Кравченко О. М. Адаптивне просторове керування ультразвуковим очищенням виробів складної конфігурації

Дисертацію присвячено вирішенню наукової задачі розроблення й дослідження на математичних моделях та у виробничому процесі системи автоматизованого керування ультразвуковим очищенням (УО) виробів складної конфігурації з метою підвищення його енергоефективності та якості кінцевого результату. У першому розділі на основі огляду літературних джерел проаналізовано процес ультразвукового очищення та визначені невирішені питання в цій сфері. Проаналізовано вплив різних факторів, що дозволяють оптимізувати процес очищення та виявлено, що автоматизація процесу є одним з напрямів підвищення його ефективності. Найбільш критичним є відсутність засобів, що дозволяють формувати керування ультразвуковим очищенням за станом очищуваного виробу. Вирішенням цієї проблеми стало застосування тривимірної нечіткої логіки, яка за своєю суттю створена для контролю за просторово розподіленими процесами. У другому розділі розглянуто побудову моделей ультразвукового очищення для різних за фізичною суттю випадків (очищення із зменшенням густини забруднення та зменшенням його товщини) та для виробів різної конфігурації з метою визначення основних закономірностей зміни ультразвукового відгуку при зменшенні забруднення виробу. Виявлено, що при очищенні виробу спостерігається змінення часу надходження сигналу, а також максимальної амплітуди та кількості значних амплітудних відхилень. Розроблено метод формування оцінки стану перебігу ультразвукового очищення заданої ділянки із використанням спектрального розкладу за допомогою швидкого перетворення Фур’є. Третій розділ присвячено розробці системи ефективного просторового керування на основі нечіткої логіки. Для поєднання переваг таких розширень нечіткої логіки як тривимірна (дозволяє обробляти просторову інформацію) та інтервальна (добре працює з інформацією, яка не має чіткої експертної оцінки) був розроблений контролер на базі тривимірної нечіткої інтервальної логіки. В його основі знаходиться нечітка множина, що має інтервальну функцію приналежності та додаткову просторову координату. Алгоритм роботи контролера складається з традиційних операцій фазифікацій, формування виводу та дефазифікації шляхом розширення на другому етапі за рахунок просторового об’єднання інформації та зменшення розмірності. Також був розроблений алгоритм визначення керуючих параметрів для технологічної ємності за співвідношенням значень інтенсивностей ультразвукових випромінювачів, що отримані за допомогою тривимірного нечіткого інтервального контролера. В четвертому розділі розроблено алгоритм формування ефективного просторового керування процесом УО із використанням ультразвукових сенсорів для визначення ефективності перебігу очищення на окремих ділянках. На основі цього алгоритму розроблено програмне забезпечення, за допомогою якого змодельовано процес очищення із використанням різних методів обробки вхідної інформації та реалізації вихідного керуючого впливу. Проведене моделювання ультразвукового очищення із використанням зазначеного контролера спочатку шляхом повної фіксації зміни сигналу ультразвукових відгуків через певні проміжки часу та за допомогою описаного у третьому розділі методу оцінювання стану перебігу очищення. В першому випадку економія енергії за рахунок зменшення обробки лише тих ділянок, що потребують очищення, склала 41%, а у другому була збільшена ще на 6 %. Це свідчить, як про ефективність запропонованої системи керування ультразвуковим очищення, так і про доцільність використання методу оцінювання стану перебігу процесу очищення за аналізом ультразвукових відгуків. Також проведено моделювання із використанням ультразвукової фазованої решітки в якості виконуючих елементів. Збільшення сумарного акустичного тиску в зоні забруднення склало 40% порівняно із використанням звичайних ультразвукових випромінювачів. Програмне забезпечення розроблено із використанням пакетів прикладних програм MATLAB та k-wave.