Диссертация (Разработка методики адаптации технологии автоматической сварки корневого слоя шва кольцевых соединений магистральных трубопроводов), страница 9

Анализ полученных результатовВ результате сканирования геометрии кромок трёх стыков был полученнабор экспериментальных данных, характеризующих сборку стыка передсваркой (Рис. 3.3).Притупление левойкромки [RFл]3Стык 1Стык 2Стык 32.5321.51.5050100150Стык 1Стык 2Стык 32.521Притупление правойкромки [RFп]10oПерекос кромок [M]Стык 1Стык 2Стык 31.510.5150Зазор в корне [G]5Стык 3Стык 3Стык 34.543.503-0.52.5-1-1.5100Угловое положение,oУгловое положение,25005010015020o50100150Угловое положение,oУгловое положение,Рис. 3.3.Параметры геометрии сборки при проведении экспериментов60Таким образом, для каждого углового положения точки на стыка 1, 2 и 3были определены компоненты вектора геометрических возмущений сборкип,стыкап,,.Согласно методике экспериментального исследования, далее выполнялосьприменение алгоритма адаптивной коррекции.

Согласно априорным знаниям,использованным при разработке комплекса [20,21], программирование режимовсварки проводилось на основании предположения о их линейной зависимости отряда параметров сборки: зазора в корне шва и углового положения ванны присварке. Также, за счёт существующих средств геометрической адаптации исогласно трёхконтурной концепции построения систем управления сварочнымоборудованием выполнялось программирование ориентации центра колебанийгорелки на центр стыка.Использование априорных знаний и зависимостей при проведенииэксперимента позволило обеспечить концентрацию оператора сварщика наотработке геометрических возмущений сборки стыка и повысить вероятностьполучения качественного сварного соединения при последующей сварке стыковс дополнительной корректировкой параметров режима с пульта сварочногооборудования.По результатам проведения сварки контрольных сварных соединений(Стыки 1, 2 и 3) с использованием средств регистрации данных каждому векторубыл поставлен в соответствие вектор, представляющий собой параметрырежима сварки соединения на данном угловом положении (Рис.

3.4). В качествеисследуемых компонент векторабыли выбраны именно те параметрырежима, которыми управлял опытный сварщик для обеспечения требуемогокачества корневого слоя шва.Следовательно,компонентывектораврезультатеуправляющихэксперимента,воздействий,былиустановленыобеспечивающиеформирование корневого слоя шва в заданных условиях: базовый ток (,61скорость сварки (горелки (5, скорость подачи проволоки (, амплитуда колебаний.Амплитуда колебаний [WA]Стык 1Стык 2Стык 34Базовый ток [BC]60Стык 1Стык 2Стык 358563542152050100501500Угловое положение,o150Скорость ПП [FR]60Стык 1Стык 2Стык 32100Угловое положение,oСкорость сварки [WS]2.550Стык 1Стык 2Стык 355501.514505010040150050100150Угловое положение,oУгловое положение,oРис.

3.4.Изменение компонент вектора управляющих воздействийпри сваркеконтрольных сварных соединенийПоскольку адаптивная коррекция параметров режима была заранее заданавстроенными программными средствами адаптивного сварочного комплекса,для дальнейшего анализа из векторабыл выделен вектор управляющих62воздействий (корректировок) ∆ (∆,∆,∆,∆), введённых в системуоператором оборудования в качестве «ответа» на изменения геометрии стыка cаналогичной привязкой к угловом положению (Рис. 3.5).Амплитуда колебаний [∆WA]0-0.5-1-1.5Стык 1Стык 2Стык 32Значение, АЗначение, ммСтык 1Стык 2Стык 3Базовый ток [∆BC]2.50.51.510.50050100150Угловое положение,-0.50o0.30.20.10150Скорость ПП [∆FR]8Значение, мм/сЗначение, мм/с0.4100Угловое положение,oСкорость сварки [∆WS]Стык 1Стык 2Стык 350Стык 1Стык 2Стык 3642-0.1-0.20050100150Угловое положение,0o50100150Угловое положение,oРис.

3.5.Изменение компонент вектора корректировок ∆ при сварке контрольныхсварных соединенийТаким образом, для обеспечения автономного (без участия человека)управления оборудованием необходимо формализовать законы управления63процессом сварки корневого слоя шва в системе «геометрия стыка – параметрыпроцесса сварки». Более строго, законы управления должны отображатьл,зависимость между входным вектором геометрии стыкакорректировкой параметров режима сварки ∆ (∆3.3. Разработкаметода,∆формализации,∆п,,∆законов,и).управленияпроцессом сварки корневого слоя шваПрямое решение задачи формализации законов управления вектором ∆на основании векторас использованием имеющегося набора данных непредставляется возможным ввиду следующих очевидных причин:1. Многомерность и многосвязность исследуемого процесса сварки (4входа и 4 выхода в указанной системе «геометрия сборки – параметры режимасварки»)2.

Существенные отличия в структуре имеющегося набора данных длявходов и выходов системы (непрерывное изменение параметров геометриисистемы и ступенчатое управление процессом со стороны оператора) непозволяют применять стандартные средства корреляционного анализа.3. Возможные запаздывания и ошибки в действиях оператора сварочногооборудования.4. Неспособностьоператорасварочногооборудованияобеспечитьнепрерывность процесса управления в зависимости от возмущений геометриистыка.Также,реакцияоператорасварочногооборудованиялишьвопределённые моменты времени делает нецелесообразным применениемметодов аппроксимации данных зависимостей с использованием методов типа«чёрный ящик», так как, в случае их применения на имеющемся наборе данных,бездействие оператора будет также трактоваться управляющим воздействием,таковым не являясь.64Указанная специфика решаемой задачи говорит о том, что передаппроксимациейданныхинепосредственнымсинтезомуправляющихвоздействий законы управления должны быть формализованы из имеющегосянабора данных с учётом особенностей протекания процесса сварки корневогослоя шва.3.3.1.

Общая схема методаДля получения законов управления процессом сварки в системе«геометрия сборки – сварочное оборудование» в работе предлагаетсяследующий метод.Напервоначальномэтапевыполняетсяусловноеквантованиеуправляющих воздействий, при этом, шаг квантования (∆1 … ∆n) варьируется взависимости от имеющихся уровней воздействия оператора сварочногооборудования, имеющихся в экспериментальном наборе данных.УправляющеевоздействиеA∆1B∆2C∆3DМесто∆4Рис. 3.6.Схема квантования управляющих воздействий в имеющемся набореэкспериментальных данных (A, B, C, D – уровни управляющих воздействий)Необходимо отметить, что полученные в результате эксперимента данные(Рис.

3.6), уже являются квантованными ввиду специфики действий операторасварочного оборудования, которые неспособен непрерывно корректироватьпроцесс сварки, что значит, непрерывно изменять сразу несколько параметров65режима сварки в зависимости от непрерывного по своей природе изменениягеометрии кромок.Таким образом, квантование в случае управляющих воздействийпредставляетизсебяприсвоениекаждомусуществующемууровнюуправляющего воздействия определённого имени, и что более важно,определение значения уровня управляющего воздействия (A, B, C, D).

Даннаяоперация выполняется для всех управляющих воздействий для каждогоэксперимента (Стык 1, Стык, 2 и Стык N).Схожая процедура выполняется для параметров геометрии разделкикромок, однако, в качестве шага квантования (∆) для каждого рассматриваемогопараметра выбирается минимальное критическое возмущение этого параметра,установленное ранее (критическое возмущение параметра – приращениепараметра геометрии, приводящее к возникновению дефектов формированиясварного соединения при сварке на неизменном режиме) (Рис. 3.7).AПараметргеометрии∆B∆C∆D∆E∆МестоРис. 3.7.Схема квантования параметров геометрии разделки кромокОперация также выполняется для всех имеющихся параметров геометриикаждого эксперимента (Стык 1, Стык 2, Стык N).Следующем шагом метода является сопоставление мест переходовоператора оборудования с одного уровня управляющего воздействия на другой66с соответствующими (по местоположению) уровнями возмущений геометриикромок.

При этом, каждому месту перехода одного управляющего воздействияставится в соответствие уровни управляющих воздействий остальных компонентвектора ∆и уровни возмущения геометрии (по каждому из параметров),вызвавшие его необходимость. На основании сопоставления формализуютсяправила управления в формате «если – то», при чём, операция выполняется вслучае изменения уровня управляющего воздействия для любого из компонентвектора управляющих воздействий ∆ (Рис.