РАЗДЕЛ 2
ПРОЦЕСС ЭЭО КАК ОБЪЕКТ АВТОМАТИЗИРОВАННОГО УПРАВЛЕНИЯ
2.1. Модель процесса электрической эрозии
Электроэрозионный процесс характеризуется не только разрозненностью знаний, но
и сложностью их систематизации вследствие огромного количества как самих
параметров, влияющих на процесс, так и их взаимосвязей.
Большинство штатных систем управления следит за изменением состояния
межэлектродного промежутка преимущественно по электрическим параметрам
процесса. Однако, практически все из параметров, измеряемых в текущее время на
эрозионных станках для оценки хода процесса, либо усредняют информацию, либо
предоставляют ее с запаздыванием, что исключает возможность своевременного и
адекватного реагирования на ситуации в межэлектродном промежутке. Поэтому даже
адаптивные системы управления не исключают появления шлакообразования и не
обеспечивают стабильности качества и производительности, особенно на
высокочастотных режимах работы генератора технологического тока и больших
поверхностях со сложной конфигурацией. Еще одним большим недостатком является
невозможность создания гибкой системы управления из-за ограничений в
конструктивной реализации и ведение технологического процесса лишь в пределах
одной математической модели. В этом случае перспективным может оказаться способ
прогноза, основанный на расчете математических моделей, описывающих изменения
состояния межэлектродного промежутка при возникновении различных возмущающих
факторов в различных сочетаниях [2, 26, 27, 77].
Разработка подобной системы на базе MADS-технологии позволяет решить ещё одну
задачу: обеспечить хорошую работоспособность электроэрозионных станков со
штатными системами управления различных исполнений, к которым может
подключаться специальный компьютерный модуль при работе на неустойчивых
режимах. Выбор адекватной модели производится при этом по контрольным значениям
текущего сочетания параметров процесса, при этом уточняется факт наличия того
или иного возмущающего воздействия.
Предлагается создать автоматизированную систему управления, которая является
системой верхнего уровня по отношению к штатной системе управления (нижний
уровень). В систему верхнего уровня входит система информационной поддержки
принятия решений, которая содержит самообучающийся модуль. Разрабатываемая
система управления должна использовать информацию штатной системы управления о
состоянии межэлектродного промежутка, анализировать ситуацию, рассчитывать
время дестабилизации процесса и выдавать на вход штатной системы управляющее
решение, которое последняя должна выполнить:
Рис. 2.1. Предлагаемая структура управления ЭЭО.
Это достигается введением корректирующего звена, характеристики
которого вычисляет ПЭВМ. Математическое формулирование повышения
производительности станка для работы при заданном режиме и форме поверхности
теоретически выглядит целевой функцией:
(2.1)
или
Пс( x, t) Ю max (2.2)
где ;
Q – множество управляющих решений, состоящее из пары: , в которой -
упорядоченная n-ка управляемых переменных; ;
А1 – множество значений управляемой переменной давления принудительной
прокачки;
R – множество стратегий обработки;
W – множество неконтролируемых переменных;
Z – множество неуправляемых переменных;
Пr - функция производительности съема между двумя отводами инструмента;
x -функция устойчивого электроэрозионного процесса, зависящая от множества
управляемых переменных А, множества неуправляемых переменных Z, множества
неконтролируемых переменных W, множества стратегий обработки y;
t – переменная времени работы электроэрозионного станка.
По функции устойчивости можно составить схему управления:
Рис. 2.2. Схема управления функцией устойчивости
где Кx, Тx, Ту - коэффициенты корректирующего звена, передаточная функция
которого:
где S – оператор Лапласа [81-86].
Звено представляет собой комбинацию нескольких стандартных звеньев, и может
быть реализовано запаздывающим или опережающим в зависимости от состояния
межэлектродного промежутка.
Dj, DHр–изменения частотных: фазовой и амплитудной логарифмических
характеристик.
Текущие данные о геометрической величине межэлектродного промежутка, газовой
составляющей, концентрация частиц металла в диэлектрике и других переменных
рассчитываются на основе показаний датчиков. Далее эти данные сравнивают с
аналогичными оптимальными (уже известными) для данного режима обработки.
Отклонения минимизируются, при этом определяются способы воздействий как в
отдельности, так и в комбинациях один с другим для коррекции данных величин,
исходя из матрицы ранжированных воздействий исполнительных элементов системы:
где Кip – коэффициент изменения исполнительными элементами;
a1 - первый параметр по степени влияния на производительность съема;
Пi – параметр производительности, который оценивается по абсолютной величине
съема в единицу времени, периоду работы между двумя очередными холостыми
отводами;
a2 - второй параметр по степени влияния на производительность съема Пi;
аp – параметр, определяющий влияние сочетаний аі на производительность съема
Пi.
Производительность Пi может быть задана отношением фактической
производительности к расчетной, задаваемой режимом генератора технологического
тока.
Выбор решающего воздействия или оптимальных сочетаний нескольких протекающих с
разной скоростью воздействий для восстановления характеристик межэлектродного
промежутка, ограничивается параметрами промежутка, поэтому выбор вариантов
должен в любом случае исключать ложное решение [2, 3].