автореферат диссертации по информатике, вычислительной технике и управлению, 05.13.06, диссертация на тему:Система управления качеством битумных вибродемпфирующих материалов

На правах рукописи

□03469505

Калюжный Алексей Александрович (/^^А

СИСТЕМА УПРАВЛЕНИЯ КАЧЕСТВОМ БИТУМНЫХ ВИБРОДЕМПФИРУЮЩИХ МАТЕРИАЛОВ

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

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

1 4 20С9

Санкт-Петербург 2009

003469505

Работа выполнена в государственном образовательном учреждении высшего профессионального образования Балаковский институт техники, технологии и управления (филиал) Саратовского государственного технического университета

Научный руководитель - Бирюков

доктор технических наук, профессор Владимир Петрович

Официальные оппоненты -доктор технических наук, профессор

Кашмет

Владимир Васильевич

кандидат технических наук, доцент

Епишкин

Александр Евгеньевич

Ведущая организация Санкт-Петербургский

государственный университет растительных полимеров

Защита состоится 2009 г. в 7 ^^ час., ауд. на

заседании совета по защите докторских и кандидатских диссертаций Д 212.230.03 при государственном образовательном учреждении высшего профессионального образования «Санкт-Петербургский государственный технологический институт (технический университет)»

С диссертацией можно ознакомиться в фундаментальной библиотеке института

Огеывы на автореферат в одном экземпляре, заверенные печатью, просим направлять по адресу: 190013, Санкт-Петербург, Московский пр., д.26, Санкт-Петербургский государственный технологический институт (технический университет), Ученый совет, факс: 712-77-91, Email-.dissovet@lti-gti.ru.

сОу

Автореферат разослан «___»__2009 г.

у ченыи секретарь совета доктор технических наук

В.И. Халимон

Общая характеристика работы Актуальность работы. Одним из основных направлений повышения акустического комфорта автомобилей является использование материалов, обеспечивающих поглощение акустической и вибрационной энергии. Недостаточный уровень и большая нестабильность характеристик вибродемпфирую-щих материалов (ВДМ) не позволяют автомобилям отечественного производства достичь требуемых на мировом рынке акустических характеристик автомобилей, что снижает их конкурентоспособность.

Получение высокого качества вибродемпфирующих материалов традиционным для химико-технологических процессов путем повышения требований к стабильности характеристик исходных ингредиентов и технологического процесса не может быть обеспечено и необходимо создание эффективных систем управления технологическим процессом, что в настоящее время затруднено недостаточной изученностью технологического процесса производства ВДМ как объекта управления качественными показателями готовой продукции, отсутствием данных об источниках и характеристиках возмущающих воздействий, о возможных управляющих воздействиях и их эффективности.

Но основным препятствием является отсутствие методов контроля полуфабрикатов на переходах технологического процесса, большой продолжительности лабораторного анализа вибродемпфирующих характеристик выпускаемых материалов, в результате чего он используется только для отбраковки продукции, не удовлетворяющей техническим условиям, и не может быть использован для целей управления.

Целью работы является разработка автоматизированной системы управления качественными показателями битумных вибродемпфирующих материалов в условиях нестабильности характеристик исходных компонентов и действия других возмущающих воздействий.

Данная работа выполнена в рамках целевой программы развития научного потенциала высшей школы на 2009 -2010 годы по проекту «Создание научных основ разработки эффективных систем управления химико-технологическими процессами с широкополосными статистическими неконтролируемыми возмущениями») и хоздоговоров №899 от 13. 09. 2007 г. и 988 от 27. 09.2007 г. с ОАО «Балаковорезинотехника».

Поставленная цель достигалась путем решения следующих задач.

1. Исследовать технологический процесс изготовления битумных вибродемпфирующих материалов как объект управления композитным коэффициентом потерь, построить математические модели объекта управления, возмущающих воздействий.

2. На основе методики решения расширенной задачи управления исследовать

\xviyrivinu XIV ЛШ1Ш1ЫЛУ1 у црииллшщпл

действий спектральным характеристикам возмущающих воздействий и при необходимости выявить направления доработки объекта управления для обеспечения требуемого уровня его управляемости. 3. Разработать более быстрый метод оценки композитного коэффициента потерь

полуфабрикатов и готовой продукции, обеспечивающий эффективную работу канала обратной связи системы управления.

4. Путём целенаправленной доработки объекта управления, структуры и алгоритма системы управления повысить точность управления композитным коэффициентом потерь до требуемого уровня.

5. Создать робастный регулятор композитного коэффициента потерь битумных вибродемпфирующих материалов, обеспечивающий устойчивую работу при имеющейся нестабильности объекта управления и снижение дисперсии регулируемого параметра в 3-4 раза.

Методы и средства исследования. При выполнении диссертационной работы применялись методы дисперсионного, регрессионного анализа, теории случайных функций и анализа временных рядов, планирования и обработки результатов эксперимента, теории оптимального, робастного управления, статистического моделирования.

Достоверность результатов обеспечивается использованием современных методов исследования, представительными выборками экспериментальных данных, согласованностью построенных математических моделей с экспериментальными данными, совпадением результатов, полученных разными методами, использованием современных методов анализа и синтеза систем управления, современного лицензионного программного обеспечения.

Научная новизна работы.

1. Выявлено, что имеющееся на технологическом процессе соотношение динамических характеристик объекта управления по управляющему воздействию и спектральных характеристик возмущающих воздействий не позволяет обеспечить эффективное управление качественными показателями вибродемпфирующих материалов.

2. Рассмотрение расширенной задачи управления на основе анализа взаимного расположения амплитудной частотной характеристики замкнутой системы по возмущающему воздействию и спектральной плотности возмущающего воздействия позволило расширить информационное обеспечение технологического процесса как объекта управления и добиться снижения влияния возмущающих воздействий для практически неуправляемого исходного объекта.

3. Выявлено, что снижение части среднечастотных возмущений позволяет повысить эффективность работы системы не только за счет устранения части возмущений, но и за счет расширения зоны эффективной работы обратной связи в сторону высоких частот и уменьшения чувствительности системы управления к возмущающему воздействию в зоне эффективной работы.

4. Создан робастный регулятор, позволяющий обеспечить устойчивую и эффективную работу разрабатываемой системы управления при изменении параметров объекта по каналам управления и режима смешения битумной смеси в непрерывном смесителе.

Практическая значимость работы. 1. Импедансный метод и компьютерная система исследования характеристик битумных вибродемпфирующих материалов позволяют уменьшить продолжительность оценки модуля упругости, коэффициента потерь с 4

часов до 20 минут и могут быть использованы при исследовании и решении задач управления характеристиками других полимерных материалов.

2. Разработанные компьютерная система исследования модуля упругости и коэффициента потерь полимеров и методика оценки композитного коэффициента потерь на основании модуля упругости и коэффициента потерь материала могут быть адаптированы и применены для исследования других материалов.

3. Разработанная комбинированная робастная система управления композитным коэффициентом потерь битумного вибродемпфирующего материала позволяет уменьшить влияние возмущающих воздействий в 3,56 раза, увеличить выход продукции, соответствующей требованиям технических условий, уменьшить удельный расход исходных компонентов, повысить производительность технологической линии производства битумного материала.

На защиту выносятся следующие положения:

1. Результаты анализа управляемости исходного объекта управления, показавшие, что имеющееся соотношение спектральных характеристик возмущающих воздействий и динамических характеристик объекта управления по управляющему воздействию не позволяет обеспечить эффективное управление качественными показателями вибродемпфирующих материалов и что необходима доработка технологического процесса как объекта управления.

2. Расширенное информационное обеспечение и новая структурная схема технологического процесса как объекта управления, позволившие достигнуть коэффициента эффективности управления 3,56 при достижимом коэффициенте эффективности для исходного объекта управления 1,1.

3. Новая структурная схема системы управления композитным коэффициентом потерь битумных вибродемпфирующих материалов с контуром управления по обратной связи на основе оценки композитного коэффициента потерь на выходе непрерывного смесителя и канала компенсации возмущающих воздействий на первой стадии то косвенной оценке композитного коэффициента потерь.

4. Компьютерная система исследования модуля упругости и коэффициента потерь битумных вибродемпфирующих материалов на основе прибора УИМ и методика оценки композитного коэффициента потерь на основе математической модели колебания консольно-закрепленной балки, позволившие анализировать характеристики материала на выходе непрерывного смесителя и снизить транспортное запаздывания объекта управления с 4 часов до 20 минут.

5. Комбинированная робастная система управления, обеспечивающая устойчивое эффективное управление композитным коэффициентом потерь битумного вибродемпфирующего материала при имеющейся нестабильности параметров объекта управления.

АпПлГкЛТШП ЛПИГ11» яч»ч«л»« »•«Клтт ■

< жириимцпм рС^*11р1а1ио райи I оь

Результаты работы докладывались на: Международной технической конференции «Математические методы в технике и технологиях - ММТТ-21» (Саратов: СГТУ, 2008); Четвёртом саратовском салоне изобретений, инноваций и инвестиций (Саратов: СГТУ, 2009); конференции БИТТиУ СГТУ

посвященной 50-летию БИТТУ (Балаково: БИТТУ СГТУ, 2007), Научно -технических конференциях БИТТУ СГТУ (Балаково: БИТТУ СГТУ, 2007,2008,2009).

Публикации. По материалам диссертации опубликованы: 4 статьи в сборнике научных трудов «Автоматизация и управление в машино- и приборостроении» (Саратов: СГТУ, 2007), 2 статьи в сборнике научных трудов «Автоматизация и управление в машино- и приборостроении» (Саратов: СГТУ, 2008), 1 статья в сборнике научных трудов «Проблема прочности, надежности и строительных и машиностроительных конструкций» (Саратов: СГТУ, 2005), 1 статья в научно-техническом журнале, рекомендованном ВАК РФ «Вестник СГТУ» (Саратов: Вестник СГТУ №2,2009).

Разработанная автоматизированная система управления принята к внедрению техническим советом ОАО «Балаковорезинотехника». Компьютерная система исследований характеристик материалов импедансным методом на основе прибора УИМ внедрена на ОАО «Балаковорезинотехника». Результаты работы внедрены в учебный процесс в БИТТУ.

Структура и объем работы.

Диссертация состоит из введения, четырех глав, выводов, списка использованной литературы из 122 источников и 6 приложений. Работа изложена на 153 страницах, содержит 78 рисунков, 27 таблиц.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введепии обосновывается актуальность темы диссертации, сформулированы цели и задачи работы, показаны научная новизна и практическая значимость результатов, структура работы.

В первой главе рассмотрен технологический процесс производства битумных вибродемпфирующих материалов, произведены статистический анализ вибродемпфирующих показателей основных серийно выпускаемых на ОАО «Балаковорезинотехника» материалов для автомобилей ВАЗ, анализ существующих систем и проблем управления качественными показателями производимых материалов, показана актуальность и поставлена задача повышения стабильности композитного коэффициента потерь вибродемпфирующих материалов путем создания системы управления.

Битумные смеси в ОАО «Балаковорезинотехника» производятся на основе нефтяного битума Пластбит и наполнителей: мел, слюда, асбест, окись кальция, полимерные добавки. Все компоненты смешиваются в дискретных смесителях, затем партии битумной смеси передаются в непрерывный смеситель, где усредняются по составу и характеристикам, затем каландрируются в листовой материал, который охлаждается в водяной ванне, покрывается клеевыми и антиадгезионными материалами, сушится, нарезается на заготовки и упаковывается.

Основным качественным показателем вибродемпфирующих материалов является композитный коэффициент потерь (КПП), который определяется согласно международному стандарту АБТМ 756 методом вынужденных резонансных колебаний металлической пластины с нанесенным на нее испытуемым материалом.

Временной ряд и гистограмма значений ККП для материала ПЛК -190 (рис. 1) при заданном техническими условиями значении ККП > ОД2 (безразм.) показывают низкий средний уровень и большую дисперсию композитного

коэффициента потерь материала. Исследование влияния изменения параметров исходных компонентов на КПП методом дисперсионного

1 Ик/ Норма 0,) 2

Л , / тш Ж

007 0С8 ОЮ 01 011 012 013 014 0.15 016 01? 018

Рис. ]. Временной ряд и гистограмма композитного коэффициента потерь материала ПЛК-190

анализа показало значимое влияние нестабильности характеристик исходных компонентов на характеристики готовой продукции.

В настоящее время задача управления технологическими процессами производства ВДМ решена на уровне стабилизации режимных параметров, управления транспортировкой и дозировками исходных ингредиентов. Отсутствие систем управления качественными показателями обусловлено тем, что технологический процесс не исследован как объект управления. Ко основной причиной является неготовность процесса для применения методов управления вследствие отсутствия возможности измерения качественных показателей полупродуктов, большой длительности анализа характеристик готовой продукции. Наличие транспортного запаздывания до 48 часов вследствие большой продолжительности лабораторного анализа композитного коэффициента потерь готовой продукции при оценках времени затухания автокорреляционной функции для различных материалов до 15 часов не позволяет создать эффективную систему управления и показывает необходимость доработки технологического процесса как объекта управления с целью создания условий для эффективной работы обратной связи.

На основании этого сформулирована цель работы и поставлены задачи, требующие решения для достижения поставленной цели.

Во второй главе построена структурная схема системы управления композитным коэффициентом потерь вибродемпфирующих материалов для существующего объекта управления, построены математические модели объекта управления по управляющим воздействиям, иссттедппятл статистические характеристики и построены формирующие фильтры возмущающих воздействий, произведен синтез стохастического линейно-квадратичного регулятора для существующего объекта управления, получена количественная оценка эффективности его регулятора.

Объект управления композитным коэффициентом потерь (рис.2) содержит последовательно включенные стадии дискрешош смешения исходных компонентов, смешения партий битумной смеси в непрерывном смесителе, технологические переходы от непрерывного смесителя до выхода готовой продукции, стадию исследования характеристик готовой продукции в лаборатории.

Стадии смешения исходных компонентов и битумной смеси в дискретном и непрерывном смесителе формируют вибродемпфирующие характеристики готовой продукции. Последующие стадии практически не влияют

на вибродемпфирую-

1

1

Дискретный Непрерывный Технологические Лабораторный

смеситель смеситель —» переходы от каландра —* анализ

(буферная емкость) до лаб. анализа

Рис. 2. Структурная схема объекта управления композитным коэффициентом потерь

I ци с Харшмсришти

битумного материала, но определяют динамические характеристики объекта управления.

Неконтролируемыми возмуще-

ниями на первой стадии /5 являются изменение реакционной способности Сшту-ма и активных наполнителей, количества и характеристик добавляемых отходов ВДМ. Управляющим параметром на первой стадии является дозировка битума. Выходных параметров, характеризующих качество битумной смеси на выходе дискретных смесителей, нет. На стадии непрерывного смешения неконтролируемыми возмущениями /2 являются изменение вязкости, уровня смеси, расхода смеси на входе и выходе. Качественные показатели вибродемпфирую-щих материалов определяются на выходе технологического процесса лабораторным путём, что создаёт запаздывание в объекте управления. Ошибка лабораторного анализа представлена случайным процессом п.

На рис. 3 представлена структурная схема системы управления композитным коэффициентом потерь битумного вибродемпфирующего материала для существующего технологического процесса, где обозначено: ММ 1, ММ 2, ММЗ - математические модели первой и второй стадии смешения и технологического перехода от непрерывного сме-' сителя до получения результатов * лабораторного анализа; УУ -управляющее устройство; и -управляющее воздействие;

х,, х3, х, - переменные состояния Рис. 3. Структурная схема система управления объекта управления; у - регули-исходным объектом управления руемая переменная ККП;/-не-

контрпттипуемое возмущение, приведенное к выходу объекта упрввления.

Применяемый для изготовления битумных смесей нефтяной битум Пластбит II насыщен асфальтенами, имеющими различные активные функциональные группы и образующими мицеллы, окруженные масляным экраном. Мицеллы за счет физической адгезии и хемосорбции с наполнителями в структуре минерального композита образуют физические и химические сетки, в результате чего свойства битумного минерального композита становятся аналогичны свойствам полимерных материалов.

ММ 2 ММ 3

Исследование влияния концентрации используемых наполнителей в двухкомпонентной смеси показало непрерывное повышение композитного коэффициента потерь и плотности материала при повышении концентрации мела, асбеста и слюды (рис. 4).

Построение математической модели зависимости композитного коэффициента потерь и плотности битумного вибродемпфирующего материала от концентрации компонентов производилось методом факторного эксперимента. Полученная математическая модель имеет вид

Наполнитель. 'Л

Рис. 4. Влияние концентраций наполнителей: а) на ККП, б) на плотность

у, =О,12-7,Н0^х,+8,ЫО-5х2-1,НО~4х3+3,3-1О^х4,

,=1819-

0,124 х, + 0,84 х3+ 3,599л,

0) (2)

где х1,х2,х3,х4- концентрации битума, мела, слюды, асбеста (%); у,,у2 - коэффициент композитных потерь (безразм.) и плотность (кг/м3).

Все коэффициенты математических моделей значимы, кроме коэффициентов для слюды и асбеста, находящихся на уровне значимости. Показатели адекватности, соответственно, равны:

- коэффициент множественной детерминации Я,2 = 0,54, Л22 = 0,8;

- критерии Фишера Г = $ Д2 «м , соответственно = 44,7, ^ = 158;

- стандартная остаточная ошибка я,2 = 0,0075, $22 = 29.

Адекватность моделей также подтверждается графиками экспериментальных, расчётных значений и отклонений расчётных от экспериментальных значений, представленных на рис. 5.

0.12 2000

0.10

Я 1900

006 а "6 1800

2 С

0.02 1 § 1700

0.00 £ 1ГЛ0

-0.02

-0.04 1500

Предсказан Ошибка прогноза

г **

100 120 140

Рис. 5. Графики экспериментальных и расчётных значений: а) ККП, б) плотности

Уточнение оценок коэффициентов объекта управления по возможным управляющим воздействиям произведено методом активного эксперимента по каждому входному фактору. Полученные оценки и коэффициенты множественной корреляции сведены в таблицу 1.

Таблица. 1 Оценки коэффициентов передачи

Компонент смеси Коэффициент передачи на ККП К2 Коэффициент передачи на плотность

Битум -0.0005 0.76 -4.25 0.96

Слюда 0.0001 0.75 0.42 0.86

Агбогт п пллт п и л л 0 82

Мел о.оооз 0.48 3.34 0.9

В качестве управляющих воздействий приняты дозировки битума и мела, т.к. по ним наибольшие коэффициенты передачи и оценки коэффициентов по этим каналам являются статистически достоверными (г-критерии для них 11,93 и 5,58 по сравнению с 1,45 и 1,85 для слюды и асбеста).

Коэффициенты по дозировкам битума Аттт имела Атии наККП Д ц и плотность Др равны: = -0,0005 АтШТ(%), Ац = 0,0003 Дтмт (%), (3) Др = -4,25Дтшг(%), Ар = 3,34Дтмет (%). (4)

Структурная схема исходного объекта управления композитным коэффициентом потерь с управлением по расходу битума и показана на рис. 6. ¡У^ передаточная функция дискретного смесителя. При принятии за единицу времени и период дискретизации

_ ■*)

—

/

Рис. 6. Структурная схема исходного объекта управления

продолжительности приготовления одной партии (г, = 30мин) период дискретизации в относительном времени равен ДГ = 1, а передаточная функция (г) = —0,0005 . (5)

- передаточная функция непрерывного смесителя по ККП. При описании процесса смешения битумного материала ячеечной моделью второго порядка, представляющей собой два последовательно включенных звена идеального смешения, объеме материала в смесителе Уа - 4 м3, номинальном расходе материала на выходе в = 2 м3 /ч, принятом периоде дискретизации 0,094г +0.066

Г2(г) = -

(6)

г" -1,1977 + 0,358

(^,(г) = 1/г8- дискретная передаточная функция технологического перехода от непрерывного смесителя до выхода лабораторного анализа, описанного звеном транспортного запаздывания. При установке прибора в цеховой лаборатории и правильной организации работы время транспортного запаздывания может быть сокращено от исходных 48 до 4 часов (8 партий).

гг'г- формирующий фильтр возмущающего воздействия, модель которого получена путем аппроксимации спектральной плотности возмущающего воздействия (рис. 7) дробно-рациональной функцией частоты, расщепления, факторизации и дискретизации. Здесь и далее частота выражается в количестве колебаний на период дискретизации (кол./ДТ). На вход формирующего фильтра подаётся случайный процесс м> типа белый шум. Ф , . 0,006326 +0,055г' -0,08Вг4 + 0,0078гэ + 0,036гг +0,012г +0,0008 ! 2 ~~ г7 -3,75г6 +5,776г5 - 4,663г4 + 2,07г3 -0,478г2 + 0,044г - 2 ■ 10'6 '

Построенный фильтр устойчив, его полюсы находятся внутри окружности единичного радиуса 21;2=0,7515±8,1е-81; г3=0,7632; 24=0,5908;

(7)

0,6065; г6=4,54е-5; 27=0,2865.

0.012 -

8 о.ою Е „

I ™ 0 008

' I 0.006

■Я

| 2 0.004

<5 0.002 0.000

-Экспериментальная —Аппроксимация

0.00 0.05 0.10 0.15 0.20 0.25 0.30 0.35 0.40 0.45 0.50 Частота, кол./ДТ

Рис.7. Спектральная плотность ККП для материала ПЛК-190

Для исходного объекта управления построены расширенная модель в пространстве состояния и стохастический линейно-квадратичный регулятор с наблюдателем на основе фильтра Калмана для фильтрации ошибок измерения. Оценка коэффициента эффективности управления исходным процессом в виде

отношения дисперсий выходной переменной разомкнутой и замкнутой систем, полученная компьютерным моделированием работы системы, равна кофф = 1,1, что показывает невозможность эффективного управления исходным объектом управления.

В третьей главе решается задача обеспечения эффективности работы обратной связи системы управления композитным коэффициентом потерь виб-родемпфирующего материала путем расширения управляющих воздействий, использования дополнительных промежуточных параметров, коррелированных с управляемой переменной, устранения части среднечастотных возмущений, предложена методика оценки композитного коэффициента потерь на основе модуля продольной деформации и коэффициента потерь битумного материала.

Для выявления причин низкой эффективности управления исходным объектом управления рассмотрено взаимное расположение амплтудно-частотной характеристики замкнутой системы по возмущению и спектральной плотности неконтролируемого возмущения для разработанного ЛКГ регулятора (рис. 8).

АЧХ замкнутой системы по возмущающему воздействию меньше единицы Ку(/)<\ в

области низких частот /т =0 + 0,026 (кол./АТ), т.е. уменьшает влияние составляющих возмущающего воздействия с периодами Тт > 37 партий. Для среднечастотных составляющих . возмущений /„=0,026 + 0,079 (кол./ДТ) коэффициент передачи по возмущающему воздействию больше единицы Ку(/) > 1 и система влияние

данных составляющих возмущающего воздействия увеличивает. При этом площадь под спектральной плотностью регулируемой переменной в сравнении со спектральной плотностью возмущения в области низких частот

£ 0.008

5 «

Г4

\ ВДн>

\ ^^

\ .Л ' ■V ! !

/..¡/Г^и,

г 1.8 1.6 1.4»

.4

•Г

0.8 =

0.б| 0.4

0

0.25

0.00 0.05 аю . 0.15 0.20

Частота, кол./ ДТ

Рис. 8. Взаимное расположение спектральных плотностей и АЧХ по возмущению

снижается, а в области средних частот увеличивается. В итоге имеет место незначительное общее снижение дисперсии регулируемой переменной (площади под кривой спектральной плотности возмущения) при использовании ЛКГ регулятора.

На первом шаге исследовалась возможность повышения эффективности управления путем повышения величины управляющего воздействия. Так как дальнейшее расширение диапазона дозировок битума технологическим процессом недопустимо, то рассматривалась возможность повышения точности управления путем использования дополнительного управляющего воздействия - дозировки мела. Математическое моделирование построенного ЛКГ-регулятора с двумя управляющими воздействиями показало увеличение коэффициента эффективности управления до 1,14. Незначительное повышение эффективности объясняется отсутствием уменьшения площади пересечения АЧХ замкнутой системы по возмущению и спектральной плотности возмущающего воздействия.

На втором этапе исследовалась возможность повышения эффективности управления путем использования промежуточной переменной, коррелированной с регулируемой переменной. Для этого построен ЛКГ регулятор с введением в пространство состояния объекта управления плотности битумной смеси на выходе непрерывного смесителя. Моделирование системы управления для данного объекта управления с учетом неконтролируемого возмущения показало возможность снижения влияния возмущающего воздействий в 1,57 раз, что представляет собой уже значимое, но ещё недостаточное значение.

Исследование влияния величины транспортного запаздывания объекта управления при выполнении ограничений по управляющим воздействиям |и|<40% показало, что при уменьшении транспортного запаздывания до 6, 3, 1 партий дисперсия ККП снижается в 1,25, 1,6 и 2,1 раза.

Для системы управления с транспортным запаздыванием г =1 частотная зона эффективной работы достигла ширины /„„' = 0 + 0,064 (кол/ДТ) (рис. 9),

г при этом значительная часть ранее не отрабатываемых воз-,5| мущений перешла в зону эф, I фективной работы обратной j связи. Кроме того, коэффици-05 скт передачи системы по воз-„ мущающему воздействию в зо-

0 00 г 0.0S ' 0.10 0.15 0.20 0.2S 1. 1 „

J" частота, ко.т/ дт не эффективной работы систе-

Рис. 9. Взаимное расположение спектральных мы уменьшился с 0,8 до 0,57. плотностей и АЧХ по возмущению

Для снижения транспортного запаздывания объекта управления дот=1 исследовался вопрос вместо используемого на ОАО «Балаковорезинотехника» метода вынужденных резонансных колебаний использовать импедансный метод для определения модуля упругости и коэффициента потерь материала на выходе непрерывного смесителя и по ним на основании математической модели колебания пластины с нанесенным вибродемпфирующим материалом оценивать композитный коэффициент потерь.

Исследование зависимости модуля упругости и коэффициента потерь битумных материалов при механическом воздействии в диапазоне частот 10 до 10000Гц и в температурном диапазоне -5-Н50 °С (рис. 10,11) показало, что вибро-демпфирующие материалы на основе битума Пластбит II с применением в качестве наполнителей мела, асбеста, слюды так же, как и полимеры, проявляют вязкоупру-гие свойства и, в зависимости от

3«Ю «ХЖ 5СЮО МХ Частота, Гц

1003 2003 таю 4000 5000 60 Частота,Гц

Рис. 10. Изменение модуля продольного

деформирования и коэффициента потерь температуры, могут находиться в ПЛК190 в зависимости от частоты упруго-хрупком, высокоэластич-

. г.....г-ГТх.. ном и вязкотекучем состоянии.

»вИМ1Й11к Ь--'^''--. При этом в окрестностях тем-¡„ЗбГ^^Щ^-^Ч пературы стеклования коэф-!"■ фициент механических потерь

проходит через максимум. " Следовательно, для опи-

..... р..... сания механических, в том числе

[ ц ■X ' ''С '; и диссипативных свойств этих материалов, может применяться ^р^БнШНр^! линейная теория вязкоупругости, а Л®1 исследования битумных " вибродемпфирующих смесей -методы и модели, предназначенные для полимерных материалов.

В рабочем диапазоне температур битумного материала его деформа-

тттлег ае>ттег^тг1 ст рг/лптт! лгт^хгглй и ш.тллтлаг»гголтттйлггАт» погК/лп»«птттхт» ^ — ¿7 > «-• м"" хуллулу^хл ^ лл^/у л ^ях хх г««^/пи^«V1 л ^vv«v/^i о — упр ' °вэ *

Т.к. модуль упругости для полимеров на 3-4 порядка выше модуля высоко-эластичности, то упругая составляющая не учитывалась и для описания малых деформаций битумной смеси в высокоэластическом состоянии использовался один элемент Фойхта, содержащий параллельно включенные про-

Рис. 11. Температурно-частотная зависимость модуля и коэффициента потерь: а) Битал-150, б) ПЛК-190

порциопальное и интегрирующее звенья и описываемый математической моделью

<т = £г,=сг2, сг,- Ее, rj' ~ + Ее = а, (8)

где ¿г /т., л-. sт]'.-,соответственно, .напряжения; деформация,:модуль упругости, вязкость элементов модели Фойхта.

Отношение комплексной амплитуды напряжения к комплексной амплитуде деформации является импедансом динамической системы

■¿(J«>) = = (Е+jEm) = Е'+ JE■, (9)

здесь Е\Е1 - соответственно, вещественная составляющая модуля, являющаяся мерой энергии запасаемой и освобождаемой за период деформации, и мнимая составляющая модуля, являющаяся мерой диссипации энергии.

Когда сдвиг угла между напряжением и деформацией становится наибольшим, Е1 проходит через максимум. При исследовании полимера измеряют эти две независимые величины. Результат измерения может быть выражен в виде отношения амплитуды напряжения к амплитуде деформации, тогда

Е' = ')2 + (£ ")2 - модуль продольного деформирования; (10)

7 =tg\S)-~j - коэффициент механических потерь. (11)

Использование импедансного метода исследования характеристик вибродемпфирующих материалов на приборе УИМ (ФГУП ЦНИИ им. ак. А.Н. Крылова, г. Санкт - Петербург), разработка и внедрение компьютерной системы проведения анализов и обработки результатов и методики оценки композитного коэффициента потерь по данным исследования материала на приборе УИМ позволили снизить продолжительность анализа до 20 минут и уменьшить транспортное запаздывание объекта управления до одного периода дискретизации.

Математическая модель

1+а2А(/)К +1W)

позволяющая определять композитный коэффициент потерь пластины с нанесённым материалом t](f) при известных значениях модуля продольного деформирования £'(/) и коэффициента внутренних потерь нанесённого материала ??-,(/), где а2 = Е'/Е, Е - модуль материала подложки, £г2|>/92(/) -параметры, определяемые геометрией подложки и наклеенного образца, получена с помощью метода волнового механического сопротивления тонких пластин на основании уравнения волнового движения пластины

д2а _ Э4о

т—~+В—г = Е1х), (13)

8t2 дх*

где g(t)- смещение пластины; F(x) - возмущающее воздействие.

100 200 300

ЧГЛ!

\ 1 1

"К'

400 (00 (00 700

На рис. 12 приведены графики ККП, полученные методом вынужденных резонансных колебаний, и по модели на основании данных исследования материала на приборе УИМ. При точности оценки характеристик материала на УИМ 8% и оценки ККП резонансным методом 20% совпадение графиков показывает достаточную для практического применения адекватность полученной модели.

Достоверность и воспроизводимость результатов обеспечиваются за счёт постоянного контроля в процессе исследований функции когерентности и применения дифференциального метода измерения, позволяющих постоянно контролировать состояние компьютерной системы.

Дальнейшее снижение чувствительности к возмущению в зоне эффективной работы системы ограничено наличием возмущений в среднечзетогной зоне, т.к., на основании теоремы об интеграле логарифма амплитудной частотной характеристики замкнутой системы, снижение коэффициента передачи по возмущению в области низких частот приводит к неизбежному его повышению в области средних частот. Поэтому для дальнейшего повышения эффективности системы управления искалась возможность уменьшения среднечастотных возмущений на контур обратной связи.

Использование компьютерной системы исследования характеристик битумных материалов и методики оценки ККП позволило выделить возмущающее воздействие /,, приложенное к первой стадии процесса, и оценить его спектральную плотность. При допущении, что возмущающие воздействия /,/2 и*» 1-,лррСтгчг\г\^зннь1., спектральная плотность

1 - резонансный метод; 2 - импедансный метод

Рис. 12. Оценки композитного коэффициента потерь

0.010 0.009 § 0.008 | У 0.007

ё <! о.ооб

5 с 0.005

1 40-004 | £0.003 « 0-002 5 0.001 0,000 0.00

. \___вгз

- ~ 1 --,-=4

0.10 0.15

Частота, кол У ДТ

Рис. 13. Оценки спектральных плотностей

суммарного возмущения, приведённого к выходу объекта управления, определяется выражением

|2

■ 5/1 + .

/2

= 5,-5/,!^

■ИМ

равны

Отсюда спектральная плотность 5п: Графики 8п и 5П представлены на рис. 13. Дискретные модели формирующих фильтров для возмущений 0,47082 + 0,0286

Гп(г) =

г2 - 0,2866г + 1,301е-05

(14)

(15)

/, и/2

(16)

0,0062г2 +0,0203г + 0,0041

г3 -2,266г2 +1,7122-0,431' Полюса передаточных функций устойчивы: для IVп: = 4,54е-005, ъ2 =0,2865, для Гл: г, = 0,76317, г2.3 = 0,75148 ±9,5293е-081.

Выделение возмущения / позволило уменьшить его влияние путем

создания прямого канала компенсации возмущения непосредственно в приготовляемой партии. Для этого разработана косвенная оценка ККП по активной мощности двигателя мешалки дискретного смесителя.

На рис. 14 представлена структурная схема комбинированной системы управления, где прямой канал управления отрабатывает возмущение, прилагаемое к выходу дискретного смесителя . При синтезе ЛКГ регулятора учитывались характеристики приведённого к выходу объекта возмущения

Рис. 14. Структурная схема комбинированной системы управления

5/4 = Г» "

• + 5/2, где /3- неотработанная на первой стадии часть

и-

возмущения fк.

Математическая модель формирующего фильтра для /4, имеет вид

„. , . 0,012722 +0,039г +0,074 ,1СЧ

" п(г) - —;-5-■ С 1о)

г 23 -2,10422 +1,4722-0,343

Устранение части среднечастотных возмущений из общего спектра возмущения, действующего на систему управления по обратной связи, позволило расширить зону эффективной работы обратной связи и уменьшить чувствительность системы управления к возмущениям в зоне эффективной работы.

Компьютерное моделирование комбинированной системы управления

показало уменьшение дисперсии приведенного возмущения от */42 = 3,446с -04 до ¿у2 = 9,669Е - 005,

то есть в 3,56 раза при допустимых на технологическом процессе ограничениях по дозировкам компонент

I. — « О/, (туиг* 1 -2 ----- («у-«.";.

Рис. 15. Временные ряды ККП для разомкнутой и замкнутой систем

чивые полюса замкнутой системы и высокая эффективность работы показывают стабилизируемость и наблюдаемость доработанного объекта управления.

Таблица 2.Сравнительный анализ систем управления

Характеристики Варианты систем управления

Сист. 1 существу юшая Сист. 2 Сист.З с косвенной оценкой Сист.4 Сист.5 комбиннрова иная

уяпя-^ми- V; 'Л и;, и; '-!;. <4:

Траноюртное запаиыаание • х, партии 8 8 8 по ККП, 1 ПО р 1 1

измерение ККП ККП ККП. р ККП ККП

Коэфф. эфф. 1,11 1,14 1,57 2,1 3,56

0.10 0.15

Частота, кол./ДТ

Рис. 16. Сравнение эффективности каналов обратной связи систем 4,5

В таблице 2 и на рис. 16 приведены сравнительные данные систем управления для всех рассмотренных вариантов объекта управления. Вследствие использования новой информации имеет место последовательное повышение управляемости объекта и точности управления.

В четвертой главе путем синтеза робастного регулятора обеспечены устойчивость и эффективность работы системы при имеющейся нестабильности коэффициентов объекта управления по управляющим воздействий 0,00059 < к!Ж < 0,00083, 0,00021 < кмм < 0,00045, изменении постоянной времени буферной ёмкости 4<;г<1. Синтез робастного регулятора произведён методом весовых функций для структурной схемы, показанной на рис. 17, где ¡V - объект; К- регулятор; g -задание; / - возмущение приложенное к объекту; п - ошибка измерения; е - ошибка регулирования; и - управляющее воздействие; Рис.17. Структурная схема системы для синтеза щ■ „■ „ _весовые функции, робастного регулятора

Границы для сингулярных чисел <т, функций чувствительности системы Я = (/ + СК) ] задаются в виде

гг|(5(;й,))<|^г10®)|. (19)

Здесь (V, принята равной

= -- г—- .(20) 3,47я2 +1,304^ + 0,25

Она имеет большое значение в области низких частот, в которых действуют возмущающие воздействия, и малое значение в области средних и высоких частот для обеспечения отработки имеющихся возмущений (рис. 18).

0.00 0.05 0.)0 0.15 0.20 0.25 0.30 0.3 5 0.40 0 45 0 50 Частота, кол./ ДТ

Рис. 18. Взаимное расположение весовых функций и спектральной плотности возмущения

Для дополнительной передаточной функции Т = GK([ + GK)~', связанной с функцией чувствительности выражением S + T=I, ограничение имеет вид (21)

0 „, - ____ 0.49*2 +1.4.У + 1

Здесь принята равной w3(A> =-—-. {2.1)

Она, наоборот, имеет малое значение в области низких частот и большое значение в области средних и высоких частот (рис. 18) с целью получения малых значений у в области высоких частот и фильтрации высокочастотных возмущений.

Для функции чувствительности управления R = к{1+GK)'[ ограничение имеет вид а, (R(ja>)) < | W{' (ja)|. (23) Значение функции веса ^задается в виде постоянной величины. Путём её корректировки в процессе синтеза величина управляющих воздействий выводится на уровень ограничений.

Все требования к системе приводят к требованию к норме

ЦгД = II*,;*,;*, LSI, (24) где TyU =[wtS; W2R;W3t]- функция стоимости метода смешанной чувствительности.

Синтез робастного регулятора, минимизирующего норму (24) проводился в пакете Robust Control System системы MatLab.

Графический анализ показал: все требования к системе по ослаблению возмущений и обеспечению запаса устойчивости (24) выполнены.

Для оценки грубости синтезированной системы проговеде-

Рис. 19. Анализ робастности систем при изменении но математическое моделирование коэффициентов: а) по расходу битума, б) мела, работы системы при различных в) постоянной времени смесителя значениях параметров объекта

управления. Результаты моделирования показывают, что робастный регулятор п отличие ЛКГ регулятора остаётся устойчивым до значений коэффициента по расходу битума к,ш =-0.002, по расходу мела кМЮ1 = -0.0017, и постоянной времени в пределах 1< Т<4 (рис. 19). Таким образом, построенный робастный регулятор обеспечивает устойчивую и

__ УСТ1ИО»Л«ННЫЙ / д к »пион иаыекени»

/ .......... 7

1 Роб»С7ИНЙ регулятор vt

ЛКГ регулятор

-0002 -000175 -00015 -O.COI25 -ООО! -0CW75 -00005 -00X25 0

а)

Кмгп б)

Т. час В)

эффективную работу системы при выявленной нестабильности технологического процесса.

Выводы

1. Построена математическая модель объекта управления битумным вибро-демнфирующим материалом но управляющим воздействиям, исследованы характеристики и построены формирующие фильтры неконтролируемых возмущающих воздействий, построена расширенная математическая модель объекта управления в пространстве состояния, что позволило построить ЛКГ-регулятор.

2. Выявлено, что быстродействие канала управляющего воздействия исходного техпроцесса не соответствует спектру имеющихся возмущающих воздействий и для обеспечения их обработки необходима доработка техпроцесса как объекта управления.

3. На основе постановки расширенной задачи управления исследован и предложен комплекс мер по повышению управляемости технологического процесса, что позволило уменьшить дисперсию композитного коэффициента потерь в 3,56 раз по сравнению с эффективностью ЛКГ регулятора для исходного объекта управления, позволившего снизтъ дисперсию всего в 1,11 раза.

4. Разработаны методика оценки композитного коэффициента потерь и компьютерная система исследования характеристик материала на основе прибора У ИМ, позволяющие уменьшить транспортное запаздывание объекта управления с 8 до 1 партий, измерить влияние возмущающего воздействия на характеристики битумной смеси в дискретном смесителе, построить прямой канал компенсации возмущения непосредственно в текущей партии.

5. Канал компенсации возмущающих воздействий по текущему значению мощности мешалки дискретного смесителя позволил уменьшить величину возмущающего воздействия в зоне неэффективной работы обратной связи системы, уменьшить модуль амплитудной частотной характеристики замкнутой системы в области низких частот, расширить зону эффективной работы обратной связи.

6. Построение робастного регулятора позволило обеспечить устойчивую и эффективную работу системы управления композитным коэффициентом потерь при изменении коэффициентов по каналам управляющих воздействий для битума 0,00059 < кшт < 0,00083, для мела 0,00021 < ким ä 0,00045, а также изменения постоянной времени непрерывного смесителя в пределах 1 < 7' s 4 часов.

Основные результаты диссертационной работы опубликованы:

1. Калюжный A.A. Автоматизированная система исследования характеристик вибродемпфирующих материалов на приборе Оберет / А. А. Калюжный, В.П. Бирюков // Математические методы в технике и технологиях - ММТТ-21: сб. трудов XXI Междунар. науч. конф.: Т.4. Автоматизация и управление в ма-

........./г<„----<"ЧГТ\7 1ГШО п пп по

шхши *i upnuupüvipwmm fvapati/o. w t J , ¿vuu.— w.

2. Калюжный A.A. Дисперсионный анализ наличия возмущающих воздействий на процесс изготовления вибродемпфирующих материалов // Сборник научных трудов, посвященный 50-летию БИТТУ СГТУ «Проблемы прочности, надежности и эффективности» / БИТТУ СГТУ. - Саратов, 2007. - С. 260-261.

3. Калюжный А.А Определение характеристик вибродемпфирующих материалов / A.A. Калюжный, В.П. Бирюков // Проблемы прочности и надёжности строительных и машиностроительных конструкций / Саратов: СГТУ, 2005.-С. 213-221.

4. Калюжный Л.Л. Построение математической модели непрерывного смесителя битумных вибродемпфирующих материалов / A.A. Калюжный, Г.М. Садчикова // Автоматизация и управление в машино- и приборостроении: сб. науч. тр./ Саратов: СГТУ, 2008 - С. 92-95.

5. Калюжный A.A. Построение математической модели зависимости коэффициента потерь битумного вибродемпфирующего материала от его состава / A.A. Калюжный, Г.М. Садчикова, В.П. Бирюков // Автоматизация и управление в машино- и приборостроении: сб. науч. тр./Саратов: СГТУ, 2007.-С. 8-12.

6. Калюжный A.A. Рассмотрение технологического процесса производства битумного вибродемпфирующего материала как объекта управления / A.A. Калюжный, Г.М. Садчикова, В.П Бирюков // Автоматизация и управление в машино- и приборостроении: сб. науч. тр./ Саратов: СГТУ, 2007 - С. 13-18.

7. Калюжный A.A. Выбор параметров для управления качественными показателями вибродемпфирующих материалов / A.A. Калюжный, Г.М. Садчикова, В.П. Бирюков // Автоматизация и управление в машино- и приборостроении: сб. науч. тр./ Саратов: СГТУ, 2008 - С. 86-91.

8. Калюжный A.A. Автоматизированная система исследования упруго-диссипативных характеристик методом динамического механического анализа // Автоматизация и управление в машино- и приборостроении: сб. науч. тр./ Саратов: СГТУ, 2007.- С. 89-94.

9. Калюжный A.A. Сравнение методов исследования характеристик вибродемпфирующих материалов методом динамического механического анализа / A.A. Калюжный, В.П. Бирюков // Автоматизация и управление в машино- и приборостроении: сб. науч. тр./ Саратов: СГТУ, 2007 - С. 95-101.

10. Калюжный A.A. Синтез ЛКГ регулятора композитного коэффициента потерь битумного вибродемпфирующего материала /В.П. Бирюков //Саратов: Вестник саратовского государственно технического университета. - 2009, - №2 (38) - С.80-87.

11. Калюжный A.A. Автоматизированная система исследования модуля полимерных материалов методов динамического механического анализа /A.A. Калюжный, C.B. Мурин, В.П. Бирюков // Четвёртый Саратовский салон изобретений, инноваций и инвестиций: 4.1, Саратов: 20U9 - (J.2J.

24.04.09 г. Зак. 112-80 РТП Ж «Синтез» Московский пр., 26

Введение

Глава 1. Постановка задачи работы

1.1 Объект исследования. Технологический процесс получения битумных вибродемпфирующих материалов

1.2 Контроль качества вибродемпфирующих материалов

1.3 Статистический анализ характеристик вибродемпфирующих материалов

1.4 Выявление причин нестабильности характеристик ВДМ

1.5 Обзор существующих систем управления технологическим процессом

1.5.1 Автоматические системы управления режимными параметрами

1.5.2 Обзор систем управления зарубежных производителей ВДМ

1.6 Анализ проблемы управления качественными показателями полупродуктов и готовой продукции

1.7 Выбор регулируемых качественных показателей ВДМ

1.8 Постановка задачи работы

Глава 2. Построение регулятора для исходного объкта управления

2.1 Анализ технологического процесса как объекта управления

2.2 Построение математической модели битумной смеси

2.2.1 Анализ бинарных смесей

2.2.2 Построение регрессионной модели зависимости коэффициента потерь и плотности вибродемпфирующего материала от состава

2.2.3 Уточнение коэффициентов математической модели

2.3 Построение динамической модели объекта управления

2.3.1 Математическая модель дискретного смесителя

2.3.2 Математическая модель непрерывного смесителя

2.3.3 Математическая модель технологической линии от каландра до лабораторного анализа

2.4 Структурная схема объекта управления

2.5 Построение математической модели формирующего фильтра для возмущающего воздействия.

2.6 Построение математической модели объекта управления в пространстве состояния.

2.7 Синтез линейно-квадратичного регулятора композитного коэффициента потерь для исходного объекта управления

Глава 3. Постановка и решение задачи повышения управляемости технологического процесса

3.1 Направления работы по повышению эффективности системы управления

3.2 Анализ возможности повышения точности управления путём расширения управляющих воздействий

3.3 Использование дополнительного источника информации, коррелированного с управляемой переменной

3.4 Повышение эффективности управления путём снижения транспортного запаздывания объекта управления

3.4.1 Анализ влияния транспортного запаздывания на эффективность системы

3.4.2 Разработка автоматизированной системы анализа композитного коэффициента потерь на технологической линии

3.4.2.1 Автоматизированная система анализа композитного коэффициента потерь

3.4.2.2 Разработка методики оценки композитного коэффициента потерь

3.5 Устранение части среднейастотных возмущений путём построения системы управления по прямым каналам

3.5.1 Выделение возмущающего воздействия на первой стадии

3.5.2 Построение косвенной оценки ККП

3.5.3 Построение системы управления композитным коэффициентом потерь смеси дискретного смесителя по прямому каналу

3.5.4 Построение комбинированной системы управления

3.6 Сравнение рассмотренных вариантов систем управления

Глава 4. Синтез робастного регулятора

4.1 Постановка задачи разработки робастной системы

4.2 Анализ влияния нестабильности коэффициента к,т.

4.3 Анализ влияния нестабильности коэффициента кМЕЛ

4.4 Анализ влияния нестабильности гидродинамического режима непрерывного смесителя

Условные обозначения

Ui - управляющее воздействие по дозировке битума, %; и2 - управляющее воздействие по дозировке мела, %;

ККП - композитный коэффициент потерь материала, ед. ККП;

ВДМ — вибродемпфирующий материал;

Е — модуль продольного деформирования, Па; т]2 — коэффициент внутренних потерь материала, безразмерный; t - время, с; т — время запаздывания объекта, партии; W(p) - передаточная функция; f — возмущающее воздействие; S — спектральная плотность; R(r) - корреляционная функция;

К Д/) — амплитудно-частотная характеристика замкнутой системы по возмущению;

AT - период дискретизации, партии; кол./АТ — количество колебаний на период дискретизации; сг2 — дисперсия;

А, В, С, D — матрицы модели в пространстве состояний; x(t) — вектор состояния системы; х — оценка вектора состояния; J (и) — квадратичный критерий качества;

Ri — матрица весовых коэффициентов координат состояния объекта;

R2 — матрица весовых коэффициентов мощности управляющих воздействий;

F - матрица внутренней обратной связи фильтра Калмана;

Qi — матрица управляемости объекта;

Q2 — матрица наблюдаемости объекта; w(f)— случайный процесс.

Одним из основных направлений по обеспечению акустического комфорта автомобилей является использование материалов, поглощающих акустическую и вибрационную энергию. Недостаточные уровень и большая нестабильность характеристик вибродемпфирующих материалов (ВДМ) не позволяют автомобилям отечественного производства достичь требуемых на мировом рынке акустических характеристик автомобилей, что снижает их конкурентоспос об ность.

Получение высокого качества вибродемпфирующих материалов традиционным для химико-технологических процессов путем повышением требований к стабильности характеристик исходных ингредиентов и технологического процесса не может быть обеспечено и необходима разработка эффективных систем управления технологическим процессом. В настоящее время задача управления технологическими процессами производства ВДМ решена на локальном уровне стабилизации режимных параметров, управления транспортировкой и дозировками исходных ингредиентов, что, в условиях нестабильности характеристик исходных материалов и имеющихся на производстве нарушений технологического процесса, недостаточно для обеспечения требуемого качества выпускаемой продукции.

Решение задач построения эффективных систем управления качественными показателями вибродемпфирующих материалов в настоящее время затруднено тем, что технологический процесс производства ВДМ не изучен как объект управления качественными показателями готовой продукции, практически отсутствуют данные об источниках и характеристиках возмущающих воздействий, не выявлен объем информации, необходимый для эффективного управления технологическим процессом, не выявлены управляющие воздействия и не исследована их эффективность, возможность отработки возмущающих воздействий при изменении управляющих воздействий в пределах, допустимых технологическим процессом. Большая продолжительность определения вибродемпфирующих характеристик выпускаемых материалов в лабораторных условиях приводит к большому 6 транспортному запаздыванию и не позволяет использовать его результаты для управления технологическим процессом. Полученные в результате лабораторных анализов характеристики вибродемпфирующих материалов в настоящее время могут использоваться только для контроля качества и отбраковки полученной продукции.

Все это свидетельствует об актуальности темы диссертационной работы и позволяет сформулировать ее цель.

Целью работы является разработка автоматизированной системы управления качественными показателями битумных вибродемпфирующих материалов в условиях нестабильности характеристик исходных компонентов и действия других возмущающих воздействий.

Данная работа выполнена в рамках основного научного направления Саратовского государственного технического университета ОНН I2B: «Разработка научных основ повышения эффективности производства и качественных показателей продукции химико-технологических и машиностроительных производств на базе совершенствования конструкций, технологии, систем управления», целевой программы развития научного потенциала высшей школы (2009-2010 года) на 2009 год проект «Создание научных основ разработки эффективных систем управления химико-технологическими процессами с широкополосными статистическими неконтролируемыми возмущениями») и хоздоговоров №899 от 13.09.2007 года и №988 от 27.09.2007 с ОАО «Балаковорезинотехника».

Поставленная цель достигалась путем решения следующих задач.

1. Исследовать технологический процесс изготовления битумных вибродемпфирующих материалов как объект управления композитным коэффициентом потерь, построить математические модели объекта управления, возмущающих воздействий.

2. На основе методики решения расширенной задачи управления исследовать соответствие динамических характеристик по каналам управляющих воздействий спектральным характеристикам возмущающих воздействий и при необходимости выявить направления доработки объекта управления для 7 обеспечения требуемого уровня его управляемости.

3. Разработать более быстрый метод оценки композитного коэффициента потерь полуфабрикатов и готовой продукции, обеспечивающий эффективную работу канала обратной связи системы управления.

4. Путём целенаправленной доработки объекта управления, структуры и алгоритма системы управления повысить точность управления композитным коэффициентом потерь до требуемого уровня.

5. Создать робастный регулятор композитного коэффициента потерь битумных вибродемпфирующих материалов, обеспечивающий устойчивую работу при имеющейся нестабильности объекта управления и снижение дисперсии регулируемого параметра в 3- 4 раза.

Диссертационная работа состоит из четырех глав.

В первой главе рассмотрен технологические процесс производства битумных вибродемпфирующих материалов, произведены статистический анализ вибродемпфирующих показателей основных серийно выпускаемых на ОАО «Балаковорезинотехника» вибродемпфирующих материалов, методом дисперсионного анализа исследовано влияние нестабильности характеристик исходных компонентов на параметры вибродемпфирующего материала, обзор существующих систем и анализ проблемы управления параметрами данных материалов, произведен выбор управляющих параметров, обеспечивающих повышение качества продукции и эффективности производства, постановлена задача разработки системы управления характеристиками вибродемпфирующих материалов, направленной на снижение ошибки стабилизации до уровня, обеспечивающего их конкурентоспособность.

Во второй главе на базе имеющейся о технологическом процессе информации построена структурная схема системы управления композитным коэффициентом потерь вибродемпфирующих материалов для существующего объекта управления, построены математические модели объекта управления по управляющим воздействиям, исследованы статистические характеристики и построены формирующие фильтры возмущающих воздействий, произведен синтез стохастического линейно-квадратичного регулятора для существующего 8 объекта управления, получена количественная оценка эффективности работы данного регулятора.

В главе 3 решается задача повышения эффективности работы обратной связи системы управления композитным коэффициентом потерь вибродемпфирующего материала путем расширения управляющих воздействий, использования дополнительных параметров, коррелированных с управляемыми переменными, устранения части среднечастотных возмущений с системы управления композитным коэффициентом потерь путём построения прямого канала управления на стадии дискретного смешения. Для уменьшения транспортного запаздывания разработана компьютерная система анализа характеристик вибродемпфирующих характеристик с применением импедансного метода на основе прибора УИМ, разработана методика расчёта композитного коэффициента потерь на основании модуля упругости и коэффициента потерь материала.

В четвёртой главе произведен синтез робастного регулятора композитного коэффициента потерь вибродемпфирующих материалов, что обеспечило устойчивость и эффективность работы системы при имеющейся на технологическом процессе нестабильности коэффициентов передачи по управляющим воздействиям и гидродинамического режима непрерывного смесителя.

На защиту выносятся следующие положения:

1. Результаты анализа управляемости исходного объекта управления, показавшие, что имеющееся соотношение спектральных характеристик возмущающих воздействий и динамических характеристик объекта управления по управляющему воздействию не позволяет обеспечить эффективное управление качественными показателями вибродемпфирующих материалов и говорящие о необходимости доработки технологического процесса как объекта управления.

2. Расширенное информационное обеспечение и новая структурная схема технологического процесса как объекта управления, позволившие достигнуть коэффициента эффективности управления 3,56 раза при достижимой эффективности исходного объекта управления 1,1 раза.

3. Новая структурная схема системы управления композитным коэффициентом потерь битумных вибродемпфирующих материалов с контуром управления по обратной связи на основе оценки композитного коэффициента потерь на выходе непрерывного смесителя и канала компенсации возмущающих воздействий на первой стадии по косвенной оценке композитного коэффициента потерь.

4. Компьютерная система исследования модуля упругости и коэффициента потерь битумных вибродемпфирующих материалов на основе прибора УИМ и методика оценки композитного коэффициента потерь на основе математической модели колебания консольно-закрепленной балки, позволившие анализировать характеристики материала на выходе непрерывного смесителя и снизить транспортное запаздывания объекта управления с 4 часов до 20 минут.

5. Комбинированная робастная система управления, обеспечивающая устойчивое эффективное управление композитным коэффициентом битумного вибродемпфирующего материала при имеющейся нестабильности параметров объекта управления.

Апробация результатов работы. Результаты работы докладывались на: Международной технической конференции «Математические методы в технике и технологиях — ММТТ-21» (Саратов, СГТУ, 2008); Четвёртом саратовском салоне изобретений, инноваций и инвестиций (Саратов, СГТУ, 2009); конференции БИТТиУ СГТУ посвященная 50-летию БИТТУ (Балаково, БИТТУ СГТУ, 2007), Научно - технических конференциях БИТТУ СГТУ(Балаково, БИТТУ СГТУ, 2007,2008, 2009).

Публикации. По материалам диссертации опубликованы: 4 статьи в сборнике научных трудов «Автоматизация и управление в машино- и приборостроении» (г.Саратов, СГТУ, 2007), 2 статьи в сборнике научных трудов «Автоматизация и управление в машино- и приборостроении» (г.Саратов, СГТУ, 2008), 1 статья в сборнике научных трудов «Проблема прочности, надежности и строительных и машиностроительных конструкций» (г. Саратов, СГТУ, 2005), 1

10 статья в научно-техническом журнале, рекомендованном ВАК РФ «Вестник СГТУ» (г. Саратов, Вестник СГТУ №2, 2009).

Разработанная автоматизированная система управления принята к внедрению техническим советом ОАО «Балаковорезинотехника». Компьютерная система исследований характеристик материалов импедансным методом на основе прибора УИМ внедрена на ОАО «Балаковорезинотехника». Результаты работы внедрены в учебный процесс в БИТТУ.

Выводы

1. Построена математическая модель объекта управления битумным вибродемпфирующим материалом по управляющим воздействиям, исследованы характеристики и построены формирующие фильтры неконтролируемых возмущающих воздействий, построена расширенная математическая модель объекта управления в пространстве состояния, что позволило построить стохастический JIKT- регулятор.

2. Выявлено, что быстродействие системы управления для исходного техпроцесса не соответствует спектру имеющихся возмущающих воздействий и для обеспечения их отработки необходима доработка техпроцесса как объекта управления.

3. На основе постановки расширенной задачи управления исследован и предложен комплекс мер повышения управляемости технологического процесса, что позволило уменьшить дисперсию композитного коэффициента потерь в 3,56 раз сравнению с эффективностью ЛКГ регулятора для исходного объекта управления, позволившего снизить дисперсию всего в 1,11 раза.

4. Разработаны методика оценки композитного коэффициента потерь и компьютерная система исследования характеристик материала на основе прибора УИМ, позволяющие уменьшить транспортное запаздывание объекта управления с 8 до 1 партий, измерить влияние возмущающего воздействия на характеристики битумной смеси в дискретном смесителе, построить прямой канал компенсации возмущения непосредственно в текущей партии.

5. Канал компенсации возмущающих воздействий по текущему значению мощности мешалки дискретного смесителя позволил уменьшить величину возмущающего воздействия в зоне неэффективной работы обратной связи системы, уменьшить модуль амплитудной частотной характеристики замкнутой системы в области низких частот, расширить зону эффективной работы обратной связи.

6. Построение робастного регулятора позволило обеспечить устойчивую и эффективную работу системы управления композитным коэффициентом потерь при изменении коэффициентов по каналам управляющих воздействий для битума 0.00059 <кып <0,00083 , для мела 0,00021 < кшл < 0,00045 , а также изменения постоянной времени непрерывного смесителя в пределах 1 < Т < 4 часов.

1. TP 5101-001- Выпуск вибродемпфирующих материалов. ОАО «Балаковорезинотехникка» 1999г.

2. An American National Standard E 756-04. Laboratory measurement of composite Vibration Damping Properties of materials on a supporting steel bar. ASTM International, 1993-02-01

3. Перепечко И.И. Акустические методы исследования полимеров. М.:Химия, 1973 .-296с.

4. Перепечно И.И. Введение в физику полимеров. М.:Химия, 1978.-312с.

5. Солодовников В. В. Статистическая динамика линейных систем автоматического управления. М.: ГИФМЛ, 1960. — 656с.

6. Бокс Д., Ватте Д. Анализ временных рядов. Прогноз и управление. Выпуск 1. М.: Мир, 1974, 406 с.

7. Бокс Д., Ватте Д. Анализ временных рядов. Прогноз и управление. Выпуск 2, М.: Мир, 1974, -198 с.

8. Бендат Д., Пирсол А. Применения корреляционного и спектрального анализа. М. Мир, 1983 .-312с.

9. Дженкинс Г., Ватте Д. Спектральный анализ и его приложения. М.: Мир, 1971. Вып. 1. -318с.

10. Дженкинс Г., Ватте Д. Спектральный анализ и его приложения. М.Мир, 1972. Вып. 2.-288с.

11. Бендат Д., Пирсол А. Прикладной анализ случайных процессов. М.: Мир, 1989.- 540с.

12. Отнес Р., Эноксон Л. Прикладной анализ временных рядов. М.: Мир, 1982.- 428с.

13. Гмурман В.Е. Теория вероятностей и математическая статистика. М.: Высшая школа, 1977.-479с.

14. Гмурман В.Е. Руководство к решению задач по теории вероятностей и математической статистики. М.: Высшая школа,! 975.-33с.

15. Вуколов Э.А. Основы статистического анализа. Практикум по статистическим методам и исследованию операций с использованием пакетов Statistika и Excel. М.: Форум, 2004.-464с.

16. Ахназарова C.JL, Кафаров В.В. Оптимизация эксперимента в химии и химической технологии. М.: Высшая школа, 1978.-319с.

17. Алексахин С.В., Балдин А.В. Прикладной статистический анализ. М.: Приор, 2001.-224с.

18. Изерман Р. Цифровые системы управления. М.: Мир, 1984.-541с.

19. Пугачев B.C. Основы автоматического управления. М.: Наука, 1974,-720с.

20. Бирюков В. П. Расширенная задача управления технологическим процессом. // Вестник СГТУ. 2005.- № 3(8). - С. 116-126.

21. Бирюков В.П. Некоторые принципы построения систем управления технологическими процессами с высоким уровнем неконтролируемых возмущений. Автореферат дисс. канд. техн. наук. JL, ЛТИ. 1991г.

22. Шеффе Г. Дисперсионный анализ. Пер. с английского. М.: ГИФМЛ, 1963 .-628с.

23. Каргин В.А., СлонимскийГ.Л. Краткие очерки по физико-химии полимеров. М.: Химия, 1967. -232с.

24. Аскадский А.А. Деформация полимеров. М.: Химия, 1973.- 448с.

25. Гуль В.Е. Структура и свойства полимеров. М.: Химия, 1978. -328с.

26. Тагер А.А. Физико-химия полимеров М.: Химия, 1968.-536с.

27. Нильсен JI. Механические свойства полимеров и полимерных композиций. М.: Химия, 1978.—312с.

28. Нарисава И. Прочность полимерных материалов. М.: Химия, 1987.-400с.

29. Структура волокон/Под ред. Херла Д. М.: Химия, 1969. -400с.

30. Гросберг А.Ю., Хохлов А.Р. Физика в мире полимеров. М.: Наука, 1989.-С.208.

31. Калюжный А.А. Выбор параметров для управления качественными показателями вибродемпфирующих материалов / А.А. Калюжный, Г.М. Садчикова, В.П. Бирюков // Автоматизация и управление в машино- и приборостроении: сб. науч. тр./ СГТУ Саратов, 2008 - С. 86-91.

32. Химмельблау Д. Анализ процессов статистическими методами. М.: Мир, 1973.-960с.

33. Адлер Ю.П., Маркова Е.В., Грановский Ю.В. Планирование эксперимента при поиске оптимальных условий. М.: Наука, 1976.-280 с.

34. Тихомиров В.Б. Планирование и анализ эксперимента. М.: Легкая индустрия, 1974. -262 с.

35. Дрейпер Н. Смит Г. Прикладной регрессионный анализ. Книги

36. М.:Финансы и статистика, 1986.- 366с.

37. Дрейпер Н. Смит Г. Прикладной регрессионный анализ. Книги

38. М.:Финансы и статистика, 1987.- 352с.121

39. Дрейпер Н., Смит Г. Прикладной регрессионный анализ. М.: Диалектика, 2007. -912с.

40. Попов A.A. Excel практическое руководство. М.: Десс Ком, 2000. — 302с.

41. Ларсен Р. У. Инженерные расчеты в Excel (Пер. с англ. ). М.: Вильяме. 2002. 544с.

42. Горелова Г.В., Кацко И.А. Теория вероятностей и математическая статистика в примерах и задачах с применением Excel. Ростов-на-Дону: Феникс, 2005.-480С.

43. Дудников Е. Г., Балакирев В. С., Кривсунов В. Н., Цирлин А. М. Построение математических моделей химико-технологических объектов. Л.: Химия. 1970.— 312с.

44. Экспериментальное определение динамических характеристик промышленных объектов управления / Балакирев B.C. и др. М.: Энергия, 1967.-460с.

45. Ордынцев В. М. Математическое описание объектов автоматизации. М.: Машиностроение, 1965. -360с.

46. Генкин Л.И. Определение динамических характеристик процессов в деревообрабатывающей промышленности. М.: Лесная промышленность, 1973. -120с.

47. Эйкхофф П. Основы идентификации систем управления. М.: Мир 1975.-686с.

48. Растригин Л. А., Маджаров Н. Е. Введение в идентификацию объектов управления. М.: Энергия. 1977.— 216с.

49. Райбман Н.С., Чадеев В.М. Построение моделей процессов производства. М.: Энергия, 1975.-376с.

50. Гроп Д. Методы идентификации систем, М.: Мир, 1979.-304с.

51. Дейч A.M. Методы идентификации динамических объектов, М.: Энергия, 1979.-240с.

52. Кафаров В.В. Методы кибернетики в химии и химической технологии. М.: Химия, 1985.-448с.

53. Кафаров В.В. Дорохов И.Н. Системный анализ процессов химической технологии. М.: Химия, 1976.-500с.

54. Фрэнке Р. Математическое моделирование в химической технологии. М.: Химия, 1971.-272с.

55. Левеншпиль О. Инженерное оформление химических процессов. М.: Химия, 1969. -624 с.

56. Луценко В.А., Финякин Л.Н. Аналоговые вычислительные машины в химии и химической технологии. М.: Химия, 1979. —248 с.

57. Калюжный А.А. Построение математической модели непрерывного смесителя битумных вибродемпфирующих материалов / А.А. Калюжный, Г.М. Садчикова // Автоматизация и управление в машино-и приборостроении: сб. науч. тр./ СГТУ — Саратов, 2008.— С. 92-95.

58. Куо Б. Теория и проектирование цифровых систем управления. М.: Машиностроение, 1986.^448с.

59. Сигалов Г.Г., Мадорский Л.С. Основы теории дискретных систем управления. М.: Высшая школа, 1973. 336 с.

60. Бесекерский В.А., Теория систем автоматического регулирования. М.: Наука, 1972. -768с.

61. Цыпкин Я.З. Основы теории автоматических систем. М.: Наука, 1977.560 с.

62. Куропаткин П.В. Оптимальные и адаптивные системы. М.: ВШ., 1980.-287с.

63. Филипс Ч., Харбор Р. Системы управления с обратной связью. М.: Лаборатория базовых знаний. 2001. 616с.

64. Пугачев B.C. Теория случайных функций и ее применение для к задачам автоматического управления. М.: Физматгиз, 1963,-620с.

65. Санковский Е. А. Вопросы теории автоматических систем. М.: Наука. 1977.-560с.

66. Бакалов В.П. Цифровое моделирование случайных процессов / В.П. Бакалов. М.: Сайнс-пресс, 2002. 90 с.

67. Шалыгин А.С., Палагин Ю.И. Прикладные методы статистического моделирования. М.: Машиностроение, 1986. -312 с.

68. Деруссо П., Рой Р., Клоуз Ч. Пространство состояния в теории управления. М.: Наука, 1970. 620с.

69. Стрейц В. Метод пространства состояний в теории дискретных линейных систем управления. М.: Наука, 1985. 294 с. .

70. Гудвин Г. К., Гребе С. Ф., Сальгадо М.Э. Проектирование систем управления. М.: БИНОМ. Лаборатория знаний, 2004 911с., ил.

71. Андреев Ю.Н. Управление конечномерными линейными объектами. М.: Науки. 1976.

72. Методы классической и современной теории автоматического управления. Учебник в 5 томах. Т.2: Статистическая динамик и идентификация систем автоматического управления/ Под ред. К.А. Пупкова, Н.Д. Егупова. М: Из-во МГТУ им. Баумана, 2004.- 640с.

73. Мита Ц., Хаара С. Введение в цифровое управление: Пер. с японского.-М: Мир. 1994.-256с.

74. Дорф Р., Бипош Р. Современные системы управления. М.: Юнимедиастайл. 2002, -932с.

75. Солодов А.В., Солодова Е.А. Системы с переменным запаздыванием. М.: Наука, ГРФМЛ. 1980. 384с.

76. Квакернак К, Сиван Р. Линейные оптимальные системы управления. Пер. с англ. М.: Мир. 1977.-468с.

77. Александров А.Г. Оптимальные и адаптивные системы. М.: Высшая школа. 1989.-263с.

78. Методы классической и современной теории автоматического управления: т.З. Синтез регуляторов систем управления. Под ред. К.А. Пупкова, М.: Изд. МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2004.-616с.

79. Певзнер Л.Д. Теория систем управления. М.: Изд-во МГТУ, 2002, 470 с.

80. Певзнер Л.Д. Практикум по теории автоматического управления. М.: Высшая школа. 2006. — 590с.

81. Медведев B.C., Потемкин B.r.Control System Toolbox. М.Диалог МИФИ, 1999-287с.

82. Рей У. Методы управления технологическими процессами. Пер. с англ. М.: Мир, 1983.-368с.

83. Острем К. Введение в стохастическую теорию управления. Пер. с англ. М.: Мир, -324с.

84. Венгеров А.А., Щаренский А.А. Прикладные вопросы оптимальной линейной фильтрации. М.: Энергоиздат. 1982. — 192с.

85. Дьяконов В. Matlab 6/6.1/6.5 Simulink 4/5 в математике и моделировании. М.: Салон-пресс. 2003. — 576с.

86. Лазарев Ю. Моделирование процессов и систем в MATLAD. СПб.: Питер, Изд. Группа BHV, 2005.-512с.

87. Волгин В. В. Каримов Р. Н. Некоторые свойства амплитудно-частотных характеристик линейных систем автоматического регулирования и качество регулирования при случайных возжействиях.// Известия вузов. Электромеханика. 1973. № 2. С. 195-205.

88. Волгин В. В. Каримов Р. Н., Карецкий А. С. Учет реальных возмущающих воздействий и выбор критерия качества при сравнительной оценке качества регулирования тепловых процессов. // Теплотехника. 1970. №3. С. 25-30.

89. Мордкович Б. И. Системы питания технологических линий химических производств. М.: Химия. 1975. 174с.

90. Калюжный А.А. Синтез ЛКГ регулятора композитного коэффициента потерь битумного вибродемпфирующего материала /В.П. Бирюков //

91. Вестник саратовского государственно технического университета. — 2009-№2 (32) — С.78-86.

92. Турецкий К. Анализ и синтез систем управления с запаздыванием. М.: Машиностроение. 1974.—328с.

93. Калюжный А.А. Автоматизированная система исследования модуля полимерных материалов методов резонансных колебаний /А.А. Калюжный, С.В. Мурин, В.П. Бирюков // Четвёртый Саратовский салон изобретений, инноваций и инвестиций: В 3 ч. — 2009 — 4.1 С.24.

94. Самсонов А.В. Композиционные вибропоглощающие материалы на основе битумного связующего. Диссертация на соискание уч степени к.т.н. Саратов, 1998 г. - 181 с.

95. Кобеко П.П. Аморфные вещества. М.: АНССР, 1952.-432с.

96. Аскадский А.А. Лекции по физико-химии полимеров. М.: МГУ,2001,-224с.1. Введение

97. Все это свидетельствует об актуальности темы диссертационной работы и позволяет сформулировать ее цель.

98. Целью работы является разработка автоматизированной системы управления качественными показателями битумных вибродемпфирующих материалов в условиях нестабильности характеристик исходных компонентов и действия других возмущающих воздействий.

99. Поставленная цель достигалась путем решения следующих задач.

100. Исследовать технологический процесс изготовления битумных вибродемпфирующих материалов как объект управления композитным коэффициентом потерь, построить математические модели объекта управления, возмущающих воздействий.

101. Тобольский А.А. Свойства и структура полимеров. М.: Химия, 1964. -324с.

102. Бартенев Г.М. Структура и релаксационные свойства эластомеров. М. .-Химия, 1979.-288с.

103. Бартенев Г.М., Зеленев Ю.В. Курс физики полимеров. JL: Химия, 1976.-288с.

104. Релаксационные явления в полимерах/ Под. ред. Бартенева Г.М. и Зеленева Ю.В. JI. Химия.1972.-374с.

105. Бартенев Г.М., Бартенева А.Г. Релаксационные свойства полимеров. М.:Хими,. 1992.-3 84с.

106. Аскадский А.А., Кондращенко В.И. Компьютерное материаловедение полимеров. М.: Научный мир, 1999.-544с.

107. СкучикЕ. Основы акустики. М.: Изинлит, 1958,-380с.

108. Устройство для измерения комплексного модуля упругости и коэффициента потерь полимерных вибропоглощающих материалов (УИМ). Формляр. ФГУП «ЦНИИ» им. Акад. А.Н. Крылова. СПб, 2008.-10с.

109. Устройство для измерения комплексного модуля упругости и коэффициента потерь полимерных вибропоглощающих материалов (УИМ). Методика использования прибора УИМ. ФГУП «ЦНИИ» им. Акад. А.Н. Крылова. СПб, 2008.-42с.

110. Измерение комплексных модулей упругости и коэффициентов потерь полимерных вибропоглощающих материалов в широком диапазоне частот/ В.И Попков., В.В. Безъязычный / Техническая акустика.-1999.T.V. выпуск 1-2.-с 42-47.

111. Калюжный А.А Определение характеристик вибродемпфирующих материалов / А.А. Калюжный, В.П. Бирюков // Проблемы прочности и надёжности строительных и машиностроительных конструкций / СГТУ.- Саратов, 2005.- С. 213-221.

112. Калюжный А.А. Автоматизированная система исследования упругодиссипативных характеристик методом динамического127механического анализа // Автоматизация и управление в машино- и приборостроении: сб. науч. тр./ СГТУ.- Саратов, 2007 — С. 89-94.

113. Будрин С.В., Никифоров А.С. Распространение и поглощение вибрации на судах. Л.: Судостроение,1968.-280с.

114. Современные методы проектирования систем автоматического управления. Под общ. ред. Петрова Б. Н. М.: Машиностроение, 1967. -705с.

115. Менский Б.М. Принцип инвариантности в автоматическом регулировании и управлении. М.: Машиностроение, 1972.- 248с.

116. Поляк Б.П., Щербаков П.С. Робастная устойчивость и управление. М.:наука,2002.-303с.

117. Перемульер В.М. Пакеты расширения Matlab. Control System Toolbox и Robust Control Toolbox. / В.М.Перемульер. M.: САЛОН-ПРЕСС, 2008. - 224c.

118. Методы робастного, нейро-нечеткого и адаптивного управления: Учебник / Под ред. Н.Д. Егупова; издание 2-ое, стереотипное. М.: Изд-во МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2002. 744с., ил.

119. Результаты активного эксперимента исследования зависимости композитного коэффициента потерь и плотности от состава

120. Результаты регрессионного анализа

121. Регрессионный анализ по ККП1. Регрессионная статистика1. Множественный R 0,731. R-квадрат 0,54

122. Нормированный R-квадрат 0,521. Стандартная ошибка 0,00751. Наблюдения 1601. Дисперсионный анализ 4f SS MS F Значимость F

123. Регрессия 4 0,0101 0,00254 44,73 6Е-25

124. Остаток 155 0,0088 0,000061. Итого 159 0,0189

125. Переменные модели Коэфф. Станд. ош. t- статистика Р-Значение Нижние 95% Верхние 95% Нижние 95,0% Верхние 95,0%

126. Y- пересечение 0,115 0,00060 192,9 1,6Е-186 0,1136 0,1160 0,1136 0,1160

127. XI -0,0007 0,00006 -11,9 1ДЕ-23 -0,0008 -0,0006 -0,0008 -0,0006

128. Х2 0,00009 0,00006 1,45 1,5Е-01 0,0000 0,0002 0,0000 0,0002

129. ХЗ -0,00011 0,00006 -1,82 7,1Е-02 -0,0002 0,0000 -0,0002 0,0000

130. Х4 0,0003 0,00006 5,58 1,0Е-07 0,0002 0,0004 0,0002 0,0004

131. Регрессионный анализ по плотности1. Регрессионная статистика1. Множественный R 0,901. R-квадрат 0,80

132. Нормированный R-квадрат 0,801. Стандартная ошибка 29,061. Наблюдения 1601. Дисперсионный анализ df SS MS F Значимость F

133. Регрессия 4 534625 133656 158 1,2Е-531. Остаток 155 130893 844 1. Итого 159 665518

134. Переменные модели Коэфф. Станд. ош. t- статистика Р-Значение Нижние 95% Верхние 95% Нижние 95,0% Верхние 95,0%

135. Y- пересечение 1819,27 2,30 791,9 2Е-281 1814,73 1823,8 1814,7 1823,8

136. XI -4,48 0,23 -19,5 1Е-43 -4,94 -4,0 -4,9 -4,0

137. Х2 -0,12 0,23 -0,5 6Е-01 -0,58 0,3 -0,6 0,3

138. ХЗ 0,58 0,23 2,5 1Е-02 0,13 1,0 од 1,0

139. Х4 3,60 0,23 15,7 9Е-34 3,15 4,1 3,1 4,1

140. Результаты экспериментов для уточнения коэффициентов объекта управления

141. Отклонении Плотность, кг/м3

142. Температурно-частотные зависимости материалов ПЛК-190 и Битал-150