Адаптивная система управления сварочным оборудованием
Анализ автоматизации процессов сварки и реализации адаптивных технологий в системах автоматического управления сварочным оборудованием. Позиционирование сварочной головки. Установка для орбитальной сварки кольцевых стыков труб большого диаметра.
| Рубрика | Производство и технологии |
| Вид | статья |
| Язык | русский |
| Дата добавления | 29.06.2017 |
| Размер файла | 821,8 K |
Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже
Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.
Размещено на http://www.allbest.ru/
Адаптивная система управления сварочным оборудованием
А.И.Гаврилов, Мин Мин Тун, Ситу Аунг Сое, Тхет Аунг
Автоматизация процессов сварки и реализация адаптивных технологий в системах автоматического управления сварочным оборудованием являются существенным резервом в обеспечении воспроизводимости качества сварных соединений, повышении эксплуатационной надежности магистральных трубопроводов, сокращении сроков выполнения строительно-монтажных работ [1 - 5]. автоматизация сварочный труба кольцевой
Техническое решение задачи автоматизации процессов сварки может быть сведено к оснащению сварочного оборудования бесконтактными датчиками и адаптивной системой управления [6, 7], обеспечивающими наведение на стык сварочной горелки и слежение за траекторией шва (геометрическая адаптация), а также, прогнозирование появления дефектов сварных соединений на основе информации о геометрических параметрах стыка.
На основе анализа технологических процессов сварки и применения адаптивных технологий предложена следующая процедура формирования многослойного сварного соединения кольцевого стыка: По трехмерной модели стыка, полученной на основе данных априорной лазерной профилометрии [8], производится раскладка валиков шва из условия, что в каждой точке известен объем подаваемой проволоки и объем разделки стыка, который необходимо заполнить. Полученная раскладка используется в модуле геометрической адаптации сварочного оборудования.
Модуль геометрической адаптации предназначен для позиционирования сварочной головки в соответствующей точке разделки. На вход модуля передаются геометрические параметры стыка, полученные на основе данных лазерной профилометрии и вычисляется траектория движения горелки. Позиционирование осуществляется в горизонтальном направлении (по координате X) для слежения за стыком и в вертикальном направлении (по координате Y) для выведения сварочной головки на нужную высоту в зависимости от геометрии разделки и номера (типа) слоя (Рис.1). После вычисления траектории движения горелки на протяжении сварки всего стыка, с помощью адаптивных технологических карт определяются режимы сварки и формируется командный файл, содержащий значения координат перемещения горелки и технологических параметров сварки на каждом слое в каждой точке сварного шва с дискретностью 1 градус.
Рис. 1. - Позиционирование сварочной головки.
Для решения задачи позиционирования сварочной горелки в соответствии с рассчитанной траекторией движения предлагается использовать технологии синтеза систем управления, основанные на нейросетевых прогнозирующих моделях [9, 10]. Основная концепция прогнозирующего управления состоит в определении на каждой итерации оптимальной оценки управляющего сигнала посредством минимизации критерия
,
,
, ,
, ,
где - минимальный горизонт прогнозирования; - максимальный горизонт прогнозирования; - горизонт управления; - время задержки.
Задача управления с использованием прогнозирующих моделей представляет собой нахождение управляющего сигнала:
Для определения минимума, используются итеративные методы:
,
где - вектор управляющих сигналов на k-ой итерации; - шаг алгоритма и - направление поиска. Процесс настройки производится одним из методов, а процедура настройки схожа с методикой адаптации весовых коэффициентов нейросети.
Структура и основные принципы функционирования системы управления с использованием прогнозирующих моделей представлена на рис.2.
Рис.2. - Структура системы управления с использованием прогнозирующих моделей
Тестирование предложенных технологий синтеза системы управления положением сварочной горелки произведено в научно-учебном центре «Сварка и контроль» МГТУ им. Н.Э.Баумана с помощью адаптивного сварочного комплекса для автоматической сварки кольцевых стыков трубопроводов большого диаметра на базе модифицированной сварочной установки УАСТ-1 НПП «Технотрон». Установка состоит из сварочной головки с направляющим кольцом для перемещения по стыку, блока управления, инверторного сварочного источника, пульта дистанционного управления и предназначена для эксплуатации совместно с инверторным источником питания для автоматической и полуавтоматической сварки ДС 400.33 и его модификациями по ТУ 3441-181-13092653-2006. Источник позволяет сваривать корневой шов в режиме управляемого каплепереноса металла сплошной сварочной проволокой и осуществлять заполнение разделки порошковой проволокой. Сварочная головка «УАСТ», модернизирована и оснащена сервоприводами вертикального перемещения, наклона горелки и поперечных колебаний. На сварочную головку установлен лазерный сканер профиля стыка и датчик углового положения головки на трубе и наклона трубы на основе 3-х осевого акселерометра. Общий вид сварочной установки представлен на рис.3.
Рис. 3. - Установка для орбитальной сварки кольцевых стыков труб большого диаметра
Технология управления на основе прогнозирующих моделей [11] применена для управления электроприводом поперечного перемещения, используемым для прецизионного наведения сварочной горелки на стык. Заданная траектория перемещения горелки, ошибка наведения и сигнал управления представлены на рис. 4.
Рис.4. - Результаты моделирования системы управления электроприводом поперечного перемещения сварочной горелки
Предложенный подход обеспечивает точное наведение сварочной головки на стык, позволяет учитывать геометрические особенности разделки и прогнозировать траекторию перемещения сварочной головки с учетом возможных дефектов сборки.
Разработанная адаптивная технология автоматической сварки обеспечивает повышение качества и производительности при строительстве и ремонте магистральных газопроводов большого диаметра.
Список литературы
1. Пупков К.А. Методы робастного, нейро-нечеткого и адаптивного управления [Текст]: Учебник. - М.: Изд-во МГТУ им. Н.Э.Баумана, 2001. - 774с.
2. Гладков Э.А., Перковский Р.А., Гецкин Б.Л., Гаврилов А.И., Бродягин В.Н. Автоматизированный комплекс для многослойной сварки кольцевых стыков труб магистральных трубопроводов со средствами адаптации и прогнозирования качества сварки [Текст] // Наука и техника в газовой промышленности. 2009.-№ 4. -С. 77-86.
3. Гецкин О.Б., Вышемирский Е.М., Шипилов А.В., Полосков С.И. Опыт разработки и применения современных отечественных технологий и оборудования для автоматической орбитальной сварки магистральных газопроводов [Текст] // Сварка и Диагностика. 2010. -№ 6. -С. 51 - 57.
4. Алешин Н.П., Гладков Э.А., Гаврилов А.И., Перковский Р.А., Рахматуллин Т.А. Реализация адаптивных технологий сварки кольцевых стыков магистральных трубопроводов [Текст] // Сварка и диагностика. 2011 . -№ 5. -С. 48-53.
5. Arc welding robot system with seam tracking and weld pool control based on passive vision. Hong Yuan Shen, Jing Wu, Tao Lin, Shan-ben Chen/ The International Journal of Advanced Manufacturing Technology.2008. Volume 39, Issue 7-8, pp. 669-678.
6. Пупков К.А., Гаврилов А.И., Шахназаров Г.А. Комплексирование технологий управления в интеллектуальных системах высокой точности и надежности [Текст] // Вестник Российского университета дружбы народов. Серия: Инженерные исследования. 2011. -№ 4. -С. 60-67.
7. Целигорова E.H. Современные информационные технологии и их использование для исследования систем автоматического управления. [Электронный ресурс] // «Инженерный вестник Дона».2010. №3- http://www.ivdon.ru/magazine/archive/n3y2010/222 (доступ свободный) - Загл. с экрана. - Яз. рус.
8. Грицына А.Н. Снижение сварочных деформаций тонкостенных панелей теплообменных аппаратов путём регулирования податливости кромок при выполнении круговых швов. [Электронный ресурс] //«Инженерный вестник Дона». 2010. №4.http://www.ivdon.ru/magazine/archive/n4y2010/255 (доступ свободный) - Загл. с экрана. - Яз. рус.
9. Гладков Э.А., Малолетков А.В., Гаврилов А.И., Перковский Р.А. Методические аспекты применения нейросетевых моделей для прогнозирования качества сварки плавлением [Текст] //Сварка и диагностика 2008. -№ 3. -С. 2-7.
10. Гладков Э.А, Гаврилов А.И. Имитационное моделирование лазерной сварки с глубоким проплавлением с использованием нейросетевых моделей [Текст] // Сварка и диагностика. 2009. -№ 1. -С. 9-11.
11. Bequette W. Process Control Modeling Desing and Simulation - Pretice Hall PTTr, 2003.pp. 481-491.
Размещено на Allbest.ru
...Подобные документы
Высокопроизводительный процесс изготовления неразъемных соединений. Необходимость сварки деталей разных толщин. Процесс электрошлаковой сварки. Скорость плавления присадочного металла. Выполнение прямолинейных, криволинейных и кольцевых сварных швов.
дипломная работа [2,7 M], добавлен 15.02.2013Динамические свойства асинхронного электромеханического преобразователя при питании от источника тока. Характеристика промышленного робота "Универсал-5.02". Принцип действия, структурная схема и моделирование системы управления сварочным манипулятором.
курсовая работа [962,6 K], добавлен 22.03.2010Описание способа сварки неплавящимся электродом в защитных газах корневых слоев сварных соединений. Анализ изобретений в области сварки. Изучение основных приемов и методов теории решения изобретательских задач, позволяющих устанавливать системные связи.
курсовая работа [41,5 K], добавлен 26.10.2013Физическая сущность процесса сварки, её классификация. Сущность основных способов сварки плавлением и область их рационального применения. Основные способы сварки давлением. Источники питания для сварки. Влияние сварочных процессов на свариваемый металл.
курсовая работа [4,5 M], добавлен 16.07.2013Выбор материалов для выполнения сварочных работ и режима сварки. Технологическая карта на выполнение сборки концевых стыков труб диаметром 150 мм, изготовленных из стали марки 12Г2СБ при помощи ручной дуговой сварки. Контроль качества сварочных работ.
курсовая работа [573,5 K], добавлен 14.11.2014Возникновение и развитие сварки, ее виды. Сварочный полуавтомат А-547У. Технология полуавтоматической сварки в углекислом газе. Сварка трубных конструкций. Номенклатура и сортамент труб и фасонных частей. Способы и режимы сварки труб (трубопроводов).
курсовая работа [504,8 K], добавлен 17.09.2008Основные понятия и способы сварки трубопроводов. Выбор стали для газопровода. Подготовка кромок труб под сварку. Выбор сварочного материала. Требования к сборке труб. Квалификационные испытания сварщиков. Технология и техника ручной дуговой сварки.
дипломная работа [2,9 M], добавлен 25.01.2015Виды и характеристики пластмассовых труб, обоснование выбора способа их соединения, принципы стыковки. Общие правила стыковой сварки пластиковых и полипропиленовых труб. Технология сварки враструб. Принципы и этапы монтажа полипропиленовых труб.
курсовая работа [3,7 M], добавлен 09.01.2018Построение искробезопасных цепей. Основные способы управления оборудованием, расположенным во взрывоопасной зоне и предназначенным для применения в производстве промышленных взрывчатых веществ. Дистанционное управление технологическим оборудованием.
статья [5,5 M], добавлен 17.01.2011Назначение, конструкция и условие эксплуатации газгольдера. Оценка свариваемости основного металла. Выбор способа сварки, сварочной проволоки и флюса. Расчет режима электрошлаковой сварки. Выбор сварочного оборудования общего или специального назначения.
курсовая работа [4,6 M], добавлен 01.12.2012Общий критерий выбора технологии и режима сварки. Химический состав сварочной проволоки Св-08Г2С. Параметры режимов механизированной сварки, оказывающие влияние на размеры и форму шва. Контроль сварочных материалов и мероприятия по технике безопасности.
курсовая работа [197,4 K], добавлен 12.03.2014Процесс ручной дуговой сварки электродами с основным видом покрытия и автоматической сварки порошковой проволокой в защитных газах. Расчет предельного состояния по условию прочности, времени сварки кольцевого стыка и количества наплавленного металла.
курсовая работа [167,8 K], добавлен 18.05.2014Электронные устройства находят широкое применение на современных транспортных средствах в системах автоматического управления, причем, по насыщенности электронно-компьютерным оборудованием современный автомобиль приближается к авиационным лайнерам.
реферат [62,5 K], добавлен 09.12.2008Основные виды контактной сварки. Конструктивные элементы машин для контактной сварки. Классификация и обозначение контактных машин, предназначенных для сварки деталей. Система охлаждения многоэлектродных машин. Расчет режима точечной сварки стали 09Г2С.
контрольная работа [1,1 M], добавлен 05.09.2012Получение математических моделей системы автоматического управления. Количественный анализ структуры системы в частотной области. Синтез управляющего устройства. Моделирование функционирования САУ с использованием электронно-вычислительной машины.
курсовая работа [487,5 K], добавлен 19.10.2014Организация рабочего места. Понятие свариваемости сталей. Оборудование, инструменты и приспособления, используемые при газовой сварке. Материалы, применяемые для сварки. Технологический процесс сварки труб с поворотом на 90. Амортизация основных средств.
курсовая работа [831,3 K], добавлен 15.05.2013Описание конструкции изделия и оценка его технологичности. Требования к сварочным материалам. Разработка в прокате заготовительных операций. Обоснование выбора сварочного оборудования. Способы предупреждения деформации и уменьшения остаточных напряжений.
дипломная работа [1,5 M], добавлен 25.04.2015Оценка склонности стали к образованию холодных трещин. Входной контроль и подготовка труб к сборке. Раскладка труб и сборка стыков. Соединение секций труб в нитку. Технология автоматической сварки в среде защитных газов. Очистка полости и гидроиспытание.
курсовая работа [577,3 K], добавлен 29.03.2015Характеристика основных технических размеров конструкции цистерны. Обоснование выбора сварочного оборудования и источника питания. Изучение технологии дуговой автоматической и механизированной сварки. Меры борьбы со сварочным напряжением и деформацией.
курсовая работа [36,9 K], добавлен 12.04.2015Общие сведения о металлических (присадочных) материалах. Плавящиеся сварочные проволоки, стержни и пластины. Неплавящиеся электродные стержни. Материалы электродов для машин электрической контактной сварки. Требования к металлическим сварочным материалам.
контрольная работа [30,2 K], добавлен 28.11.2009
