Левченко О. Е. Автоматизоване керування технологічним процесом хімічного фрезерування з використанням матричних вихрострумових перетворювачів

Дисертація присвячена розробленню та дослідженню системи автоматизованого керування технологічним процесом хімічного фрезерування з використанням матричних вихрострумових перетворювачів. Сучасний етап розвитку промислового виробництва характеризується зростанням його інтенсивності разом з підвищенням вимог щодо якості продукції, раціонального використання ресурсів та енергоефективності. Це актуалізує процеси удосконалення методів та засобів автоматизації виробничих технологічних процесів. Успішне розв'язання питань автоматизації керування виробничими процесами потребує інтеграції досягнень в різних галузях знань. Важливою складовою автоматизованих систем керування технологічними процесами (АСКТП) є засоби, що здійснюють оцінювання регульованої величини і формують сигнали керування. Розроблено двоконтурну систему автоматичного керування (САК) для АСКТП хімічного фрезерування (ХФ) виробів з алюмінієвих сплавів. Перший контур керує температурою травника для підтримки швидкості травлення. Другий контур забезпечує зупинку процесу за результатами вимірювання товщини виробу засобами вихрострумового контролю (ВСК). Розглянуто використання технології ВСК з вихрострумовими матрицями (ВСМ), що дозволяє контролювати процес травлення на значних поверхнях виробів, підвищити ефективність обробки та забезпечити високу якість продукції. Переваги технології ВСК для використання в АСКТП ХФ включають: - перетворення неелектричних параметрів в електричні сигнали; - відсутність механічного контакту з об'єктом; - забезпечення доступу травника до поверхні виробу; - робота в широкому діапазоні параметрів; - керування за результатами контролю товщини виробу Зазначено, що потенціал ВСК для використання в АСКТП ХФ недостатньо розкритий. Перспективним є використання вихрострумових перетворювачів матричного типу, що підвищує продуктивність та надійність контролю. Інформаційними параметрами сигналів ВСМ є амплітуда та фазовий зсув. Орієнтація на побудову годографів створює труднощі для автоматизації ВСК. Параметри сигналів часто чутливі до зовнішніх впливів, що обмежує їх використання для формування керувальних впливів. Існує актуальна задача розроблення нових автоматизованих методів та засобів ВСК з матричними перетворювачами для створення САК в АСКТП ХФ. Розроблено багатовимірну модель сигналів ВСМ з можливістю застосування дискретного перетворення Гільберта. Розглянуто структурно-логічну схему формування та опрацювання сигналів ВСМ. Використання перетворення Гільберта дозволяє отримувати значні обсяги інформації, синхронно обчислювати амплітудну та фазову характеристики сигналів. Запропоновано застосовувати індикаторну функцію для аналізу сигнальних полів на значних ділянках поверхні виробу. Розроблено методику моделювання, опрацювання і аналізу інформативних параметрів сигналів ВСМ на основі дискретного перетворення Гільберта. Програмно-алгоритмічне забезпечення дозволяє оцінювати взаємозв'язки між характеристиками сигналу та керованими параметрами. Розглянуто технологію прототипування для створення засобів ВСК. На базі платформи Red Pitaya розроблено прототип системи ВСК для використання в САК процесом ХФ. Запропоновано архітектуру програмного забезпечення системи. Розроблено вихрострумовий перетворювач матричного типу на основі друкованих плат. Експериментальні дослідження підтвердили ефективність технології ВСК з ВСМ. Запропоновано оцінювати ефективність ВСМ за допомогою коефіцієнта, що враховує зменшення часу контролю та підвищення чутливості. Розроблено методику та алгоритм опрацювання сигналів ВСМ з нормалізацією комплексних коефіцієнтів передачі каналів для підвищення чутливості. Створено прототип системи ВСК з ВСМ, що реалізує запропоновану методику. Експериментальні випробування підтвердили ефективність технології. Обґрунтовано перспективи використання нейромережевих технологій для синтезу САК на основі ВСК. Використання штучних нейромереж може значно підвищити ефективність АСКТП за відсутності прямих зв'язків між характеристиками об'єкта та параметрами сигналів ВСМ.