УП Технология РЭС и ЭВС 2006_ (560664), страница 12
Текст из файла (страница 12)
Системный подход кмоделированию ТП позволяет разбить задачу моделирования сложных процессов на ряд подзадач меньшего уровня, т.е. на анализ отдельных операций.В таком случае для получения ММ сложной системы необходимо иметь двееё составляющие:• модель каждой операции;• модель взаимной связи между операциями.Таким образом, возникает необходимость наряду со структурной оптимизацией всей системы перейти к первоначальному решению задачи параметрической оптимизации отдельных операций.В данном случае под структурной оптимизацией понимают решениезадач, связанных с выбором наиболее эффективных методов, средств и оборудования при оптимальной последовательности технологических и контрольных операций. Структурная оптимизация представляет собой целенаправленный поиск решений, обеспечивающих наилучшую стратегию реализации ТП как большой сложной системы для конкретных производственныхусловий.
При этом обычно пользуются методами динамического программирования.Составной частью структурной оптимизации всей системы сложногоТП является параметрическая оптимизация его отдельных операций, котораяимеет целью выявления степени и характера влияния отдельных технологических факторов на параметры целевой функции, выбор оптимальных технологических режимов, концентрации технологических сред, основных ивспомогательных материалов и т.д.Такого рода задачи решаются на основе ММ, имеющих вид полиномов,неизвестные коэффициенты которых вычисляют по экспериментально - статистическим данным.
В настоящее время пользуются современными математическими методами планируемого эксперимента с использованием ММ,получаемой методом полного или дробного факторного эксперимента сдальнейшим переходом к моделям второго порядка в результате применениякомпозиционных планов. Обычно на начальном этапе моделирования довольствуются получением линейной модели ТП, используя для этого полныйфакторный эксперимент (ПФЭ). Учитывая многофакторность ТП, приходится вместо ПФЭ применять дробные реплики от него (ДФЭ). Линейная модель содержит необходимую информацию о градиенте целевой функции.79Изменяя управляемые факторы пропорционально величинам коэффициентовИМ, осуществляют движение в направлении вектора градиента целевойфункции по наиболее крутому пути относительно поверхности отклика.Условия проведения эксперимента записывают в форме таблицы, называемой матрицей планирования эксперимента.
Матрицы планирования ПФЭили ДФЭ, независимо от числа факторов, включают, все возможные сочетания всех факторов на двух уровнях (верхнем и нижнем) и обладают следующими свойствами:• симметричностью относительно центра эксперимента, которая выражается в том, что алгебраическая сумма элементов столбца каждого фактора по всем строчкам матрицы равна нулю. Симметричность упрощает заполнение матрицы и облегчает вычисление коэффициентов ММ;• нормированностью, выражающейся в том, что сумма квадратов элементов каждого столбца по всем строчкам матрицы равна числу опытов.
Этосвойство обеспечивает одинаковую точность оценки всех коэффициентовлинейной модели, включая коэффициенты парного взаимодействия;• ортогональностью, проявляющейся в том, что алгебраическая суммапочленных произведений элементов любых двух столбцов по всем строчкамравна нулю. Ортогональность обеспечивает вычисление коэффициентов ММпо взаимонезависимым формулам, что позволяет исключить незначимыекоэффициенты без пересчета оставшихся;• рототабельностью, характеризующейся одинаковой точностью оценки параметра оптимизации ТП на равных расстояниях от центра эксперимента независимо от направления в К-факторном пространстве.
Рототабельность матрицы обеспечивается специальным подбором уровней экспериментальных точек в факторном пространстве (все уровни факторов должны располагаться на сфере одного радиуса).По достижении области экстремума переходят к описанию поверхности отклика полиномом второй степени. На этом этапе моделирования применяют композиционные планы. Композиционное ортогональное планирование эксперимента (КОПЭ) [1] позволяет отсеивать незначимые коэффициенты полинома без пересчета оставшихся вследствие ортогональности плана, но точность оценки коэффициентов при этом не одинакова, так как матрица КОПЭ не отвечает требованиям нормированности (с наименьшей точностью вычисляются квадратичные эффекты).
Поэтому на заключительномэтапе моделирования прибегают к помощи композиционного рототабельного планирования эксперимента (КРПЭ) [2], который обеспечивает более вы80сокую точность оценки коэффициентов и параметра оптимизации в различных направлениях К-мерного пространства на одинаковых расстояниях отцентра плана.Данная работа посвящена параметрической оптимизации отдельныхопераций ТП изготовления РЭС и ЭВС. Натуральный эксперимент при этомзаменяется имитацией работы производственного оборудования с числовымпрограммным управлением (ЧПУ) на ЭВМ.Содержание задания1. Ознакомиться с рекомендуемой литературой, методическими указаниями по выполнению работы и инструкцией к программе работы на ЭВМ.2.
Проанализировать исходную информацию о ТП в соответствии сзаданным вариантом. Зафиксировать в отчете названия параметра оптимизации и управляемых технологических факторов (режимов), указать характерэкстремума.~3. Выбрать основные уровни X 0j и интервалы варьирования факторов~∆X j с учетом технических характеристик производственного оборудования(диапазон изменения режимов и точность их установки).4. Заполнить бланк матрицы плана для проведения ПФЭ-23 с учетомэффектов парного взаимодействия.5. Имитируя работу на оборудовании с ЧПУ, провести ПФЭ-23. Наклавиатуре ЭВМ набрать натуральные численные значения верхних и нижних уровней факторов.
Зафиксировать значение параметра оптимизации впоследней графе матрицы плана.6. Рассчитать коэффициенты линейной модели ТП, руководствуясьуказаниями к программе "ПФЭ".7. Провести опыты в центре плана и оценить значимость коэффициентов ММ.8. Принять решение о необходимости перехода к плану второго порядка и достроить матрицу КРПЭ звездными точками.9. Имитируя работу на производственном оборудовании с ЧПУ провести эксперимент в звездных точках плана.10. Запустить программу ROT.EXE и рассчитать оценки коэффициентов ММ ТП в форме полинома второй степени, оценить их значимость иадекватность модели.8111.
Запустить программу DSM и выявить оптимальные режимы и экстремум целевой функции ТП диссоциативно-шаговым методом [3].12. Дать рекомендации по наладке ТП, предварительно выразив экстремальные значения факторов в натуральном масштабе измерения технологических режимов.Порядок выполнения работы1. Каждая бригада студентов выполняет вариант задания, полученныйу преподавателя. Ознакомьтесь с инструкцией к программе работы на ЭВМ.Программа предназначена для имитации одной из операций ТП, выполняемой на ЭВМ вместо реального производственного оборудования с ЧПУ.2.
После включения компьютера и запуска программы проведите анализ исходной информации о ТП. Зафиксируйте в отчете вид ТП, названиепараметра оптимизации, наименование управляемых технологических факторов (режимов) и характер экстремума.~3. Выберите основной уровень варьирования факторов X 0j (центрплана) так, чтобы его координаты оказались в центре области определенияфакторов относительно предельных значений каждого фактора, реализуемомна производственном оборудовании. Расчет координат вести по формуле~~~ 0 X jmax + X jminXj =, j = 1,2,...k .2(7.1)Для определения локальной области проведения эксперимента следуетвыбрать величину интервала варьирования факторов с учетом характернойдля данного оборудования точности установки и поддержания на заданномуровне каждого из факторов, руководствуясь формулой~~~∆X j = ( X jmax − X jmin ) ⋅ K j ,(7.2)где Ki - коэффициент, зависящий от точности оборудования по каждомуфактору. Значения коэффициента Ki в зависимости от уровня точности оборудования δХj соответственно равны:• при низкой точности, характеризующейся относительной погрешностью δХj =10 %, следует принять широкий интервал варьирования и братьKi = 0,3;82• при средней точности δХj =5 % применяют средние интервалы и соответственно берут Ki = 0,2;• при высокой точности фиксирования факторов δХj = 1% необходимовоспользоваться величиной Ki = 0,l.~~Далее следует оценить значения верхнего X j ( B) и нижнего X j ( H)уровней каждого фактора в соответствии с выражением~~~X j (B, H) = X 0j ± ∆X j .(7.3)Полученные результаты внести в соответствующие графы бланка матрицы (табл.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
