Диссертация (Разработка методики адаптации технологии автоматической сварки корневого слоя шва кольцевых соединений магистральных трубопроводов), страница 14

5.2.Сборка стыка для определения критических возмущений компонент вектора3. Выполняется сварка стыка на фиксированном режиме сварке допоявление дефекта формирования слоя.4. Выполняется сборка стыка таким образом, что для каждой компонентыпроисходит линейное увеличение в сторону, наоборот, верхнегоинтервала сборки_при фиксированных прочих компонентах вектора.5. Выполняется сварка стыка на фиксированном режиме сварке допоявление дефекта формирования слоя.6. Выполняется контроля качества полученных сварных соединений иопределение длины участка шва до появление дефекта.7. Путёмгеометрическихпреобразованийопределяютминимальноекритическое возмущение по каждому из варьируемых параметров….Выходные параметры этапа:- минимальные критические возмущения параметров геометрии сборкистыка, то есть компонент вектора возмущений:кр_кр ,_кр …_кр.1085.4.Этап 4.

Интеграция систем слежения за стыком и модернизациясуществующего оборудованияВходные параметры этапа:- технология и оборудование для автоматической сварки корневого слояшва- априорные зависимости между возмущениями процесса и управляющимивоздействиями (определено на 1 этапе методики)- переченьрассматриваемыхкомпонентвекторагеометрическихвозмущений процесса сварки (определено на 2 этапе методики)- минимальные критические возмущения параметров геометрии сборкистыка (определено на 3 этапе методики)На данном этапе методики выполняется модернизация существующегосварочного оборудования путём дооснащения сварочного оборудованияследящимисистемамиобеспечивающимикомпонент вектора возмущений,…измерениерассматриваемыхс точностью не ниже половиныабсолютных значений соответствующих критических значений возмущенийкр_кр ,_кр …_кр.Также на данном этапе целесообразно реализовать в блоке управления контурнаведения инструмента (сварочной горелки) на центр стыка и учесть априорныеданные о взаимосвязи прочих возмущений процесса сварки с параметрамирежима, установленными ранее на этапе предварительного анализа (1 этапметодики).109ФизическийобъектСтык – дуга –ванна – шовСварочноеоборудованиеИнтерфейсСистемыслеженияАприорныеданныеКонтур траекторииИнтерфейсКонтур формированияБлок управленияРис.

5.3.Модернизация аппаратной части сварочного оборудованияВыходные параметры этапа:- модернизированное автоматическое сварочное оборудование, обеспечивающеенаведениеинструментанастык,отслеживаниеосновныхпараметроввозмущений процесса сварки корневого слоя шва с заданной точностью иучитывающее априорные знания о процессе сварки в виде обратных связей.5.5.Этап 5. Сбор экспертных данных о формировании корневого слояшва в условиях возмущений геометрии сборкиВходные параметры этапа:- модернизированное сварочное оборудование (получено на 4 этапеметодики)- квалифицированные оператор сварочного оборудование (эксперт)Целью настоящего этапа методики является получение экспертного набораданных отображающих зависимость между вектором возмущений процессасварки,…и вектором управляющих воздействий,…иобеспечивающей качественное формирование сварного соединения.

Отметим,что вектор управляющих воздействийбудет состоять из векторной суммы110абсолютныхзначенийкомпонент,определённыхврезультатепредварительного анализа, и вектора приращений этих компонент ∆ ,введенных квалифицированным оператором оборудования в соответствии сосвоими навыками и опытом (Рис. 5.4).YabsКонтургеометрическойадаптацииКоординаты центрастыкаXn...ВОЗМУЩЕНИЯX2YYXX∆YYXПроцесс сварки корневогослоя швастыкового соединенияX1ЦентргорелкиОПЕРАТОРОБОРУДОВАНИЯYnYYY+Y1УПРАВЛЯЮЩИЕВОЗДЕЙСТВИЯАПРИОРНЫЕДАННЫЕXСИСТЕМА СЛЕЖЕНИЯРис.

5.4.Схема проведения экспериментаЭксперимент проводится по следующему алгоритму:1. Выполняется сборка стыка в реальных производственных условиях или ихимитацией.2. В случае использования следящей системы типа оффлайн проводитсяпредварительное измерение геометрии кромок.3. Выполняется формирование абсолютной части вектора управляющихвоздействийна основании априорных данных.4. В случае использования следящий системы типа онлайн (измерение вреальном времени) пункты 2 и 3 выполнятся одновременно со сваркойсварного соединения.1115.

Выполняется сварка сварного соединения с корректировкой параметроврежима оператором сварочного оборудования, то есть введением вектораприращений параметров режима ∆ . В процессе сварки выполняетсязаписьвведённыхприращенийсвозможностьюпривязкикместоположению на стыке.6. Выполняется контроль качества полученных сварных соединений иотбраковка дефектных участков шва.Первоочередным результатом эксперимента является перечень компонентвектораприращенийуправляющихвоздействий∆∆ ,∆…∆,достаточных для обеспечения качественного формирования в заданных,условиях, определённых вектором возмущений геометрии стыкаВ качестве компонент вектора ∆….выбираются параметры режима сварки,используемые оператором оборудования для выполнения своей задачи.Вторым результатом эксперимента является набор экспертных данных,ставящих,∆всоответствие…∆ ,∆каждомуизмеренномувекторувозмущенийвектор правильно введённых корректировок режима сварки…∆.Выходные параметры этапа:- перечень компонент вектора приращений режима сварки, управлениекоторыми обеспечивает качественное формирование корневого слоя в заданныхусловиях-наборэкспертныхданныхотображающийвзаимосвязьмеждувозмущениями геометрии стыка и приращениями параметров режима сварки5.6.Этап 6.

Формализация законов управленияВходные параметры этапа:- минимальные критические возмущения параметров геометрии сборкистыкакр_кр ,_кр …_кр(определено на 3 этапе методики)112- набор экспертных данных ставящих в соответствие вектор возмущений,процесса сваркивоздействий ∆…∆ ,∆и приращения вектора управляющих…∆(получен на 5 этапе методики)Целью настоящего этапа получить законы управления процессом сваркикорневого слоя шва в виде правил в формате «если то». Цель достигается спомощью обработки набора экспертных данных по следующему алгоритму:1. Квантование вектора приращений управляющих воздействий в экспертномнаборе с уровнями квантования равными абсолютным значениямприращений введенным в систему оператором оборудования.Получают уровни приращений управляющих воздействий для каждого из,параметров,…,,…,,…и далее взависимости от набора экспертных данных.2.

Квантование вектора возмущений процесса сварки в экспертном наборе сшагом квантования равным минимальному критическому возмущениюкр_кр ,_кр …_крвозмущенийпараметров:под каждому из параметров. Получают уровнигеометрии,,…стыка,,…для,,каждого…изи так далее взависимости от величины критического значения.3. Далее каждому переходу любой из компонент вектора приращений отодного уровня к другому ставится в соответствие остальные уровникомпонент вектора приращений и соответствующие уровни возмущенийгеометрии по каждому из параметров (Рис. 5.5).Например, в месте перехода параметра ∆определяютсясоответствующиедопустим, равные…значенияс уровнякомпонентна∆…∆,. Далее на сварном соединении (в экспертномнаборе) определяются уровни возмущений параметров геометриисоответствующиекомбинацииэтихприращенийуправляющих113воздействий, положим равные,…∆y1…,для параметров геометриисоответственно.CПривязка∆ymAПривязкаx1BxnПривязкаBПривязкаРис.

5.5.Формализация законов управления процессом сварки4. В результате выполнения п.3 можно сформулировать закон управления вформате:если (,…то ∆,…5. Итерационная обработка набора экспертных данных по п.3 и п.4 позволяетсформировать базу формализованных законов управления приращениямипараметров режима сварки в зависимости от возмущений геометриисборки.Результат выполнения этапа: База формализованных законов управленияпараметрами режима сварки в зависимости от возмущений геометрии кромокв формате «если - то»1145.7.Этап 7.

Синтез непрерывных управляющих воздействийВходные параметры этапа: база формализованных законов управленияпараметрами режима сварки в зависимости от возмущений геометрии кромок вформате «если - то».Целью настоящего этапа является обеспечение непрерывности синтезауправляющих воздействий в зависимости от текущих условий сборки стыка.Фактически, задача сводится к аппроксимации базы формализованных законовуправления∆∆ ,∆и…∆получениечисленныхзначенийвыходного,при изменении компонент векторавектора…Для достижения данной цели и учитывая структуру базы законовуправленияцелесообразноиспользованиеалгоритманечеткоговыводаМамдани. Формирование структуры нечеткого вывода рекомендуется проводитьв специализированных средствах математической обработки, таких как ситемыMatlab Mathworks, National Instruments Labview и других.Алгоритм получения нечеткой модели в программном комплексе Matlabвыглядит следующим образом:1.

Занесение законов управления (нечетких правил) в формате «если - то» вбазу данных.2. Присвоение весов нечетких правил на усмотрение эксперта, по умолчаниювсем весам присваивается значение 1.3. Создание входных и выходных переменных модели, по одной переменнойи ∆ соответственно.для каждой из компонент векторов4. Создание функций принадлежностидля каждой переменной модели.Предполагается использование осесимметричных функций (треугольные,функции Гаусса и т.д.) с осью симметрии на каждом уровне.