автореферат диссертации по информатике, вычислительной технике и управлению, 05.13.07, диссертация на тему:Теория и принципы построения систем автоматизированного управления трубоукладочными колоннами

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

ЮЖНО-РОССИЙСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ (НОВОЧЕРКАССКИЙ ПОЛИТЕХНИЧЕСКИЙ ИНСТИТУТ) „

Г " М ■ ') НОВ 7П»П

На правах рукописи

ШОШИАШВИЛИ МИХАИЛ ЭЛГУДЖЕВИЧ

ТЕОРИЯ И ПРИНЦИПЫ ПОСТРОЕНИЯ СИСТЕМ АВТОМАТИЗИРОВАННОГО УПРАВЛЕНИЯ ТРУБОУКЛАДОЧНЫМИ КОЛОННАМИ

Специальность: 05.13.07 - Автоматизация технологических

процессов и производств

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени доктора технических наук

Новочеркасск -2000

Работа выполнена на кафедре «Автоматизация производства, робот( техника и мехатроника» Южно-Российского государственного техническог университета (НГТИ)

Научный консультант - заслуженный деятель науки и техники РФ, доктор технических наук, профессор Загороднюк В.Т.

Официальные оппоненты: - доктор технических наук,

профессор Петраков В.А.

- доктор технических наук, профессор Иванченко Г.Е.

- доктор технических наук, профессор Дровннков А.Н.

Ведущее предприятие - АО «Всероссийский научно-исслсд<

нательский институт по строительству эксплуатации трубопроводов, объекто ТЭК», г. Москва

Защита диссертации состоится « т- » июля 2000 г. в ^ часов 107 ауд. главного корпуса на заседании диссертационного совета Д 063.30.С при Южно-Российском государственном техническом университете (Нов< черкасском политехническом институте) по адресу: 346428, Новочеркасс; ГСП-1,ул. Просвещения, 132.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке университета

Отзывы на автореферат (в двух экземплярах, заверенные печатью) проси направлять по адресу: 346428, Новочеркасск, ГСП-1, ул. Просвещения, 13! Ученому секретарю совета Д 063.30.04.

Автореферат разослан « ^ » _ 2000 г.

Ученый секретарь совета,

канд. техн. наук А.Н. Иванченко

0«-060.6-И,-05,о 4-

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность проблемы. Развитие страны, как экономическое, так и социальное, не может проходить без совершенствования технологий, комплексной механизации, автоматизации и роботизации производственных процессов. Применительно к газо- и нефтепроводному транспорту дальнейший рост темпов и объемов их производства неразрывно связан с повышением производительности труда, надежности и качества сооружаемых объектов.

Открытие и освоение новых месторождений нефти и газа в Восточных районах страны неразрывно связано со строительством магистральных трубопроводов и с одновременным увеличением их диаметра до 1420 мм. Одним из наиболее сложных видов монтажных работ при сооружении магистральных трубопроводов являются изоляционно-укладочные работы, которые выполняются изоляционно-укладочной колонной (ИУК). При этом ИУК в общем случае включает в себя краны-трубоукладчики, очистную п изоляционную машины или заменяющий их комбайн. Перспективным способом выполнения изоляционно-укладочных работ является совмещенный способ, при котором очистка, изоляция, подъем и укладка трубопровода в траншею производятся одновременно при движении всех машин в колонне вдоль предварительно сваренного и уложенного на бровку траншей трубопровода. В настоящее время работа ИУК характеризуется высокой неравномерностью на-гружения крапов-трубоукладчиков, зависящей от изменения рельефа местности, разницы в рабочих скоростях передвижения технологических машин и самих трубоукладчиков, а также наличия у машинистов опыта работы в колонне, Трудности выполнения технологического процесса усугубляются ограниченным количеством трубоукладчиков в колонне, что связано с частым выходом их из строя вследствие перегруженного режима работы. Таким образом, большой объем контролируемых параметров, необходимость учета влияния многочисленных силовых и геометрических возмущающих факто-пов тпеб\гет оперативного согласования пзботы исполнитепьных механизмов

I - Г ^ I 1 -------

машин, что не может быть выполнено даже при высокой квалификации машинистов-операторов. Все это приводит к частичной или полно!! потере поперечной устойчивости трубоукладчиков, а также к смятию стенок трубы вследствие чрезмерного увеличения их напряженного состояния. Для избежания всех этих проблем необходимо не только контролировать и регулировать целый ряд параметров на отдельных трубоукладчиках, но и координировать и синхронизировать действия всех машин в колонне, т.е. создать единую систему управления всеми машинами и механизмами ИУК.

Одним из эффективных средств выполнения все более возрастающих требований к темпам и качеству строительства трубопроводов большого диаметра, к уровню безопасности, в том числе и экологической, ведения изоляционно-укладочных работ является создание системы автоматизированного управления трубоукладочной колонной.

Непрерывное расширение класса задач, выполняемых трубоукладоч-ными колоннами, а также стремление решить эти задачи в классе автоматических систем, приводит к росту числа полуавтоматических и автоматических систем и подсистем управления отдельными агрегатами и машинами единого технологического процесса. Отсутствие комплексного подхода к решению проблемы автоматизации колонны приводит к малой эффективности таких средств с экономической и технической точки зрения.

Решение нужно искать в разумном сочетании аппаратной и программной форм с единым техническим обеспечением на базе микропроцессорных средств. Искомое решение проблемы управления ИУК - в классе автоматизированных систем управления, где каждая группа задач автоматизации решается в своей функциональной подсистеме с учетом требований высших иерархических уровней.

В автоматизированной системе машинист не исключается из контура управления, он придает системе свойства супервизорного управления, а в условиях изменяющейся технологической обстановки - свойства адаптации.

Работы по созданию САУ трубоукладочными колоннами, с одной стороны, должны решать задачи управления и контроля системного значения. С другой стороны, эти работы должны обобщить опыт создания отдельных схем, моделей, устройств и систем автоматизации изоляционных, укладочных и монтажных работ с помощью кранов-трубоукладчиков и другого оборудования. Над их созданием работали и работают коллективы институтов ВНИИСТ, ВНИИСтройдормаш, СКБ «Газстроймашина», СибАДИ, ГОРГТУ (НПИ) и ряд других организаций и вузов страны. Значительный вклад в постановку и решение задачи механизации и автоматизации изоляционно-укладочных работ внесли работы Гальперина А.И., Петрова Н.П., Калошина К.И., Тарана В.Д., Липовича А.Л., Кершенбаума Н.Я., Петракова Ю.Б., Пер-чиковского Е.И., Аникина Е.А., Габелая Р.Д., Дудоладова Ю.А., Березина В.П., Ращепкина К.Е., Степанова К.В. и других ученых.

Создание САУ трубоукладочной колонной сдерживается отсутствием теории построения САУ единым технологическим комплексом, алгоритмов управления, теории, на основе которой можно разработать математическое и техническое обеспечение автоматизированной системы. Отсутствие системного подхода к указанной проблеме, а также способов и средств контроля i: регулирования параметров технологического процесса укладки трубопроводе: делает ее весьма актуальной как в техническом, так и в научном плане. Решение проблемы позволит в полной мере использовать все возможности машин и агрегатов укладочных колонн не только при строительстве, но и прк капитальном ремонте трубопроводов большого диаметра, а также повысит! безопасность работ и решить ряд социальных задач по снижению напряженности работы машинистов.

Цель работы и задачи исследования. Целью работы являете} создание системы автоматизированного управления трубоукладочными ко лоннами при строительстве и ремонте магистральных газонефтепроводо! 4

ольшого диаметра, позволяющей повысить эффективность процесса изоля-ионно-укладочных работ.

Для достижения поставленной цели необходимо решить следующие здачи:

- исследовать технологические особенности работы изоляционно-кладочной колонны, сформулировать проблему и общие подходы к авгома-изации изоляционно-укладочных колонн;

- провести критический анализ известных решений поставленной про-лемы и разработать обшне требования к системе автоматизированного правления ИУК;

- разработать общую методологию и принципы построения системы ав-оматизированного управления трубоукладочной колонны, структурную и лгоритмическую ее организацию;

- разработать принципы построения средств автоматизации ИУК и тех-ические требования для их проектирования;

- разработать математическое описание н компьютерные модели средств втоматизации, локальных подсистем и объекта автоматизации;

- исследовать динамические особенности средств автоматизации и всей истемы в целом на основе компьютерных моделей с целью проверки рабо-оспособности системы и выработки рекомендаций для проектных организа-ий;

- разработать и исследовать аппаратные средства автоматизации изоля-.ионно-укдадочаой колонны, предложить методику их расчета и проектиро-ания, дать рекомендации по использованию научных результатов.

Идея работы заключается в обеспечении координации и синхрониза-;ии работы всех машин и механизмов изоляционно-укладочной колонны пу-ем создания системы автоматизированного управления, виртуальная струк-ура которой представляется в виде совокупности автономных систем на базе ранов-трубоукладчиков, корректируемых исходя из условий управления сей колонной, и централизованной ЭВМ, выполняющей анализ и синтез ал-оритмов управления.

Методы исследования. Для решения поставленных в работе задач ыли использованы основные законы классической физики, теоретической и троительной механики, методы планирования эксперимента, математиче-кой статистики, численные методы и процедуры параметрической оптими-ации. Основные расчеты и моделирование средств автоматизации и систем доводились с помощью ЭВМ с использованием современных программных гатематических комплексов. Полученные результаты проверялись экспери-шнтально в лабораторных и производственных условиях.

С/СНОвНЫё НОЛОУК с Н ЫЯу аЫНОСИМЫс Ни У и ШII ''¡у

. Принципы построения системы автоматизированного управления трубоукладочной колонной и алгоритмы ее управления, заключающиеся в регулировании суммарной загрузки трубоукладчиков колонны на основе информации о их суммарной допустимой нагрузке, высотах расположения тех-

5

нологических машин и прогнозирования напряженно-деформи-рованноп состояния трубопровода путем совместной работы грузоподъемных I стреловых агрегатов кранов и регулирования дистанций между ними.

2. Принципы построения системы регулирования координаты подвеса трубо провода краном-трубоукладчиком за счет одновременного манипулирова ния грузовой и стреловой лебедками с учетом допустимой величины на грузки на крюке.

3. Способ корректировки курсового движения крана-трубоукладчика в ко лонне и система автоматического регулирования курса путем относитель ного смещения троллейной подвески вдоль трубопровода.

4. Метод регулирования дистанций между подвижными машинами в колонн и реализующая его система автоматического регулирования, в основе ко торого лежит принцип передачи информации о движении «от конца к на чалу».

5. Математические модели средств автоматизации и системы автоматизирс ванного управления трубоукладочной колонной.

6. Результаты исследования динамики средств автоматизации и системы аЕ томатизированного управления трубоукладочной колонной.

7. Математические модели напряженно-деформированного трубопровода пр укладке его в траншею.

.8. Результаты параметрического синтеза регулятора нагрузки I! его практиче екая реализация.

Научная новизна работы заключается в том, что впервые в отсчссл венной и зарубежной науке и практике поставлена и решена проблема создг ния автоматизированных трубоукладочных колонн, а именно:

- получено математическое описание изоляционно-укладочной колоь ны, как объекта автоматизации, в статическом и динамическом виде на оснс ве нелинейной теории напряженно-деформированного состояния трубоярс вода;

- обоснованы критерии и требования к средствам управления трубоу! л ад очными колоннами;

- разработаны принципы построения:

а) системы автоматизированного управления трубоукладочной колм ной, осуществляющей сбор и обработку информации о состоянии объект; передачу сигналов на центральную ЭВМ для выполнения расчетов выходны параметров, прогнозирования ситуации и коррекции результатов с учето экс гремальных ситуаций;

б) системы автоматического контроля допустимой нагрузки на крюя трубоукладчика на основе непосредственного измерения параметров состо] ния крана-трубоукладчика;

в) системы автоматического регулирования (САР) дистанциями межл отдельными подвижными объектами колонны с использованием гибки троса для определения дистанции и передачи информации о движении п< средством изменения его натяжения для трубоукладчиков, не оснащеннь 6

устройствами бесступенчатого регулирования скорости движения, и использованием гибкого троса только для измерения расстояния для трубоукладчиков, снабженных такими устройствами;

г) САР координаты подвеса груза на крюке трубоукладчика на основе регулирования вектора усилия в грузовом канате с ограничением на величину допустимой нагрузки;

д) САР курсового движения машины за счет изменения положения троллейной подвески относительно стрелы трубоукладчика;

- разработаны математические модели процессов регулирования координаты подвеса груза, курсового движения трубоукладчиков и дистанций между ними, синтезированы параметры настройки регуляторов систем и исследованы динамические процессы при регулировании параметров систем;

- определены предпосылки для создания робототехнических и меха-тронных трубоукладочных комплексов на базе кранов-трубоукладчиков.

Научное значение работы заключается в том, что впервые в отечественной и зарубежной науке и практике поставлена проблема создания автоматизированных трубоукладочных колонн, теоретически обобщены, сформулированы и обоснованы научные положения по описанию процессов автоматизированной укладки трубопроводов с помощью трубоукладчиков, связанных и взаимодействующих между собой посредством гибкого трубопровода, что позволяет решить задачу создания комплексных эффективных систем управления трубоукладочными колоннами, способных корректировать параметры расстановки машин в колонне в зависимости от конкретных условий эксплуатации.

Практическая ценность работы заключается в разработке:

- новых способов и реализующих их систем и устройств регулирования технологических параметров изоляционно-укладочных колонн, защищенных авторскими свидетельствами и патентами и позволяющих решить вопросы автоматизации изоляционно-укладочных работ;

- метода расчета допустимой нагрузки на крюке крана-трубоукладчика, справедливого для целого класса гусеничных трубоукладчиков как отечественного, так и импортного производства, и которое может быть легко реализовано с помощью микропроцессорных или аналоговых средств;

- метода описания статики и динамики трубопровода в двух его плоскостях при укладке его в траншею, позволяющего проводить исследования напряженно-деформированного состояния трубы и загруженности трубоукладчиков, создавать новые эффективные схемы и методы расстановки машин и агрегатов в колонне;

- прикладных пршрамм для анализа и проектирования устройств и систем автоматизации кранов-трубоукладчиков, а также конструкций трубоукладчиков при инженерных расчетах.

Реализация результатов работы. Диссертационная работа выполнялась в рамках госбюджетной темы 15.91 Миннауки РФ «Разработка принципов создания систем контроля и управления мобильными монтажны-

ми машинами и подвижными строительными объектами», сформированной в соответствии с программами 0.55.21 ГКНТ СССР и 055.19 Госстроя СССР, а также в плане научных направлений «Теория и принципы построения машин-автоматов, роботов и ГАП» и «Интеллектуальные электромеханические устройства, системы и комплексы» ЮРГТУ (НПИ) и в соответствии с тематикой по единому заказ-наряду министерства образования РФ «Теория и принципы построения лазерных и мехатронных систем оптимального управления мобильным робототехническим комплексом» №41.95 и «Научные основы компьютерной технологии проектирования электромеханических комплексов перспективных транспортных систем» № 31.94.

Разработанные в ней основы теории автоматизации изоляционно-укладочных работ используются при выполнении опытно-конструкторских работ СКБ «Газстроймашина» и приняты к реализации в ОАО «Южтрубо-проводсгрой». Практические результаты работы позволяют сократить число простоев и аварийных ситуаций колонны, решить ряд социальных проблем, связанных с утомляемостью обслуживающего персонала и, тем самым, повысить надежность и эффективность управления ИУК.

Апробация работы. Основные положения работы докладывались, обсуждались и получили одобрение на:

- V Международной научно-технической конференции по динамике технологических машин (Ростов-на-Дону, 1997 г.);

- Всероссийской научно-технической конференции «Новые технологии управления робототехничеекими и автотранспортными объектами» (Ставрополь, 1997 г.);

- 1-й Международной конференции «Новые технологии управления движением технических объектов» (Ставрополь, 1999 г.);

- П-й Международной научно-технической конференции «Новые технологии управления движением технических объектов» (Новочеркасск, 1999 г.);

- Международной научной конференции «Математические методы в технике и технологиях» ММТТ-2000 (Санкт-Петербург, 2000 г.);

- ежегодных научных конференциях Южно-Российского государственного технического университета с 1986 по 2000 год;

- научно-технических советах АО СКБ «Газстроймашина», АО ВНИИСТ, ОАО «Южтрубопроводстрой».

На базе настоящих исследований под руководством автора подготовлена 55 защищена одна кандидатская диссертация.

Публикации. По результатам диссертационной работы опубликовано 40 работ, в том числе 4 монографии, 7 авторских свидетельств и патентов и 17 статей в центральной печати.

Объем и структура диссертации. Диссертация состоит из введения, шести глав, заключения, списка литературы и приложений. Ее содержание изложено на 291 странице, содержит 95 рисунков и 4 таблицы. Библиографический список цитируемых литературных источников включает 134 наименования. Приложения включают прикладные программы модели-8

рования, акты внедрения и испытания опытных образцов.

Автор глубоко признателен д.т.н., проф. Водянику Г.М., д.т.н., проф. Булгакову А.Г., к.т.н, с.н.с. Гудикову Г.Г., к.т.н., доц. Духопельникову В.Д., к.т.и,, доц. Паршину Д.Я. за советы и помощь при подготовке диссертационной работы.

Основные сокращения

ПУК - изоляционно-укладочная колонна;

ИУР - изоляционно-укладочные работы;

УКДН - устройство контроля допустимой нагрузки;

СРН - система автоматического регулирования нагрузки на крюке трубоукладчика;

СРД - система автоматического регулирования дистанций между трубоукладчиками и подвижными машинами колонны; СРК - система автоматического регулирования курсового движения (курса)

трубоукладчика; ОМ - очистная машина; ИМ - изоляционная машина.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

По введении обоснованы актуальность темы диссертации, сформулированы цель и задачи исследований, изложены основные положения, выносимые на защиту, структура работы, апробация и реализация полученных результатов.

В первой главе проведен анализ выполнения изоляционно-укладочных работ и работы кранов-трубоукладчиков в ИУК, рассмотрены проблемы управления укладочными колоннами, поставлены общие задачи их решения, намечены технологические циклы, подлежащие автоматизации и системы для их управления. Разработаны требования к системе управления и к средствам ее автоматизации, проведен критический анализ известных решений, поставлены цели и задачи работы.

Анализ технологии ИУР показал, что особой сложностью и трудоемкостью обладают работы, выполняемые трубоукладчиками, которые создают плавный изгиб трубопровода в вертикальной и горизонтальной плоскостях, причем в зависимости от места в ИУК краны работают с различными вылетами стрелы и отклонениями грузового полиспаста от вертикали. Работа изоляционно-укладочной колонны усугубляется стохастическим изменением целого ряда ее параметров, а также действием экстремальных возмущений, приводящих к аварийным ситуациям. Все это значительно затрудняет управление этим процессом. Ввиду отсутствия средств контроля нагружения коэффициент неравномерности нагружения, определяемый как отношение текущего значения нагрузки трубоукладчика к его среднему значению, лежит для отдельных машин в пределах 0,064+1,66, а для всей колонны в пределах 0,784 ч- 1,17. При этом часть трубоукладчиков перегружена, в результате чего они передвигаются фактически на одной гусенице и система-

9

тически приближаются к траншее. Все это приводит к поломкам элементов трансмиссии, частым остановкам колонны, утомляемости машинистов и снижению общих темпов и качества строительства трубопроводов.

Преодолеть многие трудности выполнения укладочных работ как при строительстве магистральных трубопроводов, так и при их капитальном ремонте, можно путем разработки и внедрения средств комплексной автоматизации ведения изоляционно-укладочных работ. Основная ее задачей должна сводиться к предельному снижению нагрузок на трубопровод и трубоукладчики, координации и синхронизации работы всех машин и механизмов колонны. Все это позволит, во-первых, повысить безопасность ведения работ, долговечность и надежность самих трубоукладчиков, а также их маневренность на местности и коэффициент использования по грузоподъемности; во-вторых, исключить ситуации, приводящие к поломке трубопроводов; в-третьих, обеспечить выполнение технологических требований.

Исходя из проведенного анализа работы изоляционно-укладочной колонны и общих задач, стоящих перед автоматизацией изоляционно-укладочных работ, отмечено, что проблема управления ИУК является чрезвычайно сложной, а управление пространственным перемещением трубопровода с расположенными на нем технологическими машинами приводит к необходимости рассмотрения трех классов задач: контроля и управления положением кранов-трубоукладчиков на местности; контроля и управления положением технологических машин (очистной, изоляционной или комбайна); управления положением трубопровода и контроля его напряженного состояния.

Все это показывает, что система автоматизированного управления колонной предполагает наличие различных устройств и локальных систем контроля и регулирования технологических параметров колонны. К числу таких параметров можно отнести контроль величины допустимой нагрузки на крюке крана-трубоукладчика, от величины которой зависит поперечная устойчивость машины и всей колонны на местности; контроль и регулирование нагрузки на крюке трубоукладчика; регулирование расстояний между движущимися трубоукладчиками и их курсового движения, определяемого траекторией траншеи.

Рассмотрены и сформулированы требования к средствам автоматизации и устройствам автоматического контроля и регулирования, основные из которых обусловлены технологическим процессом по укладке и монтажу трубопровода и ролью в нем системы управления.

Применительно к УКДН и СРН диапазон рабочих нагрузок на крюке трубоукладчика должен быть от 0 до 50 т, а параметры зоны обслуживания к виде диапазона углов наклона стрелы п, поперечного крена машины у1 отклонения' грузового полиспаста от вертикали ¡3: а = 6 -г 65°; р = ±15°; у = ±7°.

Ко всем локальным системам и устройствам предъявляются еще и требования по точности, которые можно задать в виде погрешностей по регулированию нагрузки на крюке крана е„„, регулированию расстояний между машинами колонны £р, регулированию курса трубоукладчика е* и контроля допустимой нагрузки £„н и самой нагрузки на крюке е„.

Величины е(}„, £„р, £р определяются, с одной стороны, требованиями, исходящими от системы, а с другой стороны - возможностями методов измерения расстояний, реальной и допустимой нагрузок, конструктивными и эксплуатационными требованиями, условиями безопасности работ и маневренными свойствами трубоз'кладчиков.

В главе 5 рассмотрена модель укладываемого с помощью трубоукладчиков трубопровода, исследования которой позволили установить величины допустимых погрешностей, удовлетворяющих условиям функционирования системы. По результатам исследования модели были определены следующие допустимые погрешности: е„= (5 - 10) %; г.,,,, = (5 - 10) %; гр - (5 - 10) %; £а = 5 %.

Диапазон допустимых погрешностей е№ гчр и гр связан с конкретным местом трубоукладчика в колонне и диаметром трубопровода. Кроме того, чтобы снизить вероятность возникновения резонансной частоты колебаний трубопровода и, тем самым, повысить надежность системы, регулирование нагрузки следуег осуществлять с меньшим числом коммутационных включений лебедок.

Виду того, что от момента поперечной устойчивости крана на местности зависит его грузоподъемность - величина допустимой нагрузки на крюке, а от соотношения величин реальной и допустимой нагрузок зависят маневренные свойства машины, устойчивость ее курсового движения, а также надежность и долговечность элементов конструкции трубоукладчика, УКДН как самостоятельный элемент системы, должен входить в СРН в качестве одного из его блоков. Следует также учитывать, что основной задачей управления является поддержание определенных координат подвеса трубопровода как в вертикальной, так и в горизонтальной плоскостях, изменение которых зависит от многих факторов. Достигнуть поддержания координат подвеса только за счет стабилизации нагрузки не удается, так как положение трубопровода в пространстве определяется как величиной нагрузки на крюке, так и направлением приложения этой нагрузки, зависящим от положения грузового полиспаста, и которое в процессе движения трубоукладчика может изменяться. Решить проблему можно за счет ослабления влияния поперечного крена трубоукладчика и в определенных пределах изменения расстояния от трубоукладчика до траншеи. Кроме того, возможность регулирования направления движения крана без его остановки или по крайней мерс снижения влияния постепенного его отклонения в сторону траншеи значительно повысит эффективность системы управления в целом. Исходя из места расположения трубоукладчика в колонне и типа грунтового основания величина

И

смещения машины в сторону траншеи не должна превышать (25 - 40) %. В связи с этим можно считать вполне удовлетворительным регулирование курса с погрешностью порядка еА = (10-20) % .

Анализ известных методов и средств контроля технологических параметров ИУК и кранов-трубоукладчиков позволил установить, что готовые разработки, отвечающие поставленным требованиям, отсутствуют. В связи с этим сформулированы задачи работы, решение которых необходимо для достижения поставленной в диссертации цели.

Во второй главе рассмотрены принципы построения системы автоматизированного управления трубоукладочной колонной, ее структурная и алгоритмическая организация, принципы построения систем автоматического контроля и регулирования кранов-трубоукладчиков.

Как показал анализ технологического процесса, основные требования к автоматизированному управлению ИУК заключаются в том, что оно должно обеспечивать при различных схемах исходной расстановки машин, различной структурной организации СУ и минимальном числе контролируемых параметров: поддержание общей суммарной нагрузки на трубоукладчиках, не превышающей допустимой величины; продвижение технологических машин по трубопроводу; прочность трубопровода; устойчивость трубоукладчиков на местности.

В связи с этим основой для разработки принципов построения системы автоматизированного управления ИУК и алгоритмов ее управления являются следующие положения. Темпы строительства магистрального трубопровода зависят от средней скорости движения ИУК. В свою очередь, темпы движения ИУК определяются скоростями движения ИМ и ОМ. Все трубоукладчики в ИУК делятся на ярко выраженные три группы: группу сопровождения ОМ, группу сопровождения ИМ и среднюю группу (рисунок 1), причем расстояния между машинами в группе находятся в пределах 4-ьб м.

¿2 ~ 30-г 45 м /, = 35-г 50 л*

Рисунок 1. Схема исходной расстановки машин и оОорудования в ИУК

Управление технологическим процессом изоляции и укладки трубопровода реально может осуществляться как за счет действия грузоподъемных и стреловых механизмов кранов, так и за счет их взаимного перемещения, 12

гри котором происходит изменение расстояния между точками подвеса трубопровода. Приоритетной операцией здесь следует считать работу грузо-юдъемных механизмов, обеспечивающих наибольшее быстродействие в /правлении процессом. Работу остальных механизмов и агрегатов трубоук-тадчика следует расценивать как вспомогательную, носящую зачастую корректирующую функцию.

В качестве критерия управления можно рассматривать:

1. Соблюдение прочностной характеристики при ограничении прочих тараметров. При этом получается многомерная взаимосвязанная система с п зыходами и 2п управляющими входами. Входными параметрами считаются /силия в грузовых канатах трубоукладчиков и расстояния между ними, а зыходными параметрами являются координаты подвеса трубопровода или моменты в их сечениях.

2. Обеспечение маневренности и устойчивости кранов при ограничении на прочностную характеристику трубопровода и контроле возможности движения технологических машин. Система получается также многомерной, ю развязанной с п входами и и выходами по усилию в подвесах трубогтрово-га. Управление здесь можно строить как многоуровневое, одноуровневое и 1аже автономное (локальное). Обеспечить одновременно сохранность трубо-тровода и технологических машин можно, используя принципы построения :истемы с моделью в контуре управления.

3. Комбинацией между первым и вторым принципами построения системы управления колонной может быть система, построенная по принципу эбеспечения требуемых высот расположения технологических машин при контроле прочностной характеристики и поперечной устойчивости кранов.

В этом случае вполне логично рассматривать трехуровневое построение системы управления. Согласно такому построению первому (глобальному) /ровню отводится задача общего распределения нагрузки в колонне, опреде-чения общей длины приподнятой части трубопровода, а также анализ состояния всей системы с выработкой алгоритмов управления различной модификации и сложности.

Задача второго (регионального) уровня состоит в распределении нагрузки между машинами в группе, регулировании дистанций между машинами в группе, а также в сборе и предварительной обработке информации о параметрах состояния машин в группе с передачей этой информации на верхний уровень управления.

Третий (локальный) уровень управления обеспечивает поддержание заданных параметров состояния отдельных трубоукладчиков группы. В третий уровень управления входят СРН, СРД между машинами в группе, СРК, а также ряд устройств и систем контроля и диагностики машины, одним из которых является УКДН.

Основной метод управления заключается в том, что суммарная нагрузка и координаты расположения технологических машин регулируются путем изменения общей длины колонны, места положения трубоукладчика в

колонне и пространственного положения трубопровода. Учитывая много функциональность задачи управления, многомерность и взаимосвязанное!т локальных подсистем, контур управления верхнего уровня содержит управ ляющую ЭВМ. Она должна позволять оптимизировать параметры состояния исходя из условия обеспечения по возможности равномерной степени за грузки каждого трубоукладчика при обеспечении их устойчивость на мест ности и прочности трубопровода. Поэтому ЭВМ, находящаяся в контур« управления, должна содержать модель объекта, а управление должнс строиться на основе анализа реальных параметров состояния, полученных ш модели, с рядом ограничений на экстремальные их значения (рисунок 2).

Информационная

система группы трубоукладчиков

X

алгоритмов моделирования

}праадеш1Я 1 V* объекта

Рисунок 2. Функциональная схема САУ трубоукладочной колонной

Модель объекта представляет собой программную реализацию уравш ний, характеризующих геометрическое положение трубопровода и тсхнолс гических машин в вертикальной плоскости. Исходными данными для блоь моделирования объекта является вектор состояния Г группы трубоукладч! ков (или всех трубоукладчиков колонны), включающий информацию о р* альных загрузках машин колонны и расстояниях между ними. Выходной п; раметр Жданного блока содержит информацию о высотах расположения тс; нояогических машин и длинах концевых пролетов трубопровода.

Параметр X, а также вектор У*, содержащий информацию о скорости движения групп машин, реадьных и допустимых нагрузках в группах, пост; пает на блок алгоритмов управления колонной. Блок алгоритмов управлеш рассчитывает управляющие параметры и системы для регулирования затру ки всей колонны, группы и отдельных трубоукладчиков. Сформирована вектор управления и поступает одновременно на первый элемент И и блс моделирования трубоукладчиков, представляющий собой математичесю

модели трубоукладчиков с локальными системами регулирования параметров. Основным назначением данного блока является проверка полученных законов управления на моделях. При этом на блок моделирования работы трубоукладчиков поступает дополнительная информация У** о внутренних их параметрах от информационной системы.

Рассчитанные с помощью модели параметры Р поступают на блок прогнозирования состояния системы. Этот блок представляет собой модель системы (модель трубопровода с технологическими машинами и упругими опорами в местах его подъема трубоукладчиками) и проводит анализ работоспособности всей системы на базе смоделированного вектора состояния К В данном блоке модель объекта - трубопровода представляет собой программную реализацию уравнений, характеризующих поведение трубопровода при реальном движении машин. Здесь учитываются значения напряженного состояния трубопровода, отслеживаются их изменения с целью недопущения выхода на критические (экстремальные) режимы.

Если прогнозирование состоялось, то сигнал, соответствующий условной единице, поступает на первый логический элемент И. Если вектор спрогнозированного состояния X не удовлетворяет условиям работоспособности комплекса, то в блоке коррекции проводится корректирующий расчет управления II с учетом экстремальных возмущений на объект. Если коррекция отсутствует, то на первый логический элемент И поступает условная единица (через логический элемент НЕ) и на выходной элемент ИЛИ поступает ранее рассчитанное управление и, если же в результате прогнозирования необходима коррекция алгоритма управления и такое корректирование состоялось, то на элемент ИЛИ поступает управление II через второй логический элемент И. На выходной блок сопряжения ЭВМ с системой управления группой машин поступает управляющее воздействие и, соответствующее либо вектору и , либо вектору и.

Предлагаемый принцип построения управляющей ЭВМ позволяет учитывать различные динамические особенности комплекса, реализовывать алгоритмы управления различной сложности, прогнозировать состояние объекта от действия рассчитанных управлений.

Таким образом, функциональная схема САУ трубоукладочной колонной представляет собой замкнутый контур, содержащий локальный (краны-трубоукладчики), промежуточный (управление группой машин) и общий (управляюшая ЭВМ) уровни управления.

Общие алгоритмы управления колонной в случае разделения ИУК на группы можно представить следующим образом. 1. Контроль и обработка информации.

1.1. Контроль нагрузок на ТР^, определение суммарной нагрузки в группе

к т

ТР Р] и колонне /V: Р} = ' = £ гле к ~ число ТР в /-й группе;

¡=1

т - число групп ТР.

1.2. Контроль допустимой нагрузки Р/)0" на каждом ТР и определение допустимой нагрузки в группе и колонне: = £ Р/50"; Р$°" = | Р^"п.

'=1 М '

1.3. Контроль или расчет высот расположения Нд и Ъц технологических машин.

1.4. Сравнение /;0 и /гд с требуемыми значениями /¡ф и , определение

отклонения реальных высот от требуемых: Ъд = Ьд -кд, 8^ = Л*/ -Л//-

1.5. Определение суммарного отклонения высот = + и разницы в отклонениях высот Дб = - .

2. Регулирование загрузки колонны, группы и отдельных трубоукладчиков. „ , г, - ¿Яг , „

2.1. Регулирование суммарной загрузки колонны: —~ = кр ■ о г.

с!! '

2.2. Распределение нагрузки по группам в соответствии с весовыми коэффи-

рдоп

циентами групп г|;-: Я, = т^ • где т^- =

2.3. Распределение нагрузки по ТР в группе в соответствии с весовыми ко-

рдоп

эффициентами т],-: Р1 = г),- • Р., где пх- =

3. Регулирование высот расположения технологических машин. А),/ ■ Д5, если ол ¡г [5//|Т1^5//тах| или 50 ё [бот«»'ботах];

Ж |0, если ЬИ е [би щ|1у 5Я тах! и5Ое [б0 т1пг §0 тах!-

где 8 ц т|п, дц т(п, 5 ц таж д0 тах - минимальные и максимальные пределы отклонения высот расположения технологических машин от заданных значений.

4. Определение обгцей длины приподнятого участка трубопровода. сИ,

¿1

5. Регулирование общей длины приподнятого участка трубопровода.

^КО!

0ОМ - - ^ + •

Одним из основных элементов системы управления трубоукладочной колонной является СРН на крюке трубоукладчика, основная чадзча которогс заключается в поддержании координаты подвеса трубопровода, Достигается это путем стабилизации вектора усилия в грузовом канате, определяемого соотношениями: Р, - Р«» Д(3; Рг = /\siii Ар; Др = {3-у-а, где Яв, Я, -соответственно вертикальная и горизонтальная составляющие вектора уси-16

лия Р в грузовом полиспасте; Др - отклонение грузового полиспаста от вертикали; а, р, у - углы наклона стрелы, отклонения грузового полиспаста от стрелы и поперечный крен машины соответственно. Таким образом, стабилизировать вектор усилия можно путем регулирования нагрузки Р и угла Ар. Регулировка последнего может быть выполнена за счет изменения угла наклона стрелы а. Исходя из этого, в СРН входят контуры регулирования положения стрелы и величины нагрузки (рисунок 3). В систему также входят такие элементы как устройство контроля допустимой нагрузки УКДН; блок, задающий коэффициенты запаса грузовой устойчивости кзап и аварийной устойчивости кав, величину максимальной грузоподъемности Ртях; блок логического сравнения БЛС, выдающий сигнал, равный минимальному из трех поступающих на блок сигналов. С целью блокировки канала регулирования положения стрелы, которое может вызвать нежелательное снижение величины допустимой нагрузки, в системе использованы элемент сравнения 4, релейный элемент 3 и логический элемент «И».

Привод

лсоедки

Рисунок 3. Функциональная схема СРН

При разработке СРН было учтено требование экстренного перехода на ручное управление, для чего предложена схема управления гидравлическим приводом грузовой лебедки. Схема позволяет перейти на ручное управление лебедкой без дополнительных переключений.

Устройство контроля допустимой нагрузки УКДН построено на основе непосредственного контроля за параметрами крана, влияющими на его поперечную устойчивость и величину допустимой нагрузки, - углами наклона стрелы а, отклонения полиспаста р, крена машины у и положения контргруза. Из условия равновесия крана и отсутствия реакции под правой гусеницей было получено выражение для расчета допустимой нагрузки на крюке:

(Gp - x-Q + Pk - xk - Gc ■ n)cosy - (G0 • У0 + Pk ■ yk + Gc • A) Sin Y } COs(p - a) + {(c + Gc- d ■ sin(a + y)

p _______

д0" {(c + i/)sin a + и} cos(p - a) + {(e + </)cosa + Л} sin(p - a

{(c + d) Sin a + и} соф - a) + {(с + d)cosa + h}Sin(p - a) где Gq, G^, Рь - веса соответственно базовой машины, стрелы и контргруза; л'о, у о, Xfr, у). ,c,d, п, h - координаты центров тяжести элементов крана и его геометрические параметры. Использование этой зависимости в качестве алгоритма для реализации в УКДН связано с определенными трудностями. Ее упрощение позволило получить выражение, содержащее два функциональных элемента, имеющее погрешность в рабочей зоне изменения углов не выше 1 % и которое может быть принято в качестве алгоритма расчета допустимой нагрузки:

К] - К2 • у - К3 ■ sin(a + у)

' дои

Sin

(P+fe-a + Po))

*,где К} =0,996(G0 -х0 + Рк -хк -Gc-n)lf,

■ К2 = (Со ' Уо +■ Ъ ■ У к + Gc ■ h)l f,K^Gc dit.

В САУ трубоукладочной колонной входит также СРД между трубоукладчиками. Основным требованием здесь является передача управляющего сигнала по принципу «от конца к началу», что объясняется тем, что основной технологической машиной в колонне является изоляционная машина, расположенная в конце колонны. Регулирование расстояния между двумя соседними машинами осуществляется путем изменения скорости их движения. Регулирующее воздействие на ведущую машину, на которой размещена измерительная часть системы, передастся по электрическим линиям связи, а регулирующее воздействие на ведомый трубоукладчик - механически по гибкому тросу путем изменения его натяжения. Этот трос одновременно является средством измерения расстояния между машинами. Все элементы СРД, кроме контактного устройства и исполнительного устройства привода хода ведомого трубоукладчика, расположены на ведущей машине. Два трубоукладчика связаны между собой посредством гибкого троса, один конец которого намотан на барабан, а другой прикреплен к контактному устройству ведомого трубоукладчика. Изменение натяжения троса осуществляется за счет изменения момента на двигателе и барабане.

Для более качественного управления процессом регулирования дистанций требуется передвижение трубоукладчиков с относительно малыми скоростями (до 1 км/ч). Такое требование предполагает наличие на трубоукладчиках различных устройств, обеспечивающих их движение с малыми рабочими скоростями. Наиболее приемлемым было бы использование бесступенчатого регулирования рабочих скоростей движения машины. В качестве устройств, обеспечивающих такое регулирование, хорошо зарекомендовали себя гидравлические ходоуменьшительные устройства, построенные по принципу регулируемый гидронасос - гидромотор - гусеничный движитель.

В работе представлена концептуальная основа разработки трубоукладчиков с гидроходоуменьшительным устройством и СРД между подвижными машинами колонны на их основе. Рассмотрены принципы регулирования дистанций между двумя парами подвижных машин: двумя трубоукладчиками и ИМ (рисунок 4).

Рисунок 4. Функциональная схема СРД

Как следует из самого принципа регулирования, СРД i-руппы содержит т-1 контуров регулирования расстояний, где т - число подвижных машин в группе. Каждый контур регулирования дистанций содержит измерительное устройство расстояния, а также внутрешиш контур регулирования скорости движения трубоукладчика. Так как при заданном расстояния между машинами ведомый трубоукладчик должен передвигаться со 'скоростью ведущей машины в систему введена связь по возмушаюшему параметру - скорости движения ведущей машины. Для случая непредвиденной или аварийной остановки ведомой машины в каждом контуре регулирования предусмотрен блок аварийной остановки, который подает сигнал на остановку (или снижение скорости движения) ведущей машины, если расстояние между ней и ведомым трубоукладчиком сократится до минимально допустимой величины.

11аличие сил трения между троллейной подвеской и трубой, а также неравномерная загрузка гусениц трубоукладчика приводят к смещению его в сторону траншеи и к отклонению трубы от проектного положения. Для нормальною функционирования САУ трубоукладчики должны передвигаться на равноудаленном расстоянии от края траншеи, определяющей их курс. Изменение курса машины осуществляется путем регулирования положения троллейной подвески, имеющей привод хода. Используя эти принципы, разработана система регулирования курсового движения СРК (рисунок 5), в ко-

торой отклонение от заданного курса измеряется в некоторой опережающей центр разворота машины точке, что позволяет регулировать как по отклонению, так и его производной. В качестве регулирующего воздействия используется разворачивающая трубоукладчик сила, которая создается путем изменения положения троллейной подвески. Для повышения устойчивости регулирования курса в СРК введен внутренний контур стабилизации разворачивающей силы с дополнительной обратной связью по возмущающему параметру - скорости трубоукладчика. Разворачивающая сила Рр определяется

через усилия Р] и в составляющих стрелы и угол наклона стрелы а как Р„ ~ - Г] а.

Рисунок 5. Функциональная схема СРК

В третьей главе разработана математическая модель СРН крана-трубоукладчика и проведены компьютерные исследования динамики процесса регулирования вектора нагружения, синтезированы параметры настройки регуляторов системы.

При составлении математического описания процесса нагружения тру-.боукладчика с использованием СРН были соблюдены различные требования, ^-основные из которых сводятся к тому, что модель должна позволять определять и оценивать необходимые свойства системы при различных внешних воздействиях и исходных параметрах, одновременно решать задачи анализа и проектирования, а также быть пригодной для анализа и синтеза в общей системе управления, т.е. входить в нее в виде модуля (блока).

В связи с этим принят ряд допущений, касающихся работы машино-тракторного агрегата (МТА), представляющего собой двигатель внутреннего сгорания (ЛВС) с всережимньш регулятором и Турбокомпрессором, трансмиссии грузоподъемного и стрелового оборудования, лебедки и канатной системы, исполнительных элементов системы.

Математическая модель процесса регулирования вектора нагружения

трубоукладчика включает в себя такие элементы как фрагмент трубопровода (2 дифференциальных уравнения (ДУ) ), МТА (2 ДУ), трансмиссию грузоподъемного и стрелового оборудования с муфтами реверса и тормоза (22 ДУ), лебедку и канатную систему лебедок (6 ДУ), динамика машины на грунтовом основание (4 ДУ), а также исполнительное устройство, представляющее собой электромеханический преобразователь (ЭМП) с парораспределителем и гидротолкатель с рычажной системой привода муфт реверса и тормоза (12 ДУ). Математическое описание представляет собой систему ат-гебраических, логических и дифференциальных уравнений, основные из которых приведены ниже:

1Ш<у = [Р'мд - Рк}<р; Д<Уа = (Дрмд - Др)/сдр;

Тф2 - ^ЭМП;

VЭМП; = +-=-L ; Р ~ Р ~ Рц1

>ф\ 1Ф\

- кл + л!к; + 4к,п\Ар\ . ()р1 - ¿"„Л-,. - кутр,и ---; = —-:-

9/с

X = 0 ^ />"'<?" ~ ке-тР" ~ Р>»Р П ~ ^ ~ Г»РХ ~ ГУ» ~ Рр .

"Ьгр

р [О, если .г > 0; р ГО,

-т |С,.ИЛ, если х<0. р! |сЛ1(л--лл;), если х>хм.

Мт=А{рр > Мдв=/{(лдв, к)- к = /{&дв)-

Ми Л; — — Л/уу 81§ПС0г- — Л/,-<а,- = —( ' -!—1; Щм)=к}(М) ■ «>¡(,41)+• Ф,(ы);

Мд = Мр, - кша л - М,т, о,; Ма = Л/^,) + /сл,„со,г;

^' - ~ Мм . ¿?о)„ _ А/ц - А/т - Мд _

й1 /л ' ей /„

и --; у =

^ = + >'гр ■ + ^ ' скг + ^ ' ^-г ;

Ъс.„р = • ^ •л • эт(1сх + £7); \>кр = • (хе + п + • вЦ!?)); ¿стр • У-пр + кстр ■ ипр + }\,р,а)• = А«)'»

• + рк ■ «»(Е -1«) ■- 4. - ^ - кл ■ "од : Л "У63*.

ио«< - - >

'"кр ^А-р

где &игр, &1/а - сигналы ошибки в канале регулирования нагрузки и угла

наклона стрелы; Р™д, Ар^ и ^д-, Ар - заданные и текущие значения нагрузки в полиспасте и отклонения его от вертикали соответственно; кр и /сйр - коэффициенты передачи; £/,• - выходной сигнал релейного регулятора; VЭМШ ~ напряжение питания ЭМП; Гф1,Гф2~ постоянные времени форсирующего звена; р, рп, А/) - давления на входе гидрораспределителя, нагрузки и приведенный перепад давления в магистрали; (}р - расход в магистрали; кч, кт - гидравлические сопротивления при ламинарном и турбулентном течении жидкости; , кут, Ьс - площадь поршня толкателя, коэффициент

утечек и эквивалентная жесткость гидролинии; «и^- скорость и перемещение толкателя; Ртр, Рпр(), спр - сила сухого трения, начальное поджатие

пружины и жесткость пружины; Руп, - реакция упора и рычагов; А/„, Мт - моменты на муфте и тормозе; к - перемещение рейки топливного насоса двигателя; о, - скорость /-го вала трансмиссии; - моменты в передачах трансмиссии; с,(,+|) и /<:,•(,•+]) - коэффициенты жесткости и демпфирования в передачах трансмиссии; - моменты инерции передач; со,(,о)„, 51п - скорости вращения и моменты инерции левой и правой полумуфт сцепления; мгр, угр - скорость и перемещение крюка; Р0 - начальное усилие на крюке; струб, скг, ктру(>, ккг - коэффициенты жесткости и демпфирования трубопровода и грузового полиспаста;

- скорости перемещения груза за счет вращения барабана, просадки грунтового основания, крена машины и просадки стрелы; - суммарный вес крана; Я7, Яп - реакции под левой и правой гусеницами крана; к¡], к^ - коэффициенты демпфирования грунта при просадке и крене машины; со^ скорость крена: хс,п. кстр, - геометрические параметры тру-

боукладчика; Зстр, кстр - момент инерции и коэффициент демпфирования стрелы; /г - коэффициент скорости наклона стрелы; ¡гр - кратность грузового полиспаста; тКр, 7кр - приведенные масса и момент инерции крана при крене.

В ходе моделирования процесса регулирования нагрузки проводились исследования динамики отдельных частей СРН с целью установления соотношений параметров рычажной системы и исполнительного гидропривода крана из условия отсутствия проскальшианйя груза, а также определение параметров критического крена трубоукладчика в зависимости от величины нагрузки на крюке. Все это позволило подготовить рекомендации по проектированию и настройке исполнительных приводов трубоукладчиков, выбору

рабочих скоростей грузовых лебедок при различных режимах работы трубоукладчика на уровне САПР. Кроме того, оценивалась работа составных частей крана и модели при опускании груза в автоматическом режиме при условии, когда начальная нагрузка на крюке превышает допустимое по устойчивости значение. Графики переходных процессов такого режима показаны на рисунке 6. Здесь приняты следующие обозначения: Fl., Fi- . -Л Л hid

усилия в полиспасте и заданная нагрузка стабилизации;

«стр. »кр - СКОРОСТИ перемещения груза за счет просадки основания, просадки стрелы и крена трубоукладчика соответственно; М р - величина просадки машины под правой гусеницей.

Определение параметров релейного регулятора проводилось с использованием численных методов параметрической оптимизации. В качестве целевой функции при оптимизации принята функция вида

ф(Кв)=тт(ИД (1)

где Кп = [Кв , Кц ) - вектор коэффициентов возврата реле при подъеме и опускании груза с допустимой областью kbD = {k в _'< К В/ ПРИ J,

пр - число переключений релейных элементов, при ограничении на статическую точность регулятора. В работе решена задача нахождения максимальной области значений вектора Кв, в которой имеет место целевая функция Ф(КВ) при определенном значении зоны нечувствительности регулятора bfk. В ходе исследований было установлено, что при опускании груза на минимальном вылете стрелы, когда система имеет наибольший коэффициент усиления, оптимальный процесс регулирования протекает при двух переключениях регулятора. При углах наклона стрелы а > (18*20)° при опускании груза, а также при любых вылетах стрелы при подъеме груза оптимальный процесс регулирования протекает при одном переключении (рисунок 7). Выпи также определены границы выполнения условия (1). Это позволило рекомендовать следующие параметры настройки регулятора: коэффициент воз-зрата для реле подъема - Кв =-(0,45*0,52); коэффициент возврата для

реле опускания - КВм - -(0,42*0,52); зона нечувствительности регулятора

нагружения при опускании груза

Д/д. =(Ю-И2) кН. Во всех случаях оптимального регулирования максимальная статическая ошибка не превышала 8,5 кН.

Аналогично проводились исследования по определению параметров регулятора направления усилия. Так было определено, что коэффициент возврата для реле направления усилия при любых вылетах стрелы, отклонениях полиспаста от вертикали и начальных нагрузках на крюке можно принять равным = 0,8, а зону нечувствительности регулятора

А Лр = (0,15 0,20) , что составит статическую ошибку по регулированию величины др. не превышающую 4 %.

Проводился анализ динамики всей системы нагружения в целом при изменении расстояния между машиной и траншеей, задаваемого выражением вида (. х = к\ ■ I апр • sin а + кг1. Графики изменения параметров а, ¡3, Д Р при поддержании заданной нагрузки Fk =200 кН и направления дрша=±5° показаны на рисунке 8.

процессы регулирования регулировании направления усилия в

нагружения при опускании полиспасте

груза

¡1 чёгКйсртои ¿д&сс разработано математическое описание систем регулирования курсового движения и регулирования дистанций между машинами в колонне. Представлена обобщенная модель работы автоматизированных трубоукладчиков в ИУК.

Для проверки правильности теоретических положений о возможности управления курсом трубоукладчика, работающего в укладочной колонне, и эффективности системы управления курсом разработана его математическая модель. Структурная схема СРК приведена на рисунке 9. Ее исследования проводились при различных углах наклона стрелы и отклонения полиспаста, скоростях движения трубоукладчика и нагрузках на крюке, а также различных вариантах вынесения опережающей точки измерения отклонения от курса.

Рисунок 9. Структурная схема процесса регулирования курсового движения трубоукладчика

Результаты моделирования подтвердили возможность использования предложенной системы для эффективного регулирования заданного курса. На рисунке 10 показаны графики отклонения от курса (смещение машины Г, и курсовой угол V) в зависимости от пройденного трубоукладчиком расстояния 5 при заданной скорости передвижения машины ютр = 0,5 м/с, средних значениях нагрузки на крюке (Р = 200 кН) и вылета стрелы (а = 20°), длине выносного измерителя 1изм = 4,8 м. Графики получены при двух начальных условиях: 1) машина в начальный момент смещена в сторону от траншеи на величину 1нач = 0,1 м развернута от траншеи на угол чнач - 1°; 2) машина в начальный момент смешена в сторону к траншеи на величину Ь„ач = - 0,1 м развернута к траншеи (учач = - 1 Из графиков видно, что СРК позволяет скорректировать заданный курс на расстоянии 5 =25 и с ошибкой, не превышающей (5 ^ 8) мм.

Математические модели предложенных во второй главе систем регулирования дистанций между трубоукладчиками в колонне составлены отдельно для случая, когда трубоукладчики не оснащены устройствами бесступенчатого регулирования скорости движения и при наличии таковых. Для первого типа машин в ходе моделирования и исследования системы на ЭВМ были подтверждена эффективность предложенных принципов регулирования за счет передачи информации о движении по упругому тросу, определены параметры настройки релейных регуляторов, дающие близкое к оптимальному по точности значение регулируемого расстояния. Также показано, что для стабилизации тока двигателя, обеспечивающего заданное натяжение тро-

Рисунск 10. Переходные процессы регулирования курсового движения при унач = + 1° и 'итч -10,1 ы

са, следует использовать внутреннюю обратную связь по току с изодромнььч корректирующим звеном. В ходе компьютерного исследования модели былс установлено, что система позволяет регулировать расстояние с погреш ностыо до 25 мм и динамической ошибкой до 1,6 % (рисунок 11).

Рисунок 11. Переходные процессы регулирования дистанций между двумя грубо/кладчиками при 10=1,04£М()

При разработке математической модели СРД с бесступенчатым регулированием скорости движения особое (рисунок 12) внимание было уделенс описанию элементов гидравлического ходоуменьшительного устройства я элементам взаимодействия сразу нескольких машин (двух трубоукладчиков и ИМ) на примере движения группы сопровождения изоляционной машины, которая здесь является ведущей. Здесь были учтен ряд блокировок, позволяющих учитывать различные аварийные ситуации, связанные с непредвиденной остановкой тех или иных машин. В процессе компьютерного исследования разработанной модели были определены основные параметры элементов гидравлической системы и даны рекомендации по их настройке.

Рисунок 12. Структурная схема процесса регулирования расстояния между подвижными машинами колонны

Во всех случаях моделирования переходный процесс при регулировании дистанций проходил плавно без перерегулирования и заканчивался в пределах 60 секунд, что при малых скоростях движения колонны не превышает пройденного расстояния (12-И 5) м (рисунок 13). Относительные по-

грешности регулирования во всех рассматриваемых случаях не превысила 0,25 %. Все это подтверждает эффективность использования на кранах-трубоукладчиках, работающих в составе ИУК, систем автоматического регулирования дистанций с бесступенчатым регулированием скорости движения типа «гидроходоуменьшительное устройство». При исследовании СРД в режиме аварийных остановок машин (рисунок 14) доказано, что система во всех случаях осуществляла остановку как ведомых, так и ведущих машин при выходе контролируемого расстояния за допустимые пределы, а затем возобновляла движение после «устранения» аварийного режима. Остаточные погрешности системы через время 30 секунд после возобновления движения не превышали 1 %.

Рисунок 14. Переходные процессы регулирования расстояния при аварийной остановке ИМ

Обобщенная модель работы колонны автоматизированных трубоукладчиков получена на основе кинематического представления крана в виде системы с десятью степенями подвижности (рисунок 15). Первые шесть степеней подвижности связаны с положением центра тяжести машины и привязаны к рельефу местности, задаваемого при моделировании в декартовой системе координат различными уравнениями. Остальные шесть степеней подвижности определяют положение точки подвеса трубопровода. В работе

решена прямая задача кинематики, позволяющая определять координаты точки подвеса трубопровода для произвольного числа машин. На основе предложенной схемы и уравнений Ла-гранжа П-го рода получены уравнения динамики крана, учитывающие взаимодействие соседних машин и различные динамические усилия, приводящие к отклонению машины и точки подвеса от заданного или проектного положения. Модель представлена в виде программы, реализованной с помощью компьютерного математического пакета и может быть использована как для анализа и прогнозирования движения колонны в сложных рельефных условиях (закругления трассы, продольные и поперечные уклоны местности), так и в качестве управляющей модели при организации управления колонной по заданной траектории с учетом топологии местности.

В пятой главе приведены основы теории напряженно-деформированного состояния трубопровода и рассмотрены вопросы моделирования системы автоматизированного управления укладочной колонной.

На основе известных в строительной механике методов передаточных матриц и перемещений получены математические модели трубопровода и его укладки в траншею. Система матричных уравнений по методу перемещений получена для случая решения статических задач анализа изгиба трубопровода в вертикальной плоскости и может быть использована с рассмотренной в предыдущей главе обобщенной моделью движения трубоукладчиков в колонне.

Более полное представление о различных силовых и геометрических параметрах трубопровода позволяет дать модель, построенная на основе метода перемещений. В начале была решена статическая задача расчета по заданным усилиям подвеса трубопровода его координат, высот расположения технологических машин и нормальных напряжений в местах подвеса трубо-

автоматизированного трубоукладчика

провода на основе матричных уравнений вида И х = С, где И - симметричная трехдиагональная матрица коэффициентов размером 2п х 2гг.

"11 '21 0 0 0 0 11' 12' 0 0 0 о '

'22 '23 о 0 0 '21' '22' '23' 0 0 0

0 '32 '33 '34 0 0 0 '32' '33' '34' 0 0

0 0 0 0 •■■ '«(,.-1) 0 0 0 0 Мя-1) г №

'п 1'2 0 0 0 0 '|Т гп 0 0 0 0

г2'1 1-2 0 и и '2Т >'7Т гту 0 0 0

0 'VI 'м 0 0 0 '57' 'З'З' '3'4' 0 0

0 0 0 0 Мл-Ч гпп а 0 0 0 '„'(.И) гп'п'

X - векторы-столбцы свободных членов и решений соответст

венно:

Р,-

12 EJ

2 1 Ц{( 2+Л)

(¿3+М

12 + ^ ^гА)

12

12

* = Ы У2 Л <Р1 <Р2 Здесь коэффициенты Гу являются функциями от изгибной жесткости

трубопровода и расстояния между точками подвеса (дистанций между трубоукладчиками).Предложенная модель может быть использована также для анализа схем исходной расстановки машин в колонне, в «Блоке прогнозирования» и «Блоке моделирования объекта» управляющей ЭВМ системы

Ф„]Т

управления колонной. В ходе исследования модели на ЭВМ были определены допустимые пределы отклонения стабилизированных нагрузок и расстояний между машинами от своих номинальных значений, что позволило корректно поставить требования по точности для СРН и СРД в первой главе.

Дальнейшим этапом было создание модели трубопровода, позволяющей анализировать динамические свойства трубопровода при реальном изменении усилий на трубоукладчиках и дистанций между ними. В основе полученной динамической модели лежит уравнение колебаний трубопровода в двух

плоскостях вида [R] Xit) + [М]Л'(/) = F(t). где [R] и [М] - матрицы жест-костей и масс всей системы.

Рассмотренные модели могут быть использованы для расчета оптимальных параметров расстановки машин и механизмов в колонне («Блок коррекции»). В главе приведен общий алгоритм нахождения оптимальных расстояний между машинами укладочной колонны и оптимальных управляющих усилий, обеспечивающий минимизацию напряженного состояния трубопровода при определенных ограничениях на перемещения на участках изоляции и очистки.

В заключительной части главы рассмотрена обобщенная модель процесса управления ИУК, в которой использованы ранее рассмотренные модели систем регулирования нагружения и дистанций при условии, что СРК обеспечивает заданное поддержание курса и горизонтальная координата подвеса остается неизменной. Исследование модели проводилось при различных начальных условиях, когда расстояния между группами не соответствуют расчетным, суммарные нагрузки на трубоукладчики заметно больше или меньше их допустимых значений по условиям устойчивости крана на местности. Характерные переходные процессы, полученные при начальных условиях

Р™д -1,2, ^12=70м, 123 ~ м показаны на рисунке 16. Графики показывают, что при различных возмущениях пересчет параметров и выход на новое установившееся значение происходит не более чем за 1,5 минуты, что вполне достаточно для данной системы. Это позволило сделать вывод о требуемом времени дискретизации опроса информационной системы и выдачи управляющих сигналов Тд = (90 150) с.

В тестой глаае описаны принципы реализации СРН; сделана оценка тогрешностей средств автоматизации; приведены результаты производственных испытаний регулятора нагрузки; предложены технические решения, товышагошие эффективность САУ ИУК.

Для проверки полученных в работе теоретических положений по регулированию нагрузки на крюке трубоукладчика разработана система регулирования нагрузки на крюке крана-трубоукладчика, в основе которого положены принципы построения СРН. УКДН реализовано на аналоговых элементах. Синусные преобразователи построены методом кусочной аппроксимации, а функциональный делитель реализован по схеме следящего АЦП с использованием 10-разрядных ЦАП, реверсивных двоичных счетчиков и тактового генератора импульсов. Усилие в грузовом канате определяется по величине растяжения концевой ветви грузового каната.

На основании структурного анализа погрешностей регулятора нафуз-ки дана его метрологическая оценка. Так при малых углах наклона стрелы (до 10°) погрешность УКДН не превышает 4,1 %, а самого регулятора -5,53 % с учетом работы УКДН и 3,71 % без учета работы этого устройства; для средних вылетов стрелы (а ~ 30°) пофешности соответственно равны для УКДН - 1,81 % и для СРН - 4,12 %, что удовлетворяет поставленным требованиям. Оценены также основные пофешности СРД. Так установлено, что пофсшность за счет растяжения троса при изменении натяжения не превышает 0,5 %, а погрешностью от изменения провисания троса можно пренебречь.

Результаты теоретических исследований по регулированию нагрузки получили свое подтверждение в ходе производственных испытаний. Расхождение между экспериментальными и расчетными значениями, полученными при моделировании на ЭВМ, не превышает 12 %.

В главе изложены инженерные решения по усовершенствованию конструкций трубоукладчиков, работающих в составе ИУК, защищенные авторскими свидетельствами.

В приложениях приведены программы моделирования разработанных систем и колонии; акт производственных испытаний регулирования на-фужения; акты внедрения.

ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ И РЕЗУЛЬТАТЫ

В диссертационной работе дано теоретическое решение научной задачи - координированного управления подвижными грузоподъемными комплексами, связанными между собой посредством упругого напряженно-деформированного объекта применительно к актуальной практической проблеме - строительству и ремонту магистральных трубопроводов преимущественно большого диаметра совмещенным методом путем создания системы автоматизированного управления изоляционно-укладочной колонной. САУ позволяет непрерывно вести технологический процесс очистки, изоляции и

31

укладки трубопровода в траншею с обеспечением безопасности ведения групповых грузоподъемных работ, а также сохранности трубопровода.

Проведенные в работе исследования позволяют сделать следующие выводы:

1. Анализ изоляционно-укладочных работ показал, что трудности их выполнения могут быть преодолены путем разработки и внедрения средств комплексной автоматизации и роботизации технологического процесса. Установлено, что в настоящее время отсутствуют средства контроля и управления изоляционно-укладочной колонной, позволяющие комплексно подойти к вопросу ее автоматизации. Определены основные технологические циклы, подлежащие автоматизации, и сформулированы требования к средствам автоматизации.

2. Предложены принципы построения системы автоматизированного управления трубоукладочной колонной, в основе которых лежит положение о том, что сохранность трубопровода и предотвращение опрокидывания трубоукладчиков будут обеспечены при координированном управлении как грузоподъемными механизмами кранов-трубоукладчиков, так и при регулировании расстояний между отдельными машинами колонны и их группами. Виртуальная структура системы автоматизированного управления представлена в виде совокупности автономных САР, корректируемых исходя из условий управления всей колонной, и централизованной расчетной ЭВМ, выполняющей анализ и синтез управляющих и корректирующих алгоритмов управления.

3. Предложена математическая модель напряженно-деформированного состояния трубопровода, позволяющая определять геометрические и прочностные параметры изоляционно-укладочной колонны при различных вариантах расстановки механизмов. Статическая модификация предложенной модели может быть использована в качестве одного из блоков в управляющей ЭВМ системы.

4. Разработаны научные основы создания систем регулирования на-гружения кранов-трубоукладчиков, работающих в составе укладочных колонн и позволяющих стабилизировать координату подвеса трубопровода при работе крана в составе изоляционно-укладочной колонны путем регулирования величины нагрузки на крюке и угла наклона стрелы, а также ограничивать на допустимом уровне заданную нагрузку при превышении последней предельного по устойчивости на местности значения. (A.c. №№ 1533990, 1791345 СССР).

5. Разработаны научные основы создания информационно-измерительных устройств допустимой нагрузки на крюке кранов-труооукладчиков. Предложенный алгоритм определения допустимой на!руз-ки, основанный на измерении углов наклона стрелы, отклонения полиспаста и поперечного крена, обладает универсальностью для любых трубоукладчиков и позволяет рассчитывать допустимую нагрузку на крюке из условия поперечной устойчивости машины на местности по трем параметрам: углам на-32

:лона стрелы, отклонения грузового полиспаста и поперечному крену ма-пины (A.c. 153 3990 СССР). Разработанное устройство позволяет устанав-швать любые ограничения и коэффициенты запаса, оперативно выводить шформацию на контрольные приборы в абсолютном или относительном ви-(е и имеет погрешность в зоне рабочих углов до 2 %.

6. Разработаны принципы построения системы регулирования дистан-шй между подвижными машинами колонны, основанные на передаче управ-гяющей информации с ведущей на ведомую машины по гибкому механиче-:кому тросу путем изменения его натяжения и позволяющие регулировать гассгояние в автоматическом режиме с погрешностью не выше 25 мм (Па-•ент №2018901 РФ). Предложена модернизация трубоукладчика, заклю-)ающаяся в установке на нем устройства бесступенчатого регулирования жорости движения на основе объемного гидропривода и позволяющая избе-кать значительных нелинейностей и, соответственно, повысить точность и ;ачество процесса регулирования дистанций.

7. Разработаны принципы построения системы автоматического реагирования курсового движения трубоукладчика в колонне, основанные на ¡змерении отклонения от заданного расстояния до траншеи в опережающей :очке и использовании результатов измерения для регулирования курса пу--ем смещения троллейной подвески, имеющей привод хода (A.c. № 1728116 ХСР, патент Xo 2019496 РФ). Система позволяет скорректировать заданное расстояние до траншеи с погрешностью до 16 мм.

8. Разработаны математические модели систем регулирования курсо-юго движения и дистанций и проведены их исследования на ЭВМ. Моделирование подтвердило возможности эффективного регулирования курса и рас-:тояния в автоматическом режиме работы.

9. Получена математическая модель системы автоматического регулирования нагрузки на крюке трубоукладчика и процесса регулирования на-ружения, проведены исследования на ЭВМ основных динамических характеристик трубоукладчика. Адекватность -модели реальному процессу подтверждена производственными испытаниями. Определены параметры на-;тойки релейного регулятора, обеспечивающие минимум переключений ре-тейных элементов при ограничении на статическую точность. Модель может 5ыть принята как основа САПР механической и гидравлической исполнительной части типовых кранов-трубоукладчиков.

10. Разработана обобщенная кинематическая и динамическая модели .•овместной работы колонны трубоукладчиков с учетом задания рельефа мерности и различных силовых и геометрических нозмущетшй.

11. Разработана аппаратура по регулированию нагрузки на крюке трубоукладчика, в основе ко юрой заложены принципы построения системы регулирования нагрузки, позволяющая регулировать нагрузку с погрешностью ле более 4,5 % и определять допустимую нагрузку с погрешностью не более

\,г %.

12. Лабораторные и производственные испытания подтвердили пра-

вильность теоретических разработок и принятых научных и технических решений. Основные результаты исследований защищены авторскими свидетельствами и патентами и приняты к использованию в ЗАО СКБ «Газстрой-машина» (г. Москва) и ОАО «Южтрубопроводстрой» (г. Ростов-на-Дону) в виде прикладных программ по моделированию колонны и методик для проектирования средств автоматизации. Разработанные опытные образцы аппаратуры по регулированию нагрузки приняты к использованию в вышеназванной организации. Ожидаемый экономический эффект обусловлен ростом годовой эксплуатационной производительности колонны на 4 %, снижением расходных материалов и утомляемости обслуживающего персонала.

Основное содержание диссертационной работы отражено в аедующих публикациях:

1. Шошиашвили М.Э., Загороднюк В.Т., Паршин Д.Я. Автоматизация изоляционно-укладочных работ. Монография./ Новочерк. гос. техн. ун-т. - Новочеркасск, 1996. - ¡47 с. - Деп. в ВИНИТИ 06.12.95, № 1252-В96.

2. Загороднюк В.Т., Шошиашвили М.Э. Роботизация процессов строительства трубопроводов. Монография. Ростов н/Д: СКНЦВШ. - 1999. - 156 с.

3. Шошиашвили М.Э., Булгаков А.Г. Автоматизация строительства нефте-и газопроводов. Монография. М.: ВНИИНТПИ, серия «Технология, механизация и автоматизация строительства», 1999. - Вып. 2. - 52 с.

4. Шошиашвили М.Э. Автоматизация управления трубоукладочными ко лоннами. Монография. Ростов н/Д : СКНЦ ВШ. - 2000. - 174 с.

5. Паршин Д.Я., Шошиашвили М.Э. Система регулирования нагрузки н; кран-трубоукладчик//Строительство трубопроводов. 1989. №7. С. 42-44.

6. Шошиашвили М.Э., Садэтов Т.С., Потерухин А.Н. Статическая модел1 укладываемого в траншею трубопровода при стабилизации заданных натру зок на трубоукладчиках //Изв. Сев.-Кавк. науч. центра высш. шк. Техн. нау ки. 1990. jN«i. С. 80-85.

7. Загороднюк В.Т., Шошиашвили М.Э. Основные направления автомата зации изоляционно-укладочных работ. /Новочерк. политехи, ин-т. - Нови черкасск, 1990. - 11 с. - Деп. во ВНИИЭгазпром 27.06.90, № 2149-гз90.

8. Паршин Д.Я., Шошиашвили М.Э. Автоматический контроль устойчиво сти кранов-трубоукладчиков I/ Строительные и дорожные машины. 199t №10. С. 16-18.

9. Шошиашвили М.Э. Принципы построения системы управления изол* ционно-укладочной колонной. /Новочерк. политехи, ин-т. - Ноиочеркасо 1990. - 19 е.-Деп. во ЦНИИТЭНстроймаш 01.10.90, № 72-сд90.

10. Шошиашвили М.Э., Гудиков Г.Г., Партии Д.Я. Контроль и управлени кранами-трубоукладчиками. /Новочерк. политехи, ин-т. - Новочеркаса 34

1990. - 24 с. - Деп. во ЦНИИТЭНстроймаш 01.10.90, № 73-сд90.

11. Шошиашвипи М.Э., Гудиков Г.Г., Паршин Д.Я. Принципы автоматизированного управления изоляционно-укладочной колонной. /Новочерк. политехи. ин-т. - Новочеркасск, 1991. - 16 с. - Деп. во ВНИИПКтехоргнефтегаз-строй 20.04.91, № 83-ст91.

12. Шошиашвили М.Э., Гудиков Г.Г. Система автоматического регулирования расстояния между трубоукладчиками. // ЭВМ и микропроцессоры в системах контроля и управления: Сб. науч. тр./ МАДИ. - М., 1992. С. 64-67.

13. Шошиашвили М.Э., Потерухин А.Н., Загороднюк Е.В. Моделирование изоляционно-укладочной колонны / Новочерк. гос. техн. ун-т. - Новочеркасск, 1995. - 14 с.-Деп. в ВИНИТИ 06.12.95, № 3250-В95.

14. Шошиашвили М.Э., Загороднюк Н.В. Система автоматического управления трубоукладочной колонной // Сб. статен и кратк. сообш. по материалам науч.-техн. конф. студентов и аспирантов НГТУ, г. Новочеркасск, 10-25 апр. 1996 г. - Новочеркасск: НГТУ, 1996. С. 51-52.

15. Шошиашвили М.Э., Духопелышков В.Д. К вопросу моделирования грузоподъемного механизма крана. // Компьютерное моделирование, технологических процессов и технологий горного производства и транспортных работ: Сб. науч. тр. / НГТУ. - Новочеркасск, 1996. С. 25-29.

16. Шошиашвили М.Э., Духопельников В.Д. Математическая модель САР расстояния между трубоукладчиками в колонне. // Компьютерное моделирование технологических процессов и технологий горного производства и транспортных работ: Сб. науч. тр./НГТУ.-Новочеркасск, 1996. С. 13-18.

17. Шошиашвили М.Э., Духопельников В.Д. Математическая модель САР курса трубоукладчика в колонне. / Новочерк. гос. техн. ун-т. - Новочеркасск, 1995.- 13 с.-Деп. в ВИНИТИ 17.04.96, № 1251-В96.

18. Шошиашвили М.Э., Загороднюк Е.В. Система автоматического регулирования расстояния между трубоукладчиком и изоляционной машиной и ее математическая модель // Изв. вузов. Сев.-Кавк. регион. Техн. науки. -1997.-№2.-С. 118-119.

19. Духопельников В.Д., Шошиашвили М.Э. Моделирование мобильного грузоподъемного робота на грунтовом основании.// Сб. статей и кратк. науч. сообщ. сотрудников и аспирантов НГТУ по материалам юбилейной научной сессии, посвященной 100-летию истории университета, г. Новочеркасск. 5-15 апр. 1997 г./ Редакц. коллегия: Новочерк. гос. техн. ун-т— Новочеркасск: НГТУ, 1997. С. 66-68.

20. Шошиашвили М.Э. Информационно-управляющая система робота-трубоукладчика. // Сб. статей и кратк. науч. сообщ. сотрудников и аспиран-

тов НГТУ по материалам юбилейной научной сессии, посвященной 100-летию истории университета, г. Новочеркасск. 5-15 апр. 1997 г./ Редакц. коллегия: Новочерк. гос. техн. ун-т,- Новочеркасск: НГТУ, 1997. С. 69-70.

21. Шошиашвили М.Э. Проблемы управления укладочной колонной для строительства магистральных трубопроводов // Изв. вузов. Сев.-Кавк. регион. Техн. науки. - 1997. - № 2. - С. 116.

22. Шошиашвили М.Э. О принципах системы автоматического регулирования курса трубоукладчика в колонне // Механизация строительства. - 1997. - № 4. - С. 12-15.

23. Шошиашвили М.Э., Слуцкий В.П., Загороднюк Е.В. Методологические аспекты построения управляющих устройств для мобильных РТК // Изв. вузов. Сев.-Кавк. регион. Техн. науки. - 1997. -№ 3. - С. 21-23.

24. Воронцов Г.В., Шошиашвили М.Э., Загороднюк Е.В. Математическая модель и оптимизация укладки трубопровода в траншею // Изв. вузов. Сев.-Кавк. регион. Техн. науки. - 1997. -№ 3. - С. 63-70.

25. Воронцов Г.В., Шошиашвили М.Э., Загороднюк Е.В. Нелинейная теория напряженно-деформируемого состояния трубопровода при укладке в траншею // Изв. вузов. Сев.-Кавк. регион. Техн. науки. - 1997. - № 4. - С. 6769.

26. Шошиашвили М.Э. Управление динамикой РТК для строительства трубопроводов //5-я Междунар. науч.-техн. конф. по динамике технологических систем: Тез. докл. - Ростовн/Д, 1997. - Т.2. - С. 105-106.

27. Шошиашвили М.Э., Загороднюк Е.В. Структура управляющей ЭВМ для трубоукладочной РТС // Изв. вузов. Сев.-Кавк. регион. Техн. науки. -1998,-№2.-С. 110-111,

28. Шошиашвили М.Э. Методологические основы построения подвижных РТС для строительства магистральных трубопроводов // Новые технологии управления движением технических объектов: Тр. 1-й Междунар. конф., г. Ставрополь, 13-15 янв. 1999 г. - Ставрополь, 1999. - С. 161-164.

29. Шошиашвили М.Э. Управление объектами с распределенными параметрами в строительстве // Новые технологии управления движением технических объектов: Материалы 2-й Междунар. науч.-техн. конф., г. Новочеркасск, 22-25 нояб. 1999 г. - Новочеркасск: ЮРГТУ (ПЛИ), 1999. - Т.1. -С.80-81.

30. Шошиашвили М.Э. Алгоритмизация управления изоляционно-укладочной колонной II Изв. вузов. Электромеханика. - 1999. - № 4. С. 93-96.

31. Шошиашвили М.Э. Контроль л управление нагружением трубоукла-дочного комплекса // Изв. вузов. Сев.-Кавк. регион. Техн. науки. - 2000. -

f« 2. - С. 20-24.

32. Водяник Г.М., Шошиашвили М.Э. Кинематическая модель автомата- * ированного крана-трубоукладчнка // Изв. вузов. Сев.-Кавк. регион. Техн. шуки. - 2000. - № 2. - С. 34-35.

33. Шошиашвили М.Э. Моделирование процесса управления нзоляционно-'кладочной колонной // Изв. вузов. Электромеханика. - 2000. - № 2.

34. A.c. № 1533990 СССР, МКИ В 66 С 15/00. Устройство для автоматического регулирования нагрузки крана-трубоукладчика. / Шошиашвили 4.Э., Паршин Д.Я., Гудиков Г.Г. Опубл. 07.01.90., Бюл. № 1.

35. A.c. № 1728116 СССР, МКИ В 66 С 1/56. Способ управления краном-рубоукладчиком с троллейной подвеской. / Шошиашвили М.Э., Гудиков ".Г., Паршин Д.Я. Опубл. 23.04.92., Бюл. № 15.

36. A.c. № 1730495 СССР, МКИ В 66 L 1/00. Трубоукладчик. / Гудиков Т., Паршин Д.Я., Шошиашвили М.Э., Фабриков А.И. Опубл. 30.04.92., Бюл. •Г® 16.

37. A.c. № 1766833 СССР, МКИ В 66 С 23/44. Трубоукладчик. / Шошиа-ивили М.Э., Загороднюк В.Т., Фабриков А.И., Гудиков Г.Г. Опубл. 07.10.92., >юл. № 37/

38. A.c. № 1791345 СССР, МКИ В 66 С 13/22. Устройство для управления ¡риводами груза и стрелы крана-трубоукладчика. / Гудиков Г.Г., Шошиа-ивили М.Э., Паршин Д.Я. Опубл. 30.01.93., Бюл. № 4.

39. Патент № 2018901 РФ, МКИ G 05 D 1/00. Система регулирования расстояния между трубоукладчиками. / Шошиашвили М.Э., Гудиков Г.Г., Пар-вин Д.Я. Опубл. 30.08.94., Бюл. № 16.

40. Патент № 2019496 РФ, МКИ В 66 С 1/56. Способ регулирования курсо-юго движения трубоукладчика и устройство для его осуществления. / Шо-ииашвили М.Э., Загороднюк В.Т., Фабриков А.И., Гудиков Г.Г., Паршин \.Я. Опубл. 15.09.94., Бюл. № 17.

Глава 1. Состояние вопроса по проблемам выполнения и автоматизации изоляционно-укладочных работ.

1.1. Анализ особенностей выполнения изоляционно-укладочных работ и работы кранов-трубоукладчиков в колонне.

1.2. Требования к системе и средствам автоматизированного управления изоляционно-укладочной колонной.

1.3. Обзор методов и средств контроля и управления трубоукладчиками, работающими в составе ИУК.

1.4. Выводы и постановка проблемы исследования.

Глава 2. Научные основы построения систем автоматизированного управления ИУК.

2.1. Анализ управляемости процесса укладки трубопровода и выбор стратегии управления.

2.2. Принципы построения и алгоритмическая организация системы автоматизированного управления ИУК.

2.3. Принципы построения устройства контроля допустимой нагрузки на крюке крана-трубоукладчика.

2.4. Принципы построения системы регулирования нагружения кранов-трубоукладчиков.

2.5. Принципы построения системы регулирования дистанций между машинами в колонне.

2.6. Принципы построения системы регулирования курсового движения кранов-трубоукладчиков.

2.7. Выводы.

Глава 3. Разработка и исследование математической модели системы регулирования нагружения крана-трубоукладчика

3.1. Математическое моделирование как метод исследования систем

3.2. Процессы, происходящие в системе регулирования нагружения крана-трубоукладчика.

3.3. Математическая модель системы регулирования вектора усилия в грузовом полиспасте крана-трубоукладчика.

3.4. Исследование модели системы регулирования нагружения крана-трубоукладчика.

3.5. Выводы.

Глава 4. Разработка и исследование математических моделей систем автоматического регулирования крана-трубоукладчика.

4.1. Математическая модель процесса регулирования курсового движения крана-трубоукладчика в колонне.

4.2. Математические модели процессов регулирования дистанций между подвижными машинами в колонне

4.3. Кинематика и динамика работы автоматизированной колонны трубоукладчиков.

4.4. Выводы.

Глава 5. Основы теории напряженно-деформированного состояния трубопровода и моделирование работы трубоукладочной колонны.

5.1. Статическая математическая модель укладки трубопровода в траншею.

5.2. Динамическая математическая модель укладки трубопровода.

5.3. Оптимизация расстановки машин и механизмов в колонне.

5.4. Обобщенная модель напряженно-деформированного трубопровода при укладке его в траншею

5.5. Моделирование процесса управления изоляционно-укладочной колонной

5.6. Выводы

Глава 6. Разработка и исследование средств автоматизации изоляционно-укладочных колонн

6.1. Разработка системы регулирования нагружения крана-трубоукладчика.1.

6.2. Оценка точностных показателей средств автоматизации

6.3. Проведение экспериментальных исследований регулятора нагрузки РН

6.4. Разработка технических решений, повышающих эффективность системы управления трубоукладочной колонной

6.5. Выводы

Актуальность проблемы. Развитие страны, как экономическое, так и социальное, не может проходить без совершенствования технологий, комплексной механизации, автоматизации и роботизации производственных процессов. Применительно к газо- и нефтепроводному транспорту дальнейший рост темпов и объемов их производства неразрывно связан с повышением производительности труда, надежности и качества сооружаемых объектов.

Открытие и освоение новых месторождений нефти и газа в Восточных районах страны неразрывно связано со строительством магистральных трубопроводов и с одновременным увеличением их диаметра до 1420 мм. Одним из наиболее сложных видов монтажных работ при сооружении магистральных трубопроводов являются изоляционно-укладочные работы, которые выполняются изоляционно-укладочной колонной (ИУК). При этом ИУК включает в себя краны-трубоукладчики, очистную и изоляционную машины. Перспективным способом выполнения изоляционно-укладочных работ является совмещенный способ, при котором очистка, изоляция, подъем и укладка трубопровода в траншею производятся одновременно при движении всех машин в колонне вдоль предварительно сваренного и уложенного на бровку траншеи трубопровода. В настоящее время работа ИУК характеризуется высокой неравномерностью нагружения кранов-трубоукладчиков, зависящей от изменения рельефа местности, разницы в рабочих скоростях передвижения технологических машин и самих трубоукладчиков, а также наличия у машинистов опыта работы в колонне. Трудности выполнения технологического процесса усугубляются ограниченным количеством трубоукладчиков в колонне, что связано с частым выходом их из строя вследствие перегруженного режима работы. Таким образом, большой объем контролируемых параметров, необходимость учета влияния многочисленных силовых и геометрических возмущающих факторов требует оперативного согласования работы исполнительных механизмов машин, что не может быть выполнено даже при высокой квалификации машинистов-операторов. Все это приводит к частичной или полной потере поперечной устойчивости трубоукладчиков, а также к смятию стенок трубы ввиду чрезмерного увеличения их напряженного состояния. Для избежания всех этих трудностей необходимо не только контролировать и регулировать целый ряд параметров на отдельных трубоукладчиках, но и координировать и синхронизировать действия всех машин в колонне, т.е. создать единую систему управления всеми машинами и механизмами ИУК.

Одним из эффективных средств выполнения все более возрастающих требований к темпам и качеству строительства трубопроводов большого диаметра, к уровню безопасности, в том числе и экологической, ведения изоляционно-укладочных работ является создание системы автоматического (автоматизированного) управления трубоукладочной колонной.

Непрерывное расширение класса задач, выполняемых трубоукладоч-ными колоннами, а также стремление решить эти задачи в классе автоматических систем, приводит к росту числа полуавтоматических и автоматических систем и подсистем управления отдельными агрегатами и машинами единого технологического процесса. Отсутствие комплексного подхода к решению проблемы автоматизации колонны приводит к малоэффектив-ности таких средств с экономической и технической точки зрения.

Решение нужно искать в разумном сочетании аппаратной и программной форм с единым техническим обеспечением на базе микропроцессорных средств. Искомое решение проблемы управления ИУК - в классе автоматизированных систем управления, где каждая функциональная группа задач автоматизации решается в своей функциональной подсистеме с учетом требований высших иерархических уровней.

В автоматизированной системе машинист не исключается из контура управления, он придает системе свойства супервизорного управления, а в условиях изменяющейся технологической обстановки - свойства адаптации.

Работы по созданию САУ трубоукладочными колоннами, с одной стороны, должны решать задачи управления и контроля системного значения. С другой стороны, эти работы должны обобщить опыт создания отдельных схем, моделей, устройств и систем автоматизации изоляционных, укладочных и монтажных работ с помощью кранов-трубоукладчиков и другого оборудования. Над их созданием работали и работают коллективы институтов ВНИИСТ, ВНИИСтройдормаш, СКБ «Газстроймашина», СибАДИ, ЮРГТУ (НПИ) и ряд других организаций и вузов страны. Значительный вклад в постановку и решение задачи механизации и автоматизации изоляционно-укладочных работ внесли работы Гальперина А.И., Петрова Н.П., Калошина К.И., Тарана В.Д., Липовича A.JL, Кершенбаума Н.Я., Петракова Ю.Б., Перчиковского Е.И., Аникина Е.А., Габелая Р.Д., Дудоладова Ю.А., Березина В.П., Ращепкина К.Е., Степанова К.В. и других ученых.

Создание САУ трубоукладочной колонной сдерживается отсутствием теории построения САУ единым технологическим комплексом, алгоритмов управления, теории, на основе которой можно разработать математическое и техническое обеспечение автоматизированной системы. Отсутствие системного подхода к указанной проблеме, а также способов и средств контроля и регулирования параметров технологического процесса укладки трубопровода делает ее весьма актуальной как в техническом, так и в научном плане. Решение проблемы позволит в полной мере использовать все возможности машин и агрегатов укладочных колонн не только при строительстве, но и при капитальном ремонте трубопроводов большого диаметра, а также повысить безопасность работ и решить ряд социальных задач по снижению напряженности работы машинистов.

Целью работы является разработка основ теории и принципов построения систем автоматизированного управления трубоукладочными колоннами при строительстве магистральных трубопроводов, позволяющих повысить эффективность процесса изоляционно-укладочных работ.

Идея работы заключается в обеспечении координации и синхронизации работы всех машин и механизмов изоляционно-укладочной колонны путем создания системы автоматизированного управления, виртуальная структура которой представляется в виде совокупности автономных систем на базе кранов-трубоукладчиков, корректируемых исходя из условий управления всей колонной, и централизованной ЭВМ, выполняющей анализ и синтез алгоритмов управления.

Методы исследования. Для решения поставленных в работе задач были использованы основные законы классической физики, теоретической и строительной механики, методы планирования эксперимента, математической статистики, численные методы и процедуры параметрической оптимизации. Основные расчеты и моделирование средств автоматизации и систем проводились с помощью ЭВМ с использованием современных программных математических комплексов. Полученные результаты проверялись экспериментально в лабораторных и производственных условиях.

Основные положения, выносимые на защиту.

1. Принципы построения системы автоматизированного управления трубоукладочной колонной и алгоритмы ее управления, заключающиеся в регулировании суммарной загрузки трубоукладчиков колонны на основе информации о их суммарной допустимой нагрузке, высотах расположения технологических машин и прогнозирования напряженно-деформированного состояния трубопровода путем совместной работы грузоподъемных и стреловых агрегатов кранов и регулирования дистанций между ними.

2. Принципы построения системы регулирования координаты подвеса трубопровода краном-трубоукладчиком за счет одновременного манипулирования грузовой и стреловой лебедками с учетом допустимой величины нагрузки на крюке.

3. Способ корректировки курсового движения крана-трубоукладчика в колонне и система автоматического регулирования курса путем относительного смещения троллейной подвески вдоль трубопровода.

4. Метод регулирования дистанций между подвижными машинами в колонне и реализующая его система автоматического регулирования, в основе которого лежит принцип передачи информации о движении «от конца к началу».

5. Математические модели средств автоматизации и системы автоматизированного управления трубоукладочной колонной.

6. Результаты исследования динамики средств автоматизации и системы автоматизированного управления трубоукладочной колонной.

7. Математические модели напряженно-деформированного трубопровода при укладке его в траншею.

8. Результаты параметрического синтеза регулятора нагрузки и его практическая реализация. Научная новизна работы заключается в том, что впервые в отечественной и зарубежной науке и практике поставлена и решена проблема создания автоматизированных трубоукладочных колонн, а именно:

- получено математическое описание изоляционно-укладочной колонны как объекта автоматизации в статическом и динамическом виде на основе нелинейной теории напряженно-деформированного состояния трубопровода;

- обоснованы критерии и требования к средствам управления трубо-укладочными колоннами;

- разработаны принципы построения: а) системы автоматизированного управления трубоукладочной колонной, осуществляющей сбор и обработку информации о состоянии объекта, передачу сигналов на центральную ЭВМ для выполнения расчетов выходных параметров, прогнозирования ситуации и коррекции результатов с учетом экстремальных ситуаций; б) системы автоматического контроля допустимой нагрузки на крюке трубоукладчика на основе непосредственного измерения параметров состояния крана-трубоукладчика; в) системы автоматического регулирования (САР) дистанциями между отдельными подвижными объектами колонны с использованием гибкого троса для определения дистанции и передачи информации о движении посредством изменения его натяжения для трубоукладчиков, не оснащенных устройствами бесступенчатого регулирования скорости движения, и использованием гибкого троса только для измерения расстояния для трубоукладчиков, снабженных такими устройствами; г) САР координаты подвеса груза на крюке трубоукладчика на основе регулирования вектора усилия в грузовом канате с ограничением на величину допустимой нагрузки; д) САР курсового движения машины за счет изменения положения троллейной подвески относительно стрелы трубоукладчика;

- разработаны математические модели процессов регулирования координаты подвеса груза, курсового движения трубоукладчиков и дистанций между ними, синтезированы параметры настройки регуляторов систем и исследованы динамические процессы при регулировании параметров систем;

- определены предпосылки для создания робототехнических и меха-тронных трубоукладочных комплексов на базе кранов-трубоукладчиков.

Научное значение работы заключается в том, что впервые в отечественной и зарубежной науке и практике поставлена проблема создания автоматизированных трубоукладочных колонн, теоретически обобщены, сформулированы и обоснованы научные положения по описанию процессов автоматизированной укладки трубопроводов с помощью трубоукладчиков, связанных и взаимодействующих между собой посредством гибкого трубопровода, что позволяет решить задачу создания комплексных эффективных систем управления трубоукладочными колоннами, способных корректировать параметры расстановки машин в колонне в зависимости от конкретных условий эксплуатации.

Практическая ценность работы заключается в разработке:

- новых способов и реализующих их систем и устройств регулирования технологических параметров изоляционно-укладочных колонн, защищенных авторскими свидетельствами и патентами и позволяющих решить вопросы автоматизации изоляционно-укладочных работ;

- метода расчета допустимой нагрузки на крюке крана-трубоукладчика, справедливого для целого класса гусеничных трубоукладчиков как отечественного, так и импортного производства, и которое может быть легко реализовано с помощью микропроцессорных или аналоговых средств;

- метода описания статики и динамики трубопровода в двух его плоскостях при укладке его в траншею, позволяющего проводить исследования напряженно-деформированного состояния трубы и загруженности трубоукладчиков, создавать новые эффективные схемы и методы расстановки машин и агрегатов в колонне;

- прикладных программ для анализа и проектирования устройств и систем автоматизации кранов-трубоукладчиков, а также конструкций трубоукладчиков при инженерных расчетах.

Реализация результатов работы. Диссертационная работа выполнялась в рамках госбюджетной темы 15.91 Миннауки РФ «Разработка принципов создания систем контроля и управления мобильными монтажными машинами и подвижными строительными объектами», сформированной в соответствии с программами 0.55.21 ГКНТ СССР и 055.19 Госстроя СССР, а также в плане научных направлений «Теория и принципы построения машин-автоматов, роботов и ГАП» и «Интеллектуальные электромеханические устройства, системы и комплексы» ЮРГТУ (НПИ) и в соответствии с тематикой по единому заказ-наряду министерства образования РФ «Теория и принципы построения лазерных и мехатронных систем оптимального управления мобильным робототехническим комплексом» №41.95 и «Научные основы компьютерной технологии проектирования электромеханических комплексов перспективных транспортных систем» № 31.94. Разработанные в ней основы теории автоматизации изоляционно-укладочных работ используются при выполнении опытно-конструкторских работ СКБ «Газстроймашина» и ОАО «Южтрубопроводстрой». Практические результаты работы позволяют сократить число простоев и аварийных ситуаций колонны, решить ряд социальных проблем, связанных с утомляемостью обслуживающего персонала и, тем самым, повысить надежность и эффективность управления ИУК. Ожидаемый годовой экономический эффект от применения средств и систем комплексной автоматизации связан с ростом годовой эксплуатационной производительности колонны и составит от 2 до 4 % и составляет 61,5 тыс. руб в ценах до 1990 г.

Апробация работы. Основные положения работы докладывались, обсуждались и получили одобрение на:

- V Международной научно-технической конференции по динамике технологических машин (Ростов-на-Дону, 1997 г.);

- Всероссийской научно-технической конференции «Новые технологии управления робототехническими и автотранспортными объектами» (Ставрополь, 1997 г.);

- 1-й Международной конференции «Новые технологии управления движением технических объектов» (Ставрополь, 1999 г.);

- П-й Международной научно-технической конференции «Новые технологии управления движением технических объектов» (Новочеркасск, 1999 г.);

- Международной научной конференции «Математические методы в технике и технологиях» ММТТ-2000 (Санкт-Петербург, 2000 г.);

- ежегодных научных конференциях Южно-Российского государственного технического университета с 1986 по 2000 год;

- научно-технических советах АО СКБ «Газстроймашина», АО ВНИ

ИСТ, ОАО «Южтрубопроводстрой».

По результатам выполненных исследований опубликовано 40 печатных работ, в том числе 4 монографии, 7 описаний авторских свидетельств и патентов на изобретение, 17 статей в центральной печати.

Основное содержание диссертации изложено в следующих печатных работах:

1. Шошиашвили М.Э., Садэтов Т.С., Потерухин А.Н. Статическая модель укладываемого в траншею трубопровода при стабилизации заданных нагрузок на трубоукладчиках // Изв. Сев.-Кавк. науч. центра высш. шк. Техн. науки. 1990. №1. С. 80-85.

2. Паршин Д.Я., Шошиашвили М.Э. Система регулирования нагрузки на кран-трубоукладчик // Строительство трубопроводов. 1990. № 7. С. 4244.

3. Загороднюк В.Т., Шошиашвили М.Э. Основные направления автоматизации изоляционно-укладочных работ. /Новочерк. политехи, ин-т. - Новочеркасск, 1990. - 11 с. - Деп. во ВНИИЭгазпром 27.06.90, № 2149-гз90.

4. Паршин Д.Я., Шошиашвили М.Э. Автоматический контроль устойчивости кранов-трубоукладчиков // Строительные и дорожные машины. 1990. №10. С. 16-18.

5. Шошиашвили М.Э. Принципы построения системы управления изоляционно-укладочной колонной. /Новочерк. политехи. ин-т. - Новочеркасск, 1990. - 19 с. - Деп. во ЦНИИТЭНстроймаш 01.10.90, № 72-сд90.

6. Шошиашвили М.Э., Гудиков Г.Г., Паршин Д.Я. Контроль и управление кранами-трубоукладчиками. /Новочерк. политехи, ин-т. - Новочеркасск, 1990. - 24 с. - Деп. во ЦНИИТЭНстроймаш 01.10.90, № 73-сд90.

7. Шошиашвили М.Э., Гудиков Г.Г., Паршин Д.Я. Принципы автоматизированного управления изоляционно-укладочной колонной. /Новочерк. политехи, ин-т. - Новочеркасск, 1991. - 16 с. - Деп. во ВНИИПКтехорг-нефтегазстрой 20.04.91, № 83-ст91.

8. Шошиашвили М.Э., Гудиков Г.Г. Система автоматического регулирования расстояния между трубоукладчиками. // ЭВМ и микропроцессоры в системах контроля и управления: Сб. науч. тр./ МАДИ. - М., 1992. С. 6467.

9. Шошиашвили М.Э., Потерухин А.Н., Загороднюк Е.В. Моделирование изоляционно-укладочной колонны / Новочерк. гос. техн. ун-т. - Новочеркасск, 1995. - 14 с. - Деп. в ВИНИТИ 06.12.95, № 3250-В95.

10. Шошиашвили М.Э., Загороднюк Е.В. Система автоматического управления трубоукладочной колонной // Сб. статей и кратк. сообщ. по материалам науч.-техн. конф. студентов и аспирантов НГТУ, г. Новочеркасск, 10-25 апр. 1996 г. - Новочеркасск: НГТУ, 1996. С. 51-52.

11. Шошиашвили М.Э., Духопельников В.Д. К вопросу моделирования грузоподъемного механизма крана. // Компьютерное моделирование технологических процессов и технологий горного производства и транспортных работ: Сб. науч. тр. / НГТУ. - Новочеркасск, 1996. С. 25-29.

12. Шошиашвили М.Э., Духопельников В.Д. Математическая модель САР расстояния между трубоукладчиками в колонне. // Компьютерное моделирование технологических процессов и технологий горного производства и транспортных работ: Сб. науч. тр. / НГТУ. - Новочеркасск, 1996. С. 13-18.

13. Шошиашвили М.Э., Духопельников В.Д. Математическая модель САР курса трубоукладчика в колонне. / Новочерк. гос. техн. ун-т. - Новочеркасск, 1995. - 13 с. - Деп. в ВИНИТИ 17.04.96, № 1251-В96.

14. Шошиашвили М.Э., Загороднюк В.Т., Паршин Д.Я. Автоматизация изоляционно-укладочных работ. Монография. / Новочерк. гос. техн. ун-т. -Новочеркасск, 1996. - 147 с. - Деп. в ВИНИТИ 06.12.95, № 1252-В96.

15. Шошиашвили М.Э., Загороднюк Е.В. Система автоматического регулирования расстояния между трубоукладчиком и изоляционной машиной и ее математическая модель // Изв. вузов. Сев.-Кавк. регион. Техн. науки. - 1997.-№2.-С. 118-119.

16. Шошиашвили М.Э. Проблемы управления укладочной колонной для строительства магистральных трубопроводов // Изв. вузов. Сев.-Кавк. регион. Техн. науки. - 1997. - № 2. - С. 116.

17. Духопельников В.Д., Шошиашвили М.Э. Моделирование мобильного грузоподъемного робота на грунтовом основании.// Сб. статей и кратк. науч. сообщ. сотрудников и аспирантов НГТУ по материалам юбилейной научной сессии, посвященной 100-летию истории университета, г. Новочеркасск. 5-15 апр. 1997 г./ Редакц. коллегия: Новочерк. гос. техн. ун-т-Новочеркасск: НГТУ, 1997. С. 66-68.

18. Шошиашвили М.Э. Информационно-управляющая система робота-трубоукладчика. // Сб. статей и кратк. науч. сообщ. сотрудников и аспирантов НГТУ по материалам юбилейной научной сессии, посвященной 100-летию истории университета, г. Новочеркасск. 5-15 апр. 1997 г./ Редакц. коллегия: Новочерк. гос. техн. ун-т - Новочеркасск: НГТУ, 1997. С. 69-70.

19. Шошиашвили М.Э. О принципах системы автоматического регулирования курса трубоукладчика в колонне // Механизация строительства. -1997,-№4.-С. 12-15.

20. Шошиашвили М.Э., Слуцкий В.П., Загороднюк Е.В. Методологические аспекты построения управляющих устройств для мобильных РТК // Изв. вузов. Сев.-Кавк. регион. Техн. науки. - 1997. - № 3. - С. 21-23.

21. Воронцов Г.В., Шошиашвили М.Э., Загороднюк Е.В. Математическая модель и оптимизация укладки трубопровода в траншею // Изв. вузов. Сев.-Кавк. регион. Техн. науки. - 1997. - № 3. - С. 63-70.

22. Воронцов Г.В., Шошиашвили М.Э., Загороднюк Е.В. Нелинейная теория напряженно-деформируемого состояния трубопровода при укладке в траншею // Изв. вузов. Сев.-Кавк. регион. Техн. науки. - 1997. - № 4. - С. 67-69.

23. Шошиашвили М.Э. Управление динамикой РТК для строительства трубопроводов //5-я Междунар. науч.-техн. конф. по динамике технологических систем: Тез. докл. - Ростовн/Д, 1997. - Т.2. - С. 105-106.

24. Шошиашвили М.Э., Загороднюк Е.В. Структура управляющей ЭВМ для трубоукладочной РТС // Изв. вузов. Сев.-Кавк. регион. Техн. науки. -1998.-№2.-С. 110-111.

25. Шошиашвили М.Э. Методологические основы построения подвижных РТС для строительства магистральных трубопроводов // Новые технологии управления движением технических объектов: Тр. 1-й Междунар. конф., г. Ставрополь, 13-15 янв. 1999 г. - Ставрополь, 1999. - С. 161-164.

26. Шошиашвили М.Э. Управление объектами с распределенными параметрами в строительстве // Новые технологии управления движением технических объектов: Материалы 2-й Междунар. науч.-техн. конф., г. Новочеркасск, 22-25 нояб. 1999 г. - Новочеркасск: ЮРГТУ (НПИ), 1999. -Т.1. - С.80-81.

27. Загороднюк В.Т., Шошиашвили М.Э. Роботизация процессов строительства трубопроводов. Монография. Ростов н/Д : СКНЦ ВШ. - 1999. -156 с.

28. Шошиашвили М.Э., Булгаков А.Г. Автоматизация строительства нефте- и газопроводов. Монография. М.: ВНИИНТПИ, серия «Технология, механизация и автоматизация строительства», 1999. - Вып. 2. - 52 с.

29. .Шошиашвили М.Э. Алгоритмизация управления изоляционно-укладочной колонной // Изв. вузов. Электромеханика. - 1999. - № 4. С. 9396.

30. Шошиашвили М.Э. Автоматизация управления трубоукладочными колоннами. Монография. Ростов н/Д : СКНЦ ВШ. - 2000. - 174 с.

31. Шошиашвили М.Э. Контроль и управление нагружением трубоукла-дочного комплекса // Изв. вузов. Сев.-Кавк. регион. Техн. науки. - 2000. -№ 2. - С. 20-24.

32. Водяник Г.М., Шошиашвили М.Э. Кинематическая модель автоматизированного крана-трубоукладчика // Изв. вузов. Сев.-Кавк. регион. Техн. науки. - 2000. - № 2. - С. 34-35.

33. Шошиашвили М.Э. Моделирование процесса управления изоляционно-укладочной колонной // Изв. вузов. Электромеханика. - 2000. - № 2.

34. A.c. № 1533990 СССР, МКИ В 66 С 15/00. Устройство для автоматического регулирования нагрузки крана-трубоукладчика. / Шошиашвили М.Э., Паршин Д.Я., Гудиков Г.Г. Опубл. 07.01.90., Бюл. № 1.

35. A.c. № 1728116 СССР, МКИ В 66 С 1/56. Способ управления краном-трубоукладчиком с троллейной подвеской. / Шошиашвили М.Э., Гудиков Г.Г., Паршин Д.Я. Опубл. 23.04.92., Бюл. № 15.

36. A.c. № 1730495 СССР, МКИ В 66 L 1/00. Трубоукладчик. / Гудиков Г.Г., Паршин Д.Я., Шошиашвили М.Э., Фабриков А.И. Опубл. 30.04.92., Бюл. № 16.

37. A.c. № 1766833 СССР, МКИ В 66 С 23/44. Трубоукладчик. / Шошиашвили М.Э., Загороднюк В.Т., Фабриков А.И., Гудиков Г.Г. Опубл. 07.10.92, Бюл. №37/

38. A.c. № 1791345 СССР, МКИ В 66 С 13/22. Устройство для управления приводами груза и стрелы крана-трубоукладчика. / Гудиков Г.Г, Шошиашвили М.Э, Паршин Д.Я. Опубл. 30.01.93, Бюл. № 4.

39. Патент № 2018901 РФ, МКИ G 05 D 1/00. Система регулирования расстояния между трубоукладчиками. / Шошиашвили М.Э, Гудиков Г.Г, Паршин Д.Я. Опубл. 30.08.94, Бюл. № 16.

40. Патент № 2019496 РФ, МКИ В 66 С 1/56. Способ регулирования курсового движения трубоукладчика и устройство для его осуществления. / Шошиашвили М.Э, Загороднюк В.Т, Фабриков А.И, Гудиков Г.Г, Паршин Д.Я. Опубл. 15.09.94, Бюл. № 17.

- Диссертация состоит из введения, шести глав, заключения, списка литературы и приложений. Ее содержание изложено на 291 странице, содержит 95 рисунков и 4 таблицы. Библиографический список цитируемых литературных источников включает 134 наименований. Приложения включают прикладные программы моделирования, акты внедрения и испытания опытных образцов.

6.5. Выводы

1. Дана метрологическая оценка разработанной аппаратуры для регулирования нагрузки на крюке трубоукладчика, в основе которой положены принципы построения СРН. Погрешность блока определения допустимой нагрузки для малых вылетов стрелы не превышает 4,1 %, а для средних и больших вылетов стрелы не превышает 1,81 %. Погрешность регулятора при оптимальных его настройках для любых вылетов стрелы не превышает 4,5 %.

2. Испытания опытного образца регулятора нагрузки подтвердили правильность принципов построения устройства контроля допустимой нагрузки и эффективность соответствующего блока аппаратуры.

3. В результате испытаний установлено, что разработанная аппаратура обеспечивает стабилизацию нагрузки с погрешностью до 9 кН (4,5 %) и числом включений релейных элементов не более одного.

4. Экспериментальные испытания регулятора нагрузки подтвердили адекватность математической модели процесса регулирования нагрузки.

5. Разработанные технические решения по усовершенствованию конструкций трубоукладчиков, работающих в составе ИУК, позволяют повысить эффективность системы управления укладочной колонны.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В диссертационной работе дано теоретическое решение научной проблемы - координированного управления подвижными грузоподъемными комплексами, связанными между собой посредством упругого напряженно-деформированного объекта применительно к актуальной практической проблеме - строительству и ремонту магистральных трубопроводов преимущественно большого диаметра совмещенным методом путем создания системы автоматизированного управления изоляционно-укладочной колонной. САУ позволяет непрерывно вести технологический процесс очистки, изоляции и укладки трубопровода в траншею с обеспечением безопасности ведения групповых грузоподъемных работ, а также сохранности трубопровода.

Проведенные в работе исследования позволяют сделать следующие выводы:

1. Анализ изоляционно-укладочных работ показал, что трудности их выполнения могут быть преодолены путем разработки и внедрения средств комплексной автоматизации и роботизации технологического процесса. Установлено, что в настоящее время отсутствуют средства контроля и управления изоляционно-укладочной колонной, позволяющие комплексно подойти к вопросу ее автоматизации. Определены основные технологические циклы, подлежащие автоматизации, и сформулированы требования к средствам автоматизации.

2. Предложены принципы построения системы автоматизированного управления трубоукладочной колонной, в основе которых лежит положение о том, что сохранность трубопровода и предотвращение опрокидывания трубоукладчиков будут обеспечены при координированном управлении как грузоподъемными механизмами кранов-трубоукладчиков, так и при регулировании расстояний между отдельными машинами колонны и их группами. Виртуальная структура системы автоматизированного управления представлена в виде совокупности автономных САР, корректируемых исходя из условий управления всей колонной, и централизованной расчетной ЭВМ, выполняющей анализ и синтез управляющих и корректирующих алгоритмов управления.

3. Предложена математическая модель напряженно-деформиро-ванного состояния трубопровода, позволяющая определять геометрические и прочностные параметры изоляционно-укладочной колонны при различных вариантах расстановки механизмов. Статическая модификация предложенной модели может быть использована в качестве одного из блоков в управляющей ЭВМ системы.

4. Разработаны научные основы создания систем регулирования нагруже-ния кранов-трубоукладчиков, работающих в составе укладочных колонн и позволяющих стабилизировать координату подвеса трубопровода при работе крана в составе изоляционно-укладочной колонны путем регулирования величины нагрузки на крюке и угла наклона стрелы, а также ограничивать на допустимом уровне заданную нагрузку при превышении последней предельного по устойчивости на местности значения. (A.c. №№ 1533990, 1791345 СССР).

5. Разработаны научные основы создания информационно-измерительных устройств допустимой нагрузки на крюке кранов-трубоукладчиков. Предложенный алгоритм определения допустимой нагрузки, основанный на измерении углов наклона стрелы, отклонения полиспаста и поперечного крена, обладает универсальностью для любых трубоукладчиков и позволяет рассчитывать допустимую нагрузку на крюке из условия поперечной устойчивости машины на местности по трем параметрам: углам наклона стрелы, отклонения грузового полиспаста и поперечному крену машины (A.c. №1533990 СССР). Разработанное устройство позволяет устанавливать любые ограничения и коэффициенты запаса, оперативно выводить информацию на контрольные приборы в абсолютном или относительном виде и имеет погрешность в зоне рабочих углов до 2 %.

6. Разработаны принципы построения системы регулирования дистанций между; подвижными машинами колонны, основанные на передаче управляющей информации с ведущей на ведомую машины по гибкому механическому тросу путем изменения его натяжения и позволяющие регулировать расстояние в автоматическом режиме с погрешностью не выше 25 мм (Патент №2018901 РФ). Предложена модернизация трубоукладчика, заключающаяся в установке на нем устройства бесступенчатого регулирования скорости движения на основе объемного гидропривода и позволяющая избежать значительных нелинейно-стей и, соответственно, повысить точность и качество процесса регулирования дистанций.

7. Разработаны принципы построения системы автоматического регулирования курсового движения трубоукладчика в колонне, основанные на измерении отклонения от заданного расстояния до траншеи в опережающей точке и использовании результатов измерения для регулирования курса путем смещения троллейной подвески, имеющей привод хода (A.c. № 1728116 СССР, патент № 2019496 РФ). Система позволяет скорректировать заданное расстояние до траншеи с погрешностью до 16 мм.

8. Разработаны математические модели систем регулирования курсового движения и дистанций и проведены их исследования на ЭВМ. Моделирование подтвердило возможности эффективного регулирования курса и расстояния в автоматическом режиме работы.

9. Получена математическая модель системы автоматического регулирования нагрузки на крюке трубоукладчика и процесса регулирования нагруже-ния, проведены исследования на ЭВМ основных динамических характеристик трубоукладчика. Адекватность модели реальному процессу подтверждена производственными испытаниями. Определены параметры настойки релейного регулятора, обеспечивающие минимум переключений релейных элементов при ограничении на статическую точность. Модель может быть принята как основа САПР механической и гидравлической исполнительной части типовых кранов-трубоукладчиков.

10. Разработана обобщенная кинематическая и динамическая модели совместной работы колонны трубоукладчиков с учетом задания рельефа местности и различных силовых и геометрических возмущений.

11. Разработана аппаратура по регулированию нагрузки на крюке трубоукладчика, в основе которой заложены принципы построения системы регулирования нагрузки, позволяющая регулировать нагрузку с погрешностью не более 4,5 % и определять допустимую нагрузку с погрешностью не более 4,2 %.

12. Лабораторные и производственные испытания подтвердили правильность теоретических разработок и принятых научных и технических решений. Основные результаты исследований защищены авторскими свидетельствами и патентами и приняты к использованию в ЗАО СКБ «Газстроймашина» (г. Москва) и ОАО «Южтрубопроводстрой» (г. Ростов-на-Дону) в виде прикладных программ по моделированию колонны и методик для проектирования средств автоматизации. Разработанные опытные образцы аппаратуры по регулированию нагрузки приняты к использованию в вышеназванной организации. Ожидаемый экономический эффект обусловлен ростом годовой эксплуатационной производительности колонны на 4 %, снижением расходных материалов и утомляемости обслуживающего персонала.

1. Петров Н.П., Калошин К.И. Расстановка механизмов и выбор типа трубоукладчиков при производстве очистных и изоляционно-укладочных работ на трубопроводах большого диаметра //Тр. ВНИИСТ.- 1963.-Вып. 15.-С. 166-209.

2. Гальперин А.И. Краны-трубоукладчики. М.¡Машиностроение. 1961.247 с.

3. Лейнова A.A. О синхронизации работ трубоукладчиков в изоляционно-укладочной колонне //Тр. ВНИИСТ,- 1984.: Механизация строительства магистральных трубопроводов.-С.73-81.

4. Петраков Ю.Б. Теоретические и экспериментальные исследования режимов нагружения кранов-трубоукладчиков: Дис. канд. техн. наук. М., 1970. -220 с.

5. Петров И.П., Калошин К.И. Некоторые вопросы строительства трубопроводов диаметром 1420 мм //Тр. ВНИИСТ.- 1971.-Вып.25.-С.204-229.

6. Таран В.Д., Аникин Е.А. Исследование напряженного состояния газопровода при капитальном ремонте. Научно-технический реферативный сборник. Проектирование и строительство трубопроводов и газонефтепромысловых сооружений. №3, 1968.

7. Аникин Е.А., Митрохин М.Ю., Баранова М.А. Основные методы расчета параметров схем подъема трубопровода при производстве строительно-монтажных работ //Тр. ВНИИСТ. 1986.- С.82-90.

8. Аникин Е.А. Оптимизация параметров схем симметричного подъема трубопровода //Тр. ВНИИСТ. -1982: Совершенствование технологии и организации строительства линейной части магистральных трубопроводов. С. 32-45.

9. Митрохин М.Ю. Изучение продольной несущей способности труб при действии монтажных нагрузок //Тр. ВНИИСТ,- 1982: Совершенствование технологии и организации строительства линейной части магистральных трубопроводов. С.60-65.

10. Дудоладов Ю.А., Шаронов В.Г. Анализ загрузки трубоукладчиков изоляционно-укладочной колонны //Строительство трубопроводов. 1975.- №7. -С. 18-20.

11. Кершенбаум Н.Я., Липович А.Л. Контроль нагружения кранов-трубоукладчиков. Тематический научно-технический обзор. М.:ВНИИЭгазпром. 1972. -28 с.

12. Салуквадзе B.C. Сооружение магистральных трубопроводов. М., 1962.- 189 с.

13. Петров И.П. Действительные условия работы трубоукладчиков //Тр. ВНИИСТ. 1957.- Вып. 10. -С.83-90.

14. Липович А.Л., Габелая Р.Д. Определение числа трубоукладчиков в изоляционно-укладочной колонне с учетом их маневрирования //Строительство трубопроводов. 1972. №9. - С.29-30.

15. Гортинский И.Е. Определение оптимального числа трубоукладчиков в колонне с учетом маневренности //Строительство трубопроводов. 1980.- №11. С.23-25.

16. Ващук И.М., Толстов A.B. Исследование статических нагрузок на трубоукладчик //Тр. ВНИИСтройдормаш.-1980.- №86.-С.10-18.

17. Загороднюк В.Т., Шошиашвили М.Э. Основные направления автоматизации изоляционно-укладочных работ. Деп. рук. №1249-гз90, ВНИИЭгазпром. -М., 1990.-11 с.

18. Шошиашвили М.Э. Принципы построения системы управления изоляционно-укладочной колонной. Деп. рук. №72-сд90, МАШМИР.-М., 1990.-16 с.

19. Шошиашвили М.Э., Гудиков Г.Г., Паршин Д.Я. Принципы автоматизированного управления изоляционно-укладочной колонной. Деп. рук. №83-Ст.91, ВНИИПКтехоргнефтегазстрой.-М., 1991.-16 с.

20. Шошиашвили М.Э., Гудиков Г.Г., Паршин Д.Я. Контроль и управление кранами-трубоукладчиками. Деп. рук. №73-сд90, МАШМИР.- М.- 1990. -19 с.

21. Березин В.П., Ращепкин К.Е. Капитальный ремонт нефтепроводов без остановки перекачки. М.:Недра.1967.- 137 с.

22. Дудоладов Ю.В. О нагружении трубоукладчика при строительстве трубопроводов. Научно-технический реферативный сборник. М.: ВНИИЭгазпром. 1969.- Вып.8.-С. 7-11.

23. Кершенбаум Н.Я., Петраков Ю.Б. Зависимость усилий на крюке трубоукладчика от параметров изогнутой плети // Строительство трубопроводов. 1969.- №9.- С.21-22.

24. Кершенбаум Н.Я., Петраков Ю.Б. Экспериментальные данные о режиме работы трубоукладчиков в составе изоляционно-укладочной колонны. Научно-технический реферативный сборник.М.: ВНИИЭгазпром. 1969.-Вып.5.-С.20-22.

25. Гальперин А.И., Крайзельман С.М., Покровский Б.В. Динамика подъема и опускания трубопровода //Строительство трубопроводов. 1964.- №11.-С.11-13.

26. Липович А.Л. Автоматический контроль нагрузки на крюке трубоукладчика. Научно-технический сборник. М.: ВНИИЭгазпрм. 1966.- Вып.22.-С. 16-18.

27. Липович А.Л. Пути снижения неравномерности нагружения трубоукладчиков в изоляционно-укладочной колонне. Научно-технический сборник. М.: ВНИИЭгазпром. 1969. Вып.1. - С.27-28.

28. Трубоукладчик ТГ-502. Техническое описание и инструкция по эксплуатации ТГ 502.00.00.000ТО. М., СКБ Тазстроймашина".,1980.- С.112-116.

29. Automatically Counterbalanced Tractor Side. Boom cran. USA. Patented USA. №32, 071, 511. 1965.

30. Par monts et par vaux, le gazoduc trans-pyrene/Montgonon Marc//Chant. FR.-1993.-№263.-P.27 36.

31. Elektronische Steuerung und Kontrolle erleichtern Arbriten im Bereich von Baustellen/Alpers Gunther// Maschinenmarkt.- 1992.-98, №17.-P.32-37.

32. Load Weight measuring system mounted on a construction machine. Пат. 4995468 США, МКИ G 01 G 19/08.

33. Grandi numeri da Komatsu// Nuovo Cant.- 1992.-26, №6.- P.83-87.

34. A.c. №226814 СССР, МКИ В 66 С 3/16. Автоматический ограничитель нагрузки на крюк крана трубоукладчика /Н.Я. Кершенбаум, A.JI. Липович, Е.И. Перчиковский, Ц.С. Хайтович. Опубл. 16.09.68. Бюл.№29.

35. Перчиковский Е.И. Системы стабилизации рабочей нагрузки на крюке трубоукладчика. Научно-технический реферативный сборник. М.: ВНИИ-Эгазпром. 1970.-Вып.5 С.5-9.

36. Кершенбаум Н.Я., Перчиковский Е.И. Стабилизация рабочих нагрузок на крюке трубоукладчика //Строительство трубопроводов. 1970,- №8. -С.18-19.

37. Cjevovodni transport. Dumicic Velimir. Lesic Ante. "Suvr. promet", 1985, 4, №3, с. 195-202.

38. World-wide construction scoreboard. "Pipe Line Ind.", 1986, 58, №5, с. 55-60,62-65.

39. A.c. №952722 СССР. МКИ В 66 С 23/90. Устройство для контроля устойчивости крана-трубоукладчика на гусеничном ходу /Головкин H.A., Ромахйн В.М., Беззуб А.К., Труфанова О.Н. Опубл. 24.10.82. Бюл. №31.

40. A.c. №169359 СССР. МКИ F 16 С 1/00. Трубоукладчик /Дудоладов Ю.В., Липович А.Л., Шибанов Н.П. Опубл. 7.02.65. Бюл. №6.

41. Трубоукладчик KOMATSU. Техническое описание и инструкция по эксплуатации.

42. A.c. №1463710 СССР. МКИ В 66 С 23/88. Устройство для контроля грузового момента крана-трубоукладчика /Щербаков B.C., Раац В.Ф., Руппель A.A., Матвейчук Д.С., Разоренков C.B., Кузьмин Г.В. Опубл. 07.03.89. Б.И. №9.

43. Хасилев В.Л., Волчек Н.В. Приборы безопасности зарубежных стреловых самоходных кранов //Стороительные и дорожные машины. 1987.- №10. -С. 10-11.

44. Lastmoment Warneinrichtung//Bd: Baumaschinendienst.-1993.-29, №9.-С.818.

45. Бяловас 3. Микропроцессорные ограничители грузоподъемности // Строительные и дорожные машины. 1987.- №9.- С.28-29.

46. Safety may be a bigger job then you think //Constraction equipment. 1985. July. P.27-29.

47. Кочура И.Ф. Система автоматизированного управления грейферным краном: Автореф. дис. канд. техн. наук. Днепропетровск. 1988. - 15 с.

48. Рохманов В.А., Лейнова A.A. Автоматизация изоляционноукладочных работ //Строительство трубопроводов. 1972.- №6. С.9-11.

49. A.c. №1162729 СССР. МКИ В 66 С 1/56. Троллейная подвеска для магистральных трубопроводов /Е.А. Аникин, B.J1. Чумаков. Опубл. 22.06.85. Б.И. №18.

50. Erdarbeiten bis ZU 25 Prozent schneller//Tiefbau Berufs genoss.-1992. -104, J42l.-P.38.

51. Шошиашвили М.Э., Загороднюк В.Т., Паршин Д.Я. Автоматизация изоляционно-укладочных работ / Новочерк. гос. техн. ун-т. Новочеркасск, 1996. - 147 с. - Деп. в ВИНИТИ 06.12.95, № 1252-В96.

52. Шошиашвили М.Э. Проблемы управления укладочной колонной для строительства магистральных трубопроводов // Изв. вузов. Сев.-Кавк. регион. Техн. науки. 1997. - № 2. - С. 116.

53. Шошиашвили М.Э., Булгаков А.Г. Автоматизация строительства неф-те- и газопроводов. М.: ВНИИНТПИ, серия «Технология, механизация и автоматизация строительства», 1999. Вып. 2. - 52 с.

54. Шошиашвили М.Э., Слуцкий В.П., Загороднюк Е.В. Методологические аспекты построения управляющих устройств для мобильных РТК // Изв. вузов. Сев.-Кавк. регион. Техн. науки. 1997. - № 3. - С. 21-23.

55. Загороднюк В.Т., Шошиашвили М.Э. Роботизация процессов строительства трубопроводов. Монография. Ростов н/Д : СКНЦ ВШ. 1999. - 156 с.

56. Шошиашвили М.Э., Загороднюк Е.В. Структура управляющей ЭВМ для трубоукладочной РТС // Изв. вузов. Сев.-Кавк. регион. Техн. науки. 1998. - № 2. - С. 110-111.

57. Шошиашвили М.Э. Автоматизация управления трубоукладочными колоннами. Ростов н/Д : СКНЦ ВШ. 2000. - 174 с.

58. Шошиашвили М.Э., Потерухин А.Н., Загороднюк Е.В. Моделирование изоляционно-укладочной колонны / Новочерк. гос. техн. ун-т. Новочеркасск, 1995. - 14 с. - Деп. в ВИНИТИ 06.12.95, № 3250-В95.

59. Шошиашвили М.Э. Алгоритмизация управления изоляционно-укладочной колонной // Изв. вузов. Электромеханика. 1999. - № 4. С. 93-96.

60. Гальперин А.И., Славов В.А., Андриенко В.К. Некоторые вопросырасчета трубоукладчиков /Тр. ВНИИСТ. 1971.-Вып. 25.-С. 201-207.

61. Паршин Д.Я., Шошиашвили М.Э. Автоматический контроль устойчивости кранов-трубоукладчиков //Строительные и дорожные машины, 1990. -№10. -С.16-18.

62. Сигорский В.П. Математический аппарат инженера.- Киев: Техника, 1975.- 768 с.

63. Паршин Д.Я., Шошиашвили М.Э. Система регулировки нагрузки на кран-трубоукладчик // Строительство трубопроводов, 1989. № 7.- С.42-44.

64. Шошиашвили М.Э. Контроль и управление нагружением трубоукла-дочного комплекса // Изв. вузов. Сев.-Кавк. регион. Техн. науки. 2000. - № 2. -С. ;

65. A.c. № 1533990 СССР. МКИ В 66 С 15/00. Устройство для автоматического регулирования нагрузки крана-трубоукладчика/ Д.Я. Паршин, М.Э. Шошиашвили, Г.Г. Гудиков. 0публ.07.01.90. Бюл. №1.

66. A.c. №1791345 СССР. МКИ В 66 С 13/22. Устройство для управления приводами подъема груза и стрелы крана-трубоукладчика /Г.Г. Гудиков, М.Э. Шошиашвили, Д.Я. Паршин. Опубл. 30.01.93. Бюл.№4.

67. Патент №2018901 Российской Федерации. МКИ G 05 D 1/00. Система регулирования расстояния между трубоукладчиками./М.Э. Шошиашвили, Г.Г. Гудиков, Д.Я. Паршин, А.И. Фабриков. Опубл. 30.08.94. Бюл. №16.

68. Шошиашвили М.Э., Гудиков Г.Г. Система автоматического регулирования расстояния между трубоукладчиками //ЭВМ и микропроцессоры в системах контроля и управления.- М.: МАДИ, 1992.-С.64-67.

69. Бесекерский В.А., Попов Е.П. Теория систем автоматического регулирования.- М.: Наука, 1975. 768 с.

70. Беляев Н.М. Сопротивление материалов.-М.: Физматгиз, 1962.856 с.

71. Малиновский В.А. Расчет прочности стальных канатов. М.: Машиностроение, 1989. - 249 с.

72. Корн Г., Корн Т. Справочник по математике для научных работников и инженеров. М.: Наука, 1973. - 832 с.

73. Шошиашвили М.Э. Управление динамикой РТК для строительства трубопроводов //5-я Междунар. науч.-техн. конф. по динамике технологических систем: Тез. докл. Ростовн/Д, 1997. - Т.2. - С. 105-106.

74. Шошиашвили М.Э. О принципах системы автоматического регулирования курса трубоукладчика в колонне // Механизация строительства. 1997. -№4.- С. 12-15.

75. Загороднюк В.Т., Шошиашвили М.Э., Гудиков Г.Г., Паршин Д.Я., Фабриков А.И. Способ регулирования курсового движения трубоукладчика и устройство для его осуществления. Патент № 2019496 РФ, МКИ В 66 С 1/56. Опубл. 30.08.94., Бюл. №16.

76. A.c. №1728116 СССР. МКИ В 66 С 1/56. Способ управления краном-трубоукладчиком с троллейной подвеской /М.Э.Шошиашвили, Г.Г. Гудиков, Д.Я. Паршин. Опубл. 23.04.92. Бюл.№15.

77. Вайнсон A.A. Подъемно-транспортные машины. М.: Машиностроение, 1974. - 431 с.

78. Исерлис Ю.Э., Мирошников В.В. Системное проектирование двигателей внутреннего сгорания. Л.: Машиностроение, 1981.-255 с.

79. Крутов В.И. Автоматическое регулирование двигателей внутреннего сгорания. М.: Машиностроение, 1978.- 614 с.

80. Барский И.Б., Анилович В.Я., Кутьков Г.М. Динамика трактора. М.: Машиностроение, 1973.- 319 с.

81. Дудоладов Ю.В., Липович А.Л. Результаты исследований трубоукладчика повышенного момента устойчивости //Строительство трубопроводов. 1966.- №12.- С.14-16.

82. Степанов К.В. Исследование динамических характеристик магистральных трубопроводов при строительстве: Дис. канд. техн. наук. М., 1970. -234 с.

83. Таран В.Д., Степанов К.В., Аникин Е.А. К вопросу о колебаниях трубопроводов при строительстве. Реф. сб. «Проектирование и строительство трубопроводов и газонефтепромысловых сооружений». № 12. - 1969.

84. Гомельский Ю.С. Электрические элементы электрогидравлических устройств автоматики.- М.: Энергия, 1968.- 144 с.

85. Чупраков Ю.И. Гидропривод и средства гидроавтоматики. М.: Машиностроение, 1979. -232 с.

86. Лещенко В.А. Гидравлические следящие приводы станков с программным управлением. М.: Машиностроение, 1975. -288 с.

87. Гамынин Н.С. Гидравлический привод систем управления. М.: Машиностроение, 1972.- 376 с.

88. Электрогидравлические следящие системы. Под ред. Хохлова В.А. -М.: Машиностроение, 1971.- 432 с.

89. Гидравлический следящий привод. Под ред. В.А. Лещенко. М.: Машиностроение, 1968.- 564 с.

90. Цуханова Е.А. Динамический синтез дросселирующих управляющих устройств гидроприводов. М.: Наука, 1978.- 255 с.

91. Попов Д.Н. Динамика и регулирование гидро- и пневмосистем. М.: Машиностроение, 1987.- 464 с.

92. Крутов В.И., Горбаневский В.Е., Кислов В.Г. Топливная аппаратура автотракторных двигателей. М.: Машиностроение, 1985.- 208 с.

93. Артоболевский И.И. Теория механизмов и машин. М.: Высшая школа, 1988.- 640 с.

94. Яблонский A.A. Курс теоретической механики. 4.2. Динамика. М.: Высшая школа, 1984.- 423 с.

95. Григорян С.С. Об основных представлениях динамики грунтов //

96. Прикладная математика и механика.- 1960.-Т.24.- №6.-С.1057-1072.

97. Феодосьев В.И. Десять лекций-бесед по сопротивлению материалов.-М., 1975.-198 с.

98. Определение грузоподъемности гусеничных кранов при использовании их в режиме передвижения по различным основаниям /Федоров В.М., Клоков E.H., Гудков Ю.И. //Монтажные и специальные строительные работы. Экспресс-информация.-1988.- №23.- С.7-17.

99. Беккер М.Г. Введение в теорию системы «местность машина». -М.: Машиностроение. 1973.

100. Современные численные методы решения обыкновенных дифференциальных уравнений /Дж.Холл, Дж.Уатт, Дж.Батчер.-М.: Мир, 1979.-312 с.

101. Моисеев H.H., Иванилов Ю.П., Столярова Е.М. Методы оптимизации. М.: Наука, 1978.- 348 с.

102. Минимизация в инженерных расчетах на ЭВМ /С.Ю. Гусин, Г.А. Омельянов, Г.В. Резников.- М.: Машиностроение, 1981.- 120 с.

103. Евтушенко Ю.Г. Методы решения экстремальных задач и их применение в системах оптимизации. М.: Наука, 1982.- 432 с.

104. Шошиашвили М.Э., Духопельников В.Д. Математическая модель САР курса трубоукладчика в колонне. / Новочерк. гос. техн. ун-т. Новочеркасск, 1995. - 13 с. - Деп. в ВИНИТИ 17.04.96, № 1251-В96.

105. Михайлов О.П. Автоматизированный электропривод станков и промышленных роботов. М.: Машиностроение, 1990.- 304 с.

106. Шошиашвили М.Э., Загороднюк Е.В. Система автоматического регулирования расстояния между трубоукладчиком и изоляционной машиной и ее математическая модель // Изв. вузов. Сев.-Кавк. регион. Техн. науки. 1997. -№ 2.-С. 118-119.

107. Схемы комплексной механизации работ по строительству линейной части магистральных трубопроводов. М.:ВНИИСТ,1980.-143 с.

108. Механика промышленных роботов. Кн. 1: Кинематика и динамика. /Под ред. Е.И. Воробьева. М. - 1988. - 358 с.

109. Водяник Г.М., Шошиашвили М.Э. Кинематическая модель автоматизированного крана-трубоукладчика // Изв. вузов. Сев.-Кавк. регион. Техн. науки. 2000. - № 2. - С.

110. Шаронов В.Г. Расчет нагрузок на трубоукладчики в изоляционно-укладочной колонне //Механизация строительства трубопроводов и газонефтепромысловых сооружений. М. 1978. - Вып. 1. -С. 20-24.

111. Воронцов Г.В., Шошиашвили М.Э., Загороднюк Е.В. Математическая модель и оптимизация укладки трубопровода в траншею // Изв. вузов. Сев.-Кавк. регион. Техн. науки. 1997. - № 3. - С. 63-70.

112. Дарков A.B., Шапошников H.H. Строительная механика. М.: Высшая школа. - 1986.- 607 с.

113. Воронцов Г.В. Основы динамики сооружений: Учеб. пособие по спецкурсу строительной механики. Новочеркасск. - 1993.

114. Воронцов Г.В., Шошиашвили М.Э., Загороднюк Е.В. Нелинейная теория напряженно-деформируемого состояния трубопровода при укладке в траншею // Изв. вузов. Сев.-Кавк. регион. Техн. науки. 1997. - № 4. - С. 67-69.

115. Карпенко М.П. Силовое воздействие на трубопровод и его напряженное состояние при укладочных работах // Строительство трубопроводов.1974. №5.

116. Воронцов Г.В., Кузина O.A. Тангенциальные матрицы жесткости нелинейно деформируемых тонкостенных стержней // Изв. вузов. Сев.-Кавк. регион. Техн. науки. 1996. №2.

117. Шошиашвили М.Э. Моделирование процесса управления изоляционно-укладочной колонной // Изв. вузов. Электромеханика. 2000. - № 2. С.

118. Титце У., Шенк К. Полупроводниковая схемотехника. М.: Мир, 1982.- 512 с.

119. Проектирование датчиков для измерения механических величин. -М.: Машиностроение, 1979.- 342 с.

120. Кемниц Ю.В. Математическая обработка зависимых результатов измерений. М.: Недра, 1970.- 192 с.

121. Новицкий П.В.,Зограф И.А. Оценка погрешностей измерений. JL: Энергоатомиздат, 1983.-73 с.

122. Грановский В.А., Сирая Т.Н. Методы обработки экспериментальных данных при измерениях. Л.: Энергоатомиздат, 1990.-288 с.

123. Емельянов Г.А., Шварцман В.О. Передача дискретной информации. -М.: Радио и связь, 1982.- 219 с.

124. Тутевич В.Н. Телемеханика. М.: Высшая школа, 1985. - 423 с.

125. A.c. №1730495 СССР. МКИ F 16 L 1/00. Трубоукладчик/Д.Я. Паршин, М.Э.Шошиашвили, Г.Г. Гудиков, А.И. Фабриков. Опубл. 30.04.92. Бюл.№16.

126. A.c. №1766833 СССР. МКИ В 66 С 23/44. Трубоукладчик /В.Т.Загороднюк, М.Э.Шошиашвили, Г.Г. Гудиков, А.И. Фабриков. Опубл. 07.10.92. Бюл.№37.