VENEMAA HARIDUS- JA TEADUSMINISTEERIUM

Föderaalne riigieelarveline haridusasutus

kõrgharidus

NIŽNEVARTOVSK ÕLIKOLLEDŽ (filiaal)

föderaalriigi eelarve haridusasutus

kõrgharidus

"Jugorski Riiklik Ülikool»

MDK 04.01 " Teoreetiline alus lihtsate automaatikasüsteemide arendamine ja modelleerimine, arvestades tehnoloogiliste protsesside eripära"

Juhised kursuse projektil

õpilastele õppeasutused

keskeriharidus

kõik õppevormid (täiskoormusega, osakoormusega)

eriala järgi 15.02.07. Tehnoloogiliste protsesside ja tootmise automatiseerimine

Nižnevartovsk 2016

Arvestatud

PCC ETD koosolekul

24.05.2016 protokoll nr 5

PCC esimees

M. B. Kümme

KINNITA

asetäitja veevarude majandamise direktor

NNT (filiaal) FGBOU VO "YUGU"

R.I. Khaibulina

« » 2016. aasta

Vastab:

1. Föderaalne osariigi standard (FSES) erialal 15.02.07. Tehnoloogiliste protsesside ja tootmise automatiseerimine (majandusharude lõikes) kinnitatud 18.04.2014 (korraldus nr 349)

Arendaja:

Kümme Marina Borisovna, kõrgem kvalifikatsioonikategooria, Nižnevartovski naftakolledži (filiaal) FGBOU VO "South State University" õpetaja.

SISSEJUHATUS

MDK 04.01 kursuse projekti "Teoreetilised alused lihtsate automaatikasüsteemide arendamiseks ja modelleerimiseks, arvestades tehnoloogiliste protsesside eripära" päeva- ja osakoormusega õppijatele töötatakse välja juhend MDK 04.01.föderaalliidu nõuded osariigi standard(FGOS) erialal 15.02.07. Tehnoloogiliste protsesside ja tootmise automatiseerimine (tööstuse järgi), tööprogramm kutsemoodul PM 04Lihtsate automaatikasüsteemide väljatöötamine ja modelleerimine, arvestades tehnoloogiliste protsesside eripära

Kursuseprojekti eesmärk on kinnistada ja süstematiseerida õpilaste teadmisi, arendada iseseisva töö oskusi ning õpetada teoreetilisi teadmisi probleemide lahendamisel praktiliselt rakendama. tootmis- ja tehniline iseloomu.

Didaktilised eesmärgid kursuse ülesehitus on: õpilaste õppimine professionaalsed oskused; MDT-alaste teadmiste süvendamine, üldistamine, süstematiseerimine ja kinnistamine; iseseisva vaimse töö oskuste ja vilumuste kujundamine; erialaste ja üldpädevuste kujunemise igakülgne kontrollimine.

Käesoleva juhendi eesmärk on aidata õpilasi MDK 04.01 kursuseprojekti "Teoreetilised alused lihtsate automaatikasüsteemide arendamiseks ja modelleerimiseks, võttes arvesse tehnoloogiliste protsesside eripära" elluviimisel.

Kursuseprojekt viiakse läbi pärast MDK 04.01 teoreetilise osa "Lihtsate automaatikasüsteemide arendamise ja modelleerimise teoreetilised alused, arvestades tehnoloogiliste protsesside spetsiifikat" läbimist.

Kursusprojekti eesmärk on omandada automaatjuhtimissüsteemide arendamise ja modelleerimise, aja- ja sageduskarakteristikute joonistamise ning automaatjuhtimissüsteemide uurimise meetodid, samuti tehnikakirjanduse, teatmeteoste kasutamise oskuste omandamine, normatiivdokumendid. Kursuseprojektiga töötamine aitab kaasa õpilaste teoreetilise koolituse käigus omandatud teadmiste süstematiseerimisele, kinnistamisele, süvendamisele, nende teadmiste rakendamisele ülesannete terviklikuks lahendamiseks. Kursuseprojekti tulemusena peaksid õpilased meisterdama professionaalsed pädevused:

PC 4.1 Analüüsida automaatjuhtimissüsteeme, võttes arvesse tehnoloogiliste protsesside eripära.

PC 4.2 Valige seadmed ja automaatika tööriistad, võttes arvesse tehnoloogiliste protsesside eripära.

PC4.3 Koostage spetsialiseeritud sõlmede, plokkide, seadmete ja automaatjuhtimissüsteemide skeemid.

PC 4.4 Arvutage tüüpiliste vooluahelate ja seadmete parameetrid

Kursuseprojekti teema valitakse vastavalt praktikakohale

2 Kursuseprojekti STRUKTUUR

Kursuse projekt koosneb kahest osast: seletuskiri ja graafiline osa.

Selgitava märkuse struktuur:

tiitelleht;

graafilise osa lehtede loetelu;

kerige sümbolid ja aktsepteeritud lühendid;

sissejuhatus;

1. peatükk;

2. peatükk;

3. peatükk;

järeldus;

bibliograafiline loetelu;

rakendusi.

Graafiline osa koosneb kahest A1 formaadis lehest, jooniseid ja diagramme saab koostada A1 või A2 formaadis, konkreetne graafilise osa komplekt määratakse individuaalses ülesandes ja see võib sisaldada järgmisi diagramme ja jooniseid:

funktsionaalne automatiseerimisskeem;

välise juhtmestiku skeem;

elektriskeemid;

juhtmestiku skeemid;

kontrolleri plokkskeem.

3 KURSUSEPROJEKTI SISU

Sissejuhatus

Sissejuhatussisaldab järgmisi jaotisi:

A.Projekti teema asjakohasus(uurimisainega seotud küsimuste uurimise vajaduse põhjendus), näiteksAutomaatjuhtimissüsteemide loomise asjakohasus on oluliselt suurenenud, tänuchoolduspersonali ülalpidamise ja keskkonna korrashoiu kulud keskkond ;

b.objekt -(teoorias ja praktikas objektiivselt eksisteeriv omaduste seoste ja suhete kogum, mis toimib uurijale vajaliku teabeallikana). Uurimisobjektiks on objektiivse reaalsuse nähtus või protsess, millele teadustegevusõppeainet näiteks teemale „Süsteemi arendamineESP, SRP ja AGZU kaevude automatiseerimine kaevuklastril”, objektiks saab puurkaevude klaster;

V.Üksusuurimistöö (konkreetsem ja hõlmab ainult neid seoseid ja suhteid, mida otseselt uuritakse see projekt, seab teadusliku uurimistöö piirid). Igas objektis saab eristada mitut õppeainet, kuid töös tuleb ära märkida üks õppeaine. Õppeaine määravad objekti spetsiifilised omadused, näiteks teemaks „Süsteemi arendamineESP, SRP ja AGZU kaevude automatiseerimine puurkaevude klastris”, teemaks on ESP, SRP ja AGZU kaevud;

Uuringu teemast tulenevad selle eesmärk ja eesmärgid.

G.Sihtmärk (on sõnastatud lühidalt ja ülitäpselt, semantilises mõttes väljendades peamist, mida uurija teha kavatseb).

Näited: 1.Projekti eesmärgiks on välja töötada optimaalselt sobivatel automatiseerimisvahenditel põhinev automaatikasüsteem. Jätkusuutliku ja kvaliteetse automaatjuhtimissüsteemi modelleerimine

Eesmärk konkretiseerub ja areneb õppeülesannetes.

Ülesanne tuleb sõnastada kasutades infinitiivi verbi, näiteks: arendama, analüüsima, tuvastama jne.

Esimene ülesanne, on reeglina seotud uuritava objekti olemuse, olemuse, struktuuri tuvastamise, selgitamise, süvenemise, metodoloogilise põhjendamisega. Näiteks analüüsige objektide otstarvet ja koostage kaevuklastri plokkskeem

Teiseks- uurimisobjekti tegeliku seisu, dünaamika, arengu sisemiste vastuolude analüüsiga. Näiteks analüüsida töötehnoloogiat ja AGZU peamisi tehnilisi omadusi, määrata automaatika parameetrid ja automaatikaseadmete töötingimused.

Kolmas ja neljas- transformatsiooni, modelleerimise, kontrollimise meetoditega või viiside ja vahendite väljaselgitamisega uuritava nähtuse, protsessi täiustamise efektiivsuse tõstmiseks, s.o. töö praktiliste aspektidega, uuritava objekti haldamise probleemiga. Näiteks töötage välja automatiseerimisskeem, määrake viisid välised ühendused automaatikaseadmed, uurida automaatikaseadmete paigaldus-, remondi-, taatlusmeetodeid, määrata majanduslikku efektiivsust

Uurimismeetodidhõlmavad spetsiifiliste teoreetiliste ja empiiriliste uurimismeetodite kasutamist, näiteks: teadusliku ja metoodilise kirjanduse, dokumentaalsete allikate analüüs jne.

Töö struktuur ja ulatus(märkige, millisest struktuursest

Töö koosneb elementidest: sissejuhatus, peatükkide arv, lõigud, järeldus, bibliograafiline loetelu, märkides pealkirjade arvu, samuti töö mahu lehekülgedel jne).

Sissejuhatuse maht on 2-3 lehekülge.

2 AUTOMAATSE REGULEERIMISSÜSTEEMI (ACS) ELEMENTIDE OMADUSED

2.1 Reguleerimisobjekti tehnoloogilised omadused

Kursuseprojekti selles alajaotuses on vaja lühidalt välja tuua tehnoloogia ja põhiline tehnoloogilised omadused käsitletav reguleerimise objekt.

2.2 Matemaatiline mudel reguleerimise objekt

Reguleeritava objekti siirdereaktsioon on vaja joonistada vastavalt variandile etteantud skaalal.

Vastavalt mööduva reaktsiooni tüübile tuleb dünaamiliste omaduste järgi kindlaks teha, millistele tüüpilistele dünaamilistele seostele reguleerimisobjekt vastab. Kirjutage üles nende linkide ülekandefunktsioon ja määrake graafikult koefitsientide arvväärtused.

Näiteks:

Eksperimentaalselt võetud siirdereaktsiooni järgi (joonis 2.1) määrame juhtobjekti ülekandefunktsiooni.

Reguleerimise objekt vastab mitme perioodilise lingi jadaühendusele ja viitelülile, seega selle ülekandefunktsioon

Рτ , (2.1)

Koefitsientide arvväärtuste määramiseksK 1, T1, τ1 graafiku järgi leiame reguleeritava parameetri püsiväärtuseh suu, h suu = 14. Liigume suhtelistele ühikutele, võttes väärtuseh suu 1 jaoks jagage saadud segment kümneks võrdseks osaks, märkige punktid a = 0,7,i=0,3. Määrake nendele punktidele vastav aeg vastavalt ajakavalet i=9,8 ja t A =11,8. Aktsepteeri väärtustm=3.

Tabeli 7.8 järgi määrame kindlaks konstantsete koefitsientide T väärtuse a *, A ia, IN ia, kui a=0,7 ja i=0,3 olenevalt kraadistmülekandefunktsioon

m = 3,

T 7 * = 0,277,

A 37 \u003d 1,125,

B37 = 1,889.

Määrake reguleeritava objekti viivitusaeg

, (2.2)

Määrake reguleeritava objekti ajakonstant

(2.3)

T 1 = 0,277 (11,8 – 9,8) = 1,19

Määrake reguleeritava objekti võimendus

sisse
(2.4)

Kush suu – reguleeritud väärtuse püsiväärtus.

Kuna meile antakse mööduv vastus, siis X in = 1, seega

K 1 = h suu , (2.5)

K 1 =14

Selle tulemusena saame vormis ülekandefunktsiooni VÕI

-7,5r

2.3 Kontrolleri optimaalsete seadistuste määramine

Vastavalt antud juhtimisseadusele (algandmetele) on vaja määrata automaatregulaatori ülekandefunktsioon ja arvutada seadistused.

Näiteks:

Esialgsetel andmetel on regulatsiooniseadus proportsionaalne.

Reguleerimisseaduse võrrandil on järgmine kuju:

y = Kε (2.6)

Kusy - väljundväärtus;

K - kasu;

ε on mittevastavus.

Kirjutame sisse regulatsiooniseaduse üldine vaade:

X välja = K 2 x tolli (2,7)

Määratleme automaatse kontrolleri ülekandefunktsiooniW 2 (lk)

X välja (p) \u003d K 2 X sisse (p)

W 2 (p) = K 2 (2,8)

Määrame kontrolleri sätted VTI valemite järgi (tabel 7.13):

Objekti omadused:

(2.9)

Määratleme proportsionaalsuse piiri:

δ = 2 K 1 , (2.10)

δ \u003d 2 * 14 \u003d 28

Määrake automaatse kontrolleri võimendusK 2 :

(2.11)

Selle tulemusena saame ülekandefunktsiooni AR kujul

W 2 (lk)=0,035

2.4 Täiturmehhanismi ja mõõtemuunduri matemaatiline mudel

Vahelduvvoolu elektrimootoreid kasutatakse ACS-is laialdaselt ajamitena. Süsteemides, kus on vajalik täiturmehhanismi kiiruse reguleerimine, kasutatakse kolmefaasilisi faasirootoriga asünkroonseid elektrimootoreid. Kui kiiruse reguleerimine pole vajalik, siis kasutatakse oravapuuriga rootoriga elektrimootoreid. Kahefaasilisi asünkroonseid mootoreid kasutatakse laialdaselt väikese võimsusega ajamitena. Asünkroonsete elektrimootorite dünaamilised omadused määratakse diferentsiaalvõrrandiga

(2.12)

kus T m – elektrimootori elektromehaaniline ajakonstant, s;

TO R - elektrimootori ülekandetegur;

U R – pinge rootoril, V;

K on rootori nurkkiirus, rad/s.

Elektromehaaniline ajakonstant T m olenevalt inertsist VÕI võib olla T piires m =0,006÷2 s. Näiteks kursuseprojektis võtame T m = 2s.

Esialgsetel andmetel on näiteks K R =4, seega IM-i edastusfunktsioon:

(2.13)

Dünaamiliste omaduste poolest vastab mõõtemuundur võimenduslülile. Tema võrrand:

X välja \u003d KX sisse (2,14)

Võimendus K = 1, seega IP ülekandefunktsioon:

W 5 (lk)=1 (2.15)

3 AUTOMAATSE REGULEERIMISSÜSTEEMI STRUKTUURID

3.1 Määrus tehnoloogiline protsess

On vaja valida ATS-i elementide tüübid, kirjeldada nende tööpõhimõtet, spetsifikatsioonid. Kirjeldage automaatjuhtimissüsteemi tööd.

3.2 Ülem- ja häirivate mõjude avatud automaatjuhtimissüsteemi ehitusskeem

Sõidu- ja häirivate mõjude jaoks on vaja välja töötada automaatjuhtimissüsteemi plokkskeem. Määrake avatud süsteemi ülekandefunktsioon.

Näiteks.

Joonis 3.1 – Plokkskeem

Arvutame järjestikku ühendatud elementide ülekandefunktsiooni

Avatud ACS-i edastusfunktsioon vastavalt põhitoimingule

(3.1)

Avatud ACS-i ülekandefunktsioon häiriva tegevuse jaoks

(3.2)

3.3 Juhtiva automaatjuhtimise ja häirivate mõjurite suletud süsteemi struktuurskeem

Määrame suletud ACS-i ülekandefunktsiooni sõidumõju järgi (joonis 3.1):

(3.3)

Määrame suletud ACS-i ülekandefunktsiooni häiriva efekti järgi (joonis 3.1):

(3.4)

4 AUTOMAATSE REGULEERIMISSÜSTEEMI STABIILSUS

4.1 Stabiilsus vastavalt Hurwitzi kriteeriumile. Kriitiline kasum

Hurwitzi kriteeriumi järgi on süsteem stabiilne, kui a 0 >0 Hurwitzi determinandid on positiivsed. Olgu vaadeldava süsteemi tunnusvõrrand

3,36r 4 +10,14r 3 +11,37r 2 +5,57r+2,17=0

Arvutame Hurwitzi determinandid

Δ 1 \u003d 10,14

Järeldus: süsteem on stabiilne.

Piirvõimenduse määrame Hurwitzi kriteeriumi järgi.

Asendame võimendustegurid tähttähistustega.

W 2 (lk)= K 2

W 3 (lk)= K 3

W 5 (lk)= K 5

Arvutame ACS-i ülekandefunktsiooni.

Seega on süsteemi iseloomuliku võrrandi vorm:

K 2 K 1-5 =0

Teeme asendus K 2 K 1-5 = K gr.

3,36r 4 +10,14r 3 +11,37r 2 +5,57r+1+ K gr = 0

Koostame Hurwitzi determinandi:

Süsteem on stabiilsuse piiril, kui üks Hurwitzi determinantidest on võrdne 0-ga.

Saadud avaldise põhjal määrameK gr.

642,17-102,81-102,81 K gr -104,24 = 0

102,81 K gr = -435,12

K gr = 4,23

Seega kriitiline kasuK gr = 4,23.

4.2 Stabiilsus Mihhailovi kriteeriumi järgi. Kriitiline kasum

Mihhailovi kriteeriumi järgi on süsteem stabiilne, kui Mihhailovi hodograaf liigub järjestikku vastupäevan-veerand komplekstasandist ω=0 ÷ + muutmisel
. Olgu süsteemi iseloomulik võrrand:

3,36r 4 +10,14r 3 +11,37r 2 +5,57r+2,176=0

Polinom Mihhailova:

Arvestades väärtusi ω=0 ÷ +
Mihhailovi hodograafi ehitamine.

Arvutamine tuleb teha programmiliselt. Näiteks kasutadesEXEL. Loome selle näite jaoks programmi.

B2=3,36*B1^4-11,37*B1^2+2,176

B3=-10,14*B1^3+5,57*B1

Tabel 4.1 – Arvutustulemused

Hodograaf tuleb ehitada tarkvarakeskkonda kasutades.

Joonis 4.1 - Mihhailovi hodograaf

Järeldus: süsteem on stabiilne.

Piirkoefitsiendi määrame vastavalt Mihhailovi kriteeriumile.

Tundmatute võimenduste iseloomulik võrrand on järgmine:

3,36r 4 +10,14r 3 +11,37r 2 +5,57r+1+ K gr = 0

Mihhailovi polünoom on võrdne:

F(jω)

Süsteem on stabiilsuse piiril, kui Mihhailovi hodograaf läbib alguspunkti sagedusega ω≠0. Seetõttu on süsteem stabiilsuse piiril, kui tegelik ja mõtteline osa on 0.

4.3 Stabiilsus vastavalt Nyquisti kriteeriumile. Amplituudi ja faasi stabiilsusvaru

Selleks, et süsteem oleks suletud kujul stabiilne, on vajalik ja piisav, et stabiilse avatud süsteemi AFC hodograaf ei kata komplekstasandi punkti koordinaatidega

(-1;0) ω=0 ÷ +0 muutmisel. Avatud süsteemi peetakse stabiilseks, kui see koosneb stabiilsetest standardlinkidest.

Laske avatud süsteemi ülekandefunktsioonil.

Me määratleme AFC:

Väärtuste küsimine
ehitame avatud süsteemi AFC kasutadesexcel:

Tabel 4.2 - Arvutustulemused

Joonis 4.3 – Hodograaf AFC

Järeldus: süsteem on stabiilne

Amplituudi ja faasi stabiilsusvaru määrab avatud süsteemi AFC hodograaf

Amplituudi stabiilsusvaru ΔА=0,74

Faasi stabiilsusvaru Δφ=130 0

5 KVALITEETNE ACS

5.1 Üleminekugraafik

Transientprotsessi graafikut saab koostada trapetsi meetodil. Selleks on vaja määrata suletud süsteemi AFC, tõsta esile tegelik sageduskarakteristik, joonistada DFC. Seejärel tehke toimingud järgmises järjestuses.

Vaatleme näite abil siirdeprotsessi graafiku koostamist.

Määrame suletud süsteemi AFC:

DCH graafiku koostamine

Tabel 5.1 – DFC arvutuse tulemused

Jagame DFC trapetsideks nii, et iga trapetsi kaks külge on paralleelsed ω-teljega, kolmas langeb kokku P-teljega.

Joonis 5.1 – Tegelik sagedusreaktsioon

Määrame iga trapetsi jaoks ω 0 , ω d , h 0.

Näiteks 1 trapets: ω 0 =0,54.

ω d =0 ,31

h 0 =45,5

Arvutame iga trapetsi X väärtuse:

Vastavalt X väärtusele leiame väärtused tabelisth x funktsioonid, mis on antud τ väärtustega, iga trapetsi jaoks.

Automatiseerimis- ja juhtimissüsteemid on sageli keerulised ja kallid. Seetõttu on nendega füüsiliste katsete tegemine võimatu või ebapraktiline. Uuringutes olemasolevad süsteemid peavad tuginema oma käitumise vaatluste tulemustele ja loomisel uus süsteem- kasutada analoogiaid või oletatavaid andmeid selle toimimise kohta.

Väljund, mis võimaldab teil saada kvantitatiivsed hinnangud, on modelleerimise rakendamine, st selliste mudelite väljatöötamine ja uurimine, mis põhiparameetrite poolest peegeldavad reaalsete süsteemide käitumist.

Juhtimisalgoritmi väljatöötamiseks kasutatakse reaalse juhtimisobjekti asemel selle mudelit. Mudel on mis tahes füüsilise olemusega objekt, mis on võimeline asendama mis tahes uuritavat algset objekti, nii et mudeli (juurdepääsetavama objekti) uurimine annab originaali kohta uusi teadmisi. Mudeli tähendus on selles, et see on alati ühel või teisel viisil lihtsam, ligipääsetavam kui originaal. Mudel peaks kajastama ainult mõningaid originaali tunnuseid ja omadusi, mis on olulised teadlasi huvitavale küsimusele vastuse saamiseks.

Originaali mis tahes omaduste uurimist mudeli ehitamise ja selle omaduste uurimise kaudu nimetatakse modelleerimiseks. Simulatsioon on üks levinumaid õppimisviise erinevaid protsesse ja nähtusi. Uuringu edukus, selle abil saadud tulemuse usaldusväärsus sõltub sellest, kui hästi mudel on valitud.

Modelleerimine on füüsiline ja matemaatiline. Füüsikalises modelleerimises reprodutseerib mudel uuritavat protsessi (originaal), säilitades selle füüsilise olemuse (näiteks sõjalised õppused, hüdroelektrijaama makett, ärimäng, laboripaigaldis). Originaali ja mudeli vahel säilivad mõned sarnasussuhted, mida uurib sarnasuse teooria.

Matemaatilise modelleerimise all mõistetakse matemaatiliste mudelite väljatöötamist ja nende abil originaali mõningate omaduste uurimist. Matemaatiline mudel on matemaatiliste seoste süsteem, mis kirjeldab uuritavat objekti.

Matemaatiline modelleerimine on leidnud laialdast rakendust juhtimisteoorias.

Loodud matemaatiline mudel võib saada objektiivse uurimise objektiks. Teades selle omadusi, saame seeläbi teada mudelis kajastatud reaalse süsteemi omadused.

Mudeli abil vaadeldakse ja lahendatakse järjestikku uuritava reaalse süsteemi käitumisega seotud probleeme:

• - süsteemi käitumise kirjeldus,
• - süsteemi käitumise selgitus,
• - süsteemi käitumise ennustamine (prognoosimine).

Nende probleemide lahendamise põhjal koostatakse soovitused süsteemi haldamiseks või teatud käitumisega süsteemide loomiseks.

Juhtimise teoorias kasutatakse laialdaselt süsteemide statistilise modelleerimise meetodeid, eriti juhtudel, kui süsteemi mõjutab väga suur hulk juhuslikke tegureid.

Lahenduste saamine mudelite abil on reeglina seotud märkimisväärse arvutuste arvuga. Need raskused lahendatakse arvutitehnoloogia, tarkvara ja erimeetodite laialdase kasutamisega.

Kontrolliteooria meetodid sünteesivad matemaatika saavutusi (eriti selle osasid, nagu teooria diferentsiaalvõrrandid, operatiivarvutus, stabiilsusteooria, matemaatiline programmeerimine, mänguteooria, tõenäosusteooria ja matemaatiline statistika jne) ning mitteformaalsed meetodid automaatjuhtimissüsteemide projekteerimise ja loomise praktikas.

Automatiseerimise ja juhtimise praktika stimuleerib matemaatika erinevate harude arengut ja täiustamist. Samas on matemaatiliste meetodite täiustamisel suur mõju automatiseerimise ja juhtimise praktikale. Samas stimuleerivad formaalsete meetodite üldtuntud piirangud erinevate mitteformaalsete meetodite ja protseduuride väljatöötamist (näiteks meetod eksperthinnangud, simulatsioonid, operatsioonimängud jne).

Juhtimise eesmärgi (strateegia) sõnastamisel tuleb esmalt uurida ja arvestada tehnoloogilise protsessi või objekti tunnuseid. sageli omaette automatiseeritud süsteem kontrolli kasutatakse vahendina protsessi kulgemise ja selle reaktsioonide uurimiseks kontrollitoimingutele. Sellise uuringu tulemusena saadud teoreetiliste ja eksperimentaalsete andmete põhjal saab välja töötada tehnoloogilise protsessi mudeli. See kirjeldab protsessi matemaatiliselt, võimaldades arvutusvahendite abil saada protsessist kui tervikust üsna täieliku pildi. Uue protsessimudeli põhjal saab määrata vajalikud optimaalsed juhtimistoimingud.

Protsessi või juhtimissüsteemi mudeli järgi saate määrata parameetrid juhtimisalgoritmides.

Tehnoloogilise protsessi automatiseerimine ja simuleerimine

1 PROTSESSI AUTOMAATSIOON

Automatiseerimine on tootmise arendamise suund, mida iseloomustab inimese vabanemine mitte ainult lihaspingutustest teatud liigutuste tegemiseks, vaid ka neid liigutusi sooritavate mehhanismide operatiivjuhtimisest. Automatiseerimine võib olla osaline või keeruline.

Integreeritud automatiseerimist iseloomustab kõigi tootmisprotsessi elluviimiseks vajalike funktsioonide automaatne täitmine ilma inimese otsese sekkumiseta seadmete töösse. Inimese kohustuste hulka kuulub masina või masinate rühma seadistamine, sisselülitamine ja juhtimine. Automatiseerimine on mehhaniseerimise kõrgeim vorm, kuid samas on see nii uus vorm tootmine, mitte lihtsalt asendamine käsitsitöö mehaanilised.

Automatiseerimise arenedes kasutatakse üha enam tööstusroboteid (IR), mis asendavad inimest (või aitavad teda) piirkondades, kus on ohtlikud, ebatervislikud, rasked või üksluised töötingimused.

Tööstusrobot on ümberprogrammeeritav automaatne manipulaator tööstuslikeks rakendusteks. Iseloomulikud tunnused PR-d on automaatjuhtimine; kiire ja suhteliselt lihtsa ümberprogrammeerimise oskus, sooritamisoskus tööalased toimingud.

Eriti oluline on, et PR-iga saaks teostada töid, mida ei saa traditsiooniliste vahenditega mehhaniseerida ega automatiseerida. PR on aga vaid üks paljudest võimalikest automatiseerimis- ja lihtsustamisvahenditest tootmisprotsessid. Need loovad eeldused üleminekuks kvalitatiivselt uuele automatiseerimise tasemele – automaatika loomisele. tootmissüsteemid töötades minimaalse inimese sekkumisega.

PR-i üks peamisi eeliseid on võimalus kiiresti üle minna sellistele ülesannetele, mis erinevad manipuleerimistoimingute järjestuse ja olemuse poolest. Seetõttu on PR-i kasutamine kõige tõhusam tootmisruumide sagedase vahetamise tingimustes, samuti madala kvalifikatsiooniga käsitsitöö automatiseerimiseks. Sama oluline on kiire ülemineku pakkumine. automaatsed liinid, samuti nende kokkupanek ja käivitamine lühikese aja jooksul.

Tööstusrobotid võimaldavad automatiseerida mitte ainult põhi-, vaid ka abioperatsioone, mis seletab üha kasvavat huvi nende vastu.

PR-i kasutamise laiendamise peamised eeldused on järgmised:

toodete kvaliteedi ja toodangu mahu parandamine sama töötajate arvuga tänu tööaja lühenemisele ja pideva "väsimusevaba" režiimi tagamisele, seadmete vahetuste arvu suurenemisele, töö intensiivistamisele. olemasolevate ja uute kiirete protsesside ja seadmete loomise stimuleerimine;

töötajate töötingimuste muutmine, vabastades nad oskusteta, üksluisest, raskest ja kahjulik töö, ohutustingimuste parandamine, töövigastustest ja kutsehaigustest tingitud tööaja kaotuse vähendamine;

tööjõu säästmine ja tööliste vabastamine rahvamajandusprobleemide lahendamiseks.

1.1 Mudeli "kõva klemm - auk" skeemi konstrueerimine ja arvutamine trükkplaat»

Montaažiprotsessi läbiviimisel on oluline tegur elektroonikamooduli kokkupanemise tagamine. Kogutavus sõltub enamikul juhtudel positsioneerimise täpsusest ja mooduli konstruktsioonielementide kokkupanemiseks vajalikust pingutusest tehnoloogilised parameetrid paarituspinnad.

Variantis, kus tahvli auku on sisestatud kõva juhe, saab eristada järgmist: iseloomulikud liigid paarituselementide kokkupuude:

kontaktivaba väljundi läbipääs läbi ava;

null-tüüpi kontakt, kui väljundi ots puudutab ava faasi faasi generaatorit;

esimest tüüpi kontakt, kui väljundi ots puudutab ava külgpinda;

teist tüüpi kontakt, kui väljundi külgpind puudutab ava faasi serva;

kolmandat tüüpi kontakt, kui väljundi ots puudutab ava külgpinda ja väljundpind puudutab ava faasi serva.

Kontaktitüüpide eristamiseks aktsepteeritakse klassifitseerimismärkidena: normaalse reaktsiooni muutus kokkupuutepunktis; hõõrdejõud; varda elastse joone kuju.

Üksikute elementide tolerantsid mõjutavad oluliselt seadistuspea töökindlat tööd. Positsioneerimis- ja liikumisprotsessides tekib tolerantside ahel, mis võib ebasoodsatel juhtudel viia ERE paigaldamise veani, mis viib halva montaažini.

Seega sõltub toote kokkupanek kolmest tegurist:

toote komponentide ühenduspindade mõõtmete ja täpsuse parameetrid;

toote aluselemendi vastaspindade mõõtmete ja täpsuse parameetrid;

täitevorgani mõõtmete ja täppispositsioneerimise parameetrid koos selles asuva komponendiga.

Vaatleme null-tüüpi kontakti juhtumit, mille skeem on näidatud joonisel 1.1.

K

j

Joonis 1.1 - Nulli tüüpi kontakti arvutusskeem.

Algandmed:

F on piki pead suunatud koostejõud;

f on hõõrdetegur;

Rg on koostepea reaktsioon, mis on selle kursiga risti;

N on reaktsioon, mis on normaalne faasi moodustumise suhtes;

Mg - paindemoment koostepea suhtes;

Mitte ainult ei vähene näiteks tootmiskultuuri parandamise ja keskkonnasäästlikumate seadmete ja tehnoloogiate kasutamise kaudu, vaid ka suureneb näiteks uute tehnoloogiliste protsesside kasutuselevõtuga, nagu suitsugaaside väävlitustamine ja denitrifikatsioon. heitvesi- see on vesi, mille omadused on muutunud olme-, tööstus-, põllumajandus- või ...

Keeruliste vormimisseadmete ja tööriistadeni. Kaubandus-Tööstuskoja teine ​​oluline ülesanne on Kaubanduskoja protsesside juhtimine. CCI protsessihalduse automatiseerimine võimaldab tõhusat täielik lahendus kõik tootmiseelsed ülesanded. Tootmise tehnoloogilise ettevalmistamise tööd teostavad ettevõtte vastavad allüksused ja talitused. Reeglina on kõige suurem töömaht ja kokku...

Ühel või mitmel töökohal pikendamine tootmisliinid, mehhaniseeritud rühma- ja standardprotsesside kasutamine. Tootmisprotsesside proportsionaalsus tuleb kogu aeg taastada nende järjepideva täiustamisega, mis on seotud mehhaniseerimise ja automatiseerimise taseme tõusuga. Samal ajal tuleks proportsionaalsuse kasv saavutada üha kõrgema ...

BIOREACTOR Leht 90 aruanne. Lugupeetud riigieksamikomisjoni liikmed, lubage mul teie tähelepanu pöörata lõputöö projektile teemal "Bioreaktori steriliseerimisprotsessi automatiseeritud juhtimissüsteem" Bioreaktori (või fermentaatori) steriliseerimisprotsess on biosünteesi oluline etapp. antibiootikum erütromütsiin. Steriliseerimisprotsessi põhiolemus on...

Tehnoloogilise protsessi automatiseerimine ja simuleerimine

1 PROTSESSI AUTOMAATSIOON

Automatiseerimine on tootmise arendamise suund, mida iseloomustab inimese vabanemine mitte ainult lihaspingutustest teatud liigutuste tegemiseks, vaid ka neid liigutusi sooritavate mehhanismide operatiivjuhtimisest. Automatiseerimine võib olla osaline või keeruline.

Integreeritud automatiseerimist iseloomustab kõigi tootmisprotsessi elluviimiseks vajalike funktsioonide automaatne täitmine ilma inimese otsese sekkumiseta seadmete töösse. Inimese kohustuste hulka kuulub masina või masinate rühma seadistamine, sisselülitamine ja juhtimine. Automatiseerimine on mehhaniseerimise kõrgeim vorm, kuid samal ajal on see uus tootmisvorm, mitte lihtne käsitsitöö asendamine mehaanilise tööga.

Automatiseerimise arenedes kasutatakse üha enam tööstusroboteid (IR), mis asendavad inimest (või aitavad teda) piirkondades, kus on ohtlikud, ebatervislikud, rasked või üksluised töötingimused.

Tööstusrobot on ümberprogrammeeritav automaatne manipulaator tööstuslikeks rakendusteks. PR-i iseloomulikud tunnused on automaatjuhtimine; võime kiiresti ja suhteliselt lihtsalt ümber programmeerida, oskus sooritada töötoiminguid.

Eriti oluline on, et PR-iga saaks teostada töid, mida ei saa traditsiooniliste vahenditega mehhaniseerida ega automatiseerida. PR on aga vaid üks paljudest võimalikest vahenditest tootmisprotsesside automatiseerimiseks ja lihtsustamiseks. Need loovad eeldused üleminekuks kvalitatiivselt uuele automatiseerimise tasemele – minimaalse inimosalusega töötavate automaatsete tootmissüsteemide loomiseks.

PR-i üks peamisi eeliseid on võimalus kiiresti üle minna sellistele ülesannetele, mis erinevad manipuleerimistoimingute järjestuse ja olemuse poolest. Seetõttu on PR-i kasutamine kõige tõhusam tootmisruumide sagedase vahetamise tingimustes, samuti madala kvalifikatsiooniga käsitsitöö automatiseerimiseks. Sama oluline on nii automaatliinide kiire ümberseadistamise kui ka nende valmimine ja kasutuselevõtt lühikese ajaga.

Tööstusrobotid võimaldavad automatiseerida mitte ainult põhi-, vaid ka abioperatsioone, mis seletab üha kasvavat huvi nende vastu.

PR-i kasutamise laiendamise peamised eeldused on järgmised:

toodete kvaliteedi ja toodangu mahu parandamine sama töötajate arvuga tänu tööaja lühenemisele ja pideva "väsimusevaba" režiimi tagamisele, seadmete vahetuste arvu suurenemisele, töö intensiivistamisele. olemasolevate ja uute kiirete protsesside ja seadmete loomise stimuleerimine;

töötajate töötingimuste muutmine, vabastades nad lihttööst, monotoonsest, raskest ja ohtlikust tööst, parandades ohutustingimusi, vähendades töövigastustest ja kutsehaigustest tingitud tööaja kaotust;

tööjõu säästmine ja tööliste vabastamine rahvamajandusprobleemide lahendamiseks.

1.1 Mudeli "kõva terminal - PCB auk" skeemi konstrueerimine ja arvutamine

Montaažiprotsessi läbiviimisel on oluline tegur elektroonikamooduli kokkupanemise tagamine. Monteeritavus sõltub enamikul juhtudel positsioneerimistäpsusest ja mooduli konstruktsioonielementide kokkupanekuks vajalikust pingutusest, ühenduspindade disainist ja tehnoloogilistest parameetritest.

Variantis, kus tahvli auku sisestatakse kõva juhe, saab eristada järgmisi iseloomulikke ühenduselementide kokkupuute tüüpe:

kontaktivaba väljundi läbipääs läbi ava;

null-tüüpi kontakt, kui väljundi ots puudutab ava faasi faasi generaatorit;

esimest tüüpi kontakt, kui väljundi ots puudutab ava külgpinda;

teist tüüpi kontakt, kui väljundi külgpind puudutab ava faasi serva;

kolmandat tüüpi kontakt, kui väljundi ots puudutab ava külgpinda ja väljundpind puudutab ava faasi serva.

Kontaktitüüpide eristamiseks aktsepteeritakse klassifitseerimismärkidena: normaalse reaktsiooni muutus kokkupuutepunktis; hõõrdejõud; varda elastse joone kuju.

Üksikute elementide tolerantsid mõjutavad oluliselt seadistuspea töökindlat tööd. Positsioneerimis- ja liikumisprotsessides tekib tolerantside ahel, mis võib ebasoodsatel juhtudel viia ERE paigaldamise veani, mis viib halva montaažini.

Seega sõltub toote kokkupanek kolmest tegurist:

toote komponentide ühenduspindade mõõtmete ja täpsuse parameetrid;

toote aluselemendi vastaspindade mõõtmete ja täpsuse parameetrid;

täitevorgani mõõtmete ja täppispositsioneerimise parameetrid koos selles asuva komponendiga.

Vaatleme null-tüüpi kontakti juhtumit, mille skeem on näidatud joonisel 1.1.

M G
R G

R F l

K
j

Joonis 1.1 - Nulli tüüpi kontakti arvutusskeem.

Algandmed:

F on piki pead suunatud koostejõud;

f on hõõrdetegur;

Rg on koostepea reaktsioon, mis on selle kursiga risti;

N on reaktsioon, mis on normaalne faasi moodustumise suhtes;

.

Mg - paindemoment koostepea suhtes;

1.2 Haaratsi ehitus

Haardeseadmed (ZU) tööstusrobotid kasutatakse manipuleerimisobjektide hõivamiseks ja hoidmiseks teatud asendis. Haaratsite projekteerimisel võetakse arvesse jäädvustatud objekti kuju ja omadusi, tehnoloogilise protsessi kulgemise tingimusi ja kasutatavate tehnoloogiliste seadmete omadusi, mis on PR olemasolevate haardekehade mitmekesisuse põhjus. enamus olulised kriteeriumid Haardeorganite valiku hindamisel on kohanemisvõime haaratava eseme kujuga, haardetäpsus ja haardejõud.

Säilitusseadme haardeseadmete klassifikatsioonis kasutatakse püüdmisobjekti iseloomustavaid tähiseid, objekti hõivamise ja hoidmise protsessi, teenindatavat tehnoloogilist protsessi, samuti konstruktsioonilisi ja funktsionaalseid omadusi ning konstruktiivset alust kajastavad märgid. salvestusseade on valitud.

Püüdmisobjektiga seotud tegurid hõlmavad objekti kuju, selle massi, mehaanilisi omadusi, suuruse suhet, objekti materjalide füüsikalisi ja mehaanilisi omadusi, aga ka pinna seisundit. Eseme mass määrab vajaliku haardejõu, s.t. kandevõime PR ning võimaldab valida draivi tüübi ja mälu konstruktsioonibaasi; eseme pinna olek määrab ära lõugade materjali, millega mälu peaks olema varustatud; mälu kujunduse valikut mõjutavad ka objekti kuju ja selle mõõtmete suhe.

Objekti materjali omadused mõjutavad objekti jäädvustamise meetodi valikut, vajalikku mälu tajumise astet, objektide ümberorienteerimise võimalust pildistamise ja tehnoloogilisesse asendisse transportimise protsessis. Eelkõige suure pinnakaredusega, kuid mitte jäiga objekti jaoks mehaanilised omadused, saab kinnitusjõu määramiseks kasutada ainult anduritega varustatud “pehmet” kinnituselementi.

Sarnaste probleemide lahendamiseks sobivate mäluseadmete mitmekesisus ja suur hulk funktsioone, mis iseloomustavad nende erinevaid disaini ja tehnoloogilisi omadusi, ei võimalda koostada klassifikatsiooni puhtalt hierarhilise põhimõtte järgi. Mäluseadmed on vastavalt tegevuspõhimõttele: haarav, toetav, hoidev, võimeline objekti ümber paigutama, tsentreerimine, alus, fikseerimine.

Juhtimise tüübi järgi jaguneb mälu: haldamata, käsuga, kõvakodeeritud, adaptiivne.

TP mudel on funktsionaaldiagrammide, võrrandite, loogiliste operaatorite, nomogrammide, tabelite jms kogum, mille abil määratakse süsteemi oleku karakteristikud sõltuvalt protsessi parameetritest, sisendsignaalidest ja ajast.

Nõutava usaldusväärsusega TP formaalse (matemaatilise) kirjelduse konstrueerimist nimetatakse selleks vormistamine. TP vormistamise tulemuseks on selle mudelite konstrueerimine. Mudeli väljatöötamisel on lähtutud TP kui kompleksse süsteemi esitlemisest, mille parameetrid sõltuvad üldjuhul ajast ja on tõenäosuslikku laadi. Konkreetse TP matemaatilise kirjelduse koostamise keerukus tuleneb selle uurimise astmest ja mudeli nõutavast detailsusest.

Põhinõuded TP mudelitele.

1. Mudeli täpsus tegeliku TP-ga.

Mudeli täpsuse tagab erineva füüsikalise iseloomuga protsessiparameetrite koosmõju põhjalik uurimine ja kirjeldamine. Mudeli täpsuse nõuded sõltuvad selle eesmärgist ja protsessi omadustest.

2. Mudeli tundlikkus.

Mudeli tundlikkus seisneb olulistes muutustes protsessi simuleeritud tehnilise ja majandusliku näitaja (täpsus, tootlikkus, majanduslik efektiivsus ja teised) suhteliselt väikeste muutustega uuritud tehnoloogilistes parameetrites.

3. Protsessi mudeli järjepidevus.

See nõue on seotud arvutite kasutamisega protsessi kujundamine. Siin mõistame sama mudeli kehtivust paljude tehnoloogiliste režiimide jaoks. Kui mudelil puudub järjepidevuse omadus kogu režiimimuutuste ulatuses, muutuvad arvutusprogrammid keerukamaks, kuna on vaja läbi viia märkimisväärne arv selle adekvaatsuse kontrolle.

TP mudelite klassifikatsioon.

Saate kasutusele võtta mudelite tingimusliku jaotuse rühmadesse.

1. Deterministlikud mudelid

Deterministliku TP mudeli konstrueerimine tuleneb otseselt füüsikaliste suuruste vahelise funktsionaalse seose kontseptsioonist:

Kus juures– protsessi simuleeritud tehniline ja majanduslik näitaja; - TP parameetrid.

See tähendab, et deterministliku mudeli olemasolu tähendab ühemõttelise funktsionaalse seose olemasolu uuritava protsessi indikaatori vahel juures ja tehnoloogiliste parameetrite väärtused (näiteks rõhk, temperatuur, lõikekiirus jne).

2. Tõenäosuslikud TP mudelid on protsessi tehniliste ja majanduslike näitajate jaotusseaduste ja selle parameetrite vaheliste seoste formaliseeritud kirjelduse tulemus, mida saab käsitleda nii juhuslike suuruste kui ka juhuslikkuse tasandil. funktsioonid. Tõenäosusmudel esitatakse tavaliselt statistiliste massiivide, jaotusseaduste, regressioonivõrrandite jne kujul.

3. Deterministlikud staatilised mudelid kajastavad tehnoloogilise protsessi tehniliste ja majanduslike näitajate ning selle ajast sõltumatute parameetrite vahelist funktsionaalset seost. Reeglina esitatakse need mudelid algebraliste võrrandite süsteemina.

4. Deterministlikud dünaamilised mudelid - TP formaliseerimise tulemus, mille parameetrid on aja funktsioon või parameetrite tuletised aja suhtes.

5. Tõenäosuslikud staatilised mudelid kirjeldavad TP oleku parameetrite vahelist seost, mida peetakse juhuslikeks muutujateks, mis ei sõltu ajast.

6. Tõenäosuslikud dünaamilised mudelid kajastavad tehnoloogilise protsessi parameetrite ja selle tehniliste ja majanduslike näitajate vahelist seost, mida käsitletakse juhuslike funktsioonide realiseerumisena.

TP mudelite ehitamine.

TP mudelite koostamise etappide üldist järjestust saab esitada diagrammina (joonis 2).

TP mudeli loomise esimene samm on selle põhjalik uurimine. Samal ajal tuleks välja selgitada protsessi peamised seaduspärasused, võimaldades juba selles etapis kasutada trükkimis- ja rühmatehnoloogia meetodeid. See võimaldab teil visandada konstrueerimiseks ühe loogilise skeemi tehnoloogilised toimingud, samuti üleminekud, seaded jne.

TP uurimise etapp hõlmab katsete läbiviimist, sel juhul saadud andmete töötlemist, samuti eelnevalt kogutud katsematerjali üldistamist.

Sisukas kirjeldus on eelmise etapi tulemus, st. TP uuring. Seda saab esitada tehnoloogiliste ahelate ja vajaliku graafilise esituse kujul sõnaline kirjeldus kõik toimingud. Sisukas kirjeldus annab Üldine informatsioon operatsioonide ja üleminekute füüsikalisest olemusest ja omadustest, nende olulisusest TP üldises skeemis ja nendevaheliste interaktsioonide olemusest. Sisukas kirjeldus sisaldab loodud mudeli eesmärki, TP parameetrite loetelu ja nende üksikasjalikud spetsifikatsioonid(tabelite, graafikute kujul). Sisukas kirjeldus on formaliseeritud TP skeemi ehitamise aluseks.

Formaaliseeritud skeemi struktuur sisaldab: kavandatud protsessi parameetrite süsteemi, protsessi tehnilisi ja majanduslikke näitajaid, algtingimuste kogumit, varem uuritud toimingute ja üleminekute mudeleid. Formaaliseeritud skeemis sisalduvad need andmed kontsentreeritud kujul, s.t. funktsionaaldiagrammide, lühikeste sõnaliste selgituste kujul.

TP matemaatiline mudel on lõpptulemus selle vormistamine Samal ajal on kõik tehniliste ja majanduslike näitajate ning protsessiparameetrite vahelised seosed välja toodud analüütiliste sõltuvuste kujul.

Arvutite kasutamine tehnoloogiliseks projekteerimiseks eeldab modelleerimisalgoritmide koostamist. Modelleerimisalgoritm ehitatakse üles pärast seda, kui TP mudeli loomise küsimused on põhimõtteliselt lahendatud.