Введение к работе
;
Актуальность темы. Изделия из композиционных материалов (ИКЩ находят пшрокое применение в народном хозяйстве, что обусловлено рядом присущих им ценных качеств, таких как высокая механическая прочность, малый удельный вес, химическая стойкость, хорошие электро- и теплоизоляционные свойства.
Одним из распространенных видов таких изделий являются конструкции тел вращения (трубы, резервуары, оболочки и т.п.), которые изготавливаются способом намотки.
Традиционный способ намотки заключается в намотке наполнителя, пропитанного смолами, на оправку и последующим отвержде-нием связующего в термокамерах.
Известен танке способ, при котором термообработка композита осуществляется непосредственно в процессе намотки благодаря инфракрасному обогреву изделия, т.е. отверадение КИЛ происходит в процессе намотки. Это позволяет сократить длительность изготовления ИКМ и активно влиять на внутреннюю структуру ИИ.! за счет воздействия на изделие температурными полями уже в процессе его намотки. Способ позволяет также изготавливать длинномерные изделия (трубы, мачты и т.п.), что невозможно при традиционном способе из-за отсутствия термокамер достаточной длины.
В настоящее время метод отверждения ИКМ в процессе намотки применяется довольно редко. Опыт производственников невелик, поэтому не существует типовых режимов изготовления изделий, параметры процесса намотки определяются на основе дорогостоящих и длительных экспериментальных исследований. Найденные режимы
недостаточно обоснованы и не оптимальны по длительности и качеству получаемых изделий.
Для использования потенциальных возможностей подобного совмещенного процесса требуется создание автоматизированной системы управления, позволяющей находить и реализовывать оптимальные режимы силовой намотки и отверждения изделий из композиционных материалов.
Цель работы. Создание и реализация методов и алгоритмов оптимального управления процессом отверждения изделий из композиционных материалов при их намотке.
Методика работы. В качестве основных инструментов исследования используются теория автоматического управления, в частности аппарат оптимального управления объектами с распределенными координатами, методы математического моделирования и вычислительной математики.
Научная новизна. Разработано математическое описание процесса отверждения ИКМ при намотке, учитывающее фильтрацию связующего в изделии сквозь слои армирующего материала.
Предложены три критерия оптимальности ведения процесса отверждения Ш.1 при их намотке. Первые два критерия характеризуют прочностные свойства изделия, последний критерий определяет производительность процесса.
На основе предложенных критериев поставлены и решены задачи оптимального управления отверждением 100.1 в процессе намотки. Оптимальные управления, найденные при решении первой задачи, позволяют получать изделия с наилучшим качеством армирования. Решение второй задачи дает возможность изготавливать изделия со структурой армирования, максимально близкой к задаваемой проектировщиками. Оптимальные управления, найденные при решении третьей задачи, позволяют получать изделия приемлемого качества за .минимальное время.
"Практическая ценность и реализация результатов работы. Разработан комплекс алгоритмов и программ, позволяющий моделировать процесс отверкдения ИКМ при намотке, проводить параметрическую идентификацию математической модели процесса, определять оптимальные в смысле предложенных критериев режимы проведения процесса. Комплекс программ принят к внедрению в Научно-исследовательском химико-технологическом институте.
Ожидаемый экономический зкакт от использования алгоритмов и программ составляет 57 тыс. рублей в год.
Апробация работы. Материалы диссертации докладывались и обсуждались на научно-технических конференциях НИХМ, на научном семинаре кафедры "Техническая кибернетика и автоматика" ШХН в I989-I99I гг.
Публикации: Основные результаты диссертационной работы опубликованы в пяти печатных работах.
Объем и структура работы. Диссертация изложена на страницах машинописного текста и состоит из введения, четырех глав, основных результатов, списка литературы ( наимено-