АННОТАЦИЯ диссертационной работы докторанта PhD

АННОТАЦИЯ
диссертационной работы докторанта PhD
специальности 6D070200 – Автоматизация и управление
Бүрлібай А.Ә. на тему: «Разработка системы автоматизированного
управления производством товарного магния»
Общая характеристика работы. Анализ процессов производства
товарного магния выявил наличие технологических процессов, являющихся
объектами автоматизации и технологических операций, являющихся
объектами роботизации. Комплексная автоматизация и роботизация
производства товарного магния представляет собой достаточно сложную
проблему.
Автоматизация
и
роботизация
производства
требует
рассматривать
производственный
процесс
как
единую
систему
взаимосвязанных подсистем. Каждая подсистема представляет собой
локальную систему автоматического управления технологического процесса
или систему программного управления устройства, манипуляционного
робота для выполнения технологической операции. Для выделения объектов
автоматизации и роботизации разработано стратифицированное описание
производства товарного магния. Стратифицированное описание позволяет
учесть все особенности производства товарного магния при разработке
подсистем автоматизации и роботизации технологических процессов и
технологических операций. На основе систематизации имеющихся связей,
предложена двухуровневая система управления производством товарного
магния. Далее рассмотрены вопросы управления приводами манипуляторов и
устройств, используемых в составе автоматизированной системы управления
производства товарного магния. Произведен анализ видов и описание
рабочих пространств манипуляционных роботов.
Актуальность темы исследования. На основе анализа процесса
производства товарного магния можно выделить ряд специфических свойств:
- жесткие требования к режимам ведения технологических процессов и
технологических операций;
- наличием технологических процессов связанных с регулированием
или контролем параметров производственного процесса;
- наличием технологических операций связанных с манипуляцией
специальной оснасткой, инструментами;
- наличием ряда неблагоприятных факторов таких, как высокие
температуры, агрессивные среды оказывающих неблагоприятное воздействие
на работающий персонал и требующий применения технологического
оборудования специального назначения.
Данные специфические свойства производства товарного магния
порождают следующие следствия:
- жесткие требования к режимам ведения технологических процессов и
операций порождает жесткие требования к системам автоматизации и
роботизации технологических процессов и операций;
- высокий износ работающих частей оборудования под воздействием
неблагоприятных факторов приводит к значительному дрейфу параметров
ведения технологических процессов и операций;
- дрейф параметров технологических процессов и операций требует их
компенсации за счет введения дополнительных обратных связей или
применения специальных вспомогательных устройств, специальной
оснастки;
- рассматриваемые технологические операции требуют выполнения
достаточно сложных манипуляций специальной оснасткой, следовательно,
применимы узкоспециализированные манипуляционные роботы.
В данной работе рассмотрены вопросы разработки кинематических
структур,
алгоритмов
управления
узкоспециализированными
манипуляторами, устройствами выполнения технологических процессов и
операций, на основе которых строится двухуровневая система
автоматизированного управления производством товарного магния.
Цель исследования. Разработаны ряд манипуляторов и устройств,
предназначенных для выполнения подобных технологических процессов и
операций, однако их возможности не охватывают полностью особенности
производства товарного магния. Целью исследования является разработка
кинематических
структур,
алгоритмов
управления
узкоспециализированными манипуляторами, устройствами выполнения
технологических процессов и операций, разработка двухуровневой системы
управления производством товарного магния, образующих нижний уровень
двухуровневой системы управления производством товарного магния. На
верхний уровень возложены задачи согласованного управления отдельных
подсистем управляющих узкоспециализированными манипуляторами,
устройствами с учётом всех особенностей производства товарного магния.
Методы исследования. В диссертационной работе при решении
поставленных задач были использованы: методы системного анализа, основы
робототехники, теории автоматического управления, теории построения
моделей объектов управления, алгебры логики, технология объектноориентированного программирования и т.д. В качестве инструментов
моделирования применялись мощные современные пакеты прикладных
программ: MATLAB, MAPLE, DELPHI.
Научная новизна и основные положения, выносимые на защиту.
Научная новизна предлагаемого исследования заключается в модификации
известных методов и разработке принципиально новых нетрадиционных
подходов при разработке кинематических структур и алгоритмов
программного управления узкоспециализированными манипуляционными
роботами, устройствами для выполнения технологических процессов и
операций производства товарного магния. Междисциплинарный характер
исследований создает определенные трудности при разработке таких систем
и требует использования методов и подходов из различных областей знаний.
В диссертационной работе впервые получены следующие результаты:
1. Разработанное стратифицированное описание производства
товарного магния.
2. Разработанный манипулятор для переброса струи между стыками
изложниц, манипулятор для снятия оксидной пленки с поверхности
магниевого расплава, залитого в изложницы, устройство для измерения и
контроля температуры движущихся изложниц литейного конвейера.
3. Разработанный алгоритм описания рабочих пространств
манипуляционных роботов в виде логических выражений R – функций.
4. Разработанная структура двухуровневой
системы управления
комплексно автоматизированной и роботизированной системы производства
товарного магния.
Обоснование и достоверность результатов и выводов. Все научные
положения и выводы подтверждаются результатами компьютерного
моделирования, их согласованностью с экспериментальными данными и
экспертными оценками.
Практическая ценность и внедрение результатов работы.
Разработанные кинематические структуры и алгоритмы управления
манипуляционными роботами снятия оксидной пленки с поверхности
магниевого расплава, переброса струи металла между стыками изложниц,
устройства измерения температуры движущихся изложниц, структура
двухуровневой системы управления могут быть использованы при
автоматизации и роботизации производства товарного магния. Модели и
алгоритмы управления электроприводами могут быть использованы при
разработке электроприводов промышленного назначения в различных
отраслях промышленности. Модели и алгоритмы описания рабочих
пространств манипуляционных роботов могут быть использованы при
разработке
роботизированных
систем
в
различных
отраслях
промышленности.
Результаты исследования, включая авторские разработки используются
на лабораторных и практических занятиях по дисциплинам кафедры: «
«Автоматизация типовых технологических процессов и производств»,
«Автоматизация и управление в технических системах». Результаты работы
использованы в учебно-методических комплексах дисциплин, силлабусах и
рабочих программах по вышеперечисленным дисциплинам.
Получен акт о внедрении полученных результатов в лаборатории
«Управление технологическими процессами» в Люблинском Техническом
Университете, г. Люблин (Польша). Разработанные модели и алгоритмы
управления манипуляционными роботами могут быть использованы при
разработке подобных систем в различных отраслях промышленности.
Апробация работы. Основные положения и результаты работы
докладывались и обсуждались на Международной научно-практической
конференции «Перспективы развития информационных технологий»
(Новосибирск, 2012), на Международной научно – практической
конференции «Сentrum Innowacji I Transferu Technologii LPNT» (Люблин,
2012), на Международной научно-практической конференции «Роль и место
молодых ученных в реализации стратегии «Казахстан-2050»» (Алматы,
2014).
Публикации. По теме диссертации опубликовано 13 печатных работ, из
них 7 статей в изданиях, рекомендованных ВАК, 3 публикации на
Международных конференциях, 3 статьи с импакт-фактором (Scopus).
Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения и
четырех разделов, содержит 197 страниц, 93 рисунков и 6 таблиц, списка
используемых источников из 198 наименований и приложений.