Введение к работе
Актуальность темы
В структуру любого волоконно-оптического элемента входят одножильные и многожильные стержни (световоды) с определенными геометрическими и оптическими характеристиками.
С самого начала развития волоконной оптики доминирующим проблемами были стабильность диаметра исходных стержней и малого светоослабления в них. Если вторая проблема успешно решается, то проблема стабильности диаметра световодов продолжает существовать. Для ее решения необходимы постоянный контроль и управление технологическим процессом изготовления световодов. Сложность задач, возникающих при управлении, связана с тем, что качество получаемых изделий зависит от множества факторов, учет которых является задачей с высоким уровнем неопределенности.
Оперативное управление технологическим процессом (ТП) осуществляется на основе мониторинга производственной ситуации путем обработки данных, включающих в себя результаты применения измерительных средств.
Объем и своевременность полученной информации может оказаться недостаточной. Формирование оптимального управления технологическим процессом возможно путем повышения уровня информационно-аналитического обеспечения. В этом случае информация формируется из сопоставления анализа текущих измерений с расчетными значениями, сформированными на основе начальных данных и математических моделей.
Поэтому потребность развития автоматизированного управления производством световодов приводит к необходимости изучения технологического процесса как объекта управления, позволяющего идентифицировать скрытую динамику протекающих процессов. Это определяет актуальность темы диссертационной работы.
Цель работы
Целью работы является повышение полноты и достоверности информационного обеспечения автоматизированного управления технологическим процессом вытяжки световодов, обеспечивающего заданное качество получаемых изделий.
Для достижения поставленной цели решены следующие задачи.
1. Анализ средств и методов автоматизированного управления процессом
. вытяжки световодов.
Анализ математических моделей, используемых для описания процессов, происходящих при формообразовании световодов.
Выявление значимых факторов, определяющих геометрическое качество световодов.
4. Установление аналитических и экспериментальных зависимостей,
связывающих входные и выходные параметры процесса.
Оценка влияния свойств технологического процесса на его управляемость.
Разработка рекомендаций по выбору схемных решений автоматизированных установок вытяжки.
Методы исследования . При решении поставленных задач использованы апробированные теоретические и экспериментальные методы моделирования, основанные на аппарате механики сплошных сред, регрессионного анализа.
....... Теоретические и экспериментальные исследования проводились с использованием математических пакетов MATCAD, MATLAB.
Научная новизна -.--.1. Получены аналитические зависимости, связывающие входные и выходные параметры процесса вытяжки световодов.
2, Предложена методика обоснованного выбора метода изготовления световодов и значений основных технологических параметров, основанная на оценке устойчивости движения стекломассы в зоне формирования.
3. Разработана методика оценки влияния основных параметров на
стабильность неуправляемого процесса вытяжки световодов.
Дана оценка влияния на качество управления параметров зоны формирования световода (объекта управления) и управляющих устройств, позволяющая выбрать метод управления.
Предложено схемное решение автоматизированной установки вытяжки световодов, на которое получен патент.
Практическая значимость
Проведенные исследования повышают полноту и достоверность информационного обеспечения, необходимого для автоматизации технологического процесса вытяжки оптических стержней.
Разработанные методики оценки статических свойств объекта управления позволяют, исходя из требований к качеству получаемых изделий, обоснованно нормировать технологические параметры на этапе неуправляемого установившегося движения.
Методика оценки динамических свойств технологической системы в целом «объект управления - управляющее устройство» позволяет выбрать способ управления и оценить его качество.
По результатам исследований разработано оригинальное техническое решение, на которое получен патент.
Внедрение основных результатов работы осуществляется в ООО «Евразия-Телеком». Результаты работы используются в учебном процессе Северо-Западного государственного заочного технического университета, Санкт-Петербургского государственного университета низкотемпературных и пищевых технологий.
На защиту выносится
Методика оценки свойств процесса вытяжки световодов в установившемся режиме на основе математических моделей.
Методику оценки значимых факторов, определяющих геометрическое качество световодов.
Определение области технологических параметров, в которой процесс вытяжки устойчив к малым неконтролируемым возмущениям.
Методику исследования управляемого, движения стекломассы в зоне формирования, позволяющую получить обоснование рекомендации по выбору способа управления.
Определение влияния на качество управления свойств объекта управления и управляющих устройств.
Апробация работы
Основные результаты докладывались на: VII международной конференции «Идентификация систем и задачи управления» Москва, 28-31 января 2008 г.;
II всероссийской научно-практической конференции студентов, аспирантов,
молодых ученых и преподавателей «Актуальные проблемы управления транс
портными и техническими системами» 13-16 ноября 2007 г., СЗТУ; междуна
родной конференции «Параллельные вычисления и задачи управления» Москва
Институт проблем управления им. В.А. Трапезникова РАН, 2008 г.; VIII меж
дународной конференции «Идентификация систем и задачи управления» Москва
28-31 января 2009 г. Институт проблем управления им. В.А. Трапезникова РАН;
III всероссийской научно-практической конференции студентов, аспирантов,
молодых ученых и преподавателей «Актуальные проблемы управления транс
портными и техническими системами» 2009 г., СЗТУ.
Публикации
По материалам диссертационной работы опубликовано 11 работ, из них 3 работы опубликованы в издании из Перечня, рекомендованного ВАК РФ, и 1 патент на полезную модель.
Структура и объем работы
Диссертационная работа состоит из введения, пяти глав, заключения, приложений, списка литературы из 107 библиографических наименований. Работа изложена на 158 страницах, содержит 40 рисунков, 3 таблицы.
Похожие диссертации на Автоматизированное управление процессом вытяжки оптических стержней
