автореферат диссертации по обработке конструкционных материалов в машиностроении, 05.03.06, диссертация на тему:Управление процессами сварки плавлением по совокупности заданных свойств сварного соединения

РОССИЙСКИЙ ГОСУД АРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ ф^ФТД И ГАЗА ИМЕНИ И.М.ГУБКИНА

I А\\л

УПРАВЛЕНИЕ ПРОЦЕССАМИ СВАРКИ ПЛАВЛЕНИЕМ ПО СОВОКУПНОСТИ ЗАДАННЫХ СВОЙСТВ СВАРНОГО СОЕДИНЕНИЯ

05.03.06 — Технология и машины сварочного производства

Автореферат

Диссертации на соискание ученой степени доктора технических наук

** У*"

На правах рукописи

САС АНАТОЛИЙ ВАСИЛЬЕВ __ _

УДК 621.791.75

Москва, 1999

Работа выполнена в Московском государственном техническом университете им.Н.Э.Баумана и в Российском государственном университете нефти и газа им.И.М.Губкина

Научный консультант: докт.техн.наук, профессор Стеклов О.И.

Официальные оппоненты: д.т.н., профессор Бадьянов Б.Н.;

д.т.н., профессор Лившиц Л.С.; д.т.н., профессор Зверев В.Ю.

Ведущее предприятие-Инжениринговая нефтегазовая компания АО Всеросийский научно-исследовательский институт по строительству и эксплуатации трубопроводов и объектов ТЭК (ВНИИСТ)

Защита стоится " ^иаШск^ 2000г. в ауд на заседании специализированного Совета Д.053.27.13 при Российском государственном университете нефти и газа им.Губкина по адресу 117917, Москва, ГСП-1, Ленинский проспект, д.65.

Отзыв в одном экземпляре, заверенный печатью, просим направлять по указанному адресу.

Желающие присутствовать на защите должны заблаговременно известить Совет письмом на имя Председателя Совета.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке РГУ нефти и газа им.И.М.Губкина.

Телефон для справок 930-92-17.

Автореферат разослан

2000 г.

Ученый секретарь специализированного //

Совета докт.техн.наук,профессор ¿'Лу/иг^/ Е.Е.Зорнн

МЧЬР. У/ У О 9 У Г)

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность. Обеспечение необходимого качества выпускаемых изделий - постоянная забота разработчиков технологических процессов и оборудования для сварочного производства. Требования к качеству сварных соединений постоянно повышаются. А интенсификация производственных процессов приводит к возрастанию уровня технологических возмущений и, если не предпринимать дополнительных мер, к ухудшению качественных характеристик сварного соединения. Одним из основных путей - удовлетворения требований по качеству при максимально возможной производительности является повышение эффективности управления технологическими процессами.

Но до трети из внедренных автоматических и автоматизированных систем управления в сварке оказались неэффективными.Такое же положение сложилось и с технологическими процессами, управление которыми осуществляется операторами. Так, при ручной дуговой сварке (РДС) до 7080% брака возникает из-за неэффективного управления процессом вследствие низкой квалификации сварщиков.

Одной из основных причин неэффективного управления является то, что технологические процессы сварки не рассматривались как объекты управления совокупностью свойств сварного соединения и, как следствие, -предложения по автоматизации носили недостаточно обоснованный характер.

Проведенный анализ современного состояния и тенденций развития теории и практики автоматизации сварки показал, что внедрение систем автоматического управления качеством соединений сдерживается из-за отсутствия методики анализа техпроцессов сварки как объектов управления всем комплексом свойств соединения. А для технологических процессов, управление которыми осуществляется сварщиками, выработка обоснованных предложений затруднена и вследствие отсутствия математического описания взаимодействия сварщика с техпроцессом.

Цель работы. Обеспечение эффективного управления технологическими процессами сварки плавлением по совокупности свойств сварного соединения, включая и его служебные характеристики ( стойкость против коррозии, износостойкость и др.).

Для достижения цели в работе были поставлены следующие задачи:

- разработка методики анализа техпроцессов сварки плавлением как объектов управления совокупностью свойств сварного соединения;

- использование разработанной методики при исследовании процессов сварки как объектов управления свойствами сварного соединения;

- разработка систем управления процессами дуговой сварки и наплавки по схеме с идентификатором в цепи обратной связи;

- разработка математической модели взаимодействия сварщика с технологическим процессом;

- разработка технических средств подготовки электросварщиков.

Решение поставленных задач позволяет повысить эффективность

управления процессами сварки путем перехода от проектирования систем управления параметрами режима или отдельными свойствами соединения к проектированию систем управления комплексом свойств соединения и перехода к проектированию научно обоснованных средств и методик подготовки сварщиков.

Научная новизна:

Разработана методика анализа процессов сварки плавлением, заключающаяся в совместном, с учетом действия контролируемых и неконтролируемых возмущений, решении в пространстве допустимых значений параметров режима системы критериальных неравенств теоретических и формальных моделей совокупности показателей качества сварного соединения и позволяющая выбрать требуемую систему управления технологическим процессом.

Разработана математическая модель взаимодействия сварщика с технологическим процессом, которая базируется на выявленном в работе системообразующем факторе квалификации сварщика - программах моторного выхода, учитывает свойства анализаторных систем и памяти оператора, характеристики контура регулирования длины дуги, и позволяет проектировать эффективные технические средства и методики подготовки и аттестации сварщиков.

Практическая ценность и результаты внедрения.

На основе методики анализа технологических процессов сварки как объектов управления совокупностью свойств соединения:

проведено исследование процесса аргонодуговой сварки прямошовных труб из стали 12Х18Н10Т и внедрена система

управления качеством сварных соединений с идентификатором в цепи обратной связи;

проведено исследование процесса наплавки под слоем флюса рабочего слоя прокатных валков с чередованием в шахматном порядке свойств наплавленных участков и внедрена система программного регулирования качеством наплавки с идентификатором в цепи обратной связи.

Суммарный годовой экономический эффект от внедренных систем составляет более 7 млн. рублей (все экономические данные в ценах 1998 г.).

На основе математической модели взаимодействия сварщика с технологическим процессом:

разработан и внедрен алгоритм поэтапного формирования профессионального мастерства при минимальных затратах; разработаны и внедрены технические средства и способ формирования системообразующего фактора мастерства — программ моторного выхода на различные технологические операции.

Экономия только на электродных и вспомогательных материалах при подготовке нескольких групп новичков до 111-го разряда составила более 2 тыс. рублей на одного подготовленного.

На защиту выносятся следующие положения и результаты работы:

методика анализа технологических процессов сварки плавлением как объектов управления совокупностью свойств сварного соединения;

результаты экспериментального исследования характеристик технологического процесса аргонодуговой сварки труб из стали 12Х18Н10Т, технологического процесса наплавки под слоем флюса рабочего слоя прокатных валков, спектральных характеристик сигнала зондового датчика при лазерной сварке; способ оценки при сварке неконтролируемых возмущений по разности измеренной и вычисленной по модели температуре точки поверхности "очага плавления";

передаточная функция по температуре точки поверхности сварочной ванны при действии различных возмущений; способ формирования системообразующего фактора квалификации сварщиков — программ моторного выхода, заключающийся в безвизуальном воспроизведении предъявляемых траекторий стыка.

Апробация работы: Материалы диссертации докладывались на следующих конференциях и семинарах: Всесоюзной научно-технической конференции "Современные методы управления электросварочным оборудованием", Ленинград, 1981; Всесоюзной конференции "Повышение эффективности и использование вычислительной техники в сварке", Липецк, 1982; Конференции "Повышение качества и эффективности сварочного производства ", МДНТП им. Дзержинского, Москва, 1980; Конференции "Эффективность автоматизации процессов сварки", МОДНТП, Люберцы, 1981; Общемосковском семинаре "Проблемы инженерной психологии", Москва, 1989; Научном семинаре кафедры сварки МАСИ, Москва, 1989; Научном семинаре кафедры нефтегазового и химического аппаратостроения ГАНГ им. И.М.Губкина, Москва, 1990, 1993; Московском семинаре сварщиков при МГТУ им. Н.Э.Баумана,1979, 1989; Объединенном семинаре "Автоматика, источники питания и нагрева, неразрушающий контроль" и "Технологические процессы, материалы и оборудование для сварки сталей", ИЭС им. Е.О.Патона, Киев, 1991; Международной конференции "Современные проблемы и достижения в области сварки, родственных технологий и оборудования", Санкт-Петербург, 1995; Втором международном конгрессе "Защита 95", Москва, 1995.

По теме диссертации опубликовано 44 печатных работ, получено 13 авторских свидетельств.

Автор выражает глубокую признательность д.т.н., проф.: лауреату Ленинской премии Акулову А.И. и лауреату Государственной премии Гладкову Э.А. за их помощь и ценные советы при подготовке настоящей работы.

Структура и объем работы: Диссертация состоит из введения, 6 глав и общих выводов изложенных на 289 страницах машинописного текста с 7 таблицами и 68 иллюстрациями, списка использованных источников из 265 наименований и приложения.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении рассмотрены вопросы эффективного управления процессами сварки плавлением и обеспечения качества соединений. Показано, что при современном уровне развития технических средств управления технологическими процессами необходимо переходить от проектирования систем управления отдельными параметрами режима или соединения к проектированию систем управления совокупностью свойств соединения. Показано, что анализ эффективности систем со сварщиком в контуре управления затруднен из-за отсутствия математической модели взаимодействия сварщика с технологическим процессом.

Перечислены вопросы, решению которых посвящена диссертация: формирования совокупности показателей оценки качества соединений, построения области качественного состояния процесса, влияния возмущений и их оценки, выбора информационных и управляющих входов, свойств анализаторных систем и памяти сварщиков, информационных характеристик процесса ручной дуговой сварки.

Приведены научные методы, используемые в работе при исследовании перечисленных проблем. Сформулированы положения, составляющие научную новизну полученных результатов. Приведены практические разработки, в которых были использованы теоретические и расчетные положения работы, а также результаты, выносимые на защиту.

Первая глава посвящена анализу эффективности управления процессами сварки плавлением. Входными переменными при анализе служили параметрами режима, выходными - геометрические, эксплуатационные, технико-экономические и другие характеристики сварного соединения. Учитывалось также действие различных возмущений. Были рассмотрены вопросы истории, современного состояния и тенденции развития средств автоматизации сварки плавлением. Выделен ряд этапов с достаточно условными границами: формирование предпосылок для автоматизации - обеспечение условий горения дуги; снижение уровня действующих возмущений за счет стабилизации энергетических параметров дуги; создание теоретических основ автоматического управления сварочными процессами и основ проектирования регуляторов параметрами дуги; этап разработки датчиков, появления малоинерционного инструмента управления и разработки систем управления, замкнутых непосредственно на сварное соединение(регулирование глубины проплавления). Большой вклад в развитие автоматизации дуговой сварки внесли советские ученые Дульчевский Д.А., Хренов К.К., Дятлов В.И., Патон Б.Е., Рабинович Н.Я.,

Каспржак Г.М., Алекин Л.Е., Акулов А.И., Лебедев В.К., Гладков Э.А. и другие. Однако, до трети разработанных систем оказались неэффективными. И одна из основных причин неэффективности в том, что технологические процессы сварки рассматривались только как объекты управления отдельными параметрами режима или отдельными характеристиками соединения. Современный же этап развития средств автоматизации требует перехода к управлению совокупностью свойств сварного соединения. Успешная реализация такого управления зависит от целого ряда факторов: состава информационной базы - системы датчиков; наличия математических моделей элементов технологии, связывающих показатели качества с параметрами процесса; наличия средств, позволяющих в ходе процесса оценивать его состояние и вырабатывать управляющие воздействия; наличия методики анализа технологических процессов сварки как объектов управления качеством сварных соединений. Проведенный обзор средств оценки параметров сварочных процессов и исполнительных устройств показал, что: а) современные измерительные средства позволяют получить информацию обо всех основных параметрах режима ; б) в ходе процесса сварки невозможно измерить большинство показателей качества соединений как, например, прочность, стойкость против возникновения горячих и холодных трещин, межкристаллитной коррозии, износостойкость и др.; в)исполнительные устройства позволяют с достаточным для процессов сварки быстродействием отрабатывать различные технологические возмущения; г)нет методик, позволяющих для конкретного процесса определить необходимый и достаточный состав измерительных и исполнительных устройств

Исследование математических моделей технологических процессов сварки плавлением и элементов контура их управления показало, что для проектирования и анализа эффективности использования систем автоматического управления существует достаточно серьезная математическая база, большое количество математических моделей элементов оборудования и технологии, разработана методология построения моделей для выбора оптимальной совокупности базовых параметров режима. Но при разработке систем управления возникают проблемы идентификации моделей, выбора совокупности моделей показателей качества соединения, определения требуемой их точности и допустимого времени счета. Кроме того, невозможен анализ эффективности управления процессами сварки плавлением с оператором в контуре, вследствие отсутствия математической модели деятельности сварщика. Проведенный в главе анализ состояния

вопросов управления и автоматизации процессов сварки показал, что из всех б

компонент, необходимых для создания систем управления совокупностью свойств сварных соединений, наиболее узким звеном является отсутствие методики анализа техпроцессов сварки как объектов управления качеством соединений и определения требуемой системы управления и отсутствие модели взаимодействия сварщика с технологическим процессом. Проведенный в главе анализ позволил сформулировать поставленные в работе задачи.

Во второй главе рассмотрены основы анализа технологических процессов сварки плавлением как объектов управления качеством сварных соединений, основы проектирования систем управления. Обзор существующих подходов и практики проектирования показал, что построение систем управления сваркой плавлением представляет определенную сложность из-за большого количества управляемых и неуправляемых параметров, оказывающих существенное влияние на конечный результат и, как следствие, вопрос выбора наиболее важных параметров регулирования различными специалистами решается неоднозначно. Наиболее разработанной до настоящего момента является созданная в 50-х годах методика проектирования дуговых автоматов, позволяющая по наиболее жестко регламентируемому отклонению параметра шва (чаще глубины проплавления) выбирать основные параметры системы. Проектирование систем управления одним из параметров режима или шва базируется на хорошо разработанном аппарате теории автоматического регулирования. Но при сварке плавлением необходимо обеспечить выполнение требований по многим характеристикам сварного соединения, т.е. необходимо управление несколькими выходными параметрами. Поэтому использование методов проектирования одномерных систем в чистом виде возможно только при разделении технологического процесса на отдельные независимые каналы.

Однако разделить сварку плавлением на отдельные независимые процессы, осуществить декомпозицию ее как объекта управления на части меньшей сложности практически невозможно. Во время сварки одновременно протекает целый ряд сложных взаимосвязанных физико-химических явлений, определяющих значение показателей качества соединений и зависящих в той или иной степени от всех входных переменных процесса.

Анализ технологических процессов сварки плавлением (Рис. 1) позволил отнести их к многомерным многокритериальным не полностью управляемым объектам с не полностью наблюдаемым выходом. Часть показателей качества сварных соединений (геометрические размеры и ряд

7

других) может быть измерена в процессе сварки прямым или косвенным путем. Большинство же показателей (стойкость против межкристаллит-ной коррозии, износостойкость и т.п.) измерить в ходе процесса невозможно. Как правило, в разработанных системах управления число управляющих воздействий меньше, чем число регулируемых показателей.

В работе предложено вначале формировать совокупность требований к характеристикам соединения, а затем проектировать систему, которая этим требованиям удовлетворит, т.е. вести проектирование систем на основе решения обратной задачи управления качеством. Анализ технологического процесса сварки как объекта управления свойствами сварных соединений предложено вести в пространстве, координатными осями которого служат входные переменные процесса. Совокупность ограничении на показатели качества у, и у, выделяет в пространстве область качественного состояния Ок, технологического процесса, а физические ограничения х,+ и х;~ на возможные значения управляющих переменных составляют область ресурсов управления.

Вследствие действия возмущений точка, отображающая состояние

технологического процесса, будет перемещаться в пространстве состояний, и

задача проектирования сводится к тому, чтобы так выбрать рабочую точку

процесса и систему управления, чтобы точка, отображающая

состояние технологического процесса не вышла за Ок. В работе введено

понятие рабочей области технологического процесса Ор, как совокупности

рабочих точек, когда точки отображающие состояние техпроцесса не выходят

за пределы Ок. С возрастанием уровня возмущений сужается. Применение

систем управления, отрабытывающих возмущения, расширяет Г2р.

Компенсация возмущений по неуправляемым входам возможна только за

счет регулирующего воздействия. Оценка отклонения ненаблюдаемых

показателей осуществляется по модели. Решение вопроса о составе

наблюдаемых входных переменных определяется требуемой точностью

оценки показателей качества, составом и уровнем возмущений по

контролируемым входам. При большом уровне неконтролируемых

возмущений возрастает дисперсия адекватности моделей оценки показателей

качества соединений, что приводит к необходимости учета таких возмущений

при выработке управляющих воздействий. Решение вопроса о необходимом

количестве управляющих воздействий зависит от уровня и состава

возмущений, от требований к качеству изделия. В главе сформулирован

состав и рациональная последовательность этапов анализа процессов сварки.

В соответствие с этой последовательностью в работе проводилось

исследование особенностей этапов анализа. 8

В третьей главе решались вопросы формирования совокупности показателей качества соединений, построения моделей зависимости показателей качества от параметров режима, влияния возмущений, построения качественной и рабочей областей техпроцессов, формирования функционала оптимизации.

Совокупность используемых показателей с позиции реализуемости проектируемой системы управления должна быть минимальной, но обеспечивающей необходимую достоверность оценки качества соединения. С целью формирования процедуры определения совокупности показателей, в работе был рассмотрен ряд процессов сварки плавлением: аргонодуговая сварка прямошовных труб из стали 12X18Н1 ОТ, сварка торцевых тонколистовых соединений сильфонов, наплавка рабочего слоя прокатных валков. В результате исследований предложено для автоматизируемых технологических процессов процедуру формирования показателей осуществлять в два этапа. Для отлаженных техпроцессов состав первичных показателей следует формировать исходя из требований ГОСТа и ТУ на свариваемое изделие, а затем с целью снижения размерности вектора оценки качества анализировать его на избыточность и реализуемость, отсеивая показатели с "мягкими"(автоматически обеспечиваемыми при выполнении требований по другим показателям) ограничениями. Так, например, для процесса аргонодуговой труб из стали 12Х18Н10Т, из первичного состава более чем двадцати показателей, после анализа осталось четыре показателя: ширина обратного валика, глубина подрезов, стойкость против возникновения горячих трещин, стойкость против межкристаллитной коррозии.

При разработке новых изделий на предварительном этапе исследований проектировщик на основании своего опыта формирует первичный набор показателей, который в дальнейшем подвергается экспертной оценке. Так, например, экспертной оценке был подвергнут набор показателей качества сварки в С02 спиральношовных труб.

На следующем этапе исследований были получены модели зависимости показателей качества рассмотренных техпроцессов от входных параметров, затронуты некоторые вопросы их построения. Показано, что при современном уровне развития микропроцессорной техники наиболее целесообразной областью применения экспериментально-теоретических моделей является расчет области допустимых параметров режима, оптимизации технологии. В случае использования модели в контуре системы управления, их необходимо упрощать, аппроксимируя регрессионными зависимостями.

Экспериментально-теоретическая модель была построена по экспериментальным данным, полученным Львовым В.Н., для одного из основных показателей качества продольных сварных швов труб из стали 12Х18Н10Т - стойкости против межкристаллитной коррозии. Каталитические свойства дугового разряда на процесс поглощения азота жидким металлом сварочной ванны приводят к тому, что на форсированных режимах (500-600А), количество азота в шве более чем на порядок превышает количество кислорода. Поэтому, количественная оценка стойкости проводилась по отношению концентрации титана, не связанного в нитриды, к концентрации углерода в шве. Количество нитридов в шве зависит от протекания двух взаимосвязанных процессов: поглощения азота жидким металлом ванны и образования нитридов титана. Зависимость концентрации азота, нитридов титана и степень стабилизации металла шва титаном была получена в результате совместного численного решения уравнений, описывающих вышеуказанные процессы. Отклонение экспериментальных точек Львова В.Н. от расчетных зависимостей составило не более 10%.

Остальные, используемые в работе модели оценки значения показателей качества, были получены путем обработки экспериментальных данных. Экспериментальные модели могут использоваться как для построения области качественных режимов, так и для управления. Но они имеют формальный характер и адекватны в узком диапазоне входных параметров. Необходимость построения моделей, адекватных в широком диапазоне, приводит к резкому возрастанию трудоемкости их получения.

В случае одного-двух показателей качества построение области ка-ачественного состояния процесса Ок, может быть осуществлено и по совокупности экспериментальных точек. Так, например, был определен допустимый диапазон отклонения геометрических параметров сборки при сварке сильфонов. Задача усложняется, если при оценке качества нужно не только зафиксировать факт: годен - не годен, но и определить тип дефекта на границе области. Такой подход позволяет обеспечить гарантированное качественное соединение, но, как показали длительные исследования в Институте сварки США, слишком громоздок. Применение уравнений при построении качественных областей не вызывает затруднений для техпроцессов с одним-двумя показателями и двумя-тремя варьируемыми параметрами режима. Так, использование уравнений, характеризующих показатели качества торцевых соединений, позволило установить допустимые диапазоны изменения сварочного тока для аргонодуговой и микроплазменной сварки и показать невозможность сварки свободной дугой в аргоне металла толщиной менее 0,07 мм. Однако для большинства техпроцессов сварки плавлением ограничиться одним-двумя

показателями качества и параметрами режима невозможно. Поэтому была разработана процедура, позволяющая определять область Q„ независимо от количества показателей качества и параметров режима. В линейном варианте QK, выпуклая и определяется массивом граничных точек Xs от решения системы уравнений показателей качества с подстановкой ограничений у¡+ и уf и ограничений на параметры режима и х,\ Дня каждой точки суммарного массива Xs вычисляются значения показателей качества и проверяется соблюдение условий по ограничениям.

Оставшиеся после процедуры точки составляют массив узловых точек QK. Если массив пустой - применение любой системы управления бессмысленно. Необходимо изменить технологию, что означает и переход к другой системе уравнений. При определении у,-* и у," необходимо учесть погрешность оценки показателей качества по модели (для регрессионных моделей - дисперсию адекватности Оад(у) ). Для автоматизации расчета QK разработана программа ANALWP, имеющая модульную структуру и состоящая из ряда подпрограмм. Преимущество предложенного метода расчета - его неитерационный характер и малое время счета, слабо зависящее от размерности задачи. Недостаток - ограниченность используемых линейных моделей, которую для конкретного нелинейного объекта можно преодолеть путем создания многолистной кусочнолинейной модели. Метод применим к мультипликативным моделям после их логарифмирования. Так, по мультипликативным моделям и данным Кривошеи В.Е. была построена область QK для процесса автоматической сварки под флюсом стыковых соединений без скоса кромок стальных (СтЗ) пластин. Пример построения QK по нелинейной модели был выполнен для электронно-лучевой сварки и данным Рыкалина H.H. и Зуева И.В.

В работе проведено исследование влияния возмущений на характеристики рабочей области Qp и выбор рабочей точки. Влияние возмущений на параметры Qp может быть весьма существенным. Так, для процесса двусторонней сварки стальных пластин погруженной дугой уровень возмущений по напряжению на дуге в 2В сокращает площадь сечения Qp плоскостью ток-скорость в 2,5 раза, а уровень возмущений в 7В -в 8 раз. Неблагоприятное сочетание возмущений снижает стойкость пря-мошовных труб из стали 12Х18Н10Т против возникновения горячих трещин на 25%. В случае вероятностного характера ограничений возмущения влияют как на значение показателей качества, так и на значение ограничений, что необходимо учитывать при построении Qp. Для построения нужно иметь информацию о дисперсии показателей, которые при наличии моделей находятся по дисперсии параметров режима.

В работе показано, что процедура построения Г2Р для линейных и кусочно-линейных моделей идентична процедуре построения С2Р, но значения у,+ и у;" при этом необходимо соответственно уменьшать или увеличивать на величину кстУ]. Если при построении оказывается, что множество £!р - пустое, брак неизбежен при любой рабочей точке внутри Ок. Основная трудность при определении оптимальной рабочей точки заключается в выборе функционала оптимизации. Формирование функционала зависит от требований к конкретному сварному соединению и особенностей конкретного техпроцесса. В работе рассмотрено четыре варианта формирования функционала. Для ответственных изделий, когда множество □р - пустое, целесообразна оптимизация по статистическому критерию -максимизации вероятности нахождения отображающей состояние процесса точки в £1К. При введении нормирующих множителей г^ = у,Юу1 решение задачи минимума риска несоблюдения технологии сводится к поиску центра "тяжести" многомерной области £2К. При существовании £1Р (малом уровне возмущений) частным критерием оптимизации может служить любой показатель качества соединения, любой параметр режима либо их свертка. В случае, когда число управляющих воздействий меньше числа регулируемых показателей, текущую оптимальную рабочую точку предложено формировать по минимуму взвешенного среднеквадратического отклонения показателей качества. Учитывая, что неконтролируемые возмущения могут приводить к разрыву производной функционала, рассмотрен вариант с функционалом модульного типа, реализация которого была выполнена по методу Розенброка. Последние два варианта функционала использовались нами при управлении арго-нодуговой сваркой нержавеющих труб.

В четвертой главе рассмотрены вопросы оценки показателей качества в ходе процесса, влияния и оценки неконтролируемых возмущений, проведено исследование процессов сварки как источников электромагнитных излучений в инфракрасной области спектра и, на основании проведенного в третьей и четвертой главах исследования этапов анализа сварки плавлением как объекта управления качеством сварных соединений, разработаны алгоритм и методика анализа рассматриваемых процессов и выбора требуемой системы управления.

Возможность прямой или косвенной оценки какого-либо показателя качества сварного соединения позволяет организовать замкнутую систему управления по соответствующему показателю. Выбор и обоснование параметров косвенной оценки и разработки датчиков измерения

этих параметров представляет достаточно сложную задачу. В работе рас-12

смотрены примеры косвенной оценки изменения глубины противления по температуре точки плавления для аргонодуговой сварки, и по сигналу зондового и спектрального датчиков состояния плазменного факела для лазерной сварки. Оценка изменения глубины проплавления по температуре наружной точки поверхности осуществляется с запаздыванием. С целью повышения точности оценки, это запаздывание необходимо уменьшать, приближая точку съема информации к месту ввода тепла. Однако, при размещении точки съема над поверхностью сварочной ванны в сигнале, как показали исследования, появляются составляющие, не связанные с глубиной проплавления. И, поскольку дефекты "фиксируются" в шве с инерционностью тепловых процессов, а переходной процесс имеет апериодический характер, то полезной является информация, инерционность изменения которой сопоставима с тепловой инерционностью. Поэтому, для управления показателями качества поступающую информацию следует усреднять на интервале «Тт/3, где Тт - инерционность тепловых процессов. Для технологических процессов, где снижение быстродействия нежелательно (сварка тонколистовых конструкций, лазерная сварка и т.п.), был разработан способ компенсации запаздывания путем формирования управляющего воздействия с учетом прогноза изменения регулируемого показателя. Учитывая, что прямое или косвенное измерение большинства показателей на настоящий момент невозможно, их оценку следует осуществлять по моделям. Регрессионные статические уравнения, при апериодическом характере переходного процесса, могут быть использованы при условии, что время расчета по модели и формирования сигнала управления должно быть на порядок меньше (по крайней мере меньше, чем Тт/3), чем тепловая инерционность. Значения показателей качества, вычисленные по модели по контролируемым входам, отличаются от реальных, которые зависят также и от неконтролируемых возмущений. Учитывая, что номенклатура датчиков постоянно расширяется, отнесение входных переменных к классу контролируемых или неконтролируемых достаточно условно. В ходе процесса уровень неконтролируемых возмущений изменяется и, чтобы гарантировать необходимую точность оценки по модели, требуется завышать число контролируемых входов. Поэтому целесообразно использовать минимальный набор контролируемых входов, обеспечивающих необходимую точность оценки (адекватность модели) при конкретном уровне возмущений, а при изменении уровня - перестраивать модель.

Дня того, чтобы учесть влияние неконтролируемых возмущений на

весь набор показателей качества, необходимо находить такой параметр

13

(фиктивный показатель качества), который зависит от всех тех переменных, что и остальные показатели, но может быть легко измерен в ходе процесса. Таким фиктивным параметром для дуговых процессов сварки была выбрана температура точки поверхности сварочной ванны (или шва). Разность между измеренной и рассчитанной по модели температурой служит мерой влияния неконтролируемых возмущений и может быть использована для корректировки показателей качества. В работе предложен простой способ компенсации неконтролируемых возмущений с подстройкой свободных членов уравнения связи показателей качества (в частности, глубины проплавления) с параметрами режима. Рассмотрены варианты компенсации неконтролируемых возмущений теплофизической природы разного знака, а также возмущений теплофизического и гидродинамического характера. На основе исследования ряда технологических процессов, характеризующихся различными температурными режимами и спектральными диапазонами, разработана методика исследования процессов сварки как источников электромагнитных излучений в ИК-области спектра. Методика заключается в анализе сопутствующих сварке излучений выбранных нагретых участков поверхности обрабатываемого изделия как в установившемся, так и в динамическом режимах с учетом изменения состояния поверхности, присутствия различного рода засветок отраженным или собственным излучением. По результатам исследований был построен обобщенный спектрально-энергетический портрет технологических процессов сварки, что дает возможность обоснованно подходить к выбору датчиков спектральных диапазонов измерения температуры.

Исследование этапов анализа технологических процессов сварки плавлением, как многокритериальных объектов в пространстве наблюдаемых параметров режима, легло в основу методики проектирования систем управления. Вначале (Рис.2), после ввода исходных данных по составу показателей качества, ограничений на показатели у* и у{ и входные переменные х; и х;" рассчитывается качественная область Пк. При отсутствии Г2К, рассматриваются варианты изменения ограничений у* и уГ или перехода к другому техпроцессу. При существовании О к, вводятся исходные данные дисперсии возмущений по информационным входам, дисперсии воспроизводимости и адекватности моделей, и рассчитывается рабочая область Ор. При отсутствии Ор ввод новых информационных входов в соответствии с их рангом р* продолжается до тех пор, пока какая-либо из проекций возможной рабочей области на показатели качества Ау, остается отрицательной. Ранг информационного вхо-

14

да определяется средневзвешенным вкладом его дисперсии в дисперсию показателей качества и стоимостью соответствующего датчика. Поиск оптимальной рабочей точки осуществляется внутри Ор. Затем определяется необходимость включения в состав системы управления контура компенсации неконтролируемых возмущений и количество управляющих воздействий .¡гр. Ранг управляющего воздействия зависит от средней значимости его влияния на показатели качества и стоимости исполнительного устройства. Число управляющих воздействий определяется исходя из значения коэффициента компенсации возмущений к^р, который должен быть больше единицы.

В пятой главе проведено исследование характеристик оператора ручной дуговой сварки (РДС) как элемента в контуре управления технологическим процессом. Вначале была определена информация, поступающая к оператору от объекта управления. Методом парного сравнения были обработаны данные анкетного опроса 24 сварщиков 4-6 разрядов. Анализ полученных результатов показал, что число используемых факторов избыточно и колеблется от 5 до 9-ти, их состав даже для высококвалифицированных сварщиков может быть различным. Наиболее значимым фактором в 18-ти случаях была названа длина дуги. Кроме того, согласно экспертной оценке учебных мастеров, задача поддержания длины дуги служит основной психологической установкой при начальном обучении. Поэтому, учитывая что в конкретный момент времени оператор работает как одноканальный процессор и может реагировать только на одну единицу информации, первоначально анализ взаимодействия оператора РДС с процессом был проведен по простейшей модели контура управления "зрительный анализатор - моторный выход", причем выходным регулируемым параметром была принята длина дуги. В модели зрительный анализатор был представлен в виде совокупности двух звеньев. Нелинейного, зона нечувствительности которого задается разрешающей способностью зрения, и апериодического с запаздыванием.

При моделировании контура на ЭВМ был использован приближенный метод исследования устойчивости и автоколебаний нелинейных систем. Установлено, что со снижением порога чувствительности возрастает амплитуда автоколебаний и, чем меньшую амплитуду требуется обеспечить, тем в большем диапазоне необходимо изменять коэффициент передачи моторного выхода, т.е. тем выше требования к адаптационным свойствам моторного выхода.

Поэтому, для оценки допустимого временного интервала качественного регулирования оператором РДС в режиме "зрительный анализатор -

15

моторный выход (ЗА-МВ)", на следующем этапе были исследованы характеристики зрения в условиях реальной работы. При наплавке валика в режиме непрерывного слежения за дугой, ощутимое утомление зрительного анализатора наступало через 10-30с;_ в режиме чередования наблюдения за дугой и ванной по Юс - через 6-9 мин., а при работе в этом же режиме, но с чередованием 2-х минутной работы (наплавки) валика с паузой в 1 минуту, время непрерывной работы с качеством наплавки в соответствии с квалификацией, составило 1-2 часа. Таким образом, результаты экспериментов показали, что длительная работоспособность при реальной сварке не может быть объяснена моделью "ЗА-МВ" в режиме слежения за длиной дуги.

Для проверки предположения о том, что в промежутках времени между моментами получения информации сварщик ведет управление подобно программному регулятору, и для выявления связи характеристик программного моторного выхода (ПМВ) с квалификацией была проведена серия экспериментов. В первой серии сварщики выполняли наплавку валика по прямой траектории, а во второй - по окружности 065 мм, причем в обоих сериях наплавка проводилась при отсутствии текущей зрительной и слуховой информации. Проведенные эксперименты подтвердили, что навыки программных движений зависят от квалификации. Наличие ПМВ обеспечивает устойчивость зрительной и слуховой информации на уровне эталонов, что способствует их переносу в долговременную память и позволяет оператору формировать оптимальный режим считывания информации, оптимального взаимодействия работы зрения и слуха. Таким образом, наличие ПМВ на различные технологические операции является системообразующим фактором квалификации. Поэтому численные характеристики ПМВ могут (и должны) быть использованы при оценке квалификации сварщиков, а формирование ПМВ должно быть одной из основных задач начальной подготовки.

Проведенные исследования ПМВ, других свойств оператора, характеристик контура управления длиной дуги, информационных характеристик процесса послужили основой разработки представления о РДС как о единой системе: "объект управления (технологический процесс сварки) - анализаторы - программный блок - моторный выход".

Структурная схема (Рис.3) взаимодействия оператора с процессом

(ОБ) включает моторный выход (МВ), представленный апериодическим

звеном с коэффициентом передачи, зависящим от группы работающих

мышц и их текущего функционального состояния. Внутренняя обратная

связь МВ осуществляется через мышечно-суставные анализаторы поло-16

жения и скорости. Основная обратная связь осуществляется через зрение, канал которого включает зрительный анализатор (ЗА), импульсный элемент (ИЭ) и блок обработки зрительной информации (БОЗИ). В блоке обработки текущая информация сравнивается с эталонной, поступающей из блока памяти (БПЗСЭ). Импульсный элемент характеризует дискретность передачи информации. Передаточные функции зрительного и слухового анализаторов представлены апериодическими звеньями, коэффициенты передачи которых зависят от времени работы каналов. При работе в режиме разомкнутого управления уставка на моторный выход поступает из программного блока моторного выхода (ПБМВ). В ПБМВ записывается информация о состоянии анализаторов моторного выхода при наличии необходимых сигналов от зрения и слуха. При отсутствии программы оператор выполняет поисковые движения, отслеживая только одну единицу информации и оценивая результаты по сходству поступающей информации с эталоном, т.е. переходя в режим непрерывного слежения за одномерной целью. Время отработки возмущения при этом увеличивается, а точность корректирующих действий снижается. Возможность роста квалификации характеризуется обучаемостью оператора. Коэффициенты обучаемости, наряду с такими характеристиками как время реакции и зависимость коэффициентов передачи каналов от времени их работы, способность чередования работающих каналов также могут служить критериями отбора на профпригодность.

Разработанная модель может быть использована для решения различных практических задач: разработки технических средств и методик отбора контингента и обучения отобранных профессии сварщика, в том числе сварщика-монтажника; методик и средств текущей аттестации; требований к учебным программам по всем разрядам. Модель позволяет расчленить формирование навыков на элементы и контролировать поэтапное освоение квалификации, переходя от простых элементов к сложным и к их сочетаниям.

Шестая глава посвящена разработке систем и средств управления качеством сварных соединений. Наиболее подробно рассмотрен технологический процесс сварки прямошовных труб из стали 12Х18Н10Т на станах аргонодуговой сварки. Как показано в третьей главе, их качество определяется четырьмя показателями. Для реализации первого уровня управления качеством - оценки состояния технологического процесса -была разработана информационно-измерительная система (ИИС) сбора и первичной обработки информации о функционирования объекта. ИИС включает пять первичных датчиков измерения следующих переменных:

17

тока, скорости сварки, напряжения на дуге, толщины штрипса и температуры визируемой точки поверхности обрабатываемого изделия. Определение компонент А>а вектора качества осуществляется в суммирующем блоке по линейным моделям. В сумматоре предусмотрена настройка уставок и коэффициентов, а также возможность формирования обобщенной функции качества с учетом веса важности частных показателей. В зависимости от соотношения уровня выходного сигнала и границ допуска на критериальную функцию, загорается одна из ламп информационного табло. ИИС была выполнена в субблоках и вставных каркасах приборной стойки и испытана на опытном стане Московского трубного завода. Испытания проведены при различных вариантах настройки модельного блока. Эксперименты показали, что при сварке труб из ленты одной партии поставки, в качестве критериальной функции достаточно использовать или ширину обратного валика или температуру участка поверхности металла сварочной ванны (шва).

Использование ИИС для оценки состояния технологического процесса позволило упростить деятельность оператора и реализовать уровень автоматизированного управления. В этом случае, получая от ИИС оценку состояния процесса, сварщик при необходимости изменял величину управляющих воздействий (ток и скорость сварки). Структурная схема автоматизированной системы сварки нержавеющих труб (Рис.4) была составлена с учетом исследования статических и динамических характеристик его элементов. Вследствие того, что оператору кроме основных приходится выполнять и ряд вспомогательных операций, ему не всегда удавалось заметить нежелательные изменения в процессе даже при наличии информационной системы.

Дальнейшим развитием автоматизации сварки труб на станах АДС явилась разработка системы управления свойствами соединений с идентификатором в цепи обратной связи. Идентификатором объекта выполнялась оценка состояния процесса, а затем, по вычисленным отклонениям показателей, в блоке формирования управляющих воздействий определялись их текущие оптимальные значения. Текущая оптимальная точка параметров режима находилась из условия минимума взвешенного сред-неквадратического отклонения показателей. Реализация системы была осуществлена на базе тиристорного регулятора к выпрямителю ВКСМ-1000, в котором была изменена схема формирования уставки. Численное моделирование показало, что применение системы позволяет значительно уменьшить разброс по всем показателям качества. Данные моделиро-

вания подтверждены результатами испытания системы на Московском трубном заводе.

Технологический процесс наплавки на прокатные валки рабочего слоя с регламентируемым распределением свойств относится, с точки зрения автоматизации, к наиболее сложным процессам. Его реализация потребовала как программного изменения регулирующих воздействий, так и их коррекцию при действии различных возмущений. Для определения программы подачи электродного материала были рассмотрены различные возможные варианты поступления основного материала в сварочную ванну с учетом перекрытия как соседних валиков, так и слоев. При наплавке каждого из слоев с распределением свойств участков в шахматном порядке достаточно ограничиться программированием девяти возможных случаев. В установке для наплавки (реализованной на базе автомата А1401) координаты сварочной головки относительно наплавляемого участка определяются с помощью датчика линейных перемещений и датчика угла поворота. Затем, по измеренным координатам определяется концентрация легирующего элемента в основе Со и его требуемая концентрация Сн715 в наплавленном участке. Идентификация текущего значения концентрации Сн проводится в два этапа. Вначале по параметрам режима идентифицируются параметры сварочной ванны, а затем по этим параметрам, координатам и коду участка находится Сн. При рассогласовании С,,17 и С„ требуемая концентрация легирующего элемента в подаваемом материале обеспечивается соответствующим соотношением скоростей подачи электродных материалов. Специализированное программное устройство было выполнено на логических элементах. Внедрение системы программного регулирования при наплавке валков стана 1150 Мариупольского металлургического завода им. Ильича позволило повысить износостойкость валков и увеличить срок их службы в 22,5 раза. Суммарный экономический эффект от внедрения систем управления технологическими процессами сварки труб и наплавки прокатных валков составил около 7 млн. рублей.

Синтезированная на основе ПМВ модель взаимодействия оператора РДС с процессом, позволила спроектировать технические средства эффективной подготовки операторов. Были разработаны тренажеры для формирования навыка отслеживания траектории стыков (в том числе неповоротных и закрытых) под контролем зрения и (или) слуха, а также без обратных связей по зрению и слуху. Тренажеры комплектовались набором сменных шаблонов. Исследование потребительских свойств

разработанных тренажеров проводилось при оценке сформированности

19

элементов ПМВ у сварщиков различной квалификации, при формировании ПМВ на прямолинейную траекторию, а также при обучении нескольких групп новичков профессии электросварщика. Показано, что при подсчете количества допущенных при иммитации ошибок необходимо учитывать, что разные ошибки по отслеживанию траектории приводят к разным ошибкам в реальном процессе. В результате экспериментов по формированию ПМВ на тренажерах установлено, что обучаемость программным движениям в лучшем и худшем случаях отличалась в шесть раз. Внедрение тренажеров и поэлементное освоение программ моторного выхода позволило значительно сократить срок подготовки новичков до 3-го разряда (за 25-30 занятий), снизить затраты электродного и вспомогательного металла, а также заложить основы для быстрого дальнейшего роста квалификации. Экономический эффект составил 2 тыс. руб. на одного обученного.

ОБЩИЕ ВЫВОДЫ

1. Исследование процессов сварки плавлением показало, что для эффективного управления ими необходимо: - при разработке систем автоматического и автоматизированного управления процессами сварки, рассматривать техпроцессы как объекты управления совокупностью свойств соединения;

- подготовку операторов вести с учетом различных элементов взаимодействия оператора с процессом.

2. Любая попытка проектирования и использования любых средств автоматизации с целью обеспечения требуемого качества соединения не имеет смысла при несовместной системе критериальных неравенств показателей качества (отсутствует качественная область), и необходимо перейти на другой технологический способ или прием сварки.

Например, из-за невозможности аргоно-дуговой сварки обеспечить требуемое качество сильфонов с толщиной стенки менее 0,1 мм, было рекомендовано перейти на микроплазменную сварку.

3. С целью уменьшения риска при оценки качества соединения и упрощения проектируемой системы управления, набор критериев оценки качества предложено формировать в два этапа. Причем, первичный набор формировать исходя из требований ГОСТа и ТУ на свариваемое изделие, с привлечением при необходимости метода экспертных оценок, а затем состав перйичных критериев минимизировать, анализируя его на избыточность, реализуемость при сварке и наличие "мягких" ограничений ( ограничений выполняемых автоматически при выполнении ограничений на другие показатели).

Например, для процесса аргонодуговой сварки труб из стали 12Х18Н10Т из более чем двух десятков показателей первичного набора, осле анализа было рекомендовапно использовать четыре: ширину обратного валика, глубину подрезов, стойкость против возникновения горячих трещин, стойкость против межкристаллитной коррозии.

4. При действии возмущений по контролируемым и неконтролируемым входам и невозможности измерения части выходных показателей, управление сваркой плавлением необходимо вести по схеме с идентификатором в цепи обратной связи. Ввод измерительных каналов позволяет снизить информационную неопределенность процесса и продолжается до тех пор, пока какая-либо из проекций возможной рабочей области на показатели качества остается отрицательной (до появления возможной рабочей области ). Ввод управляющих каналов позволяет

уменьшить дисперсию показателей качества в информационно

21

обусловленных пределах и продолжается до тех пор, пока коэффициент компенсации возмущений остается меньше единицы (до появления реальной рабочей области).

5. Дифференцированный анализ влияния технологических возмущений на процессы сварки позволил установить взаимосвязь температуры точки поверхности очага плавления с параметрами процесса. Поэтому температура может служить условным (фиктивным) критерием качества, а разность между рассчитанной по модели по контролируемым входам и измеренной, зависящей как от контроллируемых, так и неконтроллируемых возмущений, температурой можно использовать как оценку уровня неконтролируемых возмущений для компенсации их влияния.

Способ компенсации неконтроллируемых возмущений был использован при разработке систем управления процессом аргонодуговой сварки труб.

6. Разработана методика исследования процессов сварки как источников электромагнитных возмущений в ИК-области спектра, состоящая в анализе сопутствующих процессу излучений выбранных нагретых участков обрабатываемого изделия как в установившемся, так и в динамическом режимах, с учетом изменения состояния его поверхности и присутствия различного рода засветок (посторонних электромагнитных излучений в ИК-области спектра не несущих информации о температуре очага плавления ). На основе анализа спектрально-энергетических характеристик излучений обоснованы спектральные интервалы измерения температур, обеспечивающие максимальное разрешение и минимальную погрешность измерений.

7. Установлено, что объём и точность воспроизведения профессиональных программных движений (программ моторного выхода - ПМВ) является ведущим (системообразующим) фактором квалификации сварщиков, который способствует:

- стабилизации поступающей от процесса зрительной и слуховой информации;

- формированию набора эталонов информации о состоянии процесса;

оптимизации работы анализаторных систем оператора.

Разработанная на основе ПМВ математическая модель представления РДС единой системой: "техпроцесс - анализаторы - программный блок - моторный выход" позволяет обоснованно подходить к решению следующих практических задач:

- разработки технических средств и методик отбора контингента

для обучения профессии сварщика; 22

-технических средств текущей аттестации;

- оптимизации технических средств обучения, требований к учебным программам и самих программ по всем разрядам.

8. Одним из основных путей развития сварочного производства в настоящее время является решение проблемы сертификации выпускаемой продукции, причем методологической основой такого решения может служить анализ процессов сварки как объектов управления совокупностью свойств соединения. Для реализации предлагаемого подхода необходимо:

- сформировать банк показателей оценки качества, позволяющий по исходным данным о марке металла, его толщине, характеристиках изделия, служебным характеристикам и др. выбирать в автоматизированном режиме конкретную совокупность показателей;

- сформировать банк данных по способам и моделям оценки значения показателей качества, позволяющий осуществлять расчет оптимальной рабочей точки как в статическом, так и в динамическом режимах и определять требования к характеристикам оборудования;

- сформировать банк данных по статическим, вероятностным и динамическим характеристикам оборудования.

9. Результаты работы использованы при разработке технических требований, технического задания и технического проекта АСУ сварки труб на станах АДС. Разработаны опытные образцы информационно-измерительной, автоматизированной и с идентификатором в цепи обратной связи систем управления систем управления сваркой на станах АДС с ожидаемым эффектом более 4,5 млн. рублей (все экономические данные в ценах 1998 г.). Внедрена система программного управления с идентификатором в цепи обратной связи для наплавки рабочего слоя прокатных валков на Мариупольском металлургическом заводе им. Ильича, что дало эффект более 2,4 млн. рублей в год. Методика проектирования систем управления качеством сварки плавлением внедрена во ВНИИЭСО, НПО "Судостроение" и других организациях. Проведено обучение пяти групп электросварщиков до третьего разряда начальным практическим навыкам с экономическим эффектом более 2 тыс. рублей на человека. Материалы работы используются в учебном процессе в курсе "Математические модели при расчете, проектировании и управлении сварочными процессами".

Основное содержание диссертации опубликовано в следующих работах:

1. Сас A.B. Повышение эффективности управления свойствами сварных соединений. Автоматическое управление // Сварочное производство, 1996, №7, С. 16-19.

2. Сас A.B. Повышение эффективности управления при ручной и механизированной сварке // Сварочное производство, 1996, №9, С.27-29.

3. A.Sas The increasing control efñciency//Abstracts of the second international congress protection 95 //M.: SAOG, 1996, p. 197.

4. Cac A.B., Акулов А.И. История и тенденции автоматизации сварки плавлением // Межвузовский сборник. Стабильность и качество сварных соединений и конструкций. М.: МАСИ(ВТУЗ-ЗИЛ), 1991, 163 с.

5. Сас A.B., Гладков Э.А. Технологический процесс сварки как объект в АСУ // Известия Вузов. Машиностроение, 1983, №8, с. 144-146.

6. Сас A.B., Гладков Э.А., Чернов A.B. Автоматизированная система управления качеством аргонодуговой сварки труб // Труды МВТУ, 1980, №337, С.81-88.

7. Гладков ЭКА., Якушин Б.А., Сас A.B. Принципы построения систем управления технологической прочностью // Автоматическая сварка, 1981, №6, С.4-8.

8. Гладков Э.А., Чернышев Г.Г., Сас A.B. Задачи управления качеством формирования шва при дуговой сварке // Известия ВУЗов. Машиностроение, 1981, №12, с. 11-12.

9. Гладков Э.А., Сас A.B., Ширковский H.A. Информационно-измерительная система процесса сварки труб на станах АДС // Сварочное производство, 1984, №2, С.25-27.

10. Лосев В.М., Сас A.B., Гладков Э.А. Вопросы идентификации моделей в дуговой сварке // Труды МВТУ, 1981, №363, c.lOI-IIO.

11. Гладков Э.А., Сас A.B., Бродягин В.Н. Принципы построения АСУ технологическим процессом сварки // Тезисы Всесоюзной конференции, Липецк, 1982, С.151-157.

12. Сас A.B., Гулаков C.B., Носовский Б.И. Управление сложными технологическими процессами дуговой сварки и наплавки // Сварочное производство, 1985, №8, с.30-32.

13. Гладков Э.А., Сас A.B., Ширковский H.A. Управление сваркой плавлением по идентифицируемым моделям // Известия ВУЗов. Машиностроение, 1985, № 8, C.10I-107.

14. Синельников Н.Г„ Cae A.B., Ганюшин В.М. Исследование качества сварки торцевых тонколистовых соединений в условиях действующих возмущений // Автоматическая сварка, 1985, №1, С.37-41.

15. Сас A.B., Иванов В.В., Тулубенский М.Г. Зондовые исследования частотных свойств плазменного факеле при лазерной сварке // Известия ВУЗов. Машиностроение, 1983, №1, с.129-131.

16. Стеклов О.И., Сас A.B., Зарытовский И.А. Пирометрическое обеспечение систем управления качеством сварочных процессов // Повышение эффективности и надежности инструмента, оборудования и сооружений нефтяной, газовой и нефтехимической промыпшенности. М.: МИНГ им. Губкина, 1989, С.41-46.

17. Акулов А.И., Гуслистов И.А., Сас A.B. Построение систем управления процессами сварки плавлением // Повышение качества и эффективности сварочного производства. М.: МДНТП им. Дзержинского, 1980, с.11-14.

18. Сас A.B., Грузинцев Б.П., Парахин В.А. Модельное представление деятельности оператора при ручной дуговой сварке // Труды МВТУ, 1985, №234, с.41- 51.

19. Стеклов О.И., Сас A.B., Грузинцев Б.П. Оценка качества регулирования дуговой сварки по модели контура "зрительный анализатор -моторный выход". М.: МИНГ, 1989, с. 14-20.

20. Гладков Э.А., Гуслистов И.А. Сас A.B. Динамические процессы в сварочной ванне при вариации действующих сил // Сварочное производство, 1974, №4, С.5-6.

21. Гладков Э.А., Сас A.B. Динамические характеристики свободной дуги постоянного тока с неплавящимся электродом // Сварочное производства, 1979, №3, с.3-4.

22. Сас A.B.. Гладков Э.А., Тулубенский М.Г. Расчет элементов систем автоматического регулирования сварочных процессов с помощью ЭВМ. М.: МГТУ, 1989,16 с.

23. Акулов А.И., Гуслистов И.А., Сас A.B. Динамика температурного поля поверхности металла сварочной ванны // Труды ТПИ, 1979, вып.2, С.22-26.

24. Акулов А.И., Сас A.B., Чернов A.B. и др. О связи температуры поверхности очага плавления с величиной проплавления // Известия ВУЗов. Машиностроение, 1981, №2, с. 106-109.

25. Сас A.B., Грузинцев Б.П. Профессия электросварщика. М.:Стройиздат, 1989,24 с.

26. A.C. 837655 (СССР) МКИ В23К 9/00. Способ регулирования процесса дуговой сварки / Б.Ф. Якушин, Н.Г.Гаджиев, А.В.Сас и др. // Б.И., 1981, №22.

27. A.c. 1013163 (СССР) МКИ В23К 9/10. Способ автоматического регулирования глубины проплавления / А.В.Сас, Э.А.Гладков,

A.В.Чернов // Б.И., 1983, №15.

28. A.C. 1123198 (СССР) МКИ В23К 26/00. Способ управления процессом лазерной сварки и устройство для его осуществления /

B.Н.Бродягин,А.В.Сас // Б.И., 1984, №17.

29. A.C. 1223542 (СССР) МКИ В23К 26/00. Устройство для лазерной сварки / А.В.Сас, М.Г.Тулубенский, Э.А.Гладков // Б.И., 1985, №4.

30. A.c. 1297093 (СССР) МКИ В23К 19/14. Тренажер оператора / А.В.Сас, Б.П.Грузинцев, В.А.Парахин // Б.И., 1986, № 37.

31. A.C. 1442345 (СССР) МКИ В23К 9/08. Способ двухдуговой сварки / А.М.Рыбачук, Г.Г.Чернышов, А.В.Сас и др. // Б.И., 1988, №45.

32. A.c. 1489933 (СССР) МКИ В23К 9/00. Способ тренировки сварщиков / А.В.Сас, Б.П.Грузинцев, В.А.Парахин // Б.И., 1989, №24.

33. A.c. 1618544 (СССР) МКИ В23К 9/10. Способ регулирования процессов дуговой сварки / О.И.Стеклов, А.В.Сас, И.А.Зарытовский // Б.И., 1990, №32.

Блок <рорыи-ро&оний установок

1

8лое рггии? Коо Ькодны*

переменны*

идемюи*ри катод

Рис. 1. Структурная схема процесса сварки плавлением хах объекта управления качеством соединений

1

I____________БПЗСЭ

ИД,ДА

Рис.3. Структурная схема взаимодействия сварщика с процессом.

27

ьш

1*4,...П7

—гг.

ЬЬод

Збод

Ра^миро-ВаниевЩ до6 инФ-р.

7

Расчет л Ц:

Мет А+<

Ъа

Рис. 2. Обобщенный алгоритм анализа технологических процессов

28

гварки плавлением и выбора требуемой системы управления

29

ОПЕРАТОР

Рис.4 Структурная схема автоматизированной системы сварки труб на станах АДС.