Исследование методов компьютерного моделированиясистем управления процессом кардочесания двухкомпонентных смесей (стр. 3 )

Таблица 4

№ опыта	Выпуск смеси	Расход, ×10 г/с	Смещение долевого состава	a1	a2
доля компонента 1	доля компонента 2
1	0.574	0.426	0.9647	0.074	0.08	0.06
2	0.536	0.464	0.9713	0.036	0.07
3	0.502	0.498	0.9766	0.002	0.08
4	0.473	0.527	0.9808	-0.027	0.09
5	0.447	0.553	0.9843	-0.053	0.1

Эксперимент Э6 проводился с целью изучения возможностей коррекции среднего процентного содержания компонентов в смеси на выходе машины. Его результаты (табл.5) установили: если рационально спрогнозировать питание машины − подачу на вход компонентного состава смеси, имевшего расчетное долевое смещение, то можно обеспечить выпуск нужного состава ленты, что следует рассматривать как один из целесообразных вариантов решения задачи выравнивания и регулирования двухкомпонентной смеси на валичной чесальной машины.

Таблица 5

№ опыта	Холст на входе	Лента на выходе	Смещение долевого состава	Расход, ×10 г/с
доля компонента
1	2	1	2
1	0.52	0.48	0.467	0.533	-0.033	0.9840
2	0.53	0.47	0.477	0.523	-0.023	0.9839
3	0.54	0.46	0.487	0.513	-0.013	0.9838
4	0.55	0.45	0.497	0.503	-0.003	0.9837
5	0.56	0.44	0.507	0.493	+0.007	0.9835

Эксперимент Э7 связан с проектированием двухконтурной САР по отдельным компонентам (рис.7). Для этой цели была создана система с каналом обратной связи, содержащим параллельно ПИД - регулятору линейной плотности смеси ПИД - регуляторы долевого состава компонентов для двухкомпонентных смесей.

Результаты эксперимента с моделью позволили сделать вывод, что регулирование доли компонентов в смеси с учетом различной их природы и разными коэффициентами цепкости и съема (при любых рецептурных долях состава смески, в частности: 0.1/0.9, 0.2/0.8, 0.3/0.7, 0.4/0.6, 0.5/0.5; и при коэффициентах съема в диапазоне значений от 0.06 до 0.1) полностью выполняется системой без расчета и прогнозирования коррекционного смещения состава смеси на входе (рис.8).

Рис.7

Рис.8

ОБЩИЕ ВЫВОДЫ ПО РАБОТЕ

1. В результате выполненных научных исследований решена важная научно-техническая задача разработки методологии и комплекса алгоритмов для моделирования процесса кардочесания на валичной машине при переработке двухкомпонентных смесей различной природы и свойств.

2. Проведен сравнительный анализ существующих математических моделей кардочесального оборудования при переработке различных смесей и задач управления линейной плотностью ВМ с точки зрения однородности компонентного состава и стабильности линейной плотности.

3. Разработаны методология и алгоритмические основы для математического моделирования и анализа процесса волокнообмена на валичной кардочесальной машине при переработке смешанных волокнистых масс с разной неровнотой с целью максимального снижения вариаций компонентного состава смеси.

4. Приведен пример синтеза САР валичной машины, которая позволяет рассматривать задачи оптимизации режимов запуска и перезаправки кардочесального промышленного текстильного оборудования, повышения эффективности процессов выравнивания и смешивания компонентного состава ВМ и улучшения его структурной неровноты по линейной плотности с целью повышения эффективности следующих технологических процессов.

5. Разработаны и программно реализованы различные алгоритмы и компьютерные имитационные статистические модели преобразования линейной плотности двухкомпонентного материала на валичной машине, среди которых: алгоритмы имитации работы питателя машины, узлов «главный − съемный» барабаны и «рабочая пара – главный барабан», модели динамики изменения одно - и двухкомпонентного ВМ и система регулирования линейной плотности ВМ с использованием регулятора и с учетом долевого состава компонентов смеси, определение динамических свойств и расчет различных числовых и функциональных статистических показателей неровноты ВМ, методика их оценивания, алгоритм проведения однофакторных экспериментов с моделью и САР валичной машины.

6. Предложена система с ПИД-регулятором в обратной связи, которая автоматически выравнивает двухкомпонентную смесь не только по линейной плотности материала, но и по долевому составу содержащихся в ней компонентов, в зависимости от характеристик одного из четырех вариантов сгенерированного смесевого потока питающего слоя машины, а также параметров, характеризующих технологическую особенность конструкции кардочесальной машины.

7. Разработанные модели и САР позволяют варьировать необходимое число параметров валичной машины и предоставляют пользователю возможность оценивания неровноты волокнистого потока по его нескольким характеристикам: линейной плотности, долевому составу компонентов смеси, различным числовым и функциональным статистическим показателям неровноты волокнистого потока. К первой группе относятся такие показатели, как средние значения характеристик, их среднеквадратические отклонения и коэффициенты вариации, ко второй – временные диаграммы, гистограммы, графики спектральных плотностей дисперсий и автокорреляционных функций.

8. Компьютерные эксперименты, проведенные для влияния состава смеси на переходный процесс валичной машины, позволили установить степень влияния варьируемых параметров на выравнивание смеси по линейной плотности и ее долевой компонентный состав без регуляторов и с их применением.

9. Результаты проведенных экспериментов с помощью имитационных моделей валичной машины и системы автоматического регулирования позволили выявить, что:

а) длительность переходного режима по линейной плотности одинакова у каждого из компонентов при постоянных и различных коэффициентах съема независимо от закона распределения питающей загрузки, тогда как по доле компонентов она различна;

б) увеличение числа рабочих пар машины n с 3 до 8 способствует снижению коэффициента вариации неровноты ленты по линейной плотности для 1-го компонента с 16.27% до 6.2% и для 2-го компонента с 9.45% до 6.34%;

в) двухсъемная валичная машина более эффективно выравнивает и смешивает смесь волокон при одновременном повышении ее производительности. При содержании одного из компонентов в диапазоне от 10% до 30% ее неровнота на первом съемном барабане s1, выраженная коэффициентом вариации, характеризуется широким диапазоном разброса от 12.0% до 28.45%, а на втором съемном барабане s2 − от 8.66% до 16.75%. Содержание компонента больше 30% сужает диапазон разброса значений вариаций для 1-го компонента съемного барабана s1 от 8.56% до 12.08 и для 1-го компонента съемного барабана s2 от 7.68% до 8.66%.

г) диаметр главного барабана d желательно увеличивать с 1250мм до 1500мм совместно с увеличением числа рабочих пар валиков n, участвующих в основном процессе чесания и волокнообмена, начиная с шести пар;

д) для уменьшения общей неровноты долевого состава волокнистого потока смесь необходимо составлять при допустимой разнице коэффициентов съема, готовя ее компоненты из разных волокон; при одинаковом долевом соотношении компонентов, составляющих смеску, наблюдается эффект перерегулирования и смещения требуемого долевого состава на выходе из машины в сторону компонента с большим коэффициентом съема;

е) при выпуске смеси составом 50% х 50% и одинаковых значениях коэффициентов съема a1 и a2 смещение отсутствует, при a2<a1 имеет место смещение в сторону уменьшения Pi(t) второго компонента, при a2>a1 имеет место смещение в сторону увеличения Pi(t) второго компонента;

ж) эффект перерегулирования по долям смески с постоянными коэффициентами съема компонентов составил 10%; превышение этой составляющей способствует насыщению выпускной смеси машины;

з) система покомпонентного регулирования позволяет выравнивать смесь не только по линейной плотности, но и снижать долевую компонентную неровноту смеси, выраженную коэффициентом вариации, до 2%.

10. Имитационные модели и САР могут быть использованы в практике научных исследований при проектировании и модернизации промышленного кардочесального оборудования и систем регулирования линейной плотностью смесевым ВМ.

Основное содержание диссертационной работы отражено в публикациях:

1. , Севостьянов динамики долевого состава двухкомпонентного волокнистого материала в процессе кардочесания // Известия вузов. Технология текстильной промышленности. − Иваново, 2009. − №6. − С.109-112.

2. Громов система регулирования кардочесальной машины при переработке двухкомпонентных смесок // Известия вузов. Технология текстильной промышленности. − Иваново, 2010. – №3. – С.16-18.

3. , Севостьянов переходных режимов на валичной чесальной машине для двухкомпонентных смесей из натуральных и химических волокон // Химические волокна. − 2011. – №2. – С.48-49.

4. , Севостьянов динамического процесса смешивания волокнистого материала на стадии // Тезисы докладов международной научно-технической конференции «Современные технологии и оборудование текстильной промышленности» (Текстиль-2009). – М.: ФГБОУВПО «МГТУ им. », 2009. – С.242.

5. , Севостьянов модель изменения двухкомпонентного состава волокнистого материала в процессе кардочесания // Сборник научных трудов аспирантов. – М.: ФГБОУВПО «МГТУ им. », 2009. – №15. – С.45.

6. , Севостьянов модель смешивания волокнистого материала в процессе кардочесания // Тезисы докладов всероссийской научно-техни­ческой конференции студентов и аспирантов «Проблемы экономики и прогрессивные технологии в текстильной, легкой и полиграфической отраслях промышленности» (Дни науки-2009). − С.-Пб.: СПГУТД, 2009. – С.274.

7. , Севостьянов модель изменения компонентного состава волокнистого материала в динамических режимах процесса кардочесания // Тезисы докладов межвузовской научно-технической конференции аспирантов и студентов «Молодые ученые – развитию текстильной и легкой промышленности» (ПОИСК–2009). – Иваново: ИГТА, 2009. − С.346.

8. , Севостьянов статистическое моделирование смешивания волокнистого материала в процессе кардочесания // Тезисы докладов VI Всероссийской научно-практической конференции «Инновационные технологии в обучении и производстве». – Камышин, 2009. − С.37.

9. Громов автоматического регулирования валичной кардочесальной машины при переработки двухкомпонентных смесей // Тезисы докладов в международной научно-технической конференции «Актуальные проблемы науки в развитии инновационных технологий для экономики региона (ЛЕН-2010). – Кострома, 2010. − С.140-141.

10. , Забродин авторегулирования валичной машины при переработке двухкомпонентных смесок // Тезисы докладов международной научно-технической конференции «Современные технологии и оборудование текстильной промышленности» (Текстиль-2010). – М.: ФГБОУВПО «МГТУ им. », 2010. − С.205.