Финитное управление приводами установок для ультраструйной обработки и диагностики материалов

Рассмотрены вопросы синтеза квазиоптимальных по быстродействию и точности подсистем управления головкой ультраструйной обработки материалов с ограничением управляющего воздействия на допустимом уровне. Отмечено, что обеспечение быстродействия и точности формирования режимных параметров оказывает непосредственное влияние на достоверность оценки и интерпретацию показателей качества процесса ультраструйной обработки материалов и изделий, а также на их диагностику. Выполнен анализ известных подходов к синтезу оптимальных по ряду критериев качества систем управления приводами, базирующихся на расположении корней характеристического уравнения замкнутого контура, обеспечивающих предельные или квазиоптимальные по критерию быстродействия процессы. Показано, что синтез таких систем целесообразно осуществлять на основе применения дискретного финитного управления приводами установки с оптимально изменяемым периодом дискретизации и методологии модельного прогнозирующего управления. Предложен формальный критерий оптимальности и приведен пример структурного синтеза квазифинитной системы управления приводом перемещения ультраструйной головки с ограничением управляющего воздействия. Представлены результаты имитационного моделирования, подтверждающие эффективность предложенного подхода.

Литература

[1] Барсуков Г.В., Михеев А.В., Александров А.А. Оптимизация энергетических затрат технологии резания материалов гидроабразивной струей. Наука и мир, 2013, № 2, с. 46–48.

[2] Полянский С.Н., Нестеров А.С. Технология и оборудование гидроабразивной резки. Вестник машиностроения, 2004, № 5, с. 43–46.

[3] Абашин М.И., Барзов А.А., Галиновский А.Л., Шутеев В.А. Ультраструйная экспресс-диагностика материалов изделий машиностроения. Научно-технические ведомости Санкт-Петербургского государственного политехнического университета, 2011, № 123, с. 141–147.

[4] Абашин М.И., Галиновский А.Л., Бочкарев С.В., Цаплин А.И., Проваторов А.С., Хафизов М.В. Моделирование ультраструйного воздействия для контроля качества покрытий. Физическая мезомеханика, 2015, т. 18, № 1, с. 84–89.

[5] Суслов А.Г. Качество поверхностного слоя деталей машин. Москва, Машиностроение, 2000. 320 с.

[6] Грубый С.В. Оптимизация процесса механической обработки и управление режимными параметрами. Москва, Изд-во МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2014. 149 с.

[7] Дорф Р., Бишоп Р. Современные системы управления. Москва, Лаборатория базовых знаний, 2002. 832 с.

[8] Гудвин Г.К., Гребе С.Ф., Сальгадо М.Э. Проектирование систем управления. Москва, БИНОМ. Лаборатория знаний, 2010. 911 с.

[9] Пшихопов В.Х. Оптимальное по быстродействию траекторное управление электромеханическими манипуляционными роботами. Известия высших учебных заведений. Электромеханика, 2007, № 1, с. 51–57.

[10] Hodel A.S., Hall C.E. Variable-Structure PID Control to Prevent Integrator Windup. IEEE Transactions on Industrial Electronics, 2001, vol. 48, no. 2, pp. 442–451, doi: 10.1109/41.915424

[11] Александров В.М. Последовательный синтез оптимального по быстродействию управления в реальном времени. Автоматика и телемеханика, 2008, № 8, с. 3–24.

[12] Ишутинов В.В., Савин А.А. Применение современного программного обеспечения для проектирования высокодинамичных электроприводов. Электротехника, 2015, № 7, с. 2–9.

[13] Анучин А.С. Прогнозирование сигнала обратной связи для ПИ-регулятора предельного быстродействия. Электротехника, 2014, № 6, с. 27–36.

[14] Пятибратов Г.Я. О применении электромеханических систем для ограничения динамических нагрузок упругих механизмов. Электротехника, 2018, № 1, с. 43–49.

[15] Kazantsev V., Lykov A., Dadenkov D. The issue of invariance and astatic control in servosystems. 9th International Conference on Power Drives Systems, Perm, 3–7 October 2016, no. CFP16F20-ART, code 125064, doi: 10.1109/ICPDS.2016.7756720

[16] Казанцев В.П., Даденков Д.А. Позиционно-следящие электроприводы с финитным управлением. Электротехника, 2015, № 6, с. 45–50.

[17] Казанцев В.П. Дискретно-непрерывные электромеханические системы управления с пассивной адаптацией. Электротехника, 2015, № 6, с. 57–62.