Введение к работе
Актуальность проблемы. В современной технологии получения химических волокон и нитей используется экструдерно-формующая-на-матывающая система, реализующая высокоскоростные совмещенные процессы производства. Растущие потребности в улучшении свойств выпускаемого продукта и в приросте производства не могут быть удовлетворены в полной мере без улучшения конструктивных качеств оборудования на каждом этапе всего технологического процесса. Развитие производства химических волокон должно осуществляться по пути повышения производительности, надежности технологического оборудования, разработки новых прогрессивных машин и технологий, применения наиболее эффективных методов расчета, проектирования и исследования систем управления производством.
Большое значение при этом приобретают внедрение современной вычислительной техники, математическое и физическое моделирование, разработка САПР и другие факторы, определяющие уровень принятия научных и технических решений. Интенсификация работ в данном направлении требует развития методов анализа физических процессов, построенных на их основе математических моделей динамики, создания проблемно-ориентированных методов анализа математических моделей, разработки соответствующих моделей САПР и программного обеспечения.
Сложность технологических процессов формования, вытяжки и намотки химических волокон, жесткость требований потребителей к качеству вырабатываемых нитей обусловливают предъявление высоких требований к основным параметрам всех узлов и механизмов и, в частности, к приємно-намоточным машинам. Большие габариты и стоимость систем управления препятствуют более широкому применению бесфрикционкых приємно-намоточных устройств с регулируемыми приводами. Вместе с тем, остаются недостаточно разработанными бесфрикционные приємно-намоточные механизмы с управлением на базе микропроцессорной техники.
На основании вышесказанного актуальность темы связана с разработкой интегрированной системы управления приемно-намоточной машиной бесфрикщинного типа, позволяющей обеспечить оптимальные условия выполнения технологических операций и улучшение качеств выпускаемой продукции за счет повышения точности, быстродействия и гибкости управления процессом наматывания нитей.
Тематика работы соответствует планам научно-исследовательских работ кафедры автоматики и промышленной электроники МГТА им. А.Н. Косыгина. Работа проводилась в соответствии с Постановлением Совета Министров РФ "Об улучшении использования сырьевых, топливно-энергетических и других материальных ресурсов в период до 005 года".
Цель работы - разработка научно-обоснованных рекомендаций по созданию, расчету и исследованию электротехнического управляемого комплекса приємно-намоточной машины в производстве химических нитей с микропроцессорным управлением, а также представление математического и программного обеспечения для анализа и синтеза систем управления бесфрикционными приемно-намоточными устройствами.
Для достижения поставленной цели в работе решаются следующие задачи :
-
Обзор существующих, а также развитие качественно новых направлений по созданию систем управления бесфрикционными приемно-намоточными устройствами с использованием тиристорного электропривода и микропроцессорной техники.
-
На основе анализа динамических свойств элементов систем разработка математической модели бесфрикционного намоточного устройства как объекта управления скоростью наматываемой нити.
-
Исследование приємно-намоточной машины как многомерного объекта управления и решение задачи связанного регулирования технологических параметров наматывания.
-
Анализ и синтез систем цифрового управления скоростными режимами приемно-намоточной машины.
-
Моделирование и исследование процессов наматывания нитей при различных дискретных алгоритмах управления.
-
Принципиальные решения по использованию робототехнических средств при автоматизации приемно-мотального оборудования.
На защиту выносятся:
структурная и функциональная схемы автоматизированного электротехнического комплекса управления приемно-намоточной машиной;
математическая модель системы, реализующей связанное регулирование технологических параметров наматывания;
алгоритмы управления скоростными режимами приемно-намоточной машины-,
- результаты моделирования и экспериментов.
Методы исследований. Работа содержит теоретические и экспериментальные исследования, проведенные современными математическими и инструментальными методами. Синтез дискретных систем управления проводился на основе теории цифровых систем автоматического управления. Моделирование и обработка данных исследований, расчеты при синтезе и анализе систем управления производшшсь на ЦВМ, для чего были разработаны необходимые программы.
Научная новизна работы состоит в разработке новых структур цифровой электротехнической системы управления приємно-намоточной машины при управлении частоты вращения бобинодержателя и частоты хода нитераскладчика, реализующей связанное регулирование технологических параметров наматывания; представлении соответствующих алгоритмов и программного обеспечения.
Достоверность результатов работы подтверждается хорошим совпадением теоретических и экспериментальных исследований методом математического моделирования, а также результатами проверки на практике зкструдерно-формующей-наматывающей системы Клинского производственного объединения "Химволокно". Научные решения диссертации строго обоснованы и аргументированы в рамках принятых автором допущений, теоретические положения и экспериментальные выводы многократно уточнялись.
Практическая ценность работы состоит в улучшении качества намотки бобин и повышении производительности экструдерно-формую-щей-наматывающей системы. Результаты работы могут быть использованы в различных намоточных машинах текстильного назначения, а также в учебном процессе и методических пособиях для студентов.
Апробация работы. Материалы диссертационной работы обсуждены и получили положительную оценку на Всероссийских научно-технических конференциях, на научных конференциях профессорско-преподавательского состава МГТА им. А.Н.Косыгина, проходивших в 1992-1996 годах. Результаты работы отмечены дипломом и премией Всероссийского конкурса молодых ученых в 1993 г.
Публикации. По вопросам, связанным с диссертацией, опубликовано 4 печатных работы.
Структура и объем работы. Диссертационная работа состоит из введения, четырех глав, выводое по главам и общих выводов, описка используемой литературы из 69 наименований.и приложений. Работа изложена на 159 страницах машинописного текста, .содержит 2 таблицы, 28 иллюстраций.
