Управление качеством обработки при выглаживании на станках с ЧПУ Текст научной статьи по специальности «Компьютерные и информационные науки»

УДК 621.19

УПРАВЛЕНИЕ КАЧЕСТВОМ ОБРАБОТКИ ПРИ ВЫГЛАЖИВАНИИ НА СТАНКАХ С ЧПУ

В.Е. Овсянников, В.Ю. Терещенко

Изложены результаты разработки модели системы автоматического обеспечения шероховатости поверхности при обработке выглаживанием на станке с числовым программным управлением, реализующей взаимосвязь между реальным профилем и диагностическом признаком - вибросигналом. Показано, что наилучшие результаты позволяет получить использование процессной модели.

Ключевые слова: Система управления, сигнал, корреляция, процессная модель.

Важнейшим этапом создания систем автоматического управления является установление взаимосвязи между параметрами, которыми намечено управлять и диагностическим признаком. Применительно к обеспечению параметров качества поверхности детали при обработке выглаживанием в качестве диагностического признака перспективно использовать вибросигнал, записанный в ходе обработки, таким образом, в качестве входных параметров будем использовать вибросигнал, а в качестве выходных - профиль шероховатости выглаженной поверхности.

Были рассмотрены следующие модели взаимосвязи между рассматриваемыми параметрами [1, 3, 4]:

1. Авторегрессионная модель (АЯ):

А( 2) у ^) = X (1)

где А(2) = 1 + а^-1 + «2г-2 +... + ап2-п .

2. Модель ARX:

А( 2) у (I) = В( 2 )и (Г) + е(1), (2)

где В( 2) = Ь?1 + ^2 2 1 + ^3 2 2 + ... + Ьп2 П+1 .

3. АЯХМАХ модель (модель авторегрессионной функции с использованием скользящего среднего):

А( 2) у(1) = В( 2 )и (^ - пк) + С (2 )е^), (4)

где С(2) = 1 + ^12-1 + С22-2 +... + сп2-п; пк - величина задержки.

4. Модель вход-выход:

5. Модель Бокса-Дженкинса:

B(z) C(z)

y(t) = —— u(t - nk) +----------------— e(t).

(6)

ОД

6. Модель для переменных состояния:

x(t +1) = Ax(t) + Bu(t)

у(: ) = Cx(t) + Du(t) + v(t) ’ где А, В, С, D - матрицы соответствующих размеров

7. Процессная модель, которая задается в виде передаточной функции:

Ж (5) = У (я)/и (я). (7)

При анализе моделей оценивался отклик системы на воздействие, величина среднеквадратического рассогласования экспериментальных и модельных данных посредством разбиения данных на два диапазона: тестовый и рабочий, а также доверительные интервалы и величина корреляции между данными, полученными при помощи модели и эталонной выборкой. Моделирование производилось в среде МайаЬ 7.1 [3]. Результаты приведены в табл. 1 и на рис. 1.

Таблица 1

Результаты моделирования

Вид модели Среднеквадратическое рассогласование Корреляция между реализациями

ARX -48,4 0,03

ARX max -76 0,07

Вход-выход -83,27 0,02

Бокса-Дженкинса l2,59 0,2

Переменные состояния -65,02 0,3

Процессная модель 0,35 0,86

Рис. 1. Результаты моделирования

110

Как можно видеть из таблицы, наилучшие результаты дает использование процессных моделей. На рис. 1 кривая 1 означает данные из эталонной выборки, соответствующей реальным условиям, кривая 2 иллюстрирует расчет по полученной модели.

Передаточная функция системы автоматического обеспечения шероховатости поверхности при выглаживании имеет вид:

1 +1 3972 ■ v

W (S) = 8,63------------------’-----------------------------exp(-17,6 ■ s)

(1 + 0,0016145 ■ s)(1 + 45,99 ■ s) ■ (1 + 46,084 ■ s)

Тестирование полученной модели на других выборках экспериментальных данных показало достаточно высокую сходимость результатов (величина рассогласования не превышала 10 %).

Работа представлена на второй Международной Интернет-конференции по металлургии и металлообработке, проведенной в ТулГУ 1 мая - 30 июня 2013 г.

Список литературы

1. Льюинг Л. Идентификация систем. Теория для пользователя. М.: Наука, 1991.

2. Дьяконов В., Круглов В. MATLAB. Анализ, идентификация и моделирование систем. Специальный справочник. Питер, 2001.

3. Дейч. А.М. Методы идентификации систем. М.: Мир, 1979. 302 с.

4. Райбман Н. С., Чадеев В.М. Построение моделей процессов производства. М., «Энергия», 1975.

Овсянников Виктор Евгеньевич, канд. техн. наук, доц., [email protected], Россия, Курган, Курганский государственный университет,

Терещенко Владимир Юрьевич, аспирант, tereshenko@list. ru, Россия, Курган, Курганский государственный университет

PROCESSING QUALITY MANAGEMENT AT BURNISHING ON MACHINES

WITH NPC

V.E. Ovsyannikov, V.Y. Tereshenko

Results of development of model of system of automatic providing a roughness of a surface are stated when processing by a burnishing on the machine with the numerical programmed control, realizing interrelation between a real profile and diagnostic a sign - a signal of vibrations. It is shown that use ofprocess model allows to receive the best results.

Key words: Control system, signal, correlation, process model

Ovsyannikov Victor Evgenievich, candidate of technical science, docent, vik9800@yandex. ru, Russia, Kurgan, Kurgan State University,

Tereshenko Vladimir Yurievich, postgraduate, tereshenko@list. ru, Russia, Kurgan, Kurgan State University