Отзыв ведущей организации (Повышение точности позиционирования каретки бесштокового пневмоагрегата)

ОТЗЫВведущей организации ФГБОУ ВПО “Ковровская государственнаятехнологическая академия им. В.А. Дегтярева” на диссертациюШилина Дениса Викторовича, выполненную на тему “Повышениеточности позиционирования каретки бесштокового пневмоагрегата”, и представленную на соискание ученой степени кандидататехнических наук.Актуальность работы. Пневмосистемы и пневмоагрегаты различногоназначения получили широкое распространение в различных областях техники всилу ряда существенных преимуществ перед гидравлическими и электрическимисистемами.

Среди них, как отдельный подкласс, находят применение пневмоприводы, исполнительным органом которых являются бесштоковые пневмоцилиндры.(Примером их использования может служить многокоординатный пневматическийманипулятор). Одним из важнейших требований, предъявляемых сегодня к пневмоавтоматическим системам и агрегатом, является требование по точности позиционирования рабочего органа. Пути решения такой задачи являются разнообразными, и одним из важнейших является совершенствование системы управления,используемой в конкретной схеме привода.В настоящее время все большее распространение получают системы, построенные с использованием нечеткой логики.

Более перспективными, позволяющимиполучить более высокие точностные характеристики, являются гибридные системы. Следует отметить, что в литературе данные вопросы освещены недостаточнополно. В связи с этим предпринятые автором исследования, направленные на разработку пневмоагрегата, имеющего в своем составе бесштоковый пневмоцилиндр,а управление которым осуществляется системой, построенной на базе нечеткой логики и ПИД-регулятора, являются, безусловно, актуальными.Диссертация состоит из введения, четырех глав, списка литературы из 124наименований, приложения, включающего акты внедрения результатов исследования.

Общий объем работы составляет 179 страниц машинописного текста.Во введении представлены общая характеристика работы, цель и задачи исследования, методы исследования, научная новизна и практическая полезность,объем внедрения, имеющиеся публикации.Первая глава работы посвящена анализу состояния работ в области разработки пневматических систем позиционирования и используемых в них системуправления. Автор справедливо отмечает, что в настоящее время все большее рас1пространение получают интеллектуальные алгоритмы управления.

Их использование позволяет добиться точности позиционирования рабочего органа привода до0,2% от его общего хода. Автор справедливо обращает также внимание на типуправляющего устройства, указывая на предпочтительное использование пропорциональных распределителей. Общий вывод из проведенного анализа заключаетсяв том, что:̶ пневмоагрегаты с бесштоковым пневмоцилиндром имеют свою нишу использования;̶ важнейшим требованием, предъявляемым к таким системам – высокая точность позиционирования;̶ важный фактор обеспечения требуемой точности – использование интеллектуальных систем управления, в частности базирующихся на нечеткой логике;̶ в качестве основного инструмента, позволяющего анализировать работу исследуемого объекта, является его математическая модель.К сожалению в работе не сформулированы объект и предмет исследования, атакже не раскрыта область преимущественного практического применения даннойразновидности пневмоустройств, а это определяет требования к характеристикам иусловиям эксплуатации.Вторая глава работы посвящена одной из важнейших задач – построениюматематического описания, отражающего функционирование исследуемого пневмоагрегата.

Технология получения математической модели принята классической:строится расчетная схема с выделением границ рабочих полостей и связей междуними, принимаются соответствующие допущения (обычные для промышленныхпневмосистем), используя основные положения термодинамики тела переменноймассы и уравнений движения, формируется динамическая модель. В соответствиис расчетной схемой автор выделяет термодинамическую и механическую подсистемы.Термодинамическая подсистема (рабочие полости пневмоцилиндра) включает уравнения для скорости изменения давления в полостях, полученные с использованием закона сохранения энергии и массы.

Целесообразно было бы указать, почему в модели не рассматривается изменение температуры газа в полости и теплообмен между газом в полости и внешней средой. Уравнение механической подсистемы получены с использованием 2-го закона Ньютона. Не ясно, почему при описании процессов в полостях автор так много внимания уделяет определениюначальных значений объемов рабочих полостей (“мертвых” объемов). Влияниеэтих объемов на динамические и статические характеристики пневмосистемы очевидно, общеизвестно, и легко оценивается количественно.Следует отметить, что исследуемая конструкция пневмоцилиндра имеетбольшое количество уплотнительных элементов, что существенно сказывается назначении силы трения в уравнении движения, а это, в свою очередь, является практически определяющим фактором при определении ошибки стабилизации положения. Поэтому автор вполне обоснованно уделяет в работе серьезное вниманиеопределению величины силы трения.

Для этого он использует самый надежныйподход - эксперимент. Представляют практический интерес результаты экспериментов по измерению сил трения в трущихся парах при различных значениях скоростей относительного перемещения трущихся поверхностей и перепада давленияв полостях привода. Выбрана аналитическая формула воспроизводящая эту зави2симость, что позволяет учитывать влияние данного фактора при математическоммоделировании.Важным элементом в исследуемом пневмоагрегате является пневматическийраспределитель, преобразующий сигнал управления в соответствующий расход газа в рабочие полости.

Автор использует пропорциональный распределитель, проводит экспериментальное определение его статических характеристик. Вместе стем его присутствие в полученном математическом описании пневмоагрегата неотражено.С точки зрения оценки поведения системы в процессе функционирования автор выполняет исследования устойчивости установившегося режима (таковым является режим равномерного движения), и оценку качества переходных процессов.Важным результатом исследований является достаточно хорошее совпадение расчета с экспериментом. Вместе с тем вывод автора о существенном влиянии“мертвых” объемов на качество регулирования не совсем правильный, посколькурассматривается одновременно влияние объемов и трения, а в этом случае влияниетрения безусловно является преобладающим.В третьей главе автор рассматривает оригинальную схему пневмоагрегата сгибридной структурой управления.

Предложенная автором схема построенияуправляющей системы агрегата позволяет использовать преимущества схемы собычным ПИД – регулятором и схемы, блок управления в которой построен на базе нечеткой логике. Переключение блоков управления в системе производится вфункции от значения сигнала рассогласования. При больших рассогласованиях работает ПИД – регулятор, который обеспечивает высокую скорость уменьшения погрешности. При значениях сигнала рассогласования, меньшего некоторого порогового значения, в системе происходит переключение и блок управления, построенный на базе нечеткой логике, обеспечивает скорейшее завершение переходногопроцесса. При этом не возникает перерегулирования, и вообще может быть исключена из рассмотрения задача об устойчивости установившегося режима.

Авторомпредложен алгоритм формирования сигнала управления регулятора, построенногона нечеткой логике.Предложенная гибридная схема обеспечивает существенное уменьшениевремени переходного процесса. Показана возможность дополнительного уменьшения времени регулирования за счет введения в схему агрегата дополнительногоблока – компенсатора, построенного как регулятор на базе нечеткой логики.Четвертая глава работы посвящена вопросам апробации предложенногоинтеллектуального алгоритма управления, используемого в составе пневмоагрегатов различного назначения. Рассматриваются две важные для практики задачи.1-я задача – исследование влияния на качество переходного процесса гибридного предкомпенсационного регулятора при использовании двигателей разных типоразмеров.2-я задача – исследование функционирования многокоординатного пневматического манипулятора, в котором используется гибридный предкомпенсационный регулятор.Полученные результаты исследований подтверждают высокую эффективность предложенного алгоритма управления, построенного на базе нечеткой логики и ПИД – регулятора.

Показатели качества переходных процессов при этом выше, чем у образцов-аналогов, их использование целесообразно в случаях, где тре3буется повышенные требования к точности позиционирования объектов различного назначения.Анализируя в целом полученные автором результаты исследований, следуетотметить, что предложена новая гибридная схема управления для пневмоагрегата сбесштоковым пневмоцилиндром, основанная на нечеткой логике и ПИД – регуляторе.

Предложенное техническое решение научно обосновано и показана его эффективность и практическая полезность.Научной новизной обладают следующие, полученные в работе результаты:1. Предложена оригинальная гибридная схема системы управления пневмоагрегата с бесштоковым пневмоцилиндром, построенная на базе нечеткой логики иПИД – регулятора.2. С использованием основных законов сохранения энергии, массы и движения разработана математическая модель функционирования предложенной схемысистемы позиционирования.3.