математические модели динамики нити, записанные в частных производных, для случая двумерного поля входных переменных.

Методы исследования. Поставленные задачи решались методами экспериментально-теоретического моделирования, основанными на классических методах решения дифференциальных уравнений - методе Фурье и методе Д'Аламбера, с использованием для последнего адаптированной рекуррентное! конечно-разностной схемы его применения. и на применении метода малого параметра Пуанкаре и разделения переменных при рассмотрении установившихся колебаний нити. Экспериментальные исследования проводились на эксперимен-\ тальных ультразвуковых лабораторных устанс-ках УТ11-4Ы и УК-

10ПКС.

Научная новизна заключается в следующем.

1. На основе экспериментально-теортекческих исследований раскрыта возможность оперативного диагностирования свойств синтетических нитей (линейной плотности, модуля упругости и коэффициента демпфирования).

2. В порядке подготовки информационного обеспечения задач диагноза предложено осуществлять по обратной схеме формирование теоретических опорных ба» данных (ТОП,"О, экспериментальна опорных баз данных (ЭОБД) и эксплуатационных баз данных (ЭОЛ), которые являются линейныии. Последовательность формирования баз данных отражает цепочка: ТОБД-ЭОБД-ЭБД, в которой пос-

. ледуоцая база данных создается на основе информации предыдудей с ее уточнением и дополнением.

3. Разработано методологическое обеспечение формирования ТОБД, которое следует рассматривать как основу формирования математического, программного и информационного обеспечения соответствующих подсистем АСУТП, АСТПП и АСНИЭ.

4. На основании теоретических исследований раскрыто содержание слохной формы полученной экспериментально наблюдаемой

функции; при этом:

- в работе использован вариант «одели реальной нити, который получен за счет совершенствования модели идеальной нити, введением нелинейных членов, учитываюцих упругие свойства нити, и линейных членов, учитывающих ее демпфирующие свойства:

- осуществлены развитие и адаптация рекуррентной конечно-разностной схемы решения уравнения идеальной нити по методу Д'Аламбера. с внходои затем на получение результатов реальной нити для установиваихся колебаний;

- показано, что в форме экспериментальной наблгдаемой функции имеет место пачковая форма колебании. причем в двух вариантах: длинноинтервальная пачковая форма и короткоинтервальная пачковая форма. Каждая из длинноинтервальных форм характеризуется своей амплитудой, которая меняется скачкообразно при переходе от одной длинноинтервальной бопиы к другой. Кроме того. в процессе возникает колебания двойной частоты относительно частоты возбуждения и смешения в 4орме колебаний по вертикали:

- получены после обработки экспериментальных кривых ультразвуковые показатели, значимость которых была подтверждена тем, что они реагируют на изменение свойств нити. Эксперименты были проведены при изменении влажности н выполнении термообработки образцов нитей.

0. й численном интегрировании применены подходи, ориентированные на решение задачи ¡10011 для обыкновенных дифференциальных уравнений, которая била обобцена на начально-граничные задачи для уравнении в частных производных, и при использовании метода последовательно-побухдапцей связки уравнений и оптимизационного метода задания формы решения дана реализацая первого этапа данных подходов.

Практическая ценность работы:

- разработано программное обеспечение для расчетов по прямей схеме выходных ультразвуковых показателей теоретической опорной баян данных (ТОБД) для диагностирования свойств синтетических нитей (линейной плотности, модуля упругости и коэффициента демпфирования);

- реализована рекуррентная конечно-разностная схема репе-

ния уравнений идеальной нити с формированием программного обеспечения определения наблюдаемой функции:

- разработано программное обеспечение для выполнения численного интегрирования колебаний нити по первому этапу реализации методов последоватсльно-побухдавцей связки уравнений и оптимизационного метода задания форк" резенил.

Научные результаты получены в процессе выполнения научно-исследовательских тем £30/88-52 "Изучение дефориационних свойств технических нитей в процессе получения с цельв оценки их качества" и "Разряженные диагностические Iидентифицирувцие) базы данных, отличавшиеся повышенной многомерностью по числу переменных. Разработка структуры (иифр "СКЛЫ-РБ0-1")*. 1993 г.

Разработанные в настоящей диссертационной работе иетоды и алгоритмы нспользустся в специальных курсах при подготовке ин-хенеров для текстильной и легкой промышленности.

Апробация работы. Основные результата диссертационной оа-боты был« доложены и получили положительную оценку: на научно-технической конференции студентов и молодых ученых Благовепен-ского политехнического института (март 1992 г.): на научно-технической консеренции "Совершенствование оборудования для производства химических нитей и волокон", НПО "Хичтекстильыаи". г. Чернигов (октябоь 1992 г.): на республиканской научно-технической конбеоениии "Пути спврпглйнгтвопяния тр*нплогий и обоснования пля пеоеоаботкк льняных, хяопксзих и химических волокон 5 льняной отрасли прониаленности (1.ен-92)". г.Кострома (октябрь 1992 г.); на заседании кафедры автоматизации производственных пооиессов (АПП) СПГУТЛ (ноябрь 1993 г.): на совыестнон заседании кафедры АПП и кафедры материаловедения СШ'УТД (ивнь 1994 г.): на Р Всероссийском семинаре "Спектральные методы обработки информации в биологических исследованиях", г.Пуциио (июль 1954 г..

Публикации. По теие диссертации опубликовано работ.

Структура и объем работы. Х.иссертация состоит из введения. 4 глав, выводов, изложенных на !63 страницах мааинописного текста. В работе имеется Б таблиц. '.'4 рис»нка. список литературы, вклячакций 109 наименований и прилогекия.

COjlEPEAII'lE РАБОТИ

Во введении обоснована актуальность теми диссертации.

В первой главе приведен обзор методов и разработок псраз-руиаюаего контроля качества синтетических материалов на основе ультразвука, а также представлено описание экспериментальных ультразвуковых установок УТМ-4Ю и УК-ЮШ.1С.

Пял получения первоначальной информации о динамике нити при воздействии ультразвукового сигнала, из класса гетероцепных нитей были отбрани пробы нитей следующих видов: терлон (6.0 текс). аримид (11,1 текс). терлон 116.7 текс), анидная нить (29,0 текс). СЕМ (29.4 текс), армос (100,0 текс). полиэфирная нить (¡11,0 текс! и терлон (¡72,0 текс).

Анализ экспериментальных кривых наблвдаемых функций показал наличие в них пачковой формы колебаний двух видов -длинноинтервальная пачковая форма и короткоинтервальная. Уровень колебаний для каждой пачки устанавливается, и эти уровни меняются скачкообразно. Следующей особенностью является появление в процессе колебаний двойной частоты относительно частоты возбуждения и смеценис в форме колебаний по вертикали.

Создание системы диагностирования свойств синтетических нитей возможно на основе выполнения комплекса (набора последовательных серий) экспериментально-теоретических исследований, выполнения конструкторских проработок и компоновки и создания измерительно-вычислительной аппаратуры. Форнируимей все виды обеспечения автоматизированной диагностической системы.

Выполнение комплекс?! указанных работ диктуется необходимостью обеспечения функционирования диагностической системы и взаимодействия ее составных частей, которые показаных на ркс.1. Диагностическая система состоит из двух частей. Первая часть предназначена для определения свойств нити в условиях реальной эксплуатации (сигналы "Э"). Эти сигналы подантся 8 об-рай?т1!чат;уа часть, выходом которой являются диагностические показатели, поступавшие в диагностическую базу данных, где осуществляется диагноз - определение свойств синтетических нитей.

Вторая часть предназначена для подготовки диагностической базы данных (сигналы "Пб").

Во второй глано осуществлены адаптация и применение классических аналитических методов определения динамики нити в ин-

* Рис.1

Таблица I

и « Нить Си» 0,5м) Л Й1 Й* Нить <1.«0Ч5«> 4 Л.

1 СЬМ 0.5О 1.50 0.11 (\MWtiHftS «у*. ъ.о 0,11

2 се,м • 0.65 1,П 0,47 ЙнийиА» СУД. 4.5 иг

Ь С&ЛЛ 4.5 ч. 0,50 0,92 1,07 ЙкййийЯ г.Бч 0,21. 1,2о

С&м 1.*Ч 0,55 0.95 г,2 г йнипня» ч, 5 1,70

СЪ№ 12 ч, О.эо 0,11 4,50 Йиииий^ 72ч. 1,07

Ь С6ЛЛ 72 ч. 0.55 0,21 5.12 Вниьиа* 72ч 4.5 0,1ч 1,73

тересах задачи диагностирования ее свойств, дан анализ формы колебаний нити с рассмотрением вопроса о возможности принятия в теоретических исследованиях ведущей роли в данном движении ее поперечных возбуждаемых колебаний. •

Для изучения поперечных колебаний идеальной нити была выбрана известная из литературы математическая модель:

и^л-а'и**(1!

гг

где - есть скорость распространения колебаний.

Т - натяжение нити. ^ - линейная плотность.

При составлении математической модели реальной нити с учете» упругости учитывалось, что элементы нити при ее поперечных колебаниях перемещаются на разные уровни. Это неизбежно приводит к растяжению нити, различному в разных ее местах в зависимости от формы колебаний. Принимаем, в таком случае, что натяжение нити есть:

С помоцью малых параметров К1 и будем учитывать в первом приближении влияние первых степеней координаты и производной. В этом случае математическая модель колебаний нити с учетом упругих свойств запииется в виде:

?

Параметры К.1 и Кг , исходя из выиеска'занного,'связаны с динамическим модулем упругости.

Для учета демпфирующих сил предлагается следующая математическая модель:

Здесь малые слагаемые и £ 1кх* учитывают явления,

происходящие на молекулярной уровне, и отраиавт взаимодействие частиц нити, происхождение которых идет от сил их взаимного

1.0 0; Чд0, ^ .0. (5)

притяжения в зависимости от расстояния между ними, размеров фибрилл и т.д.

Исходя из конструкции ультразвуковых датчиков были выбраны следующие краевые условия:

1-й вариант: начальные условия граничные условия ,М -л У! =1-со»иЛ;

1*»0 I я

2-й вариант: начальные условия граничные условия

-0-, у 1)1 ="пыЪ. 1)| <6>

к.о ** »1.

При выборе граничных условий учитывалось, что возбуждение на лево« конце нити в эксперименте возникает практически скачкообразно. что отражается на поведении нати на остальных участках.

Решение математической подели идеальной ?1ити первоначально осуществлялось классическим методом Фурье. Однако нетод Фурье не обеспечивает достаточной наглядности представления процас-сов, происходящих в нити при ультразвуковом возбуждении. Кроне того, трудно определить число слагаемых, достаточных для точного представления решения.

Поэтому был использован разработанный профессором СПбГУ Еабко А.П. и Климовой Е.В., при участии Червякова В.В. и автора. метод конечно-разностных схеи, основой которого бил выбран метод Д'Алаыбера.

Достоинством рекуррентной конечно-разностной схемы является запись в удобной форме аналитических решений на интервале

'-/а . где I - длина нити, а СХ - скорость распространения колебаний.

Далее эти аналитические решения используются для построения процессов на последующих интерпалах методом припасовывания.

При исследовании процессов колебаний идеальной нити с непрерывно действующим возбуждением Сило обнаружено, что при повышении частоты возбуждения в наблвдаемой функции начинавт проявляться участки кусочно-постоянной амплитуды длиной 2 ^ ■ т-е-пачки.

Представление наблюдаемой функции в аналитической виде

подтвердило полученнне результаты, причем на стыках участков ^•/й. наблюдается разрыв производной.

Полученнчй результат позволяет по запаздывания сигнала определять скорость распространения поперечных колебаний, а также дает объяснение появлению скачков на экспериментальных кривых на стыках участков 1 ^

Имея в виду, что наблюдаемая функция на'участках длительностью 21-/а дает практический выход на установившиеся колебания. решение математических моделей реальной нити были проведены для периодических решений.

Решение математической модели реальной нити с учетом упругих свсйств методом малого параметра Пуанкаре и методом разделения переменных показало, что внесение параметров К^ и К» вызывает появление в наблвдаемой функции колебаний двоРной частоты по отношению к частоте возбуждения.

Анализ ревения математической модели с учетом демпфирующих свойств показал, что внесение параметров 5 а £ , отражающих демпфирующие свойства, вызывает в наблюдаемой функции при непрерывно действувцем возбуждении сдвиг по фазе.

Для общего представления колебаний реальной нити была использована обобщенная математическая модель нити при одновременном учете ее упругих и демпфирующих свойств:

решение которой представляет собой сложнуп взаимозависимость от параметров нити.

Тем не менее, наблюдаемую функцию в этом случае можно представить в виде: ,

У(t):fe0■•Ьivn^ot+Ьlcoilot+Bs¿n2<*>t+Ь^cos2totí (8)

где параметры

Весь вышеуказанный материал был рассмотрен для случая неподвижной нити.

Для распространения этого материала на случай движущейся нити быле рассмотрено влияние скорости на вид наблюдаемой функ-

ции.^Анализ результатов показал, что внесение скорости не влияет на ординатный состав кривых, но имеет место некоторое увеличение амплитуды.

Как было сказано, несмотря на сложности. форму колебаний наблюдаемой функции иожно представить в виде (8). Эту форму можно использовать при обработке экспериментальных кривых, тем самым получая ультразвуковые параметры 6>1. , сложно зависящие от параметров нити и установки. Аналитические параметры можно использовать в качестве диагностических как самих по себе, а также, с другой стороны, их можно использовать путем создания базы данных (БД), где входными координатами будут указанные ультразвуковые параметры, а выходными - свойства нити, определяемые классическими нетодани.

Для иллюстрации значимости влияния параметров модели на вид наблюдаемой функции был создан фрагмент теоретической опорной базы данных (ТОБД) по методологии линейных направлений, где важным является использование законов изменения выходных величин по линейным направлениям, когда меняется одна входная переменная. а остальные остаются без изменения.

Теория линейной базы данных позволяет находить значение выходной функции при любом сочетании значений входных переменных.

Полученные результаты позволили обосновать возможность создания в дальнейшем э'ксп|уатационноГ| базы данных (ЭБД).

В третьей главе била осуществлена адаптация и развитие численны* методов ординатнцх иагов и последовательно-побуждающей связки уравнений в интересах анализа динамики нити.

Преимущества применения численных методов диктуется возможностью рассматривать нелинейные эффекты в поведении нити в полком соответствии с ее моделью.

В главе дано описание метода последовательно-побуждающей связки уравнений как развитие метода ординатных шагов, его адаптация к двумерной задаче реаения динамики идеальной нити, а также приведены результаты численного счета данного метода в совокупности с аппаратом минимизации невязок.

В качестве теоретической «сковы получения форм представления переменных по времени и координате была выбрана прикладная

теория ортогональных базисов.

В четвертой главе приведено описание приборного дополнения к экспериментальной установке для получения наиболее точной информации о частотных свойствах исследуемого сигнала.

Для подтверждения на экспериментальном уровне чувствительности ультразвуковых параметров наблвдаеной функции от изменения свойств нити, а также для иллюстрации работоспособности, с точки зрения диагностирования, созданной обобщенной модели, был проведен заключительный эксперимент на установке УК-10П1'С.

Эксперимент был проведен для образцов анидной нити (29,0 текс) i. СВ1! (29.4 текс) при различных уровнях влажности и натяжения. а для образцов армос (100,0 текс) и терлон (172,0 текс) при разных температурах термообработки в свободном и пиксиро-ванном состояниях.

Для характерных участков экспериментальных кривых (эти участки выбирались там, где не было переключений пачковых форы) определение ультразвуковых показателей было проведено с помощь» формы (3) на основе применения оптимизационного метода задания формы репения. При этом практически незязки в задаче получились малыми, что позволило обосновать целесообразность использования принятой математической модели.

В таблицу I сведены условия проведенных экспериментов для образцов анидной нити » CBJ! при различных уровнях влажности и натяжения, а такге ультразвуковые параметры в квадратичной форме

(10)

На рнс.2.а,б соответственно представлены зависимости(^(ЬО и А^тУ - температура термообработки) для проб терлона ( * - свободная нить, & - фиксированная) при базовой длине 0.5 м и патяяенни 7,5 Н.

Для сравнения характера зависимости ультразвуковых квадратичных параметров и классических разрывных характеристик от

Ol—

го

i»0 IS»

а)

a©« -

Рис.3

б)

<г»

температуры термообработки, били проведены эксперименты д-.я вч-пеуказанных образцов нитей на разрывно": мас:ше IHSTROSJN22.

На рис.3.а,б соответственно представлены завиеячостиСц^т) и ^p(tf) для проб терлона.

Проведенные эксперименты позволяют сделать вывод, что предложенные ультразвуковые квадратичные параметры такхе реагирует на изменение свойств синтетических нитеЯ (в частности, вследствие термообработки и изменения уровня влажности), как и классические характеристики. Это дает возможность рекомендовать их для диагностирования свойств синтетических нитей.

ОБЩИЕ ВЫВОДИ ПО РАБОТЕ

В работе на основе экспериментально-теоретических исследований показана возможность оперативного диагностирования механических свойств синтетических нитей на базе ультразвуковых методов с использованием экспериментальной установки в двух исполнениях, с формированием диагностических показателей и разработкой основ методологического обеспечения составных частей систем автоматизации (алгоритмического, программного и информационного обеспечений), предназначенных для использования s рамках АСУТП. АСТПП я АСПИЭ.

При этом:

1. Лля определения предпосылок ревеиия задачи оперативного контроля различных свойств синтетических нитей был произведен обобщенным анализ методов их неразрупаищего контроля, s том числе и на основе ультразвуковых сигналов, осуществлен выбор класса нитей, на которых реализована конкретизация задачи, дана общая характеристика предполагаемо?, диагностической системы. .

2. Имея в виду, что основная цель работы состоит, в первую очередь, в идентификации сложной формы экспериментальной наблюдаемой функции V(t) . измеряемой приемником колебаний, в ка- -честве общего подхода ревеиия задачи использовалось экспериментально-теоретическое моделирование при реаеник задачи для неподвижной нити V = 0 , затем дано теоретическое обобщение задачи для случая V* 0.

3. Б соответствии с содержанием общего подхода задачи предложено рассматривать опорные, в том числе рассматриваемые выше. теоретические опорные базы данных (ТОБД), сведения для которых давт теоретические расчеты, и экспериментальные опорные базы данных (ЭОБД), отражающие данные лабораторных исследований. а также эксплуатационные базы данных (ЭБЛ). создаваемые по ланным эксплуатационных исследований на реальном оборудовании. Последовательность Формирования баз данных отражает цепочка: ТОБД-ЭОБД-ЭБД, в которой последующая база данных создается на основе информации предыдущей с ее уточнением и дополнением.

4. Для подтверждения на экспериментальном уровне чувствительности ультразвуковых параметров наблюдаемой функции к изменению свойств нити, а также показа работоспособности, с точки зрения диагностирования, созданной обобщенной модели реальной нити, был проведен заключительный эксперимент для образцов анидной нити (29,0 текс) и Ш! (29.4 текс) при различных уровнях влажности и натяжения, а для образцов армос (100,0 текс) и тер-лон (I72.0 текс) при разных температурах термообработки.

5. В теоретическом моделировании использованы: известное из литературы уравнение идеальной нити и уравнение реальной нити, полученное в работе путем внесения в уравнение идеальной нити дополнений, связанных с учетом ее упругости и демпфирующих свойств.

6. Осуществлена адаптация метода разделения переменных (метода Фурье) к исследованию динамики нити и обнаружено, что метод Фурье требует в своем применении учета больного числа гармоник, что не является конструктивным.

V. Даны конструктивное развитие и адаптация рекуррентной конечно-разностной схемы решения уравнения идеальной нити по методу Д'Адамбера, при этом:

- обеспечена аналитическая запись решений О для двух функций решения ♦ -5-) (эгк функции и фигурируют в методе Д'Аламбера) сразу в их конечном виде для интервала Ч^Ь . существенного для выявления характера процесса:

- дальнейшее решение ивется по рекуррентной компоновке функций и . чем и обеспечивается нагляя-

иость в построении и форме кривых.

8. Дальнейшее применение метода Д•Аламбера показало, что наблидаемая функция идеальной нити при высокочастотных колебаниях представляется в кусочно-постоянной форме для участка

2 ^ . что принципиально расиирлет структуру кривых, полученных в эксперименте.

9. Анализ экспериментальных кривых показал, что на участка* 2 ^ практически имеет место выход на установивскеся колебания. В связи с этим, в порядке дальнейпзго раскрытия содержания колебательного процесса, выполнено следующее:

- составлены закономерности колебательных процессов в форме англитических зависимостей на установившихся режимах, учитывающие влияние различных характеристик нити через коэффициенты упругости К^ , у<2 и коэффициенты деформационных свойств

£ и § ;

- получен на основании конкретных расчетов и построения графиков фрагмент теоретической опорной базы данных (ТОБД), иллюстрирующей влияние параметров О. , Кд . Кг на форму колебаний нити, и которую можно считать "прогнозной" для создания экспериментальной опорной базы данных (ЭОБД).

10.Теоретические расчеты выполнены для двух вариантов краевых условий для координаты колебаний 1)(ХД) при временной ■Ь и пространственной К (по длине нити) независимых переменных: показано принципиальное совпадение результатов, что снимает трудности в задании адектатннх эксперименту краевых условий.

11. Рассмотрено, что перспективу развития исследовани:":. влияние скорости движения V нити на форму ее колебаний и применение численных методов в интересах обчей задачи выявления диагностических параметров различных свойств синтетических нитей, при этом:

- влияние скорости движения нити рассмотрено для ее идеального описания и обнаружено, что сигнал У(^) , измеряемый выходным датчиком, по крайней мере, не уменьшается при наличии скорости V ;

- использовалось применение двух численных методов - метода последовательно-побуждавцей связки уравнений и оптииг.гацион-

- го -

i:oго истода задания формы решения, и реализован первый этап обобщения этих методов на двумерную задачу динамики нити с показом перспективности применения принципа задания формы решения. которой лезит в основе обоих методов.

.'!о материалам диссертации опубликованы следуицие работы.

1. Саркисян P.C., Саакян P.P. К задаче контроля качества химических волокон акустическими методами//!.!етоды автоматизации контроля и регул-я в текст, и легк. пром-ти:Меквуз.сб.научн.тр. - J!., 1991. - е. 94-99.

2. Саакян P.P. Особенности контроля точности решения уравнения колебаний кита методом ординатных пггов//Цоделир-е систем автоматизации и контроля технолог-х процессов текст, и легк. проы-ти-Д'.ежвуз.сб.научн.тр. - С-Пб, 1992. - с.53-57.

3. Червяков В.З.. Саакян P.P. Метод ординатных шагов в ин-тегвкоовании уравнений колебаний химической нити и диагностирование ее механических характеристик акустическими методами// Совершенствование оборуд-я для проиэ-ства хим.нитей и волокон: Тезисы докл. на кауч-техн.конф. - Чернигов, 1992. - с.181-183.

4. Червяков В.В., Климов В.А., Саакян P.P. К формированию автоматизированной системы контроля качества химических волокон., с ходе технологического процесса//Науч-техн.конф. аспирантов и студентов по проблемам текст, и легк. пром-ти. строительства и энергетики:Тез«сн докл. - Благовещенск. 1992. с.73.

5. Червяков В.В., Сигачева В.В., Саакян P.P. Обобщение метода ординатных шагов на интегрирование дифференциальных уравнений в частных производннх//Пути совершенствования технологий и оборуд-я для перераб-ки хлопковых и хии.волокон в льняной отрасли прои-ти Цен-92):Тезисы докл. на респ.науч-техн.конф. -Кострома. 1992. - 2 с.

6. Саакян P.P. Моделирование динамики нити при усложненном гармоническом возбуждении//Автоматиз-с проектир-е систем управления технолог-ми процессами текст, и легк. пром-ти:1.!ехвуз. сб. каучн.тр. - С-Пб. 1993. - 4 с.

7. Червяков S.B.. Саакян P.P. К задаче идентификации упругих параметров нити при простом гармоническом возбухдении//Ав-томатиа-е проектир-е систем управления технолог-ми процессами текст, и легк. пром-ти:1!ехвуа.еб.научн.тр. - '493. - 3 с.