автореферат диссертации по информатике, вычислительной технике и управлению, 05.13.06, диссертация на тему:Синтез алгоритмов управления движущимися краскораспылителями с вынесенной подсистемой контроля параметров объекта покраски и моделью кодового канала ТРЗ

На правах рукописи

СИНТЕЗ АЛГОРИТМОВ УПРАВЛЕНИЯ ДВИЖУЩИМИСЯ КРАСКОРАСПЫЛИТЕЛЯМИ С ВЫНЕСЕННОЙ ПОДСИСТЕМОЙ КОНТРОЛЯ ПАРАМЕТРОВ ОБЪЕКТА ПОКРАСКИ И МОДЕЛЬЮ КОДОВОГО КАНАЛА ТРЗ

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

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Орел-2004

Работа выполнена в Орловском государственном техническом университете

Научный руководитель: доктор технических наук,

профессор Суздальцев Анатолий Иванович

Официальные оппоненты: доктор технических наук,

профессор Константинов Игорь Сергеевич

кандидат технических наук, с.н.с., Андреев Сергей Васильевич

Ведущая организация: Институт проблем информатики

ИПИ РАН (Орловский филиал)

Защита состоится 1Ь 2004 г. в часов на заседании

диссертационного Совета Д 212.182.01 Орловского государственного технического университета по адресу: 302020, г. Орел, Наугорское шоссе, 29.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Орловского государственного технического университета.

Автореферат разослан: Оку Я пр.Э 2004 г.

Ученый секретарь диссертационного Совета, доктор технических наук, профессор " Суздальцев А.И.

£в в 50$

2005-4 13046

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы. Системы управления (СУ) технологическими комплексами (ТК) с транспортными запаздываниями (ТРЗ) широко используются в различных отраслях промышленности (химической, автомобильной, кожевенной, швейной, пищевой и т.д.). К рассматриваемым СУ с ТРЗ относятся и системы управления движущимися краскораспылителями. Проблема экономии дорогостоящей краски и качественной покраски движущихся изделий, в частности кож, имеют давнюю историю. Покрасочные камеры с движущимся (движущимися) краскораспылителем, включающим краску в момент входа и выключающим краску в момент выхода из камеры, неэкономно использовали краску и потери определялись в зависимости от площади окрашиваемых изделий. Следом за покрасочными камерами указанного типа пришли экономичные камеры, в которых с помощью ультразвуковых датчиков, закрепленных перед распылителем, отслеживался контур окрашиваемого изделия и только тогда включался краскораспылитель в работу. Однако ультразвуковые датчики быстро засорялись, и это сказывалось как на качестве покраски, так и на надежности работы системы управления. Следующим шагом в развитии управления краскораспылителями является появление систем с выносной подсистемой контроля объекта покраски и блоками многоканального (регулируемого) ТРЗ. Исследованиями установлено, что такие СУ с наличием более 3х каналов ТРЗ являются неустойчивыми. Известные механические, электромеханические и электронно-контактные блоки многоканального ТРЗ (до 16 каналов при покраске кож) кроме громоздкости, низкой помехоустойчивости и малой надежности обладают избыточностью каналов, что приводит к избыточности информации в алгоритмах управления и влияет на устойчивость СУ, а в целом отражается на качестве окрашиваемого изделия. За последнее десятилетие выполнено много работ по анализу и синтезу алгоритмов управления с ТРЗ, среди которых можно выделить отечественные работы Филимонова А.Б., Карлова Г.А., Мазурова В.М., Суздальцева А.И., Громова Ю.Ю., Светкина C.B., Мосиной Е.В., Лобановой В.А. В этих работах в основном рассматриваются алгоритмы управления, в которых ТРЗ выступает в качестве одноканального чистого запаздывания или одноканального мертвого запаздывания в сигналах управления. Частично алгоритмы управления с многоканальным ТРЗ рассмотрены в работах научного руководителя Суздальцева А.И., где показано соотношения скоростей объекта покраски и краскораспылителя, но многоканальность ТРЗ остается избыточной, приводящей к избыточности информации в алгоритмах управления. Таким образом, существующее СУ данного вида из-за многоканальности ТРЗ базируется на алгоритмах управления с избыточной информацией, приводящих к неустойчивой работе СУ и в конечном счете снижающих общую эффективность управления краскораспылителями.

Цель работы - повышение эффективности СУ движущимися краскораспылителями за счет сокращения избыточности информации в алгоритмах управления, обеспечивающих повышение надежности и устойчивости

СУ и долговечности работы исполнительных opi авд^ национальная

библиотека ]

3 , ос*Пе%тж; ——- ■

Поставленная цель предполагает решение следующих задач:

- провести анализ объектов управления с ТРЗ, структур СУ и алгоритмов управления исполнительными органами;

- провести анализ и выбор оптимальной траектории движения краскораспылителей;

- сформулировать новый подход к синтезу алгоритмов управления исполнительными органами краскораспылителей, сокращающий избыточную информацию в алгоритмах управления;

- осуществить синтез алгоритмов управления краскораспылителями на основе нового подхода к синтезу;

- сформулировать критерии оценки качества СУ;

- разработать систему управления краскораспылителями, используя синтезированные алгоритмы, и провести оценку качества по сформулированным критериям качества;

- провести экспериментальные исследования СУ на имитационной модели.

Научную новизну работы составляют:

- предложенный подход к синтезу алгоритмов управления двумя движущимися краскораспылителями, основанный на дифференциально-интегральном принципе создания полного алгоритма управления, включающего информационно связанные ММ определения координат контура движущегося объекта, ММ кодового канала ТРЗ и алгоритмы управления включением / отключением краскораспылителей в заданных точках контура;

- разработанная ММ определения координат контура движущегося объекта, основанная на последовательном логическом умножении состояний соседних датчиков измерительной линейки с выделением номера, а затем и кода датчика, зафиксировавшего первым контур объекта покраски, и формирования запрета на остальные последующие датчики в каждом шаге измерения, причем оценка состояний датчиков для первой координаты контура осуществляется с одной стороны, а для второй координаты - со второй стороны измерительной линейки;

- разработанная ММ кодового канала ТРЗ, представляющая собой память типа FIFO, входные данные которой есть коды первой и второй координат контура, изменяющиеся в каждом шаге перемещения объекта, а длина памяти есть расстояние от зоны измерения до зоны покраски, выраженное в количестве шагов перемещаемого объекта;

- разработанные алгоритм определения позиции нахождения краскораспылителей и алгоритм момента их включения / отключения, представляющие собой два взаимосвязанных графа состояний, построенные на основе теории конечных управляющих автоматов;

- имитационная модель и разработанный способ управления движущимся краскораспылителем.

Методы исследования. При решении диссертационных задач использовались методы системного анализа, теории квазиоптимального управления, теория импульсных систем с АИМ, алгебра Буля, теория конечных управляющих автоматов, методы математической статистики, теория принятия решений.

Достоверность результатов обеспечивается обоснованностью использованных теоретических зависимостей, допущений и ограничений, корректностью поставленных задач и согласованностью результатов теоретических исследований с экспериментальными данными. Научные положения, выносимые на защиту:

- подход к синтезу алгоритмов управления двумя движущимися краскораспылителями, основанный на дифференциально-интегральном принципе создания полного алгоритма управления, обеспечивающего исключение избыточности управляющей информации;

- ММ определения координат контура движущегося объекта;

- ММ кодового канала ТРЗ;

- алгоритмы определения позиции нахождения краскораспылителей и момента их включения / отключения;

- имитационная модель и способ управления краскораспылителем. Практическая значимость:

1. Разработаны ММ определения координат контура и кодового канала ТРЗ, позволяющие сократить избыточность информации в алгоритме управления.

2. Разработан способ управления краскораспылителем, позволяющий повысить устойчивость СУ, надежность и долговечность исполнительных органов краскораспылителей.

3. Разработана имитационная модель СУ, позволяющая проводить исследования параметров СУ, а также использовать ее в учебных целях.

Реализация работы. На основе синтезированных алгоритмов управления движущимися краскораспылителями разработан способ управления и принципиальная электрическая схема СУ, защищенные патентом РФ на изобретение.

На основе ММ определения координат контура разработано устройство измерения ширины и координат контура, защищенное патентом РФ на полезную модель.

Имитационная модель СУ используется в учебном процессе. Разработанная СУ принята к реализации в проектах Орловского НИИЛегмаш при создании оборудования для покрывного крашения кож.

Апробация работы. Результаты исследований доложены на:

1. Международной молодежной конференции «XXVI Гагаринские чтения» (г. Москва 2000 г.).

2. 6е6 Всероссийской научно-технической конференции «Методы и средства измерений физических величин» (Н. Новгород 2002 г.).

3. Международной научной конференции «Компьютерное моделирование и информационные технологии в науке, инженерии и образовании» (Пенза 2003 г.).

4. II Международной научно-практической интернет-конференции «Энерго и ресурсосбережение -XXI век» (январь-июнь 2004 г. г. Орел).

5. Научно-технических конференциях ОрелГТУ (г. Орел 2003,2004 г.г.).

Публикации. Материалы проведенных исследований отражены в 10

публикациях, в том числе в описаниях к 2м патентам на изобретение и полезную модель.

Структура и объем диссертации. Диссертационная работа состоит из введения, 4* глав, заключения, списка использованных источников из 103 наименований, 7 приложений и включает 119 страниц основного машинописного текста, содержит 33 рисунка и 3 таблицы, общий объем 143 страниц.

КРАТКОЕ ИЗЛОЖЕНИЕ РАБОТЫ.

Во введении показана актуальность проблемы управления движущимися краскораспылителями с вынесенной подсистемой контроля параметров объекта покраски и многоканальным ТРЗ, сформулирована цель исследований, решаемые задачи, научная новизна работы, приведены положения, выносимые на защиту, и список конференций, где апробированы материалы.

В первой главе приведен анализ принципов функционирования ТК с ТРЗ, дан анализ структуры и принципов построения моделей ТРЗ, рассмотрены механические, электромеханические и электронно-контактные системы управления краскораспылителями с вынесенной подсистемой определения параметров объекта покраски и многоканальным ТРЗ. Определены недостатки рассмотренных СУ и сформулированы цель, задачи и направления исследований с ограничениями, в частности на конструктивно-технологические параметры краскораспылителей. Выбрана для дальнейших исследований СУ с пневмоэлектрическим краскораспылителем диаметром сопла 1,2-1,8 мм и давлением воздуха 2,5-5,5 кг/см2, как наиболее распространенным и зарекомендовавшим себя со стороны простого обслуживания и надежного в эксплуатации.

Вторая глава посвящена синтезу алгоритмов управления объектами с ТРЗ в сигналах управления. Рассмотрены общие математические модели (ММ) описания объектов с ТРЗ, приведена расширенная классификация ММ, в которой задача управления движущимися краскораспылителями отнесено к подклассу ММ с чистым многоканальным постоянно-переменным ТРЗ, представлена блок-схема состояния объекта управления данного подкласса (рисунок 1), описываемая следующими дифференциальными уравнениями в векторно-матричной форме:

по = сад

Рисунок 1. Блок-схема объекта управления (краскораспылителя) с постоянно-переменным ТРЗ в сигналах управления.

Показано, что существующие подходы к синтезу алгоритмов управления объектами даже с одним чистым ТРЗ в сигналах управления, как правило, квазиоптимальных алгоритмов, не могут быть использованы для синтеза алгоритмов управления движущимися краскораспылителями. Отдельные синтезированные алгоритмы на инженерном уровне для управления движущимся одним краскораспылителем с вынесенной подсистемой определения координат контура объекта покраски, включающие многоканальные блоки регулируемого запаздывания, с одной стороны несут избыточную информацию, а с другой стороны приводят к частому включению / отключению исполнительного органа краскораспылителя.

В данной главе сформулирован новый подход к синтезу алгоритмов управления несколькими движущимися краскораспылителями, основанный на дифференциально-интегральном принципе построения полного алгоритма управления, включающего ММ подсистемы определения 2* координат контура в каждом шаге перемещения объекта покраски, ММ подсистемы ТРЗ и алгоритмы управления исполнительными органами краскораспылителей,а также приведен синтез указанных ММ. Синтез ММ измерительной подсистемы

Постановка задачи: по измерительной информации от 1 дискретных датчиков определить координаты контура плоской движущейся фигуры с минимальной динамической погрешностью и оптимальным кодированием результата измерения.

Ограничение: В каждом сечении плоской фигуры находятся только две точки контура (рисунок 2).

Рисунок 2. К вопросу синтеза ММ определения координат контура.

Их координаты Х01 и Х02 в одном сечении в этом случае определяют по формулам (2):

Хм=Ь-£*; Х02=Ь(|;^+£х1) (2)

I I 1

где Ь - расстояние между датчиками; х „ х, - соответственно единичное и нулевое состояние ¡-го датчика, причём единичное состояние формируется при отсутствии объекта, п - общее количество датчиков. Выражения (2) легко реализуются с помощью коммутатора опроса сработавших и несработавших датчиков и суммирования результатов с помощью счетчиков. Однако при больших скоростях перемещения объекта и большом количестве датчиков результат измерения получается с большой динамической погрешностью. Авторами предложен метод определения координат с минимальной динамической погрешностью. Математическая модель предложенного метода описывается выражениями (3):

Х„ =Ь1оя:

(х,Пхи,)(1 + 1)

Х02 = Ь1с^:

(х,Пх,-,)(1-1)

х, = х„ =сом1 = 0, (3)

где П - операция логического умножения единичного и нулевого состояния соседних датчиков в направлении прямого расположения (х,»,) в последовательности от 1 до п или в направлении обратного их расположения в последовательности от п до 1; выражения в квадратных скобках есть унитарный п-разрядный позиционный код соответствующей координаты контура; х01 и х02 -соответственно двоичный код первой и второй координаты контура плоского движущегося объекта в данном сечении. Таким образом, ММ (3) представляет собой последовательное логическое умножение состояний соседних датчиков

измерительной линейки с выделением номера, а затем и кода датчика, зафиксировавшего первым контур объекта покраски, и формировании запрета на остальные последующие датчики в каждом цикле измерения, причем оценка состояний датчиков для первой координаты контура осуществляется с одной стороны, а для второй координаты - со второй стороны измерительной линейки.

Динамическая погрешность определения координат контура плоского объекта зависит от величины а и угла а наклона кромки контура к направлению движения , при этом общая погрешность измерения координат контура плоского объекта для обоих вариантов (Д1 и Дп) соответственно определяется формулами:

Д1 = b ± а • tgtx; A"=b±-tga; (4)

n

Математическая модель кодового канала ТРЗ представлена в виде памяти типа FIFO (рисунок 3), где выходной Квых и Ки коды двух координат контура (Ki и К2) в каждом сечении движущегося объекта связаны выражениями:

K„,(t) = K„(t-T).

K_-K.uK, ' W

где т=(т*а) / V^ - есть величина ТРЗ в единицах времени.

Рисунок 3. Структурная схема модели кодового канала ТРЗ в виде памяти типа FIFO.

Для объекта с г - сечениями на входе модели ТРЗ сформируется множество пар кодов 2- координат контура, т.е.

К}={к,^к2}

К, = |к,,,к12 ...к1г| ,

К, = {^гк^гг•--'с2г}

Если камедый код координаты в ]-ом сечении имеет Б - разрядов, то

к,, ={к\,к21)...ке„...к!4 при к%=[бд] кг)={к,2ьк22)...ке2,...к,2)}, при к'з, = [бл]

(7)

Таким образом, на входе кодового канала ТРЗ коды 2* координат контура объединяются в каждом сечении, образуя р - разрядное слово, т.е.

К„

при р = 2S и к,.

а к,

(8)

а коды точек контура движущегося объекта, заполняющие эту матрицу, в виде второй матрицы Мк, имеющей следующее выражение:

М =

k'n.k'u ...k'ij ...k'ir к2„,к212..-к2.,...к21г

ksn,ksi2 ...ksu ...ksir

k,2l,k,22...k,2j...k12r к221,к2 22 ...кг2)...к22г

(9)

kS21,kS22...kS2j...kS2r

Оценка качества модели кодового канала ТРЗ заключается в минимизации объема памяти FIFO и оптимизации структуры схемы управления этой памятью. В этом случае критерий оценки при заданных значениях величин a, b, L0, L имеет следующую запись:

I = Min[2(log2 L0 / b)L / а] (10)

В главе представлены также материалы синтеза алгоритмов управления исполнительными органами двух движущихся краскораспылителей, жестко связанных между собой и кинематически с движущимся транспортером.

На основании сформулированного подхода, в котором движения окрашиваемого объекта (кожа) и краскораспылителей жестко синхронизированы, математическая модель, связывающая скорости движения двух объектов, имеет следующее выражение:

в Р р

ч

где Ут - скорость движения транспортера с окрашиваемым изделием; Ур - скорость движения распылителей; ВФ - ширина факела распыления; тв - время выдержки распылителя за пределами транспортера при выключенной подаче краски; ЬР - общая длина замкнутого пути движения распылителя; Рр -число одновременно работающих распылителей.

На рисунке 4 представлен принцип работы 2-х краскораспылителей, движущихся по эллипсоидной траектории, где обозначены: Р,, Р2 - соответственно первый и второй распылители; - Ъг - позиции нахождения краскораспылителей; Хц... Хь - значения первой координаты контура окрашиваемого изделия в ]-ом сечении; Х21... Х2, - значения второй координаты контура окрашиваемого изделия в З-ом сечении; У] - выходной сигнал, сигнал управления включением/отключением первого краскораспылителя; У2 - выходной сигнал, сигнал управления включением/отключением второго краскораспылителя;

а+, а" - соответственно прямое и обратное направление движения распылителей; Х„<Х2„ 1=1, 2...7; Б0 - датчик позиций нахождения краскораспылителей; О! -датчик начального положения первого краскораспылителя; Б2 - датчик начального положения второго краскораспылителя.

Система отслеживания позиции нахождения краскораспылителей в одной из Ъо - Ъ% позиций выполнена в виде диска и посажена на общем валу с системой движения краскораспылителей. На диске по трем концентрическим окружностям выполнены отверстия: одна концентрическая окружность - зона действия датчика Эо, вторая - зона действия датчика Эь третья - зона действия датчика Э2. Логика работы системы управления 2-мя краскораспылителями позволяет представить ее в виде 2-х конечных управляющих автоматов (автоматов Мили) и описать работу в виде таблицы переходов и выходов/. Для девяти позиций нахождения каждого краскораспылителя таблица содержит 376 возможных вариантов переходов и 84 вариантов выходов (включений и отключений 2-х краскораспылителей).

По данным таблицы составлена граф-схема функционирования 2-х краскораспылителей с двухслойной покраской, которая приведена на рисунке 5. В кружочках (вершинах) графа указаны положения (позиции нахождения) краскораспылителей. Так как краскораспылители расположены диаметрально траектории движения, то нахождение первого распылителя в позиции Ъх соответствует позиции г7 второго краскораспылителя, в позиции 2 - позиции 6 и т. д. (двойные линии на рисунке). Так как сигналы У] и У2 имеет значения 1 и О, то условия их формирования запишутся так:

1, если х„ = хр1 при а*1 и хр, = [глг,\ если х21 = хр1 при ом и хр1 =

0, если х2, = хр1 при а+1 и хр1 =[гог,],

ее®» =*„! и?» о'' и *Р|

1, если х21 = хр2 при а~2 и хр2 = [2,го\ если х„ = хр2 при а*2 и хр2 =[202г]

О, если х„ = хр2 при а'2 и хр2 = [г,го\ если х21 = хр2 при и хр2 = [202,\

Рисунок 4. К вопросу синтеза системы управления краскораспылителями

Переход распылителей с одной позиции на другую не связан с измерительной информацией, а жестко синхронизируется с перемещением транспортера. Одно шаговое перемещение транспортера соответствует перемещению каждого распылителя в диаметрально противоположную точку, что соответствует одному циклу крашения.

Однако нахождение краскораспылителей в той или иной позиции влияет на состояние выходов автомата. Поэтому канонические уравнения выходов описываются выражениями:

У/ = (хр,л х„ л < ) V (хр, л х2, л <х~ ), У,0 =(хр,лх2, л<х^^(хр, лхи да,"), У2 = (хр2лх2, лсс^(хр2 лхп ла2);

У° = (хр2л х„ л а;^ (хр2 л х2, л а* ) (13)

С наличием датчика О0, формирующего сигналы от каждого отверстия, расположенного симметрично соответствующей позиции краскораспылителей, код хр] и хр2 может быть определен как:

\

хр,=£о0; xp2=8-£d(

о

(14)

В третьей главе приведены результаты исследования устойчивости системы управления движущимися краскораспылителями, разработанной на основе синтезированных алгоритмов.

При этом исполнительный механизм краскораспылителя выполнен в виде пневматического серводвигателя с соплом-заслонкой и односторонним подводом газа, привод перемещения - в виде двухфазного асинхронного двигателя, а вся система отнесена к импульсным системам с АИМ, которая представляется в виде импульсного элемента и приведенной линейной (непрерывной) частью со следующей передаточной функцией, полученной авторами:

где S — приведенная координата в преобразовании Лапласа, Кда - коэффициент усиления двухфазного асинхронного двигателя, Тдв - постоянная времени этого двигателя, Тс - постоянная времени пневматического серводвигателя, Кс- коэффициент статизма пневматического серводвигателя, Т — время квантования входного сигнала.

Чтобы импульсная система была устойчива по A.M. Ляпунову, необходимо и достаточно, чтобы все полюсы (корни) ее передаточной функции имели отрицательные вещественные части на комплексной плоскости S (корни Si и S2). С использованием Z-преобразования нет необходимости вычислять корни, а требуется использовать замену переменных.

Известен простой алгебраический критерий устойчивости Шур-Кона, который заключается в следующем. По характеристическому уравнению замкнутой системы, записанной в форме Z-преобразования, формируется определитель с 2к рядами и 2к столбцами. Корни характеристического уравнения будут лежать внутри единичной окружности, если коэффициенты уравнения удовлетворяют определителям Шур-Кона, имеющим значения: Дк<0 для нечетных к; дк>0 для четных к.

fT(s) =

О-е-^Уе-* Кт

(15)

(T+wms+wcs+Kc)'

г. и

♦а

Рисунок 5. Граф - схема функционирования 2х распылителей с двухслойной покраской

Используя правила Ъ - преобразования для выражения (15), получена передаточная функция в следующем виде:

W(z) =---(16)

(Тда - Тс /Кс Xz - е~т*> Xz - е'т",Кс ХТ +1)

При исходных данных: Кдв =0,25 1/с, Кс = 10 1/с, Тдв = 0,08 с, Тс = 0,04 с, Т = 0,02с уравнение разомкнутой системы примет вид:

=---(17)

z(z - 0,78)(z - 0,0067)

После приведения уравнения (17) к уравнению замкнутой системы получим: „,. , z3 -0,7867z2 + 0,2552z-0,25

W(z) =-—--(18)

v ' z(z - 0,78)(z - 0,0067) v

Откуда характеристическое уравнение замкнутой системы примет вид:

Д(Г) = ZS- Q,miz2 + 0.2552Z - 0,25 = 0 (19)

По коэффициентам характеристического уравнения (22) вычислены значения

определителей Шур-Кона, которые равны:

Д]= - 0,375<0, А2= 0,8656>0, Д3=- 1,6720<0.

Значения определителей говорят о том, что исследуемая система по критерию

Шур-Кона является устойчивой. В данной главе рассмотрена обобщенная модель

оценки качества и принятия решений по эффективности СУ (Q3), учитывающая

общие системные оценки (устойчивость qy и функциональная надежность q„) и

частные критерии качества: погрешности измерения ширины и контура qi,q2

точность перемещения ИО до момента включения краски q3 и качество нанесения

краски q4. Эта модель имеет следующий вид:

Q, = МАХ{[(тах qy(min qiЛ min q 2 А min q3)/ V [(тах q„ (min qi л min q2 A min q3))]} при q„=const (20)

Для численной оценки Q3 потребовался ряд параметров, которые могли быть получены только на стенде или на имитационной модели.

В четвертой главе рассмотрены принципы и средства создания компьютерной имитационной модели системы управления двумя краскораспылителями, описана структура имитационной модели и средства взаимодействия с оператором, показаны возможности системы управления при изменении скоростей движения транспортера и краскораспылителей, при изменении количества датчиков на измерительной линейке и размера факела краскораспылителя, приведены результаты исследований. В первую очередь необходимо было определить зависимости: Ks=f(S„ Vh V2, п, а, Ъ);

KK=f(S„ Vh V2, п, а, Ъ); при S, = f(a,ß), а=Ь, L0=const, (21) где а - значения углов поворота объекта покраски,

р- количество разновидностей объектов покраски.

В результате экспериментальных исследований на 100 объектах - моделях с различной конфигурацией и общей площадью 992-103 у.м.е. 2 были получены следующие результаты: количество срабатываний ИО с СУ аналога и с синтезированной СУ составило 5562 и 1050; средняя относительная погрешность измерения площади (координат контура) не превышает 1%; количество срабатываний исполнительного органа краскораспылителей по синтезированной системе управления по сравнению с аналогом сокращается в 5 раз (Кн=5,31)и определяется соотношением размеров площади и контура объекта; частота переключения исполнительного органа краскораспылителя синте зированной СУ по сравнению с аналогом уменьшается в 16 раз (^=32 Гц, {с=2 Гц), при этом длительность импульса переключения во много раз больше, чем в аналоге (11=0,03 с, Хг ми= 0,36 с). Отдельные результаты представлены на рисунках .6,7. Произведена оценка эффективности СУ по критерию С>э (С)э=1).

200

400

600

800

1000

Рисунок 6. Обобщённые показатели количества переключений ИО при использовании СУ аналога и синтезированной СУ

Рисунок 7. Изменение количества элементов площади и элементов контура в каждом цикле измерения для объектов с различными конфигурациями.

ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ РАБОТЫ

В работе решена актуальная научно-техническая проблема, имеющая важное народно-хозяйственное значение и заключающаяся в повышении эффективности системы управления краскораспылителями с вынесенной подсистемой контроля координат контура окрашиваемых изделий за счет синтеза новых алгоритмов управления.

В процессе теоретического и экспериментального исследования на имитационной модели получены следующие основные результаты и сделаны выводы: 1. На базе системного анализа объектов управления с ТРЗ выявлены недостатки алгоритмов управления и сформирован новый подход к синтезу алгоритмов управления исполнительными органами движущихся краскораспылителей, основанный на дифференциально-интегральном принципе создания полного алгоритма управления, включающего информационно связанные ММ определения координат контура движущегося объекта, ММ кодового канала ТРЗ и алгоритмы управления включением / отключением краскораспылителей в заданных точках контура.

2. Разработана ММ определения координат контура движущегося объекта, основанная на последовательном логическом умножении состояний соседних датчиков измерительной линейки с выделением номера, а затем и кода датчика, зафиксировавшего первым контур объекта покраски, и формирования запрета на остальные последующие датчики в каждом шаге измерения, причем оценка состояний датчиков для первой координаты контура осуществляется с одной стороны, а для второй координаты - со второй стороны измерительной линейки.

3. Разработана ММ канала кодового ТРЗ, представляющая собой память типа FIFO, входные данные которой есть коды первой и второй координат контура, изменяющиеся в каждом шаге перемещения объекта, а длина памяти есть расстояние от зоны измерения до зоны покраски, выраженное в количестве шагов перемещаемого объекта.

4. Разработаны алгоритм определения позиции нахождения краскораспылителей и алгоритм момента их включения / отключения, представляющие собой два взаимосвязанных графа состояний, построенные на основе теории конечных управляющих автоматов.

5.Предложена обобщенная модель оценки качества и принятия решений по эффективности СУ, учитывающая общие (системные) критерии оценки (устойчивость, функциональная надежность) и частные критерии оценки качества. Проведена оценка эффективности СУ.

6. Аналитически определена устойчивость синтезированной СУ, а на разработанной имитационной модели получены значения функциональной надежности и ряд других параметров, позволяющих оценить эффективность СУ по целевой функции принятия решения Q3.

7. На имитационной модели на 100 объектах с различной конфигурацией получено 5562 и 1050 срабатываний ИО соответственно для аналога и синтезированной СУ, что говорит о значительном сокращении объёма управляющей информации.

8. Частота переключения ИО краскораспылителя сокращается в 16 раз, а длительность импульса переключения увеличивается в 12 раз, что говорит о более облегченном режиме работы ИО, приводящему к более равномерному нанесению краски в каждом цикле и повышению элементной надёжности электрической части ИО.

8. По синтезированным алгоритмам разработан способ управления краскораспылителем, защищенный патентом РФ на изобретение.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ ДИССЕРТАЦИИ ОТРАЖЕНО В СЛЕДУЮЩИХ ПУБЛИКАЦИЯХ АВТОРА

1.Суздальцев А.И., Попов C.B. Синтез системы контроля и управления роботом-окрасчиком // Контроль. Диагностика. № 5 - 2003 - с. 23 - 27.

2.Суздальцев А.И., Попов C.B. Определение координат контура плоских движущихся объектов // Материалы шестой Всероссийской научно-технической конференции «Методы и средства измерений физических величин». МВВО АТН РФ. - Н. Новгород. 2002 - с. 7.

3.Суздальцев А.И., Попов C.B. Об одном подходе к синтезу алгоритмов управления движущимися краскораспылителями с многоканальной структурой транспортного запаздывания в сигналах управления // Сборник материалов Международной научной конференции «Компьютерное моделирование и информационные технологии в науке, инженерии образовании. - Пенза: РИО ПГСХА. 2003 - с. 162 - 164.

4.Свидетельство официальной регистрации программы для ЭВМ № 2001611012. Система анализа статистических данных при исследованиях. /

Т. Д. Барсов, Е.Р. Маслова, C.B. Попов(1Ш); зарегистрировано 10.08.2001.

5.Свидетельство об официальной регистрации программы для ЭВМ № 2001611765. Система проектирования социологических исследований / Т.Д. Барсов, C.B. Попов (RU), зарегистрировано 20.12.2001 г.

6.Свидетельство на полезную модель № 28236. Устройство для определения параметров движущихся плоских изделий. / А.И. Суздальцев, C.B. Попов -зарегистрировано 10.03.2003 г.

7.Патент РФ №2225634, МПК G 05 В15 / 02. Способ управления движущимся краскораспылителем / А.И. Суздальцев, Ю.В. Колоколов, C.B. Попов, - опубл. 10.03.2004. Бюл. № 7.

8.Попов C.B. Системы идентификации и настройки иерархических связей для объектов интерактивного видео / Материалы Международной молодежной научной конференции XXVI Гагаринские чтения». М.: 2002. с. 510 - 511.

9.Суздальцев А.И., Попов C.B. Исследование устойчивости системы управления движущимся краскораспылителем / Материалы Международной научно-практической интернет-конференции «Энерго и ресурсосбережение -XXI век» (январь-июнь 2004 г. г. Орел).

ЛР ИД №00670 от 05.01.2000г. Подписано в печать «¿>» октября 2004г. Усл. печ. л. 1 Тираж 100 экз. Заказ №

Отпечатано на полиграфической базе ОрелГТУ. 302020, Орел, Наугорское шоссе, 29

Р1Н8в

РНБ Русский фонд

2005-4 13046

Введение

Глава 1. Общий анализ технологических комплексов с транспортным запаздыванием.

1.1. Анализ принципов функционирования. 10 1.1.1 .Функционирование комплекса измерения и клеймения площади кож (ТК КК).

1.1 ^.Функционирование комплекса обнаружения и удаления металлических частиц в движущемся полотне (ТК ОУМЧ).

1.1.3 .Функционирование комплекса покраски кож (ТК ПК).

1.2. Анализ структур и принципов построения моделей транспортного запаздывания.

1.3. Формулировка целей и задач исследования

Глава 2. Синтез алгоритмов управления объектами с постояннопеременным ТРЗ в сигналах управления

2. 1. Общие математические модели объектов управления с ТРЗ

2.2. Алгоритм управления объектом с одним управляющим сигналом, включающим постоянное чистое ТРЗ

2.3. Формирование нового подхода к синтезу СУ краскораспылителями

2.4. Анализ траекторий движения краскораспылителей в комплексах покраски движущихся объектов

2.5. Синтез математических моделей функционирования подсистем и алгоритмов управления исполнительными органами в ТК ПК на основе нового подхода.

2.5.1.Синтез математических моделей функционирования измерительной подсистемы.

2.5.2.Синтез математической модели и алгоритма функционирования канала транспортного запаздывания.

2.5.3.Синтез алгоритмов управления двумя движущимися краскораспылителями на базе теории конечных управляющих автоматов.

Выводы

Глава 3. Синтез системы управления движущимися краскораспылителями с моделью многоканального ТРЗ и оценка ее качества

3.1. Реализация синтезированных алгоритмов функционирования и управления

3.2. Подходы и критерии оценки качества

3.3. Исследование устойчивости системы 75 3.4.0ценка качества системы управления 80 Выводы

Глава 4. Имитационное моделирование СУК и исследование функциональной надёжности.

4.1 Функциональная надёжность системы управления краскораспылением и критерии оценки.

4.2 Разработка имитационной модели системы управления движущимися краскораспылителями.

4.3 Экспериментальные исследования параметров СУ на имитационной модели.

4.4 Общая оценка эффективности синтезированной СУК 98 Выводы 100 Заключение 108 Список используемой литературы

Актуальность темы. Системы управления (СУ) технологическими комплексами (ТК) с транспортными запаздываниями (ТРЗ) широко используются в различных отраслях промышленности (химической, автомобильной, кожевенной, швейной, пищевой и т.д.). К рассматриваемым СУ с ТРЗ относятся и системы управления движущимися краскораспылителями. Проблема экономии дорогостоящей краски и качественной покраски движущихся изделий, в частности кож, имеют давнюю историю. Покрасочные камеры с движущимся (движущимися) краскораспылителем, включающим краску в момент входа и выключающим краску в момент выхода из камеры, неэкономно использовали краску и потери определялись в зависимости от площади окрашиваемых изделий. Следом за покрасочными камерами указанного типа пришли экономичные камеры, в которых с помощью ультразвуковых датчиков, закрепленных перед распылителем, отслеживался контур окрашиваемого изделия и только тогда включался краскораспылитель в работу. Однако ультразвуковые датчики быстро засорялись, и это сказывалось как на качестве покраски, так и на надежности работы системы управления. Следующим шагом в развитии управления краскораспылителями является появление систем с выносной подсистемой контроля объекта покраски и блоками многоканального (регулируемого) ТРЗ. Исследованиями установлено, что такие СУ с наличием более 3х каналов ТРЗ являются неустойчивыми. Известные механические, электромеханические и электронно-контактные блоки многоканального ТРЗ (до 16 каналов при покраске кож) кроме громоздкости, низкой помехоустойчивости и малой надежности обладают избыточностью каналов, что приводит к избыточности информации в алгоритмах управления и влияет на устойчивость СУ, а в целом отражается на качестве окрашиваемого изделия. За последнее десятилетие выполнено много работ по анализу и синтезу алгоритмов управления с ТРЗ, среди которых можно выделить отечественные работы Филимонова А.Б., Карпова Г.А.,

Мазурова В.М., Суздальцева А.И., Громова Ю.Ю., Светкина С.В., Мосиной Е.В., Лобановой В.А. В этих работах в основном рассматриваются алгоритмы управления, в которых ТРЗ выступает в качестве одноканального чистого запаздывания или одноканального мертвого запаздывания в сигналах управления. Частично алгоритмы управления с многоканальным ТРЗ рассмотрены в работах научного руководителя Суздальцева А.И., где показано соотношения скоростей объекта покраски и краскораспылителя, но многоканальность ТРЗ остается избыточной, приводящей к избыточности информации в алгоритмах управления. Таким образом, существующее СУ данного вида из-за многоканальности ТРЗ базируется на алгоритмах управления с избыточной информацией, приводящих к неустойчивой работе СУ и в конечном счете снижающих общую эффективность управления краскораспылителями [24,26,29,31 -37,39,58,59,86].

Цель работы - повышение эффективности СУ движущимися краскораспылителями за счет сокращения избыточности информации в алгоритмах управления, обеспечивающих повышение надежности и устойчивости СУ и долговечности работы исполнительных органов.

Поставленная цель предполагает решение следующих задач:

- провести анализ объектов управления с ТРЗ, структур СУ и алгоритмов управления исполнительными органами;

- провести анализ и выбор оптимальной траектории движения краскораспылителей;

- сформулировать новый подход к синтезу алгоритмов управления исполнительными органами краскораспылителей, сокращающий избыточную информацию в алгоритмах управления;

- осуществить синтез алгоритмов управления краскораспылителями на основе нового подхода к синтезу;

- сформулировать критерии оценки качества СУ;

- разработать систему управления краскораспылителями, используя синтезированные алгоритмы, и провести оценку качества по сформулированным критериям качества;

- провести экспериментальные исследования СУ на имитационной модели.

Научную новизну работы составляют:

- предложенный подход к синтезу алгоритмов управления двумя движущимися краскораспылителями, основанный на дифференциально-интегральном принципе создания полного алгоритма управления, включающего информационно связанные ММ определения координат контура движущегося объекта, ММ кодового канала ТРЗ и алгоритмы управления включением / отключением краскораспылителей в заданных точках контура;

- разработанная ММ определения координат контура движущегося объекта, основанная на последовательном логическом умножении состояний соседних датчиков измерительной линейки с выделением номера, а затем и кода датчика, зафиксировавшего первым контур объекта покраски, и формирования запрета на остальные последующие датчики в каждом шаге измерения, причем оценка состояний датчиков для первой координаты контура осуществляется с одной стороны, а для второй координаты - со второй стороны измерительной линейки;

- разработанная ММ кодового канала ТРЗ, представляющая собой память типа FIFO, входные данные которой есть коды первой и второй координат контура, изменяющиеся в каждом шаге перемещения объекта, а длина памяти есть расстояние от зоны измерения до зоны покраски, выраженное в количестве шагов перемещаемого объекта;

- разработанные алгоритм определения позиции нахождения краскораспылителей и алгоритм момента их включения / отключения, представляющие собой два взаимосвязанных графа состояний, построенные на основе теории конечных управляющих автоматов;

- разработанный способ управления движущимся краскораспылителем. Методы исследования. При решении диссертационных задач использовались методы системного анализа, теории квазиоптимального управления, теория импульсных систем с АИМ, алгебра Буля, теория конечных управляющих автоматов, методы математической статистики, теория принятия решений. Достоверность результатов обеспечивается обоснованностью использованных теоретических зависимостей, допущений и ограничений, корректностью поставленных задач и согласованностью результатов теоретических исследований с экспериментальными данными. Научные положения, выносимые на защиту:

- подход к синтезу алгоритмов управления двумя движущимися краскораспылителями, основанный на дифференциально-интегральном принципе создания полного алгоритма управления, обеспечивающего исключение избыточности управляющей информации;

- ММ определения координат контура движущегося объекта;

- ММ кодового канала ТРЗ;

- алгоритмы определения позиции нахождения краскораспылителей и момента их включения / отключения;

- способ управления краскораспылителем. Практическая значимость:

1. Разработаны ММ определения координат контура и кодового канала ТРЗ, позволяющие сократить избыточность информации в алгоритме управления.

2. Разработан способ управления краскораспылителем, позволяющий повысить устойчивость СУ, надежность и долговечность исполнительных органов краскораспылителей.

3. Разработана имитационная модель СУ, позволяющая проводить исследования параметров СУ, а также использовать ее в учебных целях.

Реализация работы. На основе синтезированных алгоритмов управления движущимися краскораспылителями разработан способ управления и принципиальная электрическая схема СУ, защищенные патентом РФ на изобретение.

На основе ММ определения координат контура разработано устройство измерения ширины и координат контура, защищенное патентом РФ на полезную модель.Имитационная модель СУ используется в учебном процессе. Разработанная СУ принята к реализации в проектах Орловского НИИЛегмаш при создании оборудования для покрывного крашения кож. Апробация работы. Результаты исследований доложены на:

1. Международной молодежной конференции «XXVI Гагаринские чтения» (г. Москва 2000 г.).

2. вш Всероссийской научно-технической конференции «Методы и средства измерений физических величин» (Н. Новгород 2002 г.).

3. Международной научной конференции «Компьютерное моделирование и информационные технологии в науке, инженерии и образовании» (Пенза 2003 г.).

4. II Международной научно-практической интернет-конференции «Энерго и ресурсосбережение -XXI век» (январь-июнь 2004 г. г. Орел).

5. Научно-технических конференциях ОрелГТУ (г. Орел 2003, 2004 г.г.). Публикации. Материалы проведенных исследований отражены в 9 публикациях, в том числе в описаниях к 2~ патентам на изобретение и полезную модель.

Структура и объем диссертации. Диссертационная работа состоит из введения, 4- глав, заключения, списка использованных источников из 103 наименований, 7 приложений и включает 119 страниц основного машинописного текста, содержит 33 рисунка и 3 таблицы, общий объем 143 страниц.

Выводы

Разработанная имитационная модель системы управления движущимися краскораспылителями, включающая измерение площади и координат контура движущихся плоских изделий различной конфигурации, транспортное запаздывание и включение/отключение исполнительных органов покраски с возможностью варьирования значений основных параметров (скоростей движения изделия и распылителей, расстояний между измерительными датчиками, размерами факела распылителей, контуров изделий и их углом поворота и т.д.) позволяет визуально наблюдать технологический рисунок траектории движения и покраски поверхности объектов с фиксированием расчетной и измеряемой площади объекта, количества элементов площади объекта, окрашиваемых с использованием СУ аналога, количества элементов площади объекта (количество включений/отключений исполнительного органа краскораспылителей) при использовании синтезированной системы управления и с фиксированием значений критерия оценки функциональной надежности синтезированной системы (Кн).

Предварительные исследования на имитационной модели позволили зафиксировать оптимальный технологический рисунок покраски при соотношении скоростей Vi=nV2, где п - количество измерительных датчиков, причем расстояние между датчиками при этом равно величине шага перемещаемого объекта и диаметру факела краскораспылителя (СС =Ь=Дф).

При выше фиксированных условиях (п=16, ОС =Ь=Дф=100 м.е.) были проведены экспериментальные исследования на разработанной имитационной модели («Орел 15») по определению параметров точности измерения площади и координат контура, по определению функциональной надежности работы исполнительного органа покраски с системой управления аналога и с синтезированной системой управления:

В результате экспериментальных исследований на 100 объектах - моделях

3 2 с различной конфигурацией и общей площадью 992-10 м.е. были получены следующие результаты:

- количество срабатываний исполнительного органа с СУ аналога и синтезированной СУ составило 5562 и 1050;

- средняя относительная погрешность измерения площади (координат контура) не превышает 1%;

- количество срабатываний исполнительного органа краскораспылителей по синтезированной системе управления по сравнению с аналогом сокращается в 5 раз (Кн=5,31)и определяется соотношением размеров площади и контура объекта;

- частота переключения исполнительного органа краскораспылителя синтезированной СУ по сравнению с аналогом уменьшается в 16 раз (fa=32 Гц, fc=2 Гц), при этом длительность импульса переключения во много раз больше, чем в аналоге (ti=0,03 с, t2Max= 0,36 с).

Произведенная оценка общей эффективности системы управления с использованием аналитических расчетов и имитационного моделирования по предложенной целевой функции показала, что достижение целевой функции обеспечивается как с учетом системного критерия устойчивости, так и с учетом системного критерия надежности при заданных ограничениях на частные критерии качества.

Sn-10 м.с

200

400

600

800

1000

Рисунок 4.4 Обобщенные показатели количества переключений исполнительного органа при использовании СУ аналога и синтезированной СУ.

CgggJ

Печать

Продолжить

IT Irftjgesl Р lmago<2 С tinage*3 Г" Iroages4

Элгру эигь

Загрузить

Загрузить

Загрузить

Загрузить

Загрузить ггпадеПВаГГьтр] *0

1 I □

2 |

JJ О и сг

Скорость д&ижетя ксжм Скорость движения распылителя

5 | 10 I го: 25 I 20 320

Pacrodfue межау 100 mm номер Шага

Ширина транспортера 1600 mm | 14

Размер фамла 100 mm

Колличмтво легкое 16

Реальная пллцааь Неи'денизя гикзшань Элементов кмчгцра Э лемемгов гикшалн

9612

17 Н зиб4705Э3235гэ| оо 0000 соаоооо 00000000 ооооооооо еооооооо

ООООООО осюоо ооо о

Тек!1Э

Рисунок 4.5 Пример интерфейса основной программы для объекта "квадрат".

P flut*iM jff Imopeil С* tmajts? С tma[>e&3 С 1гоа(Ю£< Степ ] Я|»И» Прсяолвцтъ |

Загрузить 1 [magil Vx'al tm | +15

Загрузить J [ma УгуаЗ Ьгл | +Э0

Загрузить 1 ImaEwlVa.^-trfi | Загсу)кгь | |mag;14ova5 brn ) Загу^лпъ | |mjyilWj6tfri | +90

Осесть cmobbwi nomi Ск.орость дмивснцнрасдлштеля б < 10! 20 1 25 | ЙП 320 ]

JJ □

2 | л

JJ о

5]|=.

-dJ сг

PeCTOCWS MB»a'J Ulifwig трак попадал Размер факела Колшчост DP А этносе Poo wan гтсшлщь Нгикмчя площадь ЭламаI«ав катера Элементов п/ютаи

100

160Э

100

16 нп номер Шага С

14

Э07Й

18

51

28гшшзззЩ

ООО оооо ооооо со оооо

ООО0009 ооооооо оооооо оооооо ооооо оо

Рисунок 4.6 Пример интерфейса основной программы для объекта "эллипс".

I Лшш

II Стол "| Печать П дополнить |

Затрцмсгь | Ьтр| *0

Загра^п» [ |гаввИУд2Ьтр| +'9

Э*грцаигь | ] ing»1 УГt«3 Ьтр | ->30

Загрузить ] |nMyjjl'f и* Ьшр| *€0

Здгря^яь | j I Ьтр)

З.У E>j3trfTb [ | roagol bmp] +30 u a з I <=> *J cr

СКОРОСТЬ s io i до f as I го

Скярост^адиияянд pacr

Hjcrmt*

UJiiptoiS Т(М||СПО(1Г»р« f л v iop

Ко/кичвспю a ГГ'** oe Р<Г*/»/И»в nfOUIMU-Н AI^UWH ПУХКХ

Элементов плниапы

100

1600

100

16 позе

20 В оо

ООО О ООО ооооо оооооо оооооооо

ОООСООООО оооооо оооооо

ООО оо сю о о ООО о

T**t18

Рисунок 4,7 Пример интерфейса основной программы для объекта "произв.форма".

Рисунок 4,8 Изменение относительной погрешности измерения площади различных объектов в зависимости от скорости их перемещения

Кк

14

13 12 11 10 9

3 7 6 5

4 3 2 1 0 t (цикл) квадрат -Ks -ш- треугольник -Ks —ь— эллипс

Прямоугольник -Ks -*-произв форма -Ks контур

Рисунок 4.9 Изменение количества элементов площади и элементов контура в каждом цикле (шаге) измерения для объектов с различными конфигурациями.

108

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В работе решена актуальная научно-техническая проблема, имеющая важное народно-хозяйственное значение и заключающаяся в повышении эффективности системы управления краскораспылителями с вынесенной подсистемой контроля координат контура окрашиваемых изделий за счет синтеза новых алгоритмов управления.

В процессе теоретического и экспериментального исследования на имитационной модели получены следующие основные результаты и сделаны выводы:

1. На базе системного анализа объектов управления с ТРЗ выявлены недостатки алгоритмов управления и сформирован новый подход к синтезу алгоритмов управления исполнительными органами движущихся краскораспылителей, основанный на дифференциально-интегральном принципе создания полного алгоритма управления, включающего информационно связанные ММ определения координат контура движущегося объекта, ММ кодового канала ТРЗ и алгоритмы управления включением / отключением краскораспылителей в заданных точках контура.

2. Разработана ММ определения координат контура движущегося объекта, основанная на последовательном логическом умножении состояний соседних датчиков измерительной линейки с выделением номера, а затем и кода датчика, зафиксировавшего первым контур объекта покраски, и формирования запрета на остальные последующие датчики в каждом шаге измерения, причем оценка состояний датчиков для первой координаты контура осуществляется с одной стороны, а для второй координаты — со второй стороны измерительной линейки.

3. Разработана ММ канала кодового ТРЗ, представляющая собой память типа FIFO, входные данные которой есть коды первой и второй координат контура, изменяющиеся в каждом шаге перемещения объекта, а длина памяти есть расстояние от зоны измерения до зоны покраски, выраженное в количестве шагов перемещаемого объекта.

4. Разработаны алгоритм определения позиции нахождения краскораспылителей и алгоритм момента их включения / отключения, представляющие собой два взаимосвязанных графа состояний, построенные на основе теории конечных управляющих автоматов.

5. Предложена обобщенная модель оценки качества и принятия решений по эффективности СУ, учитывающая общие (системные) критерии оценки (устойчивость, функциональная надежность) и частные критерии оценки качества.

6. Аналитически определена устойчивость синтезированной СУ, а на разработанной имитационной модели получены значения функциональной надежности и ряд других параметров, позволяющих оценить эффективность СУ.

7. На имитационной модели на 100 объектах с различной конфигурацией получено 5562 и 1050 срабатываний ИО соответственно для аналога и синтезированной СУ, что говорит о значительном сокращении объёма управляющей информации.

8. Частота переключения ИО краскораспылителя сокращается в 16 раз, а длительность импульса переключения увеличивается в 12 раз, что говорит о более облегченном режиме работы ИО, приводящему к более равномерному нанесению краски в каждом цикле и повышению элементной надёжности электрической части ИО.

8. По синтезированным алгоритмам разработан способ управления краскораспылителем, защищенный патентом РФ на изобретение.

9. Произведена оценка общей эффективности системы управления краскораспылителями по предложенной модели и показано, что достижение целевой функции обеспечивается как с учетом системного критерия устойчивости, так и с учетом системного критерия функциональной надежности при заданных ограничениях на частные критерии качества.

1. Проспект фирмы «Sharvo» (Франция): Электронная машина для измерения площади кож. «Metzonic С». 1985.

2. Проспект фирмы «Mostarolini» (Италия): Электронный измеритель поверхности «MAS prologic». 1988.

3. Авторское свидетельство СССР № 594404, МПК G01B11/28. Устройство для управления клеймельным механизмом / А. И. Суздальцев Опубл. 25.02.78. Бюл. № 7.

4. Авторское свидетельство СССР № 744454, МПК G05B15/02. Устройство для управления роботом-окрасчиком / А. И. Суздальцев Опубл. 30.06.80. Бюл. № 24.

5. Большаков П. А., Морозов А. И. Окраска кожи и обуви в электрическом поле. -Издательство «Легкая индустрия». М.: 1971 144с.

6. Авторское свидетельство СССР № 545714, МПК Д06НЗ/14. Устройство для обнаружения и удаления металлических частиц из движущегося материала / А. П. Мамонов, М. А. Овчинников и др. Опубл. 05.05.77. Бюл. № 5.

7. Авторское свидетельство СССР № 594227, МПК Д06Н/14. Устройство обнаружения и удаления металлических частиц из движущегося материала / А. П. Мамонов Опубл. 25.02.78. Бюл. № 7.

8. Авторское свидетельство СССР № 767254, МПК Д06НЗ/14. Устройство для обнаружения металлических частиц в движущемся материале / М. А. Овчинников, А. И. Суздальцев, А. Н. Ланген Опубл. 30.09.80. Бюл. № 36.

9. Суздальцев А. И., Некрасов Ю. Н. Регулятор-равнитель ткани для автоматизированного раскроя // Сб. научных трудов Орел ГТУ. т. 7 Орел. ОрелГТУ. 1995-с. 15- 17.

10. Ю.Костенко В. А., Суздальцев А. И., Озеров А. П. Комплекс оборудования с программным управлением для разрезания ткани на полотна, комплектованияполотен и последующего их настилания // Сб. научных трудов ВНИИЛтекмаш. Том 31., -М.: 1977. с. 104-110.

11. П.Медведев Г. М. Технология макаронного производства. М.: Колос. 1998. -272 с.

12. Суздальцев А. И., Дзевульская И. А. Анализ эксплуатационной надежности машин для измерения площадей обувных и швейных лекал // Р. С. оборудование для легкой промышленности. № 1. ЦНИИТЭИЛегпищемаш. 1979.-с. 21-26.

13. Авторское свидетельство СССР № 943254, МПК G01B11/28. Устройство для управления клеймельным механизмом в машине для измерения площади кож / А. И. Суздальцев. Опубл. 15.07.82. Бюл. № 26.

14. М.Патент РФ № 2124561, МПК С14В1/56. Способ управления клеймением кожи / А. И. Суздальцев, С. В. Светкин Опубл. 10.01.99. Бюл. № 1.

15. Патент РФ № 2147036, МПК С14В1/28. Способ управления клеймением параметров движущихся кож / А. И. Суздальцев, В. А. Лобанова Опубл. 27.03.2000. Бюл. № 9.

16. Архангельский В. А., Овчинников М. А. Обнаружение металлических частиц в нетканых материалах // Труды ВНИИЛТЕКмаш. Т. 3. 1974. с. 78 -84.

17. Авторское свидетельство СССР № 1348255. МПК Д06НЗ/14. Устройство для удаления обломков игл из движущегося полотна / А. П. Мамонов Опубл. 30.10.87. Бюл. №40.

18. Патент РФ № 2119985, МПК Д06НЗ/14. Способ обнаружения металлических частиц в движущемся материале / А. И. Суздальцев, Е. В. Мосина, Н. А. Сафронова Опубл. 10.10.98. Бюл. № 28.

19. Патент РФ № 2147327, Д06НЗ/14. Способ обнаружения металлических частиц в движущемся материале / А. И. Суздальцев, В. А. Лобанова Опубл. 10.04.2000. Бюл. № 10.

20. Патент РФ № 2180373, МПК Д06НЗ/14. Способ обнаружения и удаления металлических частиц в движущемся материале / А. И. Суздальцев, В. О. Андреев, С. Е. Тиняков Опубл. 10.03.02. Бюл. № 7.

21. Суздальцев А. И., Мосина Е. В., Сафронова Н. А. Построение имитационной модели обнаружения металлических частиц в движущемся полотне // Сб. научных трудов ученых Орловской области. Вып. 4. Том 1. Орел: Орел ГТУ. 1998.-с. 64-68.

22. Андреев С. В., Амирханов Д. Р. Результаты испытаний опытного образца агрегата марки АПКС-1800-2-К для покрывного крашения и сушки кож // Сб. научных трудов ВНИИЛТекмаш. т. 5 М.: 1976. - с. 89 - 96.

23. Андреев С. В., Дрыкер Ю. Е., Булатников Е. Ф. Автоматическое управление работой распылителей, щеток и завешиванием кож в сушилке агрегатов покрывного крашения и сушки кож // Труды ВНИИЛТекмаш. Т.З.: 1974. с. 30 -37.

24. Суздальцев А. И., Костенко В. А. Запоминающее устройство с транспортным запаздыванием в кожевенной промышленности // Труды ВНИИЛТЕКмаш. Т. 28. 1977. с. 49 - 55.

25. Цыганков О. Г., Дородных В. П., Суздальцев А. И., Пудов В. А. Новое устройство для управления рабочими органами окраски кож с использованием интегральных схем // Труды ВНИИЛТЕКмаш. Т. 28. 1977 с. 42 - 49.

26. Суздальцев А. И. Транспортное запаздыванием в АСУТП как объект исследования // Сб. научных трудов. Т. 8. Орел: Орел ГТУ. 1996.- с. 166 - 171.

27. Авторское свидетельство СССР № 796660. МПК G05B15/02. Устройство управления клеймельным механизмом / А. И. Суздальцев Опубл. 15.01.1980. Бюл.№2

28. Устройство для управления нанесением покрытий / Э. И. Кожевенная промышленность. № 1. ЦНИИТЭИЛегпром. М.: 1976. - с. 27.

29. Громов Ю. Ю., Матвейкин В. Г., Земской Н. А. Системы автоматического управления с запаздыванием: Учебное пособие. Тамбов: Издательство ТГГУ. 2000. 75 с.

30. Уапее J., Van Doren. Overcoming the deadtime dilemma // Control Engineering. June. 1997.

31. Клюев А. С., Карпов В. С. Синтез быстродействующих регуляторов для объектов с запаздыванием. М.: Энергоатомиздат. 1990. - 176 с.

32. Родионов А. М. Нестандартные управления в системах переменной структуры с запаздыванием // А и Т. 1986. № 2. - с. 173-175. 35.Эльсгольц J1. Э., Норкин С. Б. Введение в теорию дифференциальных уравнений с отклоняющимся аргументом. — М.: Наука. 1971.

33. Абдулаев А.А Джафаров Э.М. Частотный критерий устойчивости СПС с запаздыванием // А и Т. №6-1979.-е. 198-205

34. Карпов В. С. Синтез квазиоптимальных по быстродействию систем управления с запаздыванием на основе преобразования координат состояния объекта // Динамика электромеханических систем. Тула: ТУЛИИ. 1997. - с. 93 -97.

35. Суздальцев А. И. Автоматизация технологических комплексов с объектами управления, функционально связанными постоянным и переменнымтранспортными запаздываниями / Автореферат диссертации д. т. н. спец. 05.13.06.-Орел: Орел ГТУ. -2002. 35 с.

36. Советов Б. Я., Яковлев С. А. Моделирование систем. Учебник для вузов по спец. «Автоматизированные системы управления». -М.: Высшая школа. 1985. -271 с.

37. Лазарев В. Г., Пийль Е. И. Синтез управляющих автоматов 2 изд. - М.: Энергия. 1978.-408 с.

38. Крутов В. Н., Данилов Ф. М., Кузмик П. К. и др. Основы теории автоматического регулирования. Учебник для машиностроительных специальностей вузов под ред. В. И. Крутова. Машиностроение. 1984-368 с.

39. Корячко В. П., Курейчик В. М., Норенков И. П. Теоретические основы САПР М.: Энергоатомиздат. 1987. - 400 с.

40. Саати Т. Принятие решений. Метод анализа иерархий. М.: Радио и связь. 1993.-320 с.

41. Справочник проектировщика АСУТП / Г. Л. Смилянский и др. М.: Машиностроение. 1983. - 527 с.

42. Иващенко Н. Н. Автоматическое регулирование. Теория и элементы систем. -М.: Машиностроение. 1973. -606 с.

43. Брадис В. М. Четырехзначные математические таблицы. М.: Просвещение. - 1981.-96 с.

44. Корн Г., Корн Т. Справочник по математике для научных работников и инженеров. Пер. с англ. М.: Наука. 1970. - 720 с.

45. Справочник по теории автоматического управления / Под ред. А. А. Красовского. М.: Наука. 1987. - 712 с.

46. Основы автоматического регулирования. Т. 2. Элементы систем автоматического регулирования / Под ред. В. В. Солодовникова. М.: Машгиз. 1959.-724 с.

47. Сташин В. В. И др. Проектирование цифровых устройств на однокристальных микроконтроллерах / В. В. Сташин, А. В. Урусов, О. Ф. Мологонцева. М.: Энергоатомиздат. 1990. - 224 с.

48. Свидетельство на полезную модель № 28236. Устройство для определения параметров движущихся плоских изделий / А. И. Суздальцев, С. В. Попов. -Опубл. 10.03.2003. Бюл. № 7.

49. Патент № 2225634 РФ, МПК G05B15/02. Способ управления движущимся краскораспылителем / А. И. Суздальцев, Ю. В. Колоколов, С. В. Попов, -опубл. 10.03.2004. Бюл. № 7.

50. Гивоне Д., Россер Р. Микропроцессоры и микроконтроллеры: Вводной курс: Пер. с англ. -М.: Мир, 1983- 464с.

51. Филимонов А.Б. Спектральная декомпозиция систем с запаздываниями. Компенсация запаздываний. М.: Физматиздат.-2002 - 288с.

52. Николайчук О.И. Системы малой автоматизации /О.И.Николайчук-М.: Салон-Пресс.-2003.-256с.

53. Практическое руководство функционально-ориентированной разработке ПО(Палмер С., ФелсингД.)(Изд. дом "Вильяме" М.)(2002т.)

54. Visual Basic 6. Руководство разработчика ( Петрусос Е.) (Питер СПб,) (2000г.)

55. Visual Basic. ПОЛНОЕ руководство пользователя ( Алиев В.) (М., Солон-Пресс) (2002г.)

56. Практика программирования: Visual Basic, С++ Builder, Delphi ( Кетков Ю., Кетков А.) (BHV-Петербург СПб) (2002г.)

57. Архитектура .NET и программирование на Visual С++( Торстейнсон П., Оберг Р.){ Изд. дом "Вильяме" М.) (2002г.)

58. Авторское свидетельство №319656 СССР, МПК D06H3/08. Устройство для измерения ширины рулонных материалов/А.И.Суздальцев Опубл. 02.11.71, бюл. №33.

59. Авторское свидетельство №540130 СССР, МПК G01B7/04. Устройство для измерения ширины материалов/А.И.Суздальцев, В.А.Костенко — Опубл. 25.12.76, бюл. №47.

60. Авторское свидетельство №717528 СССР, МПК G01B7/04. Устройство для измерения ширины и площади длинномерных материалов / А.И.Суздальцев, В.А.Костенко Опубл. 25.02.80, бюл. №7.

61. Суздальцев А.И., Попов С.В. Определение координат контура плоских движущихся объектов // Материалы шестой Всероссийской научнотехнической конференции «Методы и средства измерений физических величин». МВВО АТН РФ. Н.Новгород. 2002 - с.7.

62. Суздальцев А.И., Попов С.В. Синтез системы контроля и управления роботом окрасчиком // Контроль.Диагностика. № 5 - 2003 - с.23 - 27.

63. Волкова В.Н., Денисов А.А Основы теории систем и системного анализа: Учеб. для вузов по направлению "Систем, анализ и упр."/. -СПб: Изд-во СПбгГТУ, 1997. -570 е.:

64. Блекю. Сети ЭВМ : Протоколы , стандарты , интерфейсы: пер. с англ. -М.:Мир. 1990.-506с.

65. Вендров A.M. Один из подходов к выбору средств проектирования баз данных и приложений // СУБД.№3 1995.-с45-52

66. Грайс Д. Графические средства персонального компьютера Пер. с англ. -М.: МИР, 1989.-376с.

67. Гультяев А.К. MATLAB 5.2. Имитационное моделирование в среде Windows: Практ. пособие СПб: КОРОНА принт, 1999. -288 с

68. Колпаков И.Ф. Критерии выбора стандартных интерфейсов // Автометрия , №3 1980.-С.28-33

69. Коутс Р., Влейминк И. Интерфейс "человек-компьютер": Пер. с англ. -М.: Мир, 1990. -501 с.

70. Минаси М. Графический интерфейс пользователя. Секреты проектирования/ Пер с англ. -М.: Мир, 1996. -159 с.

71. Петров Б.Н. Соколов Н.И. Липатов А.В. и др. Системы автоматического управления объектами с переменными параметрами: Инженерные методы анализа и синтеза -М. Машиностроение , 1986.-256с.

72. Растригин JI.А. Современные принципы управления сложными объектами .М.: Советское радио. 1980-232с.

73. Суздальцев А.И. Контрольные системы со следящими подсистемами , адаптивными к транспортному запаздыванию // Приборы и системы. Управление. Контроль. Диагностика. №10 , 2001.-с.54-57

74. Ю.ТУ Современная теория управления Пер. с англ. Я.Н.Гибадулина под редакцией В.В.Солодовникова -М.: Машиностроение , 1971. -472 с.

75. Суздальцев А.И. Цифровое сканирование в измерительных процессах в легкой промышленности // Сборник научных трудов ОрелГПИ Том 5 Орел: ОрелГПИ. 1994-С.67-72

76. Шеннон Р. Имитационное моделирование систем искусство и наука .-М.:МИР, 1978.-418с.

77. Уемов Л.И. Системный подход и общая теория систем -М.: Мысль 1978-272с.

78. Суздальцев А.И. Мосина Е.В. Структурный синтез и исследование автомата для пометки металлических частиц / Сборник научных трудов ученых Орловской области. Выпуск 4. В двух томах. Том1.-Орел: ОрелГТУ.1998.-с64-68.

79. Современная прикладная теория управления : Оптимизационный подход в теории управления / под редакцией А.А.Колесникова. -Таганрог: Из-во ТРТУ,2000. 4.1.-400с.

80. Колесников А. А. Построение систем автоматического управления, оптимальных по совокупности критериев качества // Изв.Вузов. Электромеханика. 1975№10

81. Светкин С.В. Суздальцев А.И. Синтез систем управления подвижными объектами с 7-ю степенями свободы /Сборник научных трудов ученых Орловской области. Вып.4 В двух томах. Том l.-Орел: ОрелГТУ.1998.с.76-83

82. Колоколов Ю.В. Суздальцев А.И. Лобанова В.А. Пользовательский интерфейс имитационного моделирования структуры системы управления технологическим комплексом // Труды международной конференции

83. Пользовательский интерфейс в современных компьютерных системах" -ОрелЮрелГТУ. 1999-с.314-319

84. Скотт Д.Ф. Разработка прикладных систем на Visual Basic for Windows: Пер. с англ. -М.: Исланд, 1994. -478 е.: ил. Пер. изд.: Visual basic for Windows Developer's Guide/Scott D.F. - S.I., 1993

85. Орвис В.Дж. Visual Basic for Applications на примерах. -M.: Бином; Киев: Торгово-издат. бюро BHV, 1995. -511 е.: ил.

86. Хальворсон М. Microsoft Visual Basic 5: Шаг за шагом: Пер. с англ. -М.: ЭКОМ, 1998. -428 е.: ил. Пер. изд.: Microsoft Visual Basic 5.Step by Step. -Washington, 1997

87. Телло Э. Объектно-ориентированное программирование в среде Windows/ Пер.с англ.Д.М.Арапова,А.К.Петренко. -М.: Высш.шк., 1993. -347 с.

88. Буч Г. Объектно-ориентированное проектирование с примерами применения/ Пер.с англ.А.А.Иванова и др.;Под ред.А.Н.Артамошкина. -Киев: Диалектика; М.: И.В.К., 1992. -519 с.

89. Скворцова Т.И. Технология объектно-ориентированного программирования: Учеб.пособие. -М., 1996. -66 е.: ил. В надзаг.:Моск.гос.акад.приборостроения и информатики.Библиогр.:с.66

90. Семенчев Е.А. Технология построения объектно-ориентированных программных комплексов: Учеб.пособие. -Тула, 1997. -110 е.: ил. В надзаг.:Тул.гос.ун-т.Библиогр.:с.108 (22 назв.).

91. Пол А. Объектно-ориентированное программирование на С++/ Пер. с англ. Д.Ковальчука. -М.: Binom; СПб: Невский диалект, 1999. -461 с.

92. Вал транспортера измеритель весакожа измерительная линеика1. ТМК струнный транспортерклеимельное устройство

93. Рисунок ПА 1.1. Комплекс измерения и клеймения параметров кож.

94. Вал транспортера измерительная линейка краскораспылительвал транспортераструнный транспортер

95. Рисунок ПА 1.2. Комплекс покраски и сушки кож.

96. Продолжение приложения А (Продолжение)

97. Рисунок ПА1.3. Комплекс обнаружения и удаления металлических частиц по А.С. СССР №767254материал

98. Рисунок ПА 1.4 Комплекс обнаружения и удаления металлических частиц по патенту ФРГ № 957384122