автореферат диссертации по электротехнике, 05.09.10, диссертация на тему:Системотехническое проектирование электроплазменных технологий и оборудования

На правах рукописи

ЛИСОВСКИЙ Сергей Михайлович

СИСТЕМОТЕХНИЧЕСКОЕ ПРОЕКТИРОВАНИЕ ЭЛЕКТРОПЛАЗМЕННЫХ ТЕХНОЛОГИЙ И ОБОРУДОВАНИЯ

Специальность 05.09.10 — Электротехнология

Автореферат

диссертации на соискание учёной степени доктора технических наук

Работа выполнена в ГОУ ВПО «Саратовский государственный технический университет»

Научный консультант

- доктор технических наук, профессор Лясников Владимир Николаевич

Официальные оппоненты

Ведущая организация

— доктор технических наук, профессор Рубцов Виктор Петрович

— член-корреспондент РАН

доктор технических наук, профессор Резчиков Александр Федорович

— доктор технических наук, профессор Пронин Виталий Петрович

— ФГУП «Hiill «Алмаз», г. Саратов

Защита состоится 27 июня 2006 г. в 14-00 часов на заседании диссертационного совета Д212.242.10 при ГОУ ВПО «Саратовский государственный технический университет» по адресу: 410054, г. Саратов, ул. Политехническая, 77, Саратовский государственный технический университет, корп.1, ауд. 319.

С диссертацией можно ознакомиться в научно-технической библиотеке ГОУ ВПО «Саратовский государственный технический университет».

Автореферат разослан 10 апреля 2006 г.

Учёный секретарь диссертационного совета

А. А. Казинский

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность проблемы. Электроплазменные процессы обработки материалов и нанесения покрытий являются весьма перспективными в производстве ответственных деталей современных машин и приборов, а также в других отраслях промышленности. Это определяется их возможностью достаточно эффективно модифицировать поверхность различных материалов, придавая ей заданный комплекс свойств путем очистки, диффузионного насыщения, нанесения относительно толстых покрытий или пленок. Эти процессы исключают технологии с вредными условиями на производстве и загрязняющие окружающую среду. Решению задач исследования и разработки электроплазменных методов обработки материалов и нанесения покрытий посвящены работы Н. Н. Рыкалина, В, В. Кудинова, Б. С. Данилина, Л. С. Полака и других отечественных и зарубежных ученых, создавших научные основы разработки электроплазменных технологий и оборудования.

Однако ряд важнейших вопросов электроплазменных технологий остается нерешенным. В частности, не вполне изучена возможность повышения качества покрытий путем воздействия на основу и напыляемый материал в процессе напыления газоразрядной плазмой, не созданы эффективные методы повышения устойчивости газовых разрядов, не получены закономерности, позволяющие управлять параметрами газоразрядных процессов. Остается не изученным влияние газоразрядной плазмы на высокопористые (в частности биологические) объекты. Мало изучены закономерности использования газоразрядной плазмы для создания защитных пленок, одновременно обладающих светопоглощающими свойствами (например, чернение). Также одним то факторов, сдерживающих широкое внедрение этих и других изученных электроплазменных процессов, является низкая эффективность проектных и экспериментальных работ, направленных на создание новых технологий и оборудования.

Автоматизация является самым перспективным методом повышения эффективности проектных работ и совершенствования методов управления процессами обработки. При этом особенность современных систем автоматизированного проектирования и управления состоит в том, что они оперируют не данными, а взаимосвязанными проектными моделями знаний, которые позволяют проводить адаптацию априорной информации, приспосабливая ее к техническим требованиям или к техническому заданию на конкретный процесс или оборудование.

Основные положения методологии формирования и использования проектных моделей знаний разработаны в трудах А. Н. Борисова, К, Д. Жука, А. Н. Мелехова, А. И. Половинкина, Г. С. Поспелова, В. И. Скурихина и других отечественных и зарубежных ученых. Однако эти

положения разработаны применительно к традиционным методам обработки и сборки и не учитывают особенности электроплазменных процессов.

Электроплазменные технологии характеризуются большим количеством взаимовлияющих факторов, что вносит высокую степень стохастичности в протекание процесса и поэтому затрудняет его моделирование и формализацию описания.

В связи с возникновением новой концепции построения систем проектирования и управления на основе проектных моделей знаний появилась возможность повышения эффективности проектных работ и управления процессами и электроплазменным оборудованием, а также существенного улучшения качественных показателей электротехнологий. Разработка и использование новых методов проектирования и автоматизации экспериментальных работ применительно к электроплазменным технологиям и оборудованию сдерживается отсутствием научных основ формирования системы проектирования на базе проектных моделей знаний, учитывающих отмеченные выше особенности электроплазменных процессов.

В соответствии с изложенным основная проблема, решаемая в данной работе, заключается в разработке методологии системотехнического проектирования автоматизированного оборудования на основе проектных моделей знаний, учитывающей особенности многофакторных электроплазменных процессов, на базе комплексного изучения закономерностей процессов, протекающих в газоразрядной плазме и зоне ее взаимодействия с материалами. Решение данной проблемы является актуальным, поскольку позволит повысить эффективность электроплазменных технологий и оборудования, а также расширить сферу их применения в производстве конкурентоспособных изделий.

Цель работы — создание новых конкурентоспособных электроплазменных технологий и оборудования на базе методологии автоматизированного проектирования с использованием проектных моделей знаний, полученных в ходе автоматизированного технологического эксперимента.

Научные положения, выносимые на защиту:

1. Совмещение во времени процессов электроплазменного напыления и воздействия на основу и покрытие газоразрядной плазмой позволяет повысить адгезионно-когезионные характеристики покрытия путем управляемой термической активации, граничные параметры которой определяются полученной в ходе исследований зависимостью.

2. Чернение стальных деталей в тлеющем разряде позволяет получить оксидные пленки с содержанием Реэ04 не менее 90%.

3. Продувание через обрабатываемый объект воздушно-озоновой смеси, образуемой в коронном разряде, позволяет озонировать пористые материалы за счет диффузионных процессов, их кинетика описывается уравнением, решение которого позволяет установить требуемую концентрацию озона при сравнительно низком его парциальном давлении.

4. Полученные на основе теоретических и экспериментальных исследований закономерности процесса повышения устойчивости газовых разрядов в распределенных электродных системах технологических плазменных устройств улучшают качество обработки газоразрядной плазмой.

5. Обоснованные проектные модели знаний являются основой концепции гибкой системы управления процессом проектирования электроплазменных технологий и соответствующего автоматизированного оборудования.

6. Разработанные методы представления знаний в виде формальных моделей обучения, идентификации и управления позволяют создать концепцию адаптивного управления процессами электроплазменной обработки и нанесения покрытий.

Методы и средства исследований. Методологической основой исследований явился системный подход и принципы информационных технологий. Теоретические исследования выполнены с использованием теории информационных систем, нечётких моделей для экспертных систем, теории газоразрядной плазмы, положений тепломассопереноса, кинетики химических превращений, химии поверхности раздела металл-газ.

Экспериментальные исследования проводились на специальном лабораторном оборудовании по оригинальным методикам. Основными методами измерений явились: измерение толщины оксидной плёнки оптическим поляризационным методом с использованием лазерного эллипсометрического микроскопа; измерения количества органических загрязнений спектрометрическим методом; рентгенофазный анализ структуры твёрдого тела; масс-спектрометрический анализ состава рабочих газов; осциллографирование и измерение электрических параметров процесса; обработка результатов исследований проводилась с использованием статистических методов.

Научная новизна. Сформированы научные основы проведения автоматизированного эксперимента при изучении закономерностей процессов электроплазменной обработки и созданы проектные модели знаний для автоматизированной разработки электроплазменного оборудования. Важнейшими из новых научных результатов, полученных в диссертационной работе, являются следующие:

1. Впервые предложены и обоснованы научные принципы построения новых технологических схем:

- плазменного нанесения покрытий с совмещенным воздействием на основу и покрытие газоразрядной плазмы, позволяющей гибко управлять их активацией в процессе формирования покрытия, что обеспечивает повышение и стабилизацию адгезионно-когезионных характеристик;

- плазмохимического чернения стальных изделий, обеспечивающего содержание Ре3С>4 в защитной пленке до 90%;

- озонирования пористых тел с использованием коронного разряда, обеспечивающего их объемную обработку;

2. Впервые исследованы статические и динамические характеристики электротехнологических систем, на основе которых определены закономерности и методология оптимизации режимов электроплазменной обработки.

. 3. Определены наиболее значимые факторы, определяющие устойчивость тлеющего и коронного разрядов:

- тепловые условия на электродах;

- состояние поверхности электродов;

- геометрические параметры электродов;

- модуляции тока разряда.

Экспериментально впервые установлены количественные требования к этим факторам, обеспечивающие стабильное существование разряда и оптимальное протекание процесса.

4. Впервые предложена модель проведения автоматизированного технологического эксперимента для исследования закономерностей электроплазменной обработки в условиях нечётких знаний, которая позволяет осуществлять в автоматизированном режиме процедуры идентификации, оптимизации и адаптации, что обеспечивает высокую достоверность результатов исследований и создание технологических процессов повышенной эффективности.

5. Разработаны и обладают новизной математические модели, которые позволяют проектировщику электроплазменного оборудования в автоматизированном режиме гибко распределять ресурсы в течение всего периода решения научно-технических задач, что обеспечивает повышение качества и производительности проектных работ.

6. Разработаны проектные модели четких и нечетких знаний, на основе которых создана новая структура адаптивного регулятора для управления процессами электроплазменной обработки и нанесения покрытий, которые позволяют сформулировать управляющий алгоритм, оптимизирующий процесс при случайных изменениях условий обработки.

Практическая ценность работы. Создано методическое обеспечение для системы гибкого управления процессом проектирования электроплазменных технологий и оборудования, направленных на повышение эффективности проектных работ и разработку новых электроплазменных технологий и автоматизированного оборудования.

Предложены конструкции, разработано и внедрено автоматизированное оборудование для электроплазменных технологических процессов, обеспечивающее улучшение качества обрабатываемых изделий и повышение производительности труда:

- автоматизированное оборудование для плазменного напыления порошковых покрытий с совмещенной активацией подложки газовыми разрядами;

- автоматизированное оборудование для плазмохимической обработки;

- автоматизированное оборудование для нанесения тонких плёнок;

- оборудование для озонирования сельскохозяйственных культур, кормоцехов птицефабрик и свинокомплексов.

Реализация результатов работы. Методическое обеспечение для систем проектирования внедрено на предприятии ОАО «Саратовский научно-исследовательский институт машиностроения» при создании конструкторской и технологической документации в процессе разработки электроплазменных технологий и автоматизированного оборудования. Разработанные электроплазменные технологические процессы внедрены с экономическим эффектом на ОАО «МЭЛЗ» (г. Москва), ОАО «Контакт» (г. Саратов), ОАО «Сельхозтехника» (с. Перелюб, Сарат. обл.), СХА «Михайловское» (с. Михайловка, Сарат. обл.), ЗАО «Птицефабрика «Балаковская» (г. Балаково, Сарат. обл.), других предприятиях г. Москвы, Саратова и Саратовской области.

Апробация работы. Основные результаты работы докладывались на научно-технических конференциях «Актуальные проблемы анализа и обеспечения надёжности и качества приборов, устройств и систем» (Пенза, 1996-1999); первой Всероссийской научно-методической конференции с международным участием (Саратов, 2000); 26-м Всероссийском научно-практическом семинаре «Озон и другие экологически чистые окислители. Наука и технологии» (Москва, 2003), VII Международной конференции «Динамика технологических систем» (Саратов, 2004); 7-й Международной конференции «Современные проблемы имплантологии» (Саратов, 2004); ежегодных научно-технических конференциях СГТУ в 1995-2004 гг., I Всероссийской конференции «Озон и другие экологически чистые окислители. Наука и технологии» (Москва, 2005).

Публикации. По теме диссертации опубликовано 33 работы, в том числе 3 монографии и три авторских свидетельства на изобретение. Список публикаций приведен в конце автореферата.

Структура и объём диссертации. Работа состоит из введения, шести глав, выводов по диссертации, списка использованной литературы (215 наименований); содержит 405 страниц текста, в том числе 181 рисунок, 51 таблицу.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обоснована актуальность темы, сформулированы цель и задачи исследований, научная новизна, а также научные положения и результаты, выносимые на защиту.

Первая глава посвящена анализу электроплазменных процессов обработки как объектов проектирования.

Из проведенного анализа следует, что в процессе проектирования электроплазменных технологий и оборудования необходимо рассматривать разнообразные физико-химические явления, технологические структуры и большое число взаимосвязанных параметров этих явлений и структур. При этом сам процесс проектирования выступает как комплексная проблема, в которой в сложной взаимосвязи решаются задачи синтеза, анализа, моделирования, оптимизации и принятия решений. Для решения таких комплексных задач необходимо применение методологий системного и информационных подходов, центральную роль в которых играет математическое моделирование. Однако при проектировании электроплазменных процессов обработки традиционные аналитические методы математического моделирования часто оказываются неэффективными из-за большой размерности моделей и нечеткости исходной информации. В таких случаях прибегают к использованию экспериментальных исследований и экспертных оценок, формируемых на основе суждений и высказываний высококвалифицированных специалистов.

Моделирование сложных систем с нечеткой информацией целесообразно проводить с позиций формальных систем, в которых сложные взаимосвязи объектов и явлений рассматриваются как проектные модели знаний, между которыми существуют связи и отношения, предписываемые самой формальной системой. Достоинство формальной системы моделирования состоит в том, что она позволяет объединять во взаимосвязи априорную информацию, опыт проектирования, представленный в специальной формализованной форме в виде знаний, и аналитические методы.

С позиций информационного подхода проектирование представляется как процедура приобретения знаний о проектируемом объекте путем снятия неопределенности информации. В предмете проектирования электроплазменных процессов обработки можно выделить два типа неопределенностей информации: неопределенность, связанную с определением разнообразных характеристик проектируемого объекта, и неопределённость в формировании процедур, то есть методологическую неопределенность проектирования.

Очевидно, что формальная модель, с одной стороны, должна включать сложные по содержанию и структуре знания, а с другой — быть сравнительно доступной для понимания проектировщиком и для реали-

зации ее на ЭВМ. В наибольшей степени сформулированным требованиям отвечают модели, которые широко используются в системах искусственного интеллекта для моделирования знаний на семантическом уровне.

Во второй главе представлена методика системотехнического процесса проектирования электроплазменных технологий и автоматизированного оборудования на основе проектных моделей знаний.

Существенное повышение производительности и улучшение качества труда проектировщика связано с включением в технологический процесс проектирования ЭВМ. Традиционная технологическая схема проектировщик-ЭВМ (человеко-машинная система) состоит в том, что ЭВМ выполняет рутинную работу, а проектировщик — творческую. Очевидно, деление процесса проектирования на рутинный и творческий имеет временный и субъективный характер. Любые проектные знания, направленные на получение решений, которые проектировщик может формализовать и представить в программном виде для реализации на ЭВМ, относятся к рутинным. Те же знания, которые не удаётся формализовать, являются творческими для проектировщика.

Поскольку творческий процесс всегда связан с обучением и гибким мышлением для адаптации знаний к конкретным условиям решаемой задачи, несомненно, система управления процессом проектирования также должна обладать этими функциями. Среди разнообразных систем моделирования знаний человека в наибольшей мере требованиям адаптации и обучения отвечают модели экспертных систем (рис. 1).

Рис. 1. Структурные составляющие человеко-машинной экспертной системы

управления

Эти модели, опираясь на методы анализа, синтеза и моделирования, развитые в системологии, а также на логические методы рассуждений человека, представленные в форме логического оператора ЕСЛИ-ТО, дают возможность сравнительно простыми средствами программировать сложные проектные знания на ЭВМ.

Модели адаптации устанавливают взаимосвязь между нечеткой входной и выходной информацией, сформированной на основании представлений экспертов — высококвалифицированных специалистов о предмете проектирования.

Д =(г,%) г У;<У<У! £={£>},

где Р — модели адаптации проектной информации; А^А^Ь — нечеткие

функции адаптации моделей; А,, Л2 — нечеткие функции входной и выходной информации; X = {*,}— множество компонентов входной информации, принадлежащих тезаурусам Т), включенных в стратегию ; х, < х, < - физическая или ранговая шкала компонента х,; х, - начало шкалы; х*— конец шкалы; (х, )/х, — функции принадлежности компонента х,; , Р2 - нечеткие инциденторы; V, /х1 - значения вербальной шкалы компонента х,; У = [у^ - множество компонентов

выходной информации; у^ < у - <у) — физическая или ранговая шкала компонента у); £ — логические высказывания экспертов.

Моделирование знаний нечеткими логическими высказываниями существенно упрощает задачу принятия решений за счет оцифровки качественных компонентов и использования разнообразных вероятностных и теоретико-множественных операторов для принятия решений.

Процессы принятия решений связаны с процедурами сравнения компонентов информационного потока моделирования проектных задач по определенным признакам, показателям, критериям. Эти процедуры должны обеспечивать установление определенных количественных отношений между рассматриваемыми компонентами проектных моделей знаний. Математической основой процесса сравнения являются теория отношений и измерений. Таким образом, в процессе принятия решений

необходимо осуществлять измерения информационных компонентов, находящихся в отношениях, предписываемых целями решаемых проектных задач.

В общем случае измерения могут быть объективными и субъективными, т.е. в качестве измерительной системы могут выступать как технические приборы, так и сам проектировщик. Измеренные компоненты могут иметь качественные или количественные значения, выраженные в различных физических единицах. Очевидно, что для процедуры сравнения разнообразных информационных компонентов необходимо использовать некоторые универсальные измерительные системы в виде шкал.

В работе в качестве универсальных измерительных шкал предлагается использовать функцию принадлежности, степень соответствия, вероятностную шкалу [0-Н], процентную шкалу [0-И00] и вербальную шкалу [малый, средний, большой и т.д.].

Если знания проектировщика представлены в виде нечетких моделей знаний, для принятия решений предлагаются следующие правила: Правило экспертного ранжирования

О = А а > 1„ор, (2)

где А = (Х,У,Р)— нечеткая информация в форме нечеткого соответствия ил1- гиперграфа; X = {Х1 }(г~ 1,п)— помеченные элементы строки матрицы (или вершины гиперграфа); У = {У^}(] ~ 1,т)— помеченные элементы столбцов матрицы или дуги гиперграфа (компоненты информационных справочников);

(7 = 1,п; ] — 1,т)~ нечеткий график нечеткого соответствия;

Гу=ёг<хьу,>(£=\,6) — элементы матрицы; дг — степень соответствия субъективных высказываний эксперта; а=1/Ьтах — относительные оценки

п

экспертов; Ь = ^ <5 — сумма оценок экспертов по столбцам матрицы г у, 1

¡пор— пороговый критерий.

В тех случаях, когда решение применяется по результатам моделирования за определенное число этапов, в теории принятия решений предлагается модель динамического программирования марковских процессов:

ф„0) = тах{у}}

ф„а) = тах^ (3)

^ =

¡-о

где ф„{0— суммарный ожидаемый доход; фп0') — оптимальный ожидаемый доход на п этапе; V,- ожидаемый доход при одноразовом переходе; ра-элемент матрицы переходных вероятностей; к- возможные стратегии поведения (альтернативы); г,— элемент матрицы доходов.

Повышение эффективности процесса проектирования технических систем в первую очередь связано с совершенствованием методов управления ресурсами, необходимыми для решения проектных задач.

В работе предложено рассматривать задачу гибкого управления процессом распределения ресурсов как задачу, конечная цель которой достигается через ряд промежуточных целей (частных проектных задач) в соответствии с этапностью их выполнения. При этом распределение ресурсов на этапах проектирования выполняется человеко-машинной системой, включающей проектировщика и ЭВМ.

Под проектировщиком понимаются специалист или группа специалистов, занятых решением проектных задач.

Задача распределения ресурсов по этапам представлена в виде следующего алгоритма:

1. Производится декомпозиция глобальной задачи на частные задачи (43) и деление на этапы (т). Декомпозицию глобальной задачи на частные задачи и деление общего периода решения задачи на этапы проектировщик выполняет исходя из своего опыта, а также с учетом необходимости моделирования этого опыта на ЭВМ.

2. В процессе решения глобальных задач проектировщик формирует информационно-справочные модели и логические экспертные высказывания о признаках решаемых частных задач и величинах ресурсов, необходимых для решения этих задач.

3. Реализация пунктов 1, 2 позволяет проектировщику создать базу знаний для распределения ресурсов. В процессе решения текущей глобальной задачи при помощи логических операторов среди ранее сформированных логических экспертных высказываний отыскиваются такие, у которых величины признаков наиболее близки к решаемой задаче. Эти высказывания являются эталонными для решаемых задач.

4. На первом этапе решения частных "задач величины ресурсов для их решения назначаются на основании данных эталонных высказываний.

5. На каждом последующем этапе производится пересчет назначенных на предыдущем этапе ресурсов по всем оставшимся этапам решения глобальной задачи. При этом учитываются возможные изменения представлений проектировщика о признаках решаемой задачи, а также статистические данные по ресурсам.

Множество видов ресурсов для решения научно-технических задач и балансовая модель распределения ресурсов по этапам решаемых задач обозначены:

* = {|?^«=1А (4)

где И.) - кадровый ресурс; И2 — информационный ресурс; 11з — финансовый ресурс; 1*4 — материально-технический ресурс;

j^ocm _j^tu

(5)

где R" - плановый ресурс i-го типа, выделенный административным

органом на решение глобальной научно-технической задачи; Л,"™ -

остаточный ресурс i-ro типа после выполнения работ на К-м этапе; _ ь

гн (т J - У. Зд (т) — расчетная величина реально израсходованного ресурса

i-ro типа на этапе т; 31; (г) — затратная статья j-ro типа для i-ro ресурса на этапе т; b — количество затрат статей ресурса.

В качестве целевой функции рассматривается достоверность распределения ресурсов на отдельных этапах решаемых задач. Под достоверностью ^7[R;(t)] понимается вероятность правильного распределения ресурсов на i-м этапе решения проектной задачи:

Д[Ъ(т)]-*тах. (6)

В соответствии с вероятностным подходом достоверность распределения ресурсов оценивается по формуле Байеса, в которой учитывается априорная составляющая вероятности, полученная на основании предыдущего опыта проектировщика, и апостериорная -полученная в результате эксперимента на каждом этапе распределения ресурсов:

"А(т)~

C\ll,Jir ---

Я,.

Д[Я,(Т)] = Р

А(т)\

Я,

А(т)

Я.

(7)

где ^ — гипотеза о достоверности распределения ¡-го ресурса; Р(Н|) — априорная вероятность достоверности распределения ¡-го ресурса; А(т) — событие, состоящее в окончании работ, связанных с решением задач

на этапе т; Р[Ц / А(т)] - апостериорные вероятности распределения ресурсов; Р[А(т) / НД - условные вероятности события А(х).

Условную вероятность Р[А(т)/Н|] предлагается определять по следующей формуле:

\г(т)-7(т)\

А(т)

Н> ]

шах

^(т)'г(г^

(8)

В процессе решения научно-технических задач проектировщик должен, с одной стороны, добиваться достоверного распределения ресурсов по этапам, а с другой — оценивать достаточность остаточных ресурсов для выполнения работ на всех оставшихся этапах. При этом необходимо учитывать, что научно-технические задачи решаются всегда в условиях неопределенности, а на неопределенность надо выделять дополнительный ресурс. Правда, этот дополнительный ресурс может остаться неиспользованным, но для гарантированного решения задачи он должен учитываться.

Расчет дополнительного ресурса на неопределенность предлагается проводить по статистической формуле доверительной вероятности:

АЯ™ =

73 г

(9)

— Г"1

т — 1

где т(Я,) - оценка математического ожидания случайной величины с!(Я|) - оценка дисперсии случайной величины 11,; 1а — табличное значение для заданного уровня вероятности а.

Предложенные алгоритмы и математическая модель позволяют проектировщику при помощи ЭВМ гибко (адаптивно) управлять процессом распределения ресурсов в течение всего периода решения научно-технических задач, что обеспечивает повышение качества и увеличение производительности проектных работ,

В третьей главе на основе анализа тенденций развития автоматизированных систем управления технологическими процессами разработана формальная модель проведения автоматизированного технологического эксперимента при исследовании процессов электроплазменной обработки в условиях нечётких знаний.

Большую роль в экспериментальных исследованиях играет вычислительный эксперимент на основе ЭВМ в части сбора данных, их обработки и анализа (рис.2).

Дальнейшее расширение роли ЭВМ при проведении экспериментальных исследований связано с включением в вычислительный эксперимент задач, решаемых исследователем на этапах синтеза.

МП СИСТЕМА УПРАВЛЕНИЯ

ПРОГРАММНОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ

АЛГОРИТМЫ УПРАВЛЕНИЯ

ДАТЧИКИ, ИСПОЛНИТЕЛЬНЫЕ МЕХАНИЗМЫ

PLAZ

V V V

R Ей

OCIST

MANIP

VODA

ARGON

RGAR

NAPYL

DISPL

ЛОГИЧЕСКОЕ УПРАВЛЕНИЕ ПЕРЕСТРОЙКОЙ СТРУКТУРЫ

ОБОРУДОВАНИЯ ДЛЯ ОБРАБОТКИ КОНКРЕТНОГО ТИПА ДЕТАЛЕЙ

ЛОГИЧЕСКОЕ УПРАВЛЕНИЕ СИСТЕМАМИ ОБОРУДОВАНИЯ

ВЫБОР ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ РЕЖИМОВ ОБРАБОТКИ

АДАПТИВНОЕ УПРАВЛЕНИЕ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИМИ РЕЖИМАМИ

Д И А Г НООТИКА

ДАТЧИК РАСПОЗНАВАНИЯ ТИПА ДЕТАЛЕЙ

ДАТЧИКИ ПОЛОЖЕНИЙ

ДАТЧИКИ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ПАРАМЕТРОВ:

ТЕМПЕРАТУРЫ. РАСХОДА. ДАВЛЕНИЯ. СИЛЫ ТОКА, СКОРОСТИ

ДИСКРЕТНЫЕ ИСПОЛНИТЕЛЬНЫЕ МЕХАНИЗМЫ

РЕГУЛЯТОРЫ ПАРАМЕТРОВ

Рис. 2. Микропроцессорная система управления технологическим экспериментом электроплазменной обработки

Основную роль в этих этапах играют субъективные знания исследователя, которые он приобрел из научных источников и в результате практической деятельности.

Особенностью данного типа знаний является нечеткость информации о предметной области. Моделирование систем с нечеткой информацией на ЭВМ проводится с позиций информационного подхода, в котором сложные взаимосвязи объектов и явлений рассматриваются как последовательности символов, между которыми существуют связи и отношения, предписываемые формальной моделью.

В предмете исследования технологических процессов выделяются два типа неопределенностей: неопределенность, связанная с определением разнообразных характеристик исследуемого объекта, и методологическая неопределенность исследований.

При проведении экспериментальных исследований методологическая неопределенность раскрывается на основе предыдущего опыта, который представляется в специальной формализованной форме в виде математических моделей знаний. Моделирование знаний проводится на основе объединения метода системного анализа с привлечением методов экспертных оценок. Информация о процедурах исследования, т.е. методологическая неопределенность, представляется в форме продукционных моделей справочных данных - тезаурусов и стратегий исследований.

Формальная модель экспериментальных исследований П может быть представлена

__П = <Т, Б, Р>, __(10)

где Т={Т|}(г = 1,п) -множество тезаурусов; Б - {$>{]{] = 1,т) — множество

стратегий исследования; Р ={Р^(/= ./,£) — множество продукционных моделей.

Справочные модели-тезаурусы формируются исследователем на основе априорной информации. Требование к компонентам множества Т состоит в том, чтобы они имели существенные связи с наименованием тезауруса и были различимы путем присвоения им классификационных номеров.

т, = {Х8}(^=7^), (11)

где Х8 - компонент тезауруса Т с классификационным номером ц.

Стратегии исследования разрабатываются в соответствии с целью решаемой задачи путем целенаправленного объединения в информационное обеспечение компонентов тезаурусов

Б = {Хт', И}, (12)

где X 1 - компонент тезауруса Т|, N - номер компонента. Система продукционных моделей Р используется для моделирования методологической неопределенности решаемой задачи

Р,-<если В тоЕ>>, (13)

где В и О - нечеткие лингвистические переменные, описывающие входные и выходные знания исследователя.

В состав нечеткой входной переменной В включают цель решаемой задачи, информационное обеспечение и операторы раскрытия неопределенности

В=<С,0,О>, (14)

где С - цель, и = <8, Т> - нечеткое информационное обеспечение;

О — оператор раскрытия неопределенности.

Цель решаемой задачи определяется исследователем в форме соответствующего тезауруса целей. Нечеткое информационное обеспечение включает справочные данные, приведенные в тезаурусах в соответствии с принятой стратегией. Предлагаются две стратегии создания нечеткого информационного обеспечения

Б = {Бзо, Бэи}, (15)

где 8Э0 - стратегии экспертных оценок; 8ЭИ - стратегии экспериментальных исследований.

В состав нечеткой выходной переменной О включают результат решения задачи и выводы

5=<Я,1¥>, (16)

где Я — результат решения проектной задачи; IV— выводы.

Неопределенность информации, связанная с отсутствием знаний о характеристиках исследуемого технологического объекта, раскрывается методами идентификации и оптимизации.

На первом этапе исследований решается экспериментальная задача идентификации, которая заключается в определении совокупности характеристик, знание которых позволяет определить поведение системы в настоящем и будущем времени и установить зависимость между входными параметрами технологической системы — факторами и выходными параметрами - показателями качества.

В соответствии с формальной моделью стратегия экспериментальных исследований характеристик технологического объекта объединяет следующие априорные знания специалистов:

5 = (17)

где 5ЭШ — стратегия экспериментальных исследований; 5/ - стратегия исследования зависимостей показателей качества от факторов; — стратегия оптимизации технологического процесса.

Разработанные схемы автоматизированных установок для проведения технологического эксперимента и стендов для испытания и отладки систем электроплазменного оборудования в процессе его изготовления позволяют осуществлять процедуры идентификации, стабилизации, оптимизации и адаптации в автоматизированном режиме, а также обеспечивают качественное исследование технологий и систем оборудования.

Четвёртая глава посвящена вопросам исследования и разработки методов повышения устойчивости газовых разрядов в распределённых электродных системах технологических плазменных устройств. Под устойчивостью функционирования плазменных технологических устройств понимается способность этих систем сохранять требуемые свойства в условиях действия возмущений.

Электродные системы плазменных технологических устройств имеют сложную конфигурацию и являются распределенными в пространстве, так как в качестве конструктивных элементов в состав электродной системы входят обрабатываемые детали, рабочая камера и сложная внутрикамерная технологическая оснастка. В то же время процессы плазменной обработки характеризуются высокой энергонасыщенностью, нестабильностью, быстротечностью и случайностью многих явлений. Перечисленные условия обусловливают низкую устойчивость газовых разрядов, возбуждаемых с помощью этих электродных систем, что, в свою очередь, приводит к ухудшению качественных характеристик плазменного оборудования и технологий. При этом необходимо отметить неодинаковую степень понижения устойчивости газовых разрядов в различных типах конструкций распределенных электродных систем. В . связи с этим проведена классификация технологических плазменных устройств с распределёнными электродными системами по признакам, характеризующим устойчивость возбуждаемых в них газовых разрядов.

На основе анализа особенностей электродных систем технологических плазменных устройств по принципу распределенности газовых разрядов в пространстве они классифицированы на три группы: для возбуждения сосредоточенных газовых разрядов — плазмотроны, для возбуждения распределенно-сосредоточенных разрядов - магнетроны, ионные источники; для возбуждения распределённых газовых разрядов — распределённые электродные системы.

Очевидным преимуществом распределённых газовых разрядов является возможность обработки больших поверхностей изделий, интенсификация процесса обработки. Однако низкая устойчивость этих разрядов сдерживает их более широкое применение для технологических целей.

На основе анализа физических и технологических условий на поверхности электродов и в газовой среде определены наиболее значимые факторы, определяющие устойчивость газовых разрядов, к которым отнесены: передача энергии в объёме газа, тепловые условия на электродах, состояние поверхности электродов и характеристики импульсной модуляции тока тлеющего разряда.

По результатам проведённого анализа выбраны возможные способы повышения устойчивости газовых разрядов в распределённых электродных системах:

1) принудительное гашение разряда дугогасящим устройством;

. 2) оптимизация конструкции электродной системы;

3) совершенствование алгоритма управления технологическим процессом;

4) применение импульсной модуляции тока разряда.

Одной из существенных причин снижения устойчивости газовых разрядов является фактор перераспределения баланса тепловой энергии в межэлектродном пространстве и на поверхности электродов. В том случае, когда распределённые газовые разряды (тлеющий или коронный) переходят в дуговую или искровую форму, резко меняется пространственное распределение источника тепловой энергии. Источник нагрева практически мгновенно (за время порядка 10"5 с) преобразуется из распределённого в сосредоточенный (контрагированный). Абстрактной формой источника нагрева такого типа является мгновенный точечный источник нагрева, широко используемый в теории теплопроводности. Температура нагрева электродов в зоне воздействия мгновенного точечного источника нагрева оценивалась по выражению:

где (2 - тепловая энергия; г - расстояние на поверхности электрода до рассматриваемой точки, где была введена теплота; с, р, а -теплофизические коэффициенты; I - время.

Для рассматриваемой тепловой модели величина <3 определяется следующим образом:

где I - средний ток контрагированного разряда; V - напряжение разряда; 1шп - средняя длительность импульса разряда.

Параметры I и Тимп являются вероятностными величинами, так как сила тока и длительность импульсов контрагированного разряда являются случайными величинами (рис. 3).

Выполненный тепловой расчёт условий на поверхности электродов при случайном переходе тлеющего разряда в дуговой показал, что технологически допустимая длительность случайного импульса дугового разряда не должна быть выше 10"3 с.

Анализ статистических данных, полученных в процессе экспериментальных исследований, показывает, что применение в технологических процессах электроплазменной обработки импульсной модуляции тока разряда является одним из факторов повышения устойчивости газового разряда. Важное значение имеет тот факт, что распределение параметров дуговых разрядов имеет нормальный характер. Это предоставляет возможность использовать среднестатистические значения этих параметров в системах управления для прогнозирования хода технологического процесса и оптимизации его в условиях возмущающих факторов.

(19)

Проведённый статистический анализ показывает, что такие факторы, как наличие на поверхности электродов органических загрязнений и оксидной плёнки оказывают влияние на устойчивость тлеющего разряда.

В то же время установлено, что существенное влияние загрязнений на процесс дугообразования на электродах начинается при их количестве выше 10"5 г/мм2.

Статистическими исследованиями установлено, что тип оксидной плёнки не оказывает существенного влияния на число дугообразований, однако фактор оксидной плёнки вносит определённый вклад в процессе дугообразования.

f

Рис. 3. Статистическое распределение амплитуды тока дугового разряда при неустойчивой форме газового разряда: 1 - Т=400°С, 2 - Т=600°С; а - осциллограмма тока разряда; б - статистическое распределение амплитуды дугового разряда; I - амплитуда тока; I - время; Г- частота случайной величины

Исследовалось влияние геометрических параметров электродной системы на дугообразование. По схеме установлено, что с увеличением расстояний между элементами конструкции электродной системы число дугообразований уменьшается (рис. 4). Однако чрезмерное увеличение этих расстояний приводит к существенному возрастанию габаритных размеров технологического оборудования. В связи с этим в процессе конструирования электродных систем для технологий плазменной обработки необходимо применять методы оптимизации параметров электродной системы.

Экспериментальным путём установлена величина диаметра катодного пятна отдельной иглы положительного коронного разряда в распределённой электродной системе типа плоскость-игла, которая находится в пределах 13,9+15,3 мм. Показано, что для повышения устойчивости разряда катодные пятна отдельных игл не должны пересекаться между собой (рис. 5).

Справочник С1 Геометрические параметры электродной системы для обработки в тлеющем разряде

П1

Геометрические параметры электродной системы

П2

Условные обозначения Предельные значения, мм

а 30-100

Ь 50-200

с 30-100

с) 30-100

Абсолютные и вербальные шкалы параметров

средний ■

50 £0 ТО средний ]

I-Н

Ч-

ч—ь

Ч-

-I-

50 65 80 95 110 125 140 155 170 185 200 Ь

большой

средний

I-

ч-

ч~

ч-

—(—— 80 90 100 С

большой

ч-

80

90

ч—«-

100 '

Рис. 4. Информационно-справочная модель: геометрические параметры электродной

системы

Исследовано влияние параметров коронного разряда на его устойчивость (рис. 6). Предельные уровни этих параметров, которые приводят к снижению устойчивости разряда следующие: влажность выше 90%, температура воздуха выше 30 °С.

Приведенные исследования позволяют обоснованно выбрать конструктивные параметры электродной системы при ее проектировании.

Катод

Рис. 5. Схема измерений диаметра катодного пятна коронного разряда

В пятой главе представлены результаты исследований новых технологических процессов электроплазменной обработки с улучшенными качественными показателями.

Новые возможности в решении задачи повышения качества электроплазменных покрытий открывает использование защитной газовой среды. Обычная газовая среда при напылении может оказывать влияние на химический состав покрытия или выполнить защитные функции по отношению к участвующим в напылении материалам, оставаясь при этом электрически нейтральной.

Однако защитную газовую среду можно использовать также для термической активации напыляемой поверхности. При этом процессы термической активации и напыления покрытия совмещаются в пространстве и времени, что предоставляет более широкие возможности для их оптимизации, в частности, предоставляется возможность напыления покрытия при давлении ниже атмосферного, т.е. в разреженной газовой среде.

Принцип работы технологического оборудования для электроплазменного напыления в разреженной газовой среде следующий. Воздух из вакуумной рабочей камеры откачивается до давления ниже половины атмосферного. Затем между соплом-анодом плазмотрона и обрабатываемым изделием устанавливается требуемое расстояние и включается дополнительный источник питания. Одновременно продолжается откачка вакуумной камеры для поддержания заданного давления.

п I /ыпп

Л. 1/МИН

1-1,5 тА

>■>-3 м/с Т«Э5"С

60 65 70 73 80 95

ф.%

Ы.5гпА (ооЗ м/с <р=35 %

15 г» 25 30 35 40 45

Т.°С

Рис. 6. Статистические зависимости числа переходов коронного разряда в искровой в зависимости от параметров газового разряда

Общее число измерений N=600; расчетная формула где Г — частота случайных

величин; а - зависимость числа переходов от тока коронного разряда; б - зависимость числа переходов от скорости газового потока; в - зависимость числа переходов от влажности воздуха; г - зависимость числа переходов от температуры электродов

При работе плазмотрона и разрежении в камере между соплом плазмотрона и обрабатываемым изделием образуется плазменная струя, которая покрывает значительную площадь обрабатываемого изделия и нагревает ее до определенной температуры, т.е. проводятся два

технологических процесса: термическая активация подложки и плазменное напыление покрытия.

На участке удара напыляемой частицы о подложку происходит повышение температуры, разрушение поверхностных оксидных пленок, структурные изменения материала, то есть создаются благоприятные условия для эмиссии электронов и возникновения катодных микропятен. Поэтому микропятно с наибольшей вероятностью перемещается на участки поступления напыляемых частиц на поверхность подложки. Естественно предположить, что в результате действия катодного микропятна будет происходить локальный высокотемпературный нагрев подложки в зоне напыления.

Оценочные расчеты тепловых условий в зоне действия катодного микропятна получены из решения краевой задачи теплопроводности в цилиндрической системе координат. Нагревая поверхность, абстрагировались полуограниченным телом, на поверхности которого действует круговой источник нагрева с равномерно распределённой мощностью. Решение задачи на поверхности подложки, т.е. при условии х=0, имеет вид

Г(г,т) =

gr0 а X

lierfc

(2 л+ 1)

Гц ') (г„ г„

+ lierfc

(2n + l)|-f--l| +

M

Го r0J

(20)

радиус источника нагрева; гс — радиус полуограниченного на внутренней поверхности которого действует источник теплофизические коэффициенты материала подложки; т -

где г0 -цилиндра, нагрева g; а, X время.

В общем случае при нагреве дуговым разрядом распределение удельной тепловой энергии по пятну имеет неравномерный характер и при атмосферном давлении может быть приближенно описано законом нормального распределения

г = го ехр(-*-г2), (21)

где % - удельный тепловой поток; ^ - максимальный тепловой поток в пятне нагрева; к - коэффициент сосредоточенности, характеризующий форму кривой распределения; г - радиальное расстояние рассматриваемой точки от оси.

Выделим зону, в которой температура нагрева напыляемой поверхности будет равна или больше температуры термической активации, т.е. обеспечивается условие

Т(г)>Тт.А., (22)

где Т(г) - температура нагрева подложки в зоне действия дугового раз ряда; Тт.а. - температура термической активации напыляемой поверхности,

обеспечивающая химическое взаимодействие атомов частицы и поверхности.

Результаты расчетов показывают, что условие (21) выполняется в зоне размером (1,25-1,75)г0 т.е. диаметр этой зоны равен (12,5-27,5) мкм. Поскольку диаметр напыляемых частиц, как правило, выбирается в пределах (40-100) мкм, то очевидно, что температурное поле катодного микропятна не полностью покрывает зону химического взаимодействия напыляемой частицы и поверхности подложки.

Для определения силы тока активирующего дугового разряда рассматривалась задача нагрева полубесконечного тела быстродвижущимся точечным источником тепла.

Было установлено, что активацию подложки можно проводить с использованием широкого диапазона регулирования силы тока. При этом необходимо учитывать, что с увеличением силы тока повышается средняя температура обрабатываемого изделия, что в ряде случаев недопустимо.

Экспериментально-статистическим методом произведен выбор лучших систем оборудования для технологии активации поверхности газовыми разрядами. Анализ по методу ортогональных контрастов позволил определить, что лучшим вариантом среди схем источников питания является импульсный источник, а среди систем газопитания — двухсторонняя распределенная система.

Применение импульсного разряда дает возможность регулировать температуру обрабатываемой детали за счет изменения частоты импульсов и энергии в каждом импульсе (рис. 7).

Проведенные теоретические и экспериментальные исследования позволили разработать технологию чернения стальных деталей. Чернение стальных деталей в тлеющем разряде является новым процессом, который находит применение в производстве цветных электроннолучевых приборов при изготовлении деталей рамо-масочного узла (РМУ). Чернение деталей проводится путем создания на их поверхностях черной оксидной плёнки магнетита (Ре30<) для понижения рабочей температуры, а также для обеспечения устойчивости к коррозии и уменьшения коэффициента отражения света. Чернящая плёнка имеет толщину 1 -2 мкм и должна содержать не менее 90 % БезО,).

Процесс чернения в тлеющем разряде проводится в вакуумной камере при разрежении рабочей атмосферы 133-1330 Па. При чернении рабочей атмосферой является смесь водорода и углекислого газа.

Первый этап обработки в тлеющем разряде должен активировать поверхность деталей путем очистки от чужеродных веществ. Обычно на поверхности твердого тела имеется система адсорбированных слоев различных веществ (газы, вода, жиры, окислы т.д.). К наиболее трудно удаляемым загрязнениям относятся вещества органического характера и оксидные пленки.

Характерной особенностью тлеющею разряда является формирование на загрязненной поверхности большого числа катодных микропятен, быстро перемещающихся по обрабатываемой поверхности. Время жизни микропятен - 10"2 — 10"4 с, а плотность тока в них - десятки ампер на квадратный сантиметр.

газойый разряд ++++++++++++++++++++++++++

++++++++++++++++++++++++++

импульсным газовым разрядом: а - схема перемещения импульсных разрядов по поверхности подложки; б - схема зон термического влияния импульсного разряда на поверхности подложки; в -распределение температуры в зонах термического влияния; г - временная диаграмма изменения температуры в зонах термического влияния; д - средняя температура нагрева подложки; г — радиус зон термического влияния

Анализ термических условий в зоне действия катодного микропятна показывает, что температура в катодных пятнах достаточна для реакции пиролиза. Естественно, что указанное свойство должно обеспечить интенсивное испарение органических загрязнений на обрабатываемой

поверхности. Однако в режиме очистки необходимо обеспечить условия, исключающие полимеризацию, а также разрушение поверхностного слоя металла. Для этого очистка должна проводиться при небольших плотностях тока, а средняя температура нагрева обрабатываемого изделия не должна превышать 150°С.

Экспериментальными исследованиями установлены оптимальные режимы активации поверхности подложки импульсным разрядом: частота повторения импульсов — (10+100) Гц; длительность импульсов - менее 10" с; давление рабочего газа — (102-И04) Па.

Установлено, что для технологических процессов плазменного напыления покрытий очистку подложки от загрязнений необходимо проводить до следующих уровней:

а) толщина оксидной пленки - 10 нм;

б) количество органических загрязнений - 1 мкг/мм2.

Разработан способ обработки пористого материала озоном, который

состоит в том, что молекулы озона, находящиеся в воздушно-озоновой смеси, ударяясь о поверхность твердой частицы, уничтожают микроорганизмы, находящиеся на этой поверхности. При этом проблема обработки состоит в том, что поверхность обрабатываемых частиц является пористой, и эти поры имеют самую различную конфигурацию, геометрические размеры и случайным образом расположены на поверхности частиц. Микроорганизмы, которые необходимо уничтожить, располагаются не только на поверхности твердых частиц, но и внутри пор. Таким образом, необходимо, чтобы молекулы озона проникали внутрь этих пор за счет диффузионных процессов.

В результате рассмотренных явлений, связанных с воздействием озона на пористую поверхность обрабатываемой частицы, составлена модель изучаемого процесса (рис. 8).

Обработка материалов озоном связана с ограничением, обусловленным опасным для здоровья человека воздействием озона при его определенной концентрации в воздухе. В связи с этим обработка материалов должна вестись при сравнительно низком парциальном давлении озона и соответственно низкой плотности частиц озона, воздействующих на обрабатываемые поверхности. При этом необходимый эффект обработки достигается за счет продолжительной обработки материала. Как отмечалось ранее, поверхность обрабатываемых частиц материала является пористой. Длительность обработки определяется диффузией молекул озона в поверхностные поры. В связи с этим рассматривается диффузионная модель обработки пористого материала озоном.

вероятностные 28

Факторы вероятность уничтожения

процессы воздействия озона на поверхность частиц диффузионные

процессы проникновения процесса микроорганизмов

озоном

озона в поры частиц

газодинамические

процессы распространения

воздушно-озоновой смеси в пористом материале

Рис. 8. Факторная модель процесса озоновой обработки пористого материала

Получено решение диффузионного уравнения в следующем виде:

ГС(„) = С, + ^п^ехрГ-^т]

2И к к 2й ^ 4 ) ^23)

О/

где О — коэффициент диффузии; С(х, I) - концентрация озона; Со, Са — концентрации озона при начальных граничных условиях; I — время; х - координата; Ь - толщина слоя.

На рис. 9 представлен график изменения концентрации . в зависимости от параметров Са=/(т, х/2к).

Решение диффузионной модели позволило оценить время диффузии озона в пористые структуры обрабатываемого материала. Очевидно, что этим временем определяются , качество и производительность технологического процесса обработки.

В результате проведённых исследований разработана технология озонирования пористых тел и определены технологические требования к генератору воздушно-озоновой смеси на основе коронного разряда.

Установленные закономерности, проявляющиеся на обрабатываемой поверхности при воздействии различными формами газовых разрядов, обеспечивают предпосылки для синтеза новых способов электроплазменной обработки и оптимизации технологических процессов.

С,% са

80

60

40

20

Со

0 20 40 60 80 Х/2Ь, %

Рис. 9. Распределение концентрации в зависимости от параметров т и х/2Ь

В шестой главе обобщены данные по разработке автоматизированного оборудования для электроплазменной обработки изделий.

Анализируя опыт разработки автоматизированного оборудования для электроплазменной обработки деталей, можно выделить следующие этапы его развития:

1. Разработка автоматизированных установок для технологических процессов.

2. Создание линий и комплексов оборудования для оснащения участков промышленного производства.

3. Создание гибких автоматизированных систем.

Электроплазменное оборудование представляет собой сложный комплекс технологических систем, которые формируют разнообразные физико-химические процессы, направленные на качественную обработку изделий.

Процессы электроплазменной обработки характеризуются высокой энергонасыщённостью, нестабильностью, быстротечностью и случайностью многих явлений. Перечисленные технологические условия обработки обусловливают необходимость создания автоматизированных систем управления и контроля процессами электроплазменной обработки.

Отличительной особенностью разработанной в диссертации системы управления автоматизированным оборудованием состоит в том, что система выполнена в виде адаптивного регулятора, который содержит чёткие и нечёткие модели представления знаний, позволяющие оптимизировать процесс обработки при изменениях технологических

Т=1,0 .

/т=0,01

условий. В основу функционирования адаптивного регулятора положены следующие положения:

1) в процессе обучения формируется множество эталонных управляющих ситуаций в форме продукционных правил; 2) с помощью блока датчиков происходит распознавание текущей ситуации функционирования ТОУ; 3) с помощью операторов математической логики среди эталонных ситуаций определяется ситуация, наиболее близкая текущей; 4) производится расчёт управляющего сигнала по алгоритму, предписываемому' выбранной эталонной ситуацией.

В адаптивном регуляторе реализуются алгоритмы логического управления, стабилизации технологических параметров, оптимизации технологических процессов и диагностик.

Модель обучения составлена в виде набора правил для формирования физических, вербальных и относительных шкал параметров, а также логических высказываний экспертов в виде лингвистических и нечётких переменных, объединённых в продукционные правила: если <технологическое условие> то <управляющие воздействия^ МО :«х,Ха,Уа£а&,рХ>, (24)

где а - шкала наименований параметров и факторов входной и выходной информации;

<Ха < X*) < Уа < ) - область определения параметров входной и выходной информации;

к к

— начало шкалы; Ха, Уа - конец шкалы; V = (уу) - множество значений вербальной шкалы типа: < малое >, < среднее >, < большое > и др.;

Са = х| - нечеткое множество, описывающее семантику

нечеткой функции Р;

в — логические процедуры (дизъюнкция, конъюнкция, импликация и др.), позволяющие оперировать элементами вербальной шкалы; // - семантические процедуры, устанавливающие соответствие между нечеткими множествами и проектными решениями; I- = — множество логических экспертных высказываний.

ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ

На основе анализа и обобщения экспериментальных данных и априорной информации решена актуальная научная проблема, имеющая важное значение для совершенствования производства перспективных изделий и заключающаяся в разработке методологии системотехнического проектирования автоматизированного оборудования на основе проектных моделей знаний, учитывающих особенности многофакторных электроплазменных процессов, протекающих в газоразрядной плазме и в зоне взаимодействия с материалами.

1. Установлены закономерности явлений, протекающих на обрабатываемой поверхности изделий при воздействии различных форм газовых разрядов, которые обеспечивают синтез новых способов электроплазменной обработки и оптимизации электротехнических процессов, повышающих качество и конкурентоспособность изделий, в частности совмещение процессов плазменного напыления покрытий и активации поверхности импульсными разрядами.

Установлено, что при этом обеспечивается высокая адгезионная прочность покрытия, повышается эффективность активации основы и обеспечиваются наиболее благоприятные условия для очистки поверхности от органических загрязнений, при которых создается местное избирательное повышение температуры до 700° С, а средняя температура не превышает 150° С.

2. Предложены модели газодинамических и тепловых вероятностных процессов, на основе которых разработаны технологии чернения стальных деталей в тлеющем разряде и озонирования пористых материалов путем продувания через обрабатываемый объем воздушно-озоновой смеси, образуемой за счет коронного разряда.

3. Разработана модель случайного перехода тлеющего разряда в дуговой на поверхности электродов, на основе которой определена технологически допустимая длительность случайного импульса дугового разряда, равная 10"3 с. Определено экспериментально, что устойчивость тлеющего разряда снижается при наличии на поверхности электродов органических загрязнений более 10~5 г/мм2, а также оксидной пленки.

4. Разработаны структурные схемы и принципы проектирования автоматизированных исследовательских установок для проведения технологического эксперимента в области электротехнологии и стендов для отладки систем автоматизированного технологического оборудования в процессе его изготовления, что обеспечивает увеличение качественных показателей результатов исследований и создаваемого оборудования.

5. На основе разработанной методологии гибкой системы управления проектными моделями знаний предложены Принципы конструирования и разработано автоматизированное оборудование для электроплазменных

технологических процессов, обеспечивающее улучшение качества обрабатываемых изделий, повышение производительности и улучшение условий труда:

- для плазменного напыления покрытий с совмещенной активацией основы газовыми разрядами;

- для плазмохимической обработки;

- для нанесения тонких пленок.

6. Разработана модель проведения автоматизированного технологического эксперимента при исследовании процессов электроплазменной обработки в условиях нечетких знаний. Предложены алгоритмы управления электроплазменными технологическими процессами, которые позволяют осуществлять процедуры идентификации в автоматизированном режиме и повысить достоверность полученных результатов.

7. На основании анализа процессов электроплазменной обработки, как объектов проектирования, обоснована методология проектирования, как процедура извлечения формальных знаний из проблемно-ориентированного информационного потока и преобразования их в проектные модели знаний для принятия решений.

8. Разработаны методические основы гибкой автоматизированной системы управления процессом проектирования электроплазменного оборудования, которые позволяют формировать и преобразовывать проектные модели знаний, объединяющие на этапах обучения и адаптации априорную информацию, опыт проектирования и аналитические методы математического моделирования. Это обеспечивает снижение трудоемкости выработки проектных решений, их оптимизацию и в конечном счете — повышение качества и конкурентоспособности разработок в области электротехнологий и соответствующего оборудования.

9. Разработаны математические модели и алгоритмы, позволяющие проектировщику в автоматизированном режиме адаптивно управлять процессом распределения ресурсов в течение всего периода решения научно-технических задач, обеспечивающие повышение производительности проектных работ.

10. Разработаны проектные модели знаний для создания адаптивного регулятора, управляющего процессами электроплазменной обработки. Предложена структура регулятора на основе четких и нечетких моделей, позволяющих сформировать управляющий алгоритм, оптимизирующий технологический процесс при случайных изменениях условий обработки.

ОСНОВНЫЕ ПУБЛИКАЦИИ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ

I. Публикации в центральных изданиях, включенных в перечень периодических изданий ВАК РФ

1. Лисовский, С. М. Гибкая система управления распределением ресурсов для решения научно-технических задач / В. М. Таран, В. И. Лясников, С. М. Лисовский // Технология металлов. — 2005. — № 1. — С.43-46.

2. Лисовский, С. М. Электроплазменные технологии и оборудование для обработки материалов / В. М. Таран, Н. В. Протасова, А. В. Лясникова, С. М. Лисовский // Технология металлов. — 2005. — № 5. -С.27-32.

3. Лисовский, С. М. Гибкая система управления процессом проектирования технических объектов / В. М. Таран, Н. В. Протасова, С. М. Лисовский // Технология металлов. - 2005. - № 10. - С.45-50.

4. Лисовский, С. М. Формирование моделей знаний для проектирования электроплазменных технологий и оборудования / С. М. Лисовский // Вестник СГТУ. - 2005. - № 1 (6). - С.24-34.

5. Лисовский, С. М. Анализ процесса термической активации подложки дополнительным дуговым разрядом / В. М. Таран, А. В. Лясникова, С. М. Лисовский // Технология металлов. - 2006. — № 2. - С.47-49.

II. Монографии

6. Лисовский, С. М. Проектирование электроплазменных технологий и автоматизированного оборудования / В. М. Таран, С. М. Лисовский, А. В. Лясникова. - М.: Изд-во МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2005. -256 с.

7. Лисовский, С. М. Основы конструирования механизмов электронной техники / Г. В. Конгошков, В. И. Воронин, С. М. Лисовский. -М.: Машиностроение, 2004. — 123 с.

8. Лисовский, С. М. Типовые узлы и механизмы электронной техники / В. И. Воронин, Г. В. Конюшков, С. М. Лисовский. - М: Машиностроение, 2004. - 321 с.

III. Публикации в других изданиях

9. Лисовский, С. М. Анализ конструкций механических безмасляных насосов / А. И. Данилов, С. М. Лисовский, В. И. Мухин, С. Н. Чикин // Электронная техника. - 1988. - Вып. 5. - С. 41-45.

10. Лисовский, С. М. Разработка оптимального алгоритма управления нагревом стальных деталей в тлеющем разряде / С. М. Лисовский, В. М. Таран // Проектирование и техническая диагностика

автоматизированных комплексов: сб. тр. — Саратов: СГТУ, 1995. — С. 4551.

11. "Лисовский, С. М. Нечёткая, модель проектирования электродной системы для плазменной обработки / С. М.Лисовский, В. М. Таран, Д. А. Гуляев // Актуальные проблемы анализа и обеспечения надежности и качества приборов, устройств и систем: сб. ст. Междунар. конф. - Пенза, 1996. - С.29.

12. Лисовский, С. М. Оптимизация технологии плазменного оксидирования стальных деталей / В. М. Таран, С. М. Лисовский // Прогрессивные направления развития технологии машиностроения: сб. науч. тр. - Саратов: СГТУ, 1996. - С. 129-132.

13. Лисовский, С. М. Математическое моделирование технологических процессов вакуумно-плазменного нанесения покрытий / В. М. Таран, С. М. Лисовский, Д. Е. Мериин // Проектирование и техническая диагностика автоматизированных комплексов: сб. науч. тр. - Саратов: СГТУ, 1997. - С. 53-60.

14. Лисовский, С. М. Системный подход к проектированию вакуумно-плазменных технологий и оборудования с использованием методов искусственного интеллекта / В. М. Таран, С. М. Лисовский, Д. В. Мериин и др. // Проектирование и техническая диагностика автоматизированных комплексов: сб. науч. тр. - Саратов: СГТУ, 1997. — С. 61-69.

15. Лисовский, С. М. Формальная модель проектирования технических устройств / В. М. Таран, С. М. Лисовский, О. А. Гуляев и др. //Актуальные проблемы анализа и обеспечения надёжности и качества приборов, устройств и систем: сб.ст. Междунар. конф. — Пенза, 1998. -С. 19.

16. Лисовский, С. М. Моделирование нечётких знаний при исследовании вакуумно-плазменных технологий / В. М. Таран, С.. М. Лисовский, Д. В. Мериин и др. // Проектирование и техническая диагностика автоматизированных комплексов: сб. науч. трудов. — Саратов: СГТУ, 1998.-С. 5-12.

17. Лисовский, С. М. Моделирование знаний при проведении автоматизированного технологического эксперимента / В. М. Таран, С. М. Лисовский, Д. В. Мериин и др. // Проектирование и техническая диагностика автоматизированных комплексов: сб. науч. трудов. — Саратов: СГТУ, 1998.-С. 81-86.

18. Лисовский, С. М. Система адаптивного проектирования вакуумно-плазменных технологий и автоматизированного оборудования / В. М. Таран, С. М. Лисовский // Управляющие и вычислительные комплексы в машино- и приборостроении: сб. науч. трудов. - Саратов: СГТУ, 1999.-С. 96-99.

19. Лисовский, С. М. Математическое моделирование процесса озонирования пористых тел / С. М. Лисовский, В. М. Таран //

Автоматизация и управление в машиностроении: сб. науч. трудов. -Саратов: СГТУ, 2000. - С. 83-86.

20. Лисовский, С. М. Математическое моделирование вынужденного движения газового потока в процессе озонирования пористых тел / С. М. Лисовский, В. М. Таран // Региональные особенности развития машино- и приборостроения, проблемы и опыт подготовки кадров: сб.тр. Первой Всерос. науч.-метод. конф. с междунар. участием. — Саратов, 2000. - С. 34 - 35.

21. Лисовский, С. М. Информационная модель автоматизированного технологического эксперимента / В. М. Таран, С. М. Лисовский, Д. В. Мериин и др. // Цифровые модели в проектировании и производстве РЭС: межвуз. сб. науч. трудов. - Пенза: Изд-во ПГУ, 1998. -Вып. 8-9.-С. 21-24.

22. Лисовский, С. М. Разработка оптимальных технологических условий нагрева стальных деталей в тлеющем разряде / С. М. Лисовский,

B. М. Таран, В. Н. Лясников // Высокие технологии - путь к прогрессу: сб. науч. тр. — Саратов: Научная книга, 2003. — С. 50-53.

23. Лисовский, С. М. Повышение устойчивости тлеющего и коронного газовых разрядов при возбуждении в распределенных электродных системах / С. М. Лисовский, В. М. Таран, В. Н. Лясников // Высокие технологии — путь к прогрессу: сб. науч. тр. - Саратов: Научная книга, 2003. - С. 62-64.

24. Лисовский, С. М. Плазменное оборудование для обработки материалов биомедицинского назначения / В. М. Таран, А. В. Лясникова,

C. М. Лисовский и др. // Современные проблемы имплантологии: сб. науч. тр. - Саратов: СГТУ, 2004. - С. 70-78.

25. Лисовский, С. М. Плазменные технологии для обработки пористых покрытий / В. М. Таран, В. Н. Лясников, С. М. Лисовский // Современные проблемы имплантологии: сб. науч. тр. - Саратов: СГТУ, 2004.-С. 78-80.

26. Лисовский, С. М. Гибкая система распределения ресурсов для решения научно-технических задач / В. Н. Лясников, В. М. Таран, С. М. Лисовский // Известия Международной академии наук высшей школы.

- 2004. - №' 3 (29). - С. 2-7.

27. Лисовский, С. М. Управление формированием проектных моделей знаний для проектирования электроплазменных технологий и оборудования / С. М. Лисовский, В. М. Таран, Н. А. Гусев // Динамика технологических систем: сб. тр. - Саратов: СГТУ, 2004. — С. 255-258.

28. A.c. 1208304 СССР. Роторный безмасляный форвакуумный насос / С. М. Лисовский, А. И. Данилов // Б.И. — 1986. — № 41.

29. A.c. 1208306 СССР. Перистальтический форвакуумный безмасляный насос / С. М. Лисовский, С. Н. Чикин, Б. Ш. Мухин // Б.И.

- 1986.-№4.

30. A.c. 1262105 СССР. Роторный безмасляный форвакуумный насос / С. М. Лисовский //Б.И. - 1986. -№ 37.

31. Лисовский, С. М. Информационная модель проектирования вакуумно-плазменных технологий / В. М. Таран, С. М. Лисовский, Д. В. Мерин, К. А. Коваленко // Актуальные проблемы анализа и обеспечения надежности качества приборов, устройств и систем: сб. докл. Междунар. науч.-техн. конф. -Пенза, 1997.— С. 138-139.

32. Лисовский, С. М. Предпосевная обработка семян озоном / Н. С. Васильчук, В. Б. Лебедев, С. М. Лисовский и др. // Агро XXI-2003/2004. - №7-12. - С. 67-68.

33. Лисовский, С. М. Предпосевное озонирование семян озимой пшеницы как фактор стабилизации урожая / С. В. Лящева, С. М. Лисовский, Т. А. Лисовская, И. В. Шестерин // Повышение урожайности и качества продукции зерновых, кормовых и технических культур: сб. науч. тр. Междунар. науч.-практ. конф. — Самара, 2005. — С. 16-18.

Лисовский Сергей Михайлович

Системотехническое проектирование электроплазменных технологий и оборудования

Автореферат

Корректор Л.А. Скворцова

Лицензия ИД №06268 от 14.11.01

Подписано в печать 23.03.06 Бум. тип. Тираж 100 экз.

Усл. печ.л. 1,86 (2,0) Заказ 100

Формат 60*84 1/16 Уч.-издл. 1,8 Бесплатно

Саратовский государственный технический университет

410054, Саратов, Политехническая ул., 77 Отпечатано в РИЦ СГТУ. 410054, Саратов, Политехническая ул., 77

Введение

Глава 1 Анализ процессов и систем электроплазменной обработки как объектов проектирования

Постановка задачи

1.1. Анализ физико-химических механизмов электроплазменной обработки

1.2. Конструирование и разработка электроплазменного оборудования

1.2.1. Структурная схема электроплазменного оборудования

1.3. Плазмотроны

1.3.1. Требования, предъявляемые к плазмотронам

1.3.2. Конструкции плазмотронов

1.4. Ионные источники

1.4.1. Общая характеристика

1.4.2. Конструкции ионных источников

1.5. Магнетронные распылительные системы 46 Общая характеристика

1.5.1. Конструкции магнетронных распылительных систем и их характеристики

1.6. Формальная модель проектирования электроплазменных технологий и оборудования 53 Выводы по главе

Глава 2 Методологические основы системотехнического процесса проектирования электроплазменных технологий и автоматизированного оборудования на основе проектных моделей знаний

Постановка задачи

2.1. Основные понятия системного и информационного подходов, используемые для формирования проектных моделей знаний

2.2. Нечёткие модели представления знаний процесса проектирования

2.3. Управление формированием проектных моделей знаний для проектирования электроплазменных технологий и оборудования

2.4. Управление распределением ресурсов для решения научно-технических задач 92 Выводы по главе

Глава 3 Автоматизация технологического эксперимента при исследовании процессов электроплазменной обработки 104 Постановка задачи

3.1. Моделирование нечётких знаний при проведении автоматизированного технологического эксперимента

3.2. Алгоритмы управления электроплазменными технологическими процессами при проведении автоматизированного эксперимента

3.3. Научные принципы разработки оборудования для автоматизированного эксперимента электроплазменной обработки 129 Выводы по главе

Глава 4 Исследование и разработка методов повышения устойчивости газовых разрядов в распределённых электродных системах технологических плазменных устройств

Постановка задачи

4.1. Классификация технологических плазменных устройств по принципу распределённости газовых разрядов

4.2. Факторы, определяющие устойчивость газовых разрядов

4.3. Анализ устойчивости тлеющего разряда, обусловленной тепловыми процессами на электродах

4.4. Исследование влияния импульсной формы тока на устойчивость тлеющего разряда

4.5. Исследование влияния технологических факторов и геометрических размеров электродов на устойчивость тлеющего разряда

4.6. Анализ устойчивости коронного разряда, обусловленного скоростью прокачки газа через межэлектродный промежуток распределённой электродной системы

4.7. Экспериментальное определение предельного тока коронного разряда в распределённой электродной системе типа игла-плоскость 218 Выводы по главе

Глава 5 Исследование и разработка электроплазменных технологических процессов

Постановка задачи

5.1. Исследование технологических процессов очистки и нагрева деталей в тлеющем разряде

5.1.1. Анализ процессов очистки деталей в тлеющем разряде

5.1.2. Анализ термических условий очистки и нагрева деталей в тлеющем разряде

5.1.3. Анализ процесса термической активации поверхности основы дополнительным газовым разрядом

5.1.4. Экспериментальные исследования очистки деталей при обработке импульсным тлеющим разрядом

5.1.5. Разработка технологии чернения стальных деталей в тлеющем разряде

5.1.6. Разработка технологических требований к оборудованию очистки и нагрева деталей в тлеющем разряде

5.2. Исследование и разработка технологии озонирования пористых тел

5.2.1. Разработка вероятностной модели озонирования пористых

5.2.2. Экспериментальное исследование пористых тел

5.2.3. Анализ диффузионных процессов обработки пористого материала озоном

5.2.4. Математическое моделирование процесса движения воздушно-озонового потока внутри пористого материала

5.2.5. Разработка технологии озонирования зернистых материалов

5.2.6. Экспериментальные исследования зависимости концентрации озона от параметров массообменных процессов в объёме пористого материала

5.2.7. Разработка технологических требований к оборудованию озоновой обработки 296 Выводы по главе

Глава 6 Научные принципы разработки автоматизированного оборудования для электроплазменных технологических процессов

Постановка задачи

6.1. Автоматизированное оборудование для плазменного нанесения порошковых покрытий с совмещённой активацией основы газовыми разрядами

6.2. Автоматизированное оборудование для плазмохимической обработки

6.2.1. Технологические особенности оборудования

6.2.2. Установка для плазмохимической обработки карусельного типа

6.2.3. Установка для плазмохимического чернения стальных деталей

6.3. Автоматизированное оборудование для нанесения тонких плёнок

6.3.1. Общая характеристика оборудования

6.3.2. Установка для магнетронного напыления тонких плёнок

6.4. Установка ионно-лучевого напыления тонких плёнок

6.5. Установка напыления тонких плёнок на основе плазменного ускорителя

6.6. Разработка адаптивного регулятора для управления процессом электроплазменной обработки изделий

6.7 Пример практической реализации адаптивного регулятора для управления процессом нагрева изделий в тлеющем разряде

Выводы по главе

Выводы по диссертации

Электроплазменная обработка является одной из современных и перспективных операций в технологии производства деталей машин и приборов.

Её перспективность и важность определяется тем, что она может заменить ряд традиционных технологических процессов, выполнявшихся ранее способами, не позволяющими обеспечить высокое качество обработки (очистка поверхности, напыление, диффузионное насыщение и т.п.), либо связанными с вредными условиями на производстве и загрязнением окружающей среды (травление, удаление поверхностных слоев материалов).

С помощью электроплазменных технологий могут быть осуществлены процессы изменения поверхностных слоев деталей, в частности: твердости, адгезии покрытий на поверхности, повышение стойкости материала к агрессивной среде и высокой температуре. К таким процессам относятся азотирование, цементация, силицирование, борирование и др.

Электроплазменными методами получают разнообразные покрытия с уникальными свойствами, например оптические интерференционные фильтры, геттерные покрытия, покрытия, поглощающие и излучающие тепло, и многие другие.

К достоинствам электроплазменных технологий необходимо отнести также благоприятные характеристики газовых разрядов для автоматизации, в частности низкая инерционность и возможность варьировать параметры в широком диапазоне.

Широкое использование электроплазменных технологий в промышленности позволит улучшить качество выпускаемых изделий, повысить производительность и улучшить условия труда.

Одним из факторов, сдерживающих быстрое внедрение электроплазменных технологий в производственный процесс, является низкая эффективность проектных работ, направленных на разработку новых технологий и оборудования. Следовательно, повышение качества и производительности процесса проектирования является решающим условием научно-технического прогресса и повышения эффективности производства.

Среди различных путей повышения качества и производительности проектных работ эффективной является автоматизация на базе современных вычислительных средств - САПР.

При этом эффективность автоматизированных систем обеспечивается не только возможностями вычислительной техники, но в большей степени глубиной наших познаний в области теории проектирования, которая формируется в процессе разработки и эксплуатации САПР.

Особенность современных автоматизированных систем проектирования состоит в том, что они оперируют не данными, а моделями знаний, представляющими собой некоторую базу знаний для принятия решений.

Центральную роль при создании баз знаний играют системный и информационный подходы и методы искусственного интеллекта.

Возникновение новой концепции построения САПР на основе баз знаний приводит к формированию нового подхода к проектированию технологий и оборудования для электроплазменной обработки деталей.

Одной из главных задач в процессе проектирования плазменных технологий и оборудования ставится задача извлечения знаний из различных статей, монографий, справочников, а также эвристик экспертов высококвалифицированных специалистов, и последующая формализация этих знаний в форме моделей знаний для принятия решений.

Цель работы - создание новых конкурентоспособных электроплазменных технологий и оборудования на базе методологии автоматизированного проектирования с использованием проектных моделей знаний, полученных в ходе автоматизированного технологического эксперимента.

Для достижения поставленной цели решается ряд задач:

1. Разработка теоретических представлений и получение экспериментальных данных, направленных на совершенствование технологии и оборудования электроплазменной обработки за счёт повышения устойчивости газовых разрядов.

2. Исследование физических закономерностей взаимодействия частиц газоразрядной среды и поверхности твёрдого тела и теплофизических условий в зоне их взаимодействия для определения направления протекания технологического процесса.

3. Исследование статических и динамических характеристик технологической системы для оптимизации технологических и конструктивных структур проектируемых технологий и оборудования электроплазменной обработки.

4. Развитие концепции гибкой системы управления процессом проектирования электроплазменных технологий и автоматизированного оборудования на основе проектных моделей знаний, направленных на совершенствование процессов проектирования и обработки.

5. Анализ и разработка проектных моделей, алгоритмов и аппаратуры автоматизированного технологического эксперимента при исследовании процессов совершенствования электроплазменных технологий и оборудования.

6. Разработка и внедрение новых технологий и автоматизированного оборудования электроплазменной обработки.

Научная новизна. Сформированы научные основы проведения автоматизированного эксперимента при изучении закономерностей процессов электроплазменной обработки и созданы проектные модели знаний для автоматизированной разработки электроплазменного оборудования. Важнейшими из новых научных результатов, полученных в диссертационной работе, являются следующие:

1. Впервые предложены и обоснованы научные принципы построения новых технологических схем:

- плазменного нанесения покрытий с совмещенным воздействием на основу и покрытие газоразрядной плазмы, позволяющей гибко управлять их активацией в процессе формирования покрытия, что обеспечивает повышение и стабилизацию адгезионно-когезионных характеристик;

- плазмохимического чернения стальных изделий, обеспечивающего содержание Рез04 в защитной пленке до 90%;

- озонирования пористых тел с использованием коронного разряда, обеспечивающего их объемную обработку.

2. Впервые исследованы статические и динамические характеристики электротехнологических систем, на основе которых определены закономерности и методология оптимизации режимов электроплазменной обработки.

3. Определены наиболее значимые факторы, обусловливающие устойчивость тлеющего и коронного разрядов:

- тепловые условия на электродах;

- состояние поверхности электродов;

- геометрические параметры электродов;

- модуляции тока разряда.

Экспериментально впервые установлены количественные требования к этим факторам, обеспечивающие стабильное существование разряда и оптимальное протекание процесса.

4. Впервые предложена модель проведения автоматизированного технологического эксперимента для исследования закономерностей электроплазменной обработки в условиях нечётких знаний, которая позволяет осуществлять в автоматизированном режиме процедуры идентификации, оптимизации и адаптации, что обеспечивает высокую достоверность результатов исследований и создание технологических процессов повышенной эффективности.

5. Разработаны и обладают новизной математические модели, которые позволяют проектировщику электроплазменного оборудования в автоматизированном режиме гибко распределять ресурсы в течение всего периода решения научно-технических задач, что обеспечивает повышение качества и производительности проектных работ.

6. Разработаны проектные модели четких и нечетких знаний, на основе которых создана новая структура адаптивного регулятора для управления процессами электроплазменной обработки и нанесения покрытий, которые позволяют сформулировать управляющий алгоритм, оптимизирующий процесс при случайных изменениях условий обработки.

Практическая ценность работы. Создано методическое обеспечение для системы гибкого управления процессом проектирования электроплазменных технологий и оборудования, направленных на повышение эффективности проектных работ и разработку новых электроплазменных технологий и автоматизированного оборудования.

Предложены конструкции, разработано и внедрено автоматизированное оборудование для электроплазменных технологических процессов, обеспечивающее улучшение качества обрабатываемых изделий и повышение производительности труда: автоматизированное оборудование для плазменного напыления порошковых покрытий с совмещенной активацией подложки газовыми разрядами;

- автоматизированное оборудование для плазмохимической обработки;

- автоматизированное оборудование для нанесения тонких плёнок;

- оборудование для озонирования сельскохозяйственных культур, кормоцехов птицефабрик и свинокомплексов.

Реализация результатов работы. Методическое обеспечение для систем проектирования внедрено на предприятии ОАО «Саратовский научно-исследовательский институт машиностроения» при создании конструкторской и технологической документации в процессе разработки электроплазменных технологий и автоматизированного оборудования. Разработанные электроплазменные технологические процессы внедрены с экономическим эффектом на ФГУП «НЛП «Алмаз», ОАО «МЭЛЗ» (г. Москва), ОАО «Контакт» (г. Саратов), ОАО «Сельхозтехника» (с. Перелюб, Сарат. обл.), СХА «Михайловское» (с. Михайловка, Сарат. обл.), ЗАО «Птицефабрика «Балаковская» (г. Балаково, Сарат. обл.), других предприятиях г. Москвы, Саратова и Саратовской области.

Апробация работы. Основные результаты работы докладывались на: научно-технической конференции «Актуальные проблемы анализа и обеспечения надёжности и качества приборов, устройств и систем» (Пенза, 1996-1999); первой Всероссийской научно-методической конференции с международным участием (Саратов, 2000); 26-м Всероссийском научно-практическом семинаре «Озон и другие экологически чистые окислители. Наука и технологии» (Москва, 2003), VII Международной конференции «Динамика технологических систем» (Саратов, 2004); 7-й Международной конференции «Современные проблемы имплантологии» (Саратов, 2004); ежегодных научно-технических конференциях СГТУ в 1995-2004 гг., I Всероссийской конференции «Озон и другие экологически чистые окислители. Наука и технологии» (Москва, 2005).

Публикации. По теме диссертации опубликована 33 работы, в том числе 3 монографии и три авторских свидетельства на изобретение.

В соответствии с изложенным, на защиту выносятся следующие положения, определяющие решение проблемы повышения эффективности и производительности проектирования новых электроплазменных технологий и автоматизированного оборудования:

1. Совмещение во времени процессов электроплазменного напыления и воздействия на основу и покрытие газоразрядной плазмой позволяет повысить адгезионно-когезионные характеристики покрытия путем управляемой термической активации, граничные параметры которой определяются полученной в ходе исследований зависимостью.

2. Чернение стальных деталей в тлеющем разряде позволяет получить оксидные пленки с содержанием Ре304 не менее 90%.

3. Продувание через обрабатываемый объект воздушно-озоновой смеси, образуемой в коронном разряде, позволяет озонировать пористые материалы за счет диффузионных процессов, их кинетика описывается уравнением, решение которого позволяет установить требуемую концентрацию озона при сравнительно низком его парциальном давлении.

4. Полученные на основе теоретических и экспериментальных исследований закономерности процесса повышения устойчивости газовых разрядов в распределенных электродных системах технологических плазменных устройств улучшают качество обработки газоразрядной плазмой.

5. Обоснованные проектные модели знаний являются основой концепции гибкой системы управления процессом проектирования электроплазменных технологий и соответствующего автоматизированного оборудования.

6. Разработанные методы представления знаний в виде формальных моделей обучения, идентификации и управления позволяют создать концепцию адаптивного управления процессами электроплазменной обработки и нанесения покрытий.

Выводы по диссертации

1. Выявлены наиболее общие проблемы совершенствования процессов проектирования электроплазменных технологий и оборудования, которые с позиций информационного подхода представляются как процесс приобретения и преобразования знаний в условиях информационной неопределённости, связанной с определением разнообразных характеристик проектируемого объекта и в формировании проектных процедур.

На основании анализа процессов электроплазменной обработки как объектов проектирования обоснована методология проектирования как процедура извлечения формальных знаний из проблемно-ориентированного информационного потока и преобразования их в проектные модели знаний для принятия решений.

2. Установлены закономерности, проявляющиеся на обрабатываемой поверхности изделия при воздействии различными формами газовых разрядов, которые обеспечивают предпосылки для синтеза новых способов электроплазменной обработки и оптимизации технологических процессов, а именно:

- высокая прочность сцепления покрытия с поверхностью подложки, достигаемая при совмещении процессов активации поверхности подложки и нанесения покрытия;

- повышение эффективности активации подложки обеспечивается при использовании импульсных разрядов.

Расчетным путём показано, что температура на поверхности подложки при её активации импульсными газовыми разрядами может превышать 700°С, однако средняя температура подложки не превышает 150°С. Данный режим обеспечивает наиболее благоприятные условия для очистки поверхности подложки от органических загрязнений.

3. Предложены факторные, вероятностные, газодинамические и тепловые модели, на основе которых разработаны технологии чернения стальных деталей в тлеющем разряде и озонирования пористых материалов путём продувания через обрабатываемый объём воздушно-озоновой смеси, образуемой за счёт коронного разряда.

4. Выполнен тепловой расчёт условий на поверхности электродов при случайном переходе тлеющего разряда в дуговой, на основании которого установлена технологически допустимая длительность случайного импульса дугового разряда 10'3 с.

Экспериментальными исследованиями определено, что наличие на поверхности электродов количества органических загрязнений более 7

10' г/мм , а также оксидной плёнки приводит к снижению устойчивости тлеющего разряда.

5. Предложены алгоритмы управления электроплазменными технологическими процессами при проведении автоматизированного эксперимента, которые позволяют осуществлять процедуры идентификации в автоматизированном режиме.

6. На основе анализа тенденций развития автоматизированных систем управления технологическими процессами разработана формальная модель проведения автоматизированного технологического эксперимента при исследовании процессов электроплазменной обработки в условиях нечётких знаний, позволяющая повысить достоверность результатов при изучении стохастических многофакторных процессов.

7. Разработаны методические основы гибкой системы управления процессом проектирования, которые позволяют формировать и преобразовывать проектные модели знаний для разработки электроплазменных технологий и оборудования.

Предложены четыре вида проектных моделей знаний для методологического обеспечения проектных задач: информационно-справочные, модели принятия решений, модели шкал различных величин и алгоритмические модели.

Проектные модели знаний позволяют на этапах обучения и адаптации объединять во взаимосвязи априорную информацию, опыт проектирования и аналитические методы математического моделирования.

8. Разработаны математические модели и алгоритмы, которые позволяют проектировщику при помощи ЭВМ гибко (адаптивно) управлять процессом распределения ресурсов в течение всего периода решения научно-технических задач, что обеспечивает повышение качества и увеличивает производительность проектных работ.

9. Разработаны структурные схемы автоматизированных установок для проведения технологического эксперимента и стендов для испытания и отладки систем электроплазменного оборудования в процессе его изготовления, обеспечивающие качественные исследования технологий и систем оборудования.

10. Проведена классификация электродных систем плазменных технологических устройств по принципу распределенности газовых разрядов в пространстве на три группы: для возбуждения сосредоточенных газовых разрядов - плазмотроны; для возбуждения распределенно-сосредоточенных газовых разрядов - магнетроны, ионные источники; для возбуждения распределённых газовых разрядов - плазменные реакторы.

На основе анализа технологических условий на поверхности электродов и в газовой среде определены наиболее значимые факторы, определяющие устойчивость тлеющего разряда, к которым отнесены: тепловые условия на электродах, состояние поверхности электродов и характеристики импульсной модуляции тлеющего разряда.

11. На основе методики гибкой системы управления проектными моделями знаний разработаны общие принципы проектирования, предложены конструкции и разработано автоматизированное оборудование для электроплазменных технологических процессов, обеспечивающее улучшение качества обрабатываемых изделий, повышение производительности и улучшение условий труда, а именно:

- автоматизированное оборудование для плазменного нанесения покрытий с совмещённой активацией подложки газовыми разрядами;

- автоматизированное оборудование для плазмохимической обработки;

- автоматизированное оборудование для напыления тонких плёнок.

12. На основе анализа тенденций развития автоматизированных систем управления технологическими процессами разработаны проектные модели знаний для создания универсального адаптивного регулятора для управления процессами электроплазменной обработки.

Предложена структура адаптивного регулятора для управления электроплазменным процессом, содержащие чёткие и нечёткие модели, которые позволяют сформировать управляющий алгоритм, направленный на оптимизацию технологического процесса при случайных изменениях условий обработки.

1. Автоматизация поискового конструирования (искусственный интеллект в машинном проектировании) / под ред. А. И. Половинкина. М.: Радио и связь, 1981.-344 с.

2. Автоматизированное проектирование и производство в машиностроении / под ред. 10. А. Соломенцева и В. Г. Митрофанова. М.: Машиностроение, 1986.-256 с.

3. Автоматический контроль и диагностика систем управления силовыми установками летательных аппаратов / В. И. Васильев, 10. М. Гусев, А. И. Иванов и др. М.: Машиностроение, 1989. - 240 с.

4. Автоматизация обработки масс-спектрометрической информации / А. Л. Гуревич, Л. А. Русиков, А. М. Могильницкий и др. М.: Энергия, 1978. -182 с.

5. Автоматизированное управление технологическими процессами / под ред. В. Б. Яковлева. Л.: Изд-во Ленингр. ун-та, 1988. - 224 с.

6. Адлер, 10. П. Планирование эксперимента при поиске оптимальных условий / Ю. П. Адлер и др. М.: Наука, 1976. - 279 с.

7. Александрова, А. Т. Оборудование электровакуумного производства / А. Т. Александрова. М.: Энергия, 1974. - 383 с.

8. Алексеева, 3. Я. Экспертные системы состояние и перспективы / 3. Я. Алексеева, В. А. Стефанюк // Известия АН СССР. Техническая кибернетика. - 1984. -№ 5. - С.47-56

9. Алиев, Р. А. Управление производством при нечеткой исходной информации / Р. А. Алиев, А. Э. Церковный, Г. А. Мамедов. М.: Энергоатомиздат, 1991. - 240 с. П.Алиев, Р. А. Экспериментальный анализ / Р. А. Алиев. - М.: Машиностроение, 1991. - 272 с.

10. Алиев, Р. А. Статистическая идентификация с уравновешиванием погрешностей / Р. А. Алиев, И. Ф. Мусаева // Теория и системы управления. 1995.-№3.-С. 50-55.

11. Андриенко, Г. JI. Построение информационно-аналитических MULTIMEDIA-систем, основанных на знаниях / Г. JI. Андриенко, Н. В. Андриенко // Теория и системы управления. 1995. - № 5. - С. 160-172.

12. Андреева, В. В. Измерение толщины тонких плёнок на металлах оптическим поляризационным методом / В. В. Андреева // Труды Института физической химии АН СССР. 1957^Вып. 6. - С. 79-98.

13. Арзамасов, А. Б. Ионное азотирование деталей"из аустенитных сталей / А.

14. Б. Арзамасов //Металловедение и термическая обработка металлов. 1991. -№ 1.-С 9-10.

15. Арсеньев, А. А. Кинетические уравнения / А. А. Арсеньев. М.: Знание, 1985.-46 с.

16. Артамонов, А. Г. Математическое моделирование и оптимизация плазмохимических процессов / А. Г. Артамонов, В. М Володин, В. Г. Авдеев. М.: Химия, 1989. - 224 с.

17. A.c. 1208304 СССР. Роторный безмасляный форвакуумный насос / С. М. Лисовский, А. И. Данилов //Б.И. 1986. -№ 41.

18. A.c. 1208306 СССР. Перистальтический форвакуумный безмасляный насос / С. М. Лисовский, С. Н. Чикин, Б. Ш. Мухин // Б.И. 1986. -№ 4.

19. A.c. 1262105 СССР. Роторный безмасляный форвакуумный насос / С. М. Лисовский // Б.И. 1986. - № 37.

20. A.c. 719710 СССР. Способ катодной обработки деталей устойчивым дуговым разрядом // Б.И. 1980. - № 9.

21. A.c. 1201346 СССР. Способ оксидирования стабильной аустенитной стали // Б.И.- 1980.-№48.

22. A.c. 256461 СССР. Устройство для очистки проволоки в поле тлеющего разряда // Б.И. 1969. - № 34.

23. A.c. 1072297 СССР. Устройство для контроля сильноточного тлеющего разряда // Б.И. 1984. - № 5.

24. A.c. 1096765 СССР. Источник питания установки тлеющего разряда // Б.И. 1984.-№21.

25. АСУ ТП. Предпроектная разработка алгоритмов управления / В. И. Скурихин, В. В. Дубровский, В. Б. Шифрин. Киев: Наук, думка, 1980. -296 с.

26. Бабад-Захряпин, А. А. Химико-термическая обработка в тлеющем разряде /

27. A. А. Бабад-Захряпин, Г. Д. Кузнецов. М.: Атомиздат, 1975. - 175 с.

28. Балакирев, В. С. Экспериментальное определение динамических характеристик промышленных объектов управления / В. С. Балакирев, Е. Г. Дудников, А. М. Цирлин. М.: Энергия, 1967. - 232 с.

29. Барвинок, В. А. Управление напряжённым состоянием и свойства плазменных покрытий / В. А. Барвинок. М.: Машиностроение, 1990. -384 с.

30. Барвинок, В. А. Физические основы и математическое моделирование процессов вакуумного ионно-плазменного напыления / В. А. Барвинок,

31. B. И. Богданович. -М.: Машиностроение, 1999. 309 с.

32. Беллман, Р. Динамическое программирование: пер. с англ. / Р. Беллман. -М.: ИЛ, 1960.-342 с.

33. Бенедикт, С. Принятие решений при ненадежной информации / С. Бенедикт // Автоматика и телемеханика. 1996. -№ 9. - С. 151.

34. Бернштейн, JI. С. Функционально-структурное исследование ситуационно-фреймовой сети экспертной системы с нечеткой логикой / JI. С. Бернштейн, С. Я. Коровин, А. И. Мелихов и др. // Техническая кибернетика. 1994. -№4.-С. 21-26.

35. Богомолов, С. Е. Логический вывод на формулах с временными связками / С. Е. Богомолов // Кибернетика и системный анализ. 1992. - № 5. - С. 63-70.

36. Бобров, Г. В. Нанесение неорганических покрытий / Г. В. Бобров, А. А. Ильин. М.: Интермет Инжиниринг, 2004. - 624 с.

37. Большаков, В. А. Применение системы оптимизационного моделирования для задач управления и подготовки решений / В. А.Большаков // Автоматика и телемеханика. 1996. - № 2. - С. 134.

38. Борисов, А. И. Модели принятия решений на основе лингвистической переменной / А. И. Борисов, А. В. Алексеев, О. А. Крумберг и др. Рига: Зинатне, 1982.-256 с.

39. Борисов, А. И. Обработка нечеткой информации в системах принятия решений / А. И. Борисов, А. В. Алексеев, Г. В. Меркурьева и др. М.: Радио и связь, 1989.-384 с.

40. Борисов, Ю. С. Газотермические покрытия из порошковых материалов / Ю. С. Борисов, Ю. А. Харламов. Киев: Наук, думка, 1987. - 544 с.

41. Васильчук, Н. С. Предпосевная обработка семян озоном / Н. С. Васильчук,

42. B. Б. Лебедев, С. М. Лисовский и др. // Arpo XXI.- 2003/2004. № 7-12.1. C. 67-68.

43. Венда, В. Ф. Системный подход в психологическом анализе взаимодействия человека с машиной / В. Ф. Венда // Психологический журнал. 1982. - Т.з. № 1.-С. 85-94.

44. Венда, В. Ф. Системы гибридного интеллекта: эволюция, психология, информатика / В. Ф. Венда. М.: Машиностроение, 1990. - 448 с.

45. Вилкас, Э. Й. Решения: теория, информация, моделирование / Э. Й. Вилкас, Е. 3. Майминас.-М.: Радио и связь, 1981.-328 с.

46. Влияние технологических параметров процесса осаждения из сепарированного плазменного потока TiN-покрытий на их защитные свойства // ФИХОМ. 1991. - № 3. - С. 65-68.

47. Влияние плазмообразующей среды на окисление покрытий / В. А. Першин // Газотермическое напыление в промышленности (ГНТП-91): докл. и рекл. сообщен., предст. на междунар. сессии "Газотерм. напылен, в пром-ти СССР и за рубежом".-Л., 1991.-С. 40.

48. Воронин, В. И. Типовые узлы и механизмы электронной техники / В. И. Воронин, Г. В. Конюшков, С. М. Лисовский. М: Машиностроение, 2004. -321 с.

49. Гаврикова, И. С. Влияние температуры на формирование ионно-плазменных покрытий / И. С. Гаврикова, А. И. Додоков, В. В. Мокрый и др. //ФИХОМ.- 1989. -№ 1.-С. 140-141.

50. Гойчинский, А. М. Гибкие автоматизированные производства. Управление технологичностью РЭА / А. М. Гойчинский, Н. И. Диденко, В. П. Лузин. -М.: Радио и связь, 1987. 272 с.

51. Головина, Е. Ю. Объектно-ориентированный подход к моделированию предметной области / Е. Ю. Головина // Техническая кибернетика. 1994. - № 2. - С. 17-23.

52. Горелик, А. Л. Методы распознавания / А. Л. Горелик, В. А. Скрипкин. -М.: Высшая школа, 1989. 232 с.

53. Горчинская, О. Ю. Метод индуктивного построения базы знаний для экспертных систем, моделирующих нечеткие рассуждения / О. 10. Горчинская, В. А. Рубашкин //Автоматика и механика. -1991. № 3. -С. 113-120.

54. Гусев, В. В. Плазмохимические реакторы для удаления поверхностных слоев материалов / В. В. Гусев, В. Ю. Киреев // ФИХОМ. 1980. - № 1. - С. 72-29.

55. Гуткин, Л. С. Оптимизация радиоэлектронных устройств по совокупности показателей качества / Л. С. Гуткин. М.: Сов. радио, 1975. - 368 с.

56. Данилин, Б. С. Применение низкотемпературной плазмы для нанесения тонких пленок / Б. С.Данилин. М.: Энергоатомиздат, 1989. - 328 с.

57. Данилин, Б. С. Применение низкотемпературной плазмы для травления и очистки материалов / Б. С. Данилин, В. Ю. Киреев. М.: Энергоатомиздат, 1987.-264 с.

58. Данилин, Б. С. Модель процесса травления материалов в галогеносодержащей плазме / Б. С. Данилин, В. Ю. Киреев // Физика и химия обработки материалов. 1977. - № 4. - С. 8-13.

59. Данилин, Б. С. Магнетронные распылительные системы / Б. С. Данилин, В. К. Сырчин М.: Радио и связь, 1982. - 72 с.

60. Данилин, Б. С. Основы конструирования вакуумных систем / Б. С. Данилин, В. Э. Минайчев.-М.: Энергия, 1971.-392 с.

61. Данилов, А. И Анализ конструкций механических безмасляных насосов / А. И. Данилов, С. М. Лисовский, В. И. Мухин, С. Н. Чикин // Электронная техника. 1988. - Вып. 5. - С. 41-45.

62. Дмитриев, А. К. Основы теории построения и контроля сложных систем / А. К. Дмитриев, П. А. Мальцев. Л.: Энергоиздат. Ленингр. отд-ние, 1988. -192 с.

63. Дмитриев, В. И. Прикладная теория информации / В. И.Дмитриев. М.: Машиностроение, 1979.-221 с.

64. Донской, А. В. Электроплазменные процессы и установки в машиностроении / А. В. Донской, В. С. Клубникин. Л.: Машиностроение, 1979.-221с.

65. Донец А. М. Автоматизированный анализ и оптимизация конструкций и технологии РЭА / А. М. Донец, Я. Е. Львович, В. Н. Фролов. М.: Радио и связь, 1983.- 179 с.

66. Дороднов, А. М. О физических принципах и типах вакуумных технологических плазменных устройств / А. М. Дороднов, В. А. Петросов // ЖТФ. 1981. - Т.51, № 3. - С. 504-524.

67. Дружинин, В. В. Проблемы системологии. Проблемы теории сложных систем / В. В. Дружинин, Д. С. Конторов. М.: Сов. радио, 1976. - 296 с.

68. Дружинин, В. В. Системотехника / В. В. Дружинин, Д. С. Конторов. М.: Радио и связь, 1985. - 200 с.

69. Дулькин, А. Е. Магнетронная распылительная установка с ионным травлением подложек на базе ВУП-4 / А. Е. Дулькин, Г. И. Наумов // Приборы и техника эксперимента. 1989. - № 4. - С 210-211.

70. Дульнев, Г. Н. Тепло- и массообмен в радиоэлектронной аппаратуре / Г. Н. Дульнев. М.: Высш. шк., 1984. - 247 с.

71. Евгенев, Г. Б. Системология инженерных знаний / Г. Б. Евгенев. М.: Изд-во МГТУ им. Н. Э. Баумана, 2001. - 375 с.

72. Емельянов, В. В. Представление знаний для моделирования сложных дискретных систем и процессов / В. В. Емельянов, С. И. Ясиновский // Информационные технологии. 1996. -№ 1. - С. 16-18.

73. Епифанов, Г. И. Физические основы конструирования и технологии РЭА и ЭВА / Г. И. Епифанов, Ю. А. Мома. М.: Сов. радио, 1979. - 352 с.

74. Жук, К. Д. Построение современных систем автоматизированного проектирования / К. Д. Жук, А. А. Тимченко, А. А. Родионов. Киев: Наук, думка, 1983.- 120 с.

75. Заде, Л. А. Понятие лингвистической переменной и его применение к принятию приближенных решений / Л. А. Заде. М.: Мир, 1976. - 165с.

76. Зедгенидзе, И. Г. Планирование эксперимента для исследования многокомпонентных систем / И. Г. Зедгенидзе. М.: Наука, 1976. - 390 с.

77. Зимон, А. Д. Адгезия пыли и порошков / А. Д. Зимон. М.: Химия, 1976. -431 с.

78. Змиевской, Ю. Н. Оборудование для плазменных покрытий / Ю. Н. Змиевской., Н. Ф. Зоткин, В. М. Таран // Электронная промышленность. -1983.-Вып. 5 (122).-С. 54-56.

79. Иванов, Е. М. Теплофизические процессы при плазменном напылении тугоплавких металлов / Е. М. Иванов, А. А. Углов // ФИХОМ. 1985. -№2.-С. 61-64.

80. Ивановский, Г. Ф. Устройство ионно-лучевого нанесения пленок / Г. Ф. Ивановский, С. В.Панин, В. И. Фролов // Электронная промышленность. -1990.- №4. -С. 13-14.

81. Иванов, А. А. Неравновесная плазмохимия / А. А. Иванов, Т. К. Соболева. -М.: Атомиздат, 1978. 264 с.

82. Измерения в промышленности. Кн.1. Теоретические основы: пер. с нем. / под. ред. П. Профоса. М.: Металлургия, 1990. - 264 с.

83. Интеллектуальные системы автоматизированного проектирования больших и сверхбольших интегральных микросхем / В. А. Мищенко, Л. М. Городецкий, Л. И. Гурский и др.; под ред. В. А. Мищенко. М.: Радио и связь, 1988.-272 с.

84. Искусственный интеллект; справочник: в 3 кн. Кн.2. Модели и методы / под ред. Д. А. Поспелова. М.: Радио и связь, 1990. - 527с.

85. Испытания, контроль и диагностирование производственных систем: сб. науч. тр.-М.: Наука, 1988.-217с.

86. Ицкович, Э. Л. Контроль производства с помощью вычислительных машин /Э. Л. Ицкович. М.: Энергия, 1975. -416 с.

87. Казаков, И. Ф. Диффузионная сварка материалов / И. Ф. Казаков. М.: Машиностроение, 1976.-312 с.

88. Касаткин, А. М. Представление знаний в системах искусственного интеллекта / А. М. Касаткин // Кибернетика. 1979. - № 2. - С. 57-66.

89. Кафаров, В. В. Гибкие автоматизированные производственные системы в химической промышленности / В. В. Кафаров, В. В. Макаров. М.: Химия, 1990.-320 с.

90. Кафаров, В. В. Моделирование и системный анализ биохимических производств / В. В. Кафаров, А. Ю. Винаров, Л. С. Гордеев. М.: Лесная промышленность, 1985. - 344 с.

91. Кини, Р. Л. Принятие решений при многих критериях: предпочтения и замещения / Р. Л. Кини, X. Райфа. -М.: Радио и связь, 1981. 560 с.

92. Колунов, В. В. Конструкторское проектирование РЭС в интеллектуальной САПР / В. В. Колунов // Информационные технологии в проектировании и производстве, 1996.-Вып. 3-4.-С. 110-112.

93. Комаров, Ф. Ф. Ионная имплантация / Ф. Ф. Комаров, А. П. Новиков, А. Ф. Буренков. Минск: Университэцкое, 1994. - 303 с.

94. Конюшков, Г. В. Основы конструирования механизмов электронной техники / Г. В. Конюшков, В. И. Воронин, С. М. Лисовский. М.: Машиностроение, 2004. - 123 с.

95. Котельников, Д. И. Сварка давлением в тлеющем разряде / Д. И. Котельников. -М.: Металлургия, 1981. 116 с.

96. Крапивина, С. А. Плазмохимические технологические процессы / С. А. Крапивина.-Л.: Химия, 1981.-248 с.

97. Кудинов, В. В. Нанесение покрытий плазмой / В. В. Кудинов, П. Ю. Пекшев, В. Е. Белащенко и др. М.: Наука, 1990. - 408 с.

98. Лисовский, С. М. Математическое моделирование процесса озонирования пористых тел / С. М. Лисовский, В. М. Таран // Автоматизация и управление в машиностроении: сб. науч. трудов. Саратов: СГТУ, 2000. -С. 83-86.

99. Лисовский, С. М. Формирование моделей знаний для проектирования электроплазменных технологий и оборудования / С. М. Лисовский // Вестник СГТУ. 2005. - № 1 (6). - С.24-34.

100. Лисовский, С. М. Разработка оптимальных технологических условий нагрева стальных деталей в тлеющем разряде / С. М. Лисовский, В. М. Таран, В. Н. Лясников // Высокие технологии путь к прогрессу: сб. науч. тр. - Саратов: Научная книга, 2003. - С. 50-53.

101. Лунин, В. В. Физическая химия озона / В. В. Лунин, М. П. Попович, С. Н. Ткаченко. М.: Изд-во МГУ, 1998. - 480 с.

102. Лясников, В. Н. Гибкий производственный модуль плазменной обработки сеток мощных генераторных ламп / В. Н. Лясников, В. С. Украинский, В. М. Таран и др. // Электронная промышленность. 1988. - Вып. 4 (172). -С. 57-58.

103. Лясников, В. Н. Плазменное напыление покрытий в производстве изделий электронной техники / В. Н. Лясников, В. С. Украинский, Г. Ф. Богатырев. Саратов: СГТУ, 1985. - 200 с.

104. Лясников, В. Н. Гибкая система распределения ресурсов для решения научно-технических задач / В. Н. Лясников, В. М. Таран, С. М. Лисовский // Известия Международной академии наук высшей школы. 2004. - № 3 (29).-С. 2-7.

105. ИЗ. Максимов, А. И. Очистка поверхности металлов в плазме тлеющего разряда / А. И. Максимов, Г. И. Мухина, А. Л. Никифоров и др. // Электрон, обраб. Материалов. 1985. - № 2. - С. 37-39.

106. Максимов, А. И. Роль атомов кислорода и отрицательных ионов кислорода в плазменном анодировании алюминия / А. И. Максимов, В. В. Рыбкин, В. А. Титов // ФИХОМ. 1990. - № 4. - С. 53-56.

107. Малов, В. В. Пьезорезонансные датчики / В. В. Малов. М.: Энергоатомиздат, 1989. - 272 с.

108. Малышев, Н. Г. Нечеткие модели для экспертных систем в САПР / Н. Г. Малышев, Л. С. Берштейн, А. В. Боженюк. М.: Энергоатомиздат, 1991. -136 с.

109. Мануэль, Т. Попытки внедрения экспертных систем и проблема интеграции / Т. Мануэль // Электроника. 1990. - № 6. - С. 15-23.

110. Мелихов, А. Н. Ситуационные советующие системы с нечеткой логикой / А. Н. Мелихов, Л. С. Берштейн, С. Я. Коровин. М.: Наука. Гл. ред. физ,-мат. лит., 1990. - 272 с.

111. Минский, М. Фреймы и представление знаний / М. Минский. М.: Энергия, 1979.- 150 с.

112. Митин, Б. С. Плазменное напыление покрытий с совмещенной активацией поверхности газовыми разрядами / Б. С. Митин, В. М. Таран, Г. В. Бобров // Авиационная промышленность. 1988. - № 4. - С. 51-54.

113. Моделирование и методы расчета физико-химических процессов в низкотемпературной плазме / под ред. JI. С. Полака. М.: Наука, 1974.-270 с.

114. Моисеев, В. С. Системное проектирование преобразователей информации / В. С. Моисеев. JL: Машиностроение, 1982. - 255 с.

115. Намитоков, К. К. Электроэрозионные явления / К. К. Намитоков. М.: Энергия, 1978.-456 с.

116. Нечеткие множества в моделях управления и искусственного интеллекта / под ред. Д. А. Поспелова. -М.: Наука, 1986. 312 с.

117. Нечеткие множества и теория возможностей. Последние достижения / под ред. Р. Ягера. М.: Радио и связь, 1986. - 391 с.

118. Нильсон, Н. Проблемы искусственного интеллекта / Н. Нильсон. М.: Радио и связь, 1985. - 280 с.

119. Николаев, В. И. Системотехника: методы и приложения / В. И. Николаев, В. М. Брук. Д.: Машиностроение, Ленингр. отд-ние, 1985. - 199 с.

120. Норенков, И. П. Введение в автоматизированное проектирование технических устройств и систем / И. П. Норенков. М.: Высшая школа, 1980.-272 с.

121. Норенков, И. П. Основы автоматизированного проектирования / И. П. Норенков. М.: Изд-во МГТУ им. Н. Э. Баумана, 2000. - 360 с.

122. Обзоры по электронной технике: оборудование и технология плазменной обработки деталей ИЭТ / В. М. Таран, Ю. Н. Змиевской. М., 1985. -Вып. 17. - Сер. 7.-58 с.

123. Обзоры по электронной технике: оборудование для плазменной обработки материалов изделий электронной техники / В. М. Таран, В. И. Орлов. М., 1987. - Вып. 16. - Сер. 7. - 50 с.

124. Орловский, С. А. Проблемы принятия решений при нечёткой исходной информации / С. А. Орловский. -М.: Наука, 1981. 124 с.

125. Основные концепции технологии автоматизированного проектирования / В. И. Скурихин, Н. Г. Малышев, А. В. Суворов и др. // Управляющие системы и машины. 1986. - № 1. - С. 7-14.

126. Пипко, А. И. Конструирование и расчет вакуумных систем / А. И. Пипко, В. Я. Плисковский, Е. А. Пенчко. М.: Энергия, 1979. - 504 с.

127. Плазменная технология в производстве СБИС: пер. с англ. / под ред. Н. Айнспрука, Д. Брауна. М.: Мир, 1987. - 469 с.

128. Плазмохимические реакции и процессы / под ред. Л. С. Полака. М.: Наука, 1977.-313 с.

129. Полак, Л. С Вычислительные методы в химической кинетике / Л. С. Полак, М. Я. Гольденберг, А. А. Левицкий. М.: Наука, 1984. - 280 с.

130. Полак, Л. С. Неравновесная химическая кинетика и ее применение / Л. С. Полак. М.: Наука, 1979. - 405 с.

131. Полищук, Ю. М. Теория автоматизированных банков информации / Ю. М. Полищук, В. Б. Хон. -М.: Высшая школа, 1989. 184 с.

132. Поспелов, Д. А. Логико-лингвистические модели в системах управления / Д. А. Поспелов. М.: Энергоатомиздат, 1981. - 231 с.

133. Поспелов, Д. А. Ситуационное управление: теория и практика / Д. А. Поспелов. М.: Наука. Гл. ред. физ.-мат. лит., 1986. - 288 с.

134. Поспелов, Д. А. Моделирование рассуждений. Опыт анализа мыслительных актов / Д. А. Поспелов. М.: Радио и связь, 1989. - 184 с.

135. Попов, Э. В. Экспертные системы / Э. В. Попов. М.: Наука, 1987. - 288 с.

136. Применение методов плазменного термоупрочнения в машиностроении / В. Д. Пархоменко, М. В. Крыжановский, П. И. Цибулев и др.// Плазмохимия-88: сб. науч. тр. М., 1988. - С. 73-89.

137. Райзер, Ю. П. Основы современной физики газоразрядных процессов /10. П. Райзер. М.: Наука, 1980. - 415 с.

138. Распыление твердых тел ионной бомбардировкой: пер. с англ. М.: Мир, 1984.-335 с.

139. Резников, А. И. Тепловые процессы в технологических системах / А. И. Резников, JL А. Резников. М.: Машиностроение, 1990. - 288 с.

140. Рей, У. Методы управления технологическими процессами: пер. с англ. / У. Рей. М.: Мир, 1983. - 368 с.

141. Роберте, М. Химия поверхности раздела металл-газ: пер. с англ. / М. Роберте, Ч. Макки. -М.: Мир, 1981.-539 с.

142. Розанов, JL Н. Вакуумная техника / JI. Н. Розанов. М.: Высшая школа, 1990.-320 с.

143. Розен, В. В. Цель оптимальность - решение (математические модели принятия оптимальных решений) / В. В. Розен. - М.: Радио и связь, 1982. -168 с.

144. Роботизированные технологии для плазменно-дугового поверхностного упрочнения машиностроительных деталей / Д. Ставров, Д. Въев, Ж. Димитров и др. // Машиностроение. 1990. - № 10. - С. 447-451.

145. Рубашкин, В. Ш. Представление и анализ смысла в интеллектуальных информационных системах / В. Ш. Рубашкин. М.: Наука. Гл. ред. физ,-мат. лит., 1989.- 192 с.

146. Рыкалин, H. Н. Лазерная обработка материалов / H. Н. Рыкалин, А. А. Углов, А. Н. Кокора. М.: Машиностроение, 1975. - 296 с.

147. Самсонов, Г. В. Тугоплавкие соединения: справочник / Г. В. Самсонов, И. М. Винницкий. -М.: Металлургия, 1976. 560 с.

148. Системы автоматизированного проектирования: типовые элементы, методы и процессы / Д. А. Аветисян, И. А.Башмаков, 3. И. Геминтерх и др. М.: Изд-во стандартов, 1985. - 264 с.

149. Система плазменной очистки и подготовки поверхности // Solid State Technology. 1989. T. 32. - № 4. - С. 98.

150. Скурихин, В. И. Информационные технологии в испытаниях сложных объектов: методы и средства / В. И. Скурихин, В. Г. Квачев, Ю. Р. Волькман и др. Киев: Наук, думка, 1990. - 320 с.

151. Словецкий, Д. И. Плазмохимическое плавление тугоплавких металлов / Д. И. Словецкий, И. И. Амиров // Микроэлектроника. 1990. - Вып. 19. -№2.-С. 171-130.

152. Соколов, В. Ф. Исследование излучения магнетронного разряда в процессе напыления тонких пленок / В. Ф. Соколов, Ю. А. Соколова, А. А. Протасевич // ФИХОМ. 1996. - № 3. - С. 84-89.

153. Сурис, А. Л. Плазмохимические процессы и аппараты / А. Л. Сурис. М.: Химия, 1989.-304 с.

154. Таран, В. М. Проектирование электроплазменных технологий и автоматизированного оборудования / В. М. Таран, С. М. Лисовский, А. В. Лясникова. -М.: Изд-во МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2005. 256 с.

155. Таран, В. M Гибкая система управления распределением ресурсов для решения научно-технических задач / В. М. Таран, В. Н. Лясников, С. М. Лисовский // Технология металлов. 2005. - № 1. - С. 43-46.

156. Таран, В. М. Электроплазменные технологии и оборудование для обработки материалов / В. М. Таран, Н. В. Протасова, А. В. Лясникова, С. М. Лисовский // Технология металлов. 2005. - № 5. - С.27-32.

157. Таран, В. М. Оптимизация технологии плазменного оксидирования стальных деталей / В. М. Таран, С. М. Лисовский // Прогрессивные направления развития технологии машиностроения: сб. науч. тр. -Саратов: СГТУ, 1996. С. 129-132.

158. Таран, В. М. Гибкая система управления процессом проектирования технических объектов / В. М. Таран, Н. В. Протасова, С. М.Лисовский // Технология металлов. 2005. - № 10. - С.45-50.

159. Таран, В. М. Математическое моделирование технологических процессов вакуумно-плазменного нанесения покрытий / В. М. Таран, С. М.

160. Лисовский, Д. Е. Мериин // Проектирование и техническая диагностика автоматизированных комплексов: сб. науч. тр. Саратов: СГТУ, 1997. - С. 53-60.

161. Таран, В. М. Гибкая система управления распределением ресурсов для решения научно-технических задач / В. М. Таран, С. М. Лисовский, Н. В. Протасова и др. // Вестник СГТУ. 2004. - № 1 (2). - С. 108-113.

162. Таран, В. М. Формальная модель проектирования технических устройств /

163. B. М. Таран, С. М. Лисовский, О. А. Гуляев и др. //Актуальные проблемы анализа и обеспечения надёжности и качества приборов, устройств и систем: сб.ст. Междунар. конф. Пенза, 1998. - С. 19.

164. Таран, В. М. Плазменное оборудование для обработки материалов биомедицинского назначения / В. М. Таран, А. В. Лясникова, С. М. Лисовский и др. // Современные проблемы имплантологии: сб. науч. тр. -Саратов: СГТУ, 2004. С. 70-78.

165. Таран, В. М. Плазменные технологии для обработки пористых покрытий / В. М. Таран, В. Н. Лясников, С. М. Лисовский // Современные проблемы имплантологии: сб. науч. тр. Саратов: СГТУ, 2004. - С. 78-80.

166. Таран, В. М. Анализ процесса термической активации подложки дополнительным дуговым разрядом / В. М. Таран, А. В. Лясникова, С. М. Лисовский // Технология металлов. 2006. - № 2. - С. 47-49.

167. Фролов, В. Н. Управление технологическими процессами производства РЭА в условиях неоднородностей / В. Н. Фролов. Воронеж: Изд-во ВГУ, 1982.- 161 с.

168. Фролов, В. Н. Системное проектирование технологических процессов / В. Н. Фролов, Я. Э. Львович. Воронеж: Изд-во ВГУ, 1982. - 142 с.

169. Хавличек, В. Л. Интеграция знаний по диагностике / В. Л. Хавличек // Техническая кибернетика. 1992. - № 5. - С. 76-82.

170. Хант, Э. Искусственный интеллект / Э. Хант. М.: Мир, 1978. - 558 с.

171. Хартман, К. Планирование эксперимента в исследовании технологических процессов: пер. с нем. / К. Хартман. -М.: Мир, 1977. 399 с.

172. Хасуй, А. Техника напыления / А. Хасуй. М.: Машиностроение, 1975. -288 с.

173. Хейес-Рот, Ф. Построение экспертных систем / Ф. Хейес-Рот, Д. Уотермен, Д. Ленат. М.: Мир, 1987. - 430 с.

174. Хенней, Н. Химия твердого тела / Н. Хенней. М.: Мир, 1971. - 352 с.

175. Холлэнд, Л. Нанесение тонких пленок в вакууме: пер. с англ. / Л. Холлэнд. -Л.: Госэнергоиздат, 1962. 608 с.

176. Цапенко, М. П. Измерительные информационные системы: структуры и алгоритмы системотехнического проектирования / М. П. Цапенко. М.: Энергоатомиздат, 1985. - 440 с.

177. Цветков, Э. И. Основы теории статистических измерений / Э. И. Цветков. -Л.: Энергоатомиздат, 1986. 254 с.

178. Цымбал, Л. А. Синергетика информационных процессов. Закон информативности и его следствия / Л. А. Цымбал. М.: Наука, 1995. -119 с.

179. Чичварин, Н. В. Экспертные компоненты САПР / Н. В. Чичварин. М.: Машиностроение, 1991. - 240 с.I

180. Чубаров, Е. П. Управление системами с подвижными источниками воздействия / Е. П. Чубаров. М.: Энергоатомиздат, 1985. - 288 с.

181. Шенк, Р. Обработка концептуальной информации / Р. Шенк. М: Энергия, 1980.-360 с.

182. Шоршоров, M. X. Физико-химические основы детонационно-газового напыления покрытий / M. X. Шоршоров, Ю. А. Харламов. М.: Наука, 1978.-224 с.

183. Шпур, Г. Автоматизированное проектирование в машиностроении: пер. с нем. / Г. Шпур, Ф.-Л. Краузе. М.: Машиностроение, 1988. - 319 с.

184. Элты, Дж. Экспертные системы: концепции и примеры / Дж. Элты, М. Кумбс. -М.: Финансы и статистика, 1987. 191 с.

185. Anlagen zum Plasmanitriren und Plasmacarburieren / R. Grün // Electrowarme Int. 1987. 45. No 3-4.- P. 178-182.

186. Application of plasma to processing for ceramics / Akachi Kazuo // Techno Jap. 1987. 20. No 3.-P. 7-26.

187. Effect of contamination on ark initiation on a metal surface exposed to plasma / Kudo Kouichi //Jap. J.'Appl. Phys.- 1985. 24. No 10.-P.1341-1346.

188. Exploiting chamber spraying technology / I.M. Bukley Golder, K.T. Scott // Surface J. 1984.15. No 1-2. - P. 3-7.

189. Krupp lonciert Vakuumplasma spritzenfur den Maschinenbau / Hilschen Gottfried //Techn. Rolsch.- 1990. 82. No 46.- P. 60-61.

190. Plasma arc coating combat component wear // Weld. And Metal Fabr. 1983. 51. No 5.- P. 219-220.

191. Plasma flame coating gives components new lease on life // Can Mach. And Metalwork. 1986. 81. No 5.- P. 53-54.

192. Plasma CVD coats steel-cutting tools // Adv. Mater. And Process. 1990. 138. No 1.-P. 36-42.

193. Plasma spraying has been established. / H. Reh // Powder met. Int. 1990. 22. No 6.-P. 35-36.

194. Plasma spraying an innovative coating techique: Process variant and application / E. Luqscheider, T. Weber // IEEE Trans. Plasma Sei.- 1990. 18. No 6.- P. 968-973.

195. Plasma verzaubert Oberflächen / Miller Franz // Galvanotechnik.-1995.- 86. No 8.-P. 2556-2561.

196. Stand und Entwicklungstendenzen beim Plasmaspritzen / E. Lug scheider, Th. Weber // Electrowarme Int. 1987. 45. No 3-4.-P. 190-195.

197. Plasma processing equipment for minimum damage and chamber contamination / Goto Haruhiro, Sasaki Macoto, Ohme Tadahiro // Solid. State. Technol. 1991. 34. No 2.-P. 513-516.

198. Plasmaober flachentechnologien / Rie Kyong-Tschong, Schnat-baum Frank//LGA-Rd Sch. 1990. No l.-P. 1-7.

199. Plasmatechnologische Foschungen inder Abteilung Plasmatechnik der Technischer Hochschule Ilmenau / W. Reib // Electrowarme Int. B.- 1990. 48. No 4.- P. 224-226.

200. Plasmas et traitement de surface / Gerard Sielet // ARTS et Met-ters mag.-1989. 140.-P. 22-24.

201. Torche a plasma pour traitement de surface / Jean-Pierre Huchim // Galvango-organo-trait. Surface.- 1989. 58. No 5.- P. 597-598.

202. TINA-900-ein Anlagensystem fur die! plasmagestutzte Hartstoff-beschichtung im Hochvakuum // Maschinenbautechnik. 1990. 39. No 11.-P.518.

203. Transient heating and melting of particles in plasma spray coating process / M. A. Jog, L. Huang // Trans. ASME J. Heat Transfer.-1996. 118. No 2.-P. 471477.