ИСТИНА

Актуальность работы. Пневмоагрегаты получили широкое применение при автоматизации производственных процессов. Пневматические устройства используются в качестве приводов зажимных и транспортирующих механизмов, в контрольно-измерительных приборах, при автоматизации машин и устройств, работающих в агрессивных средах, в условиях пожаро- и взрывоопасности, радиации, при значительных вибрациях и высоких температурах. Однако пневмоагрегаты имеют и недостатки: развивают меньшие усилия при равных габаритах с гидравлическими двигателями, утечки воздуха понижают их КПД, заданные законы движения не могут быть выполнены ими с достаточной точностью. Несмотря на эти недостатки, пневмоагрегаты с успехом применяют в тех случаях, когда наиболее существенное значения приобретают их преимущества. Развитие автоматизации производственных процессов, прогресс в области науки и техники повлекли за собой существенное усложнение пневматических систем. Часто при обслуживании одной машины используется несколько пневматических цилиндров, которые могут составлять систему, если связаны друг с другом функционально. Как правило, эти системы обладают очень сложной кинематикой, и решение задач управления усложняется. В результате литературного поиска было установлено, что существуют алгоритмы управления пневмоцилиндром, при отработке которых точность позиционирования достигает 0,2-0,4% от общей длины хода [9]. Но, как правило, в таких системах позиционирования в качестве управляющей части используется более одного пневматического распределителя, что существенно удорожает такую систему. В данной работе рассмотрен вопрос о разработке и исследовании закона управления бесштоковым пневмоагрегатом на базе нечеткой логики с целью повышения точности позиционирования каретки пневмоцилиндра. Основой повышения точности позиционирования пневмоцилиндра является использование интеллектуальных систем управления. Цель работы. Цель работы заключается в экспериментальном и расчетно-теоретическом исследовании влияния гибридного закона управления бесштоковым пневмоагрегатом, построенного на базе нечеткой логики и ПИД-регулятора, на точность позиционирования каретки пневмоцилиндра. Основными задачами работы являются: •изучение возможности повышения точности позиционирования каретки бесштокового пневмоагрегата при управлении системой позиционирования, состоящей из одного пропорционального клапана; • экспериментальные и расчетно-теоретические исследования влияния «мертвых» объемов в полостях пневматического цилиндра на качество математического моделирования; • экспериментальные и расчетно-теоретические исследования интеллектуальных и гибридных алгоритмов управления, построенных на базе нечеткой логики; • оценка точности позиционирования выходного звена пневматических цилиндров разных типоразмеров при использовании в качестве алгоритма управления гибридного регулятора. Методы исследования. В работе использован полученный автором опыт математического моделирования и управления бесштоковым пневмоагрегатом. В процессе решения поставленных задач в работе широко использованы экспериментальные и математические методы исследования, компьютерные технологии и программные средства. Исследования осуществлялись на реально сконструированных и изготовленных лабораторных установках. При проведении расчетов использовались современные программные комплексы MATLAB, Visual Studio и другие. Достоверность разработанных подходов подтверждена результатами численных и натурных экспериментов. Научная новизна работы состоит в следующем: • проведены исследования «мертвых» объемов полостей бесштокового пневмоцилиндра; • выполнено сравнение результатов численного и физического моделирования позиционирования каретки пневмоагрегата при использовании гибридного алгоритма управления на базе нечеткой логики и ПИД-регулятора; • установлена зависимость точности позиционирования каретки пневмоагрегата от изменения таких параметров нечеткого регулятора как количество правил в базе знаний, виды термов и методы дефаззификации; • проведены исследования силы трения бесштокового пневмоцилиндра DGPL-25-500-PPVA; • выполнено сравнение результатов численного и физического моделирования зависимости силы трения в парах гильза – поршень, каретканаправляющая. Практическая ценность работы заключается в следующем: • в рамках данной работы подтверждено повышение точности позиционирования каретки бесштокового пневмоагрегата при управлении одним пропорциональным клапаном при использовании гибридного алгоритма управления на базе нечеткой логики и ПИД-регулятора; • осуществлены исследования влияния размера базы знаний, видов термов и методов дефаззификаций на точность позиционирования каретки пневмоагрегата; • осуществлены расчетно-теоретические исследования точности позиционирования каретки пневмоагрегата как однокоординатных, так и многокоординатных систем. Проведено сопоставление с результатами физического эксперимента. Достоверность и обоснованность полученных в работе результатов определяются: • использованием следующих апробированных методик: - планирования и проведения исследований; - анализа экспериментальных результатов; • применением средств измерений необходимой точности; • удовлетворительной сходимостью результатов исследований при многократных повторениях; • использованием апробированных пакетов расчетно-теоретических исследований динамических процессов, протекаемых в пневмоцилиндре.