Внешнеэкономическая деятельность и внешняя торговля

Полезное


Предыдущая

5. СИСТЕМА АВТОМАТИЗАЦИИ ПРОЕКТИРОВАНИЯ ОСНОВНЫХ ПАРАМЕТРОВ УСТРОЙСТВА УПРАВЛЕНИЯ ПОЛОЖЕНИЕМ ПЛАТФОРМЫ СТРОИТЕЛЬНОЙ МАШИНЫ

В настоящей работе автоматизация проектирования устройства управления платформой строительной машины была сведена к автоматизации расчета оптимальных параметров: скорости перемещения аутригеров платформы VВЫД и ширины зоны нечувствительности порогового элемента Dα. На основе проведенных в работе теоретических исследований процесса управления положением платформы строительной машины была разработана инженерная методика оптимизации основных параметров устройства управления положением платформы строительной машины.

Инженерная методика заключается в следующем:

1.  Для имеющейся математической модели процесса управления положением платформы строительной машины определить значения постоянных параметров:

а)  по конструкторской документации на строительную машину определить параметры платформы: a, b;

б) по технической документации определить параметры гидропривода системы управления аутригерами платформы: dц, dш, c1, с2, с3, mзол, tгп;

в)  исходя из требований, предъявляемых к строительной машине, задать Dαzзад.

2.  Определить диапазоны и шаги изменения оптимизируемых параметров устройства управления положением платформы строительной машины:

а) диапазон (VВТЯГ min, VВТЯГ max) и шаг ∆VВТЯГ изменения скорости выдвижения аутригеров платформы;

б) диапазон (Dα min, Dα max) и шаг ∆Dα изменения ширины зоны нечувствительности порогового элемента.

3.  Провести исследования на ПЭВМ: решение математической модели процесса управления положением платформы строительной машины и получение массивов значений Dαz, tпп от оптимизируемых параметров VВТЯГ и Dα.

4.  Выполнить аппроксимацию полученных численных зависимостей Dαz, tпп от VВТЯГ и Dα методом наименьших квадратов.

5.  Найти интервалы допустимых значений VВТЯГ и Dα для заданной точности Dαzзад.

6.  Выполнить оптимизацию параметров VВТЯГ и Dα по полученной регрессионной зависимости целевой функции tпп = f(VВТЯГ; Dα) → min, используя методы множителей Лагранжа и метод Ньютона.

Рис. 5.1. Блок-схема алгоритма САПР основных параметров

устройства управления положением платформы

строительной машины

В качестве программной поддержки инженерной методики была разработана САПР основных параметров устройства управления положением платформы строительной машины в программном комплексе MATLAB, блок-схема алгоритма работы которой представлена на рис. 5.1, и графический пользовательский интерфейс САПР, который взаимодействует с рабочей областью MATLAB и его приложениями. Внешний вид интерфейса САПР представлен на рис. 5.2 и включает в себя окна для ввода численных параметров, кнопку выполнения расчета и построения графиков. Данная САПР связана с математической моделью процесса управления положением платформы строительной машины, составленной в Simulink, посредством m-файла, представляющего собой листинг программы расчета.

Программное обеспечение для автоматизации проектирования основных параметров устройства управления положением платформы строительной машины состоит из следующих компонентов:

- файл математической модели процесса управления положением платформы строительной машины в Simulink;

- m-файл, содержащий листинг программы расчета;

- графический интерфейс САПР – основное окно программы, интерактивные окна ввода параметров подсистем математической модели процесса управления положением платформы строительной машины – «Параметры платформы», «Параметры устройства управления».

Рис. 5.2. Интерфейс САПР основных параметров устройства управления Алгоритм работы САПР

Ввод исходных данных: При нажатии кнопок выводятся окна ввода постоянных параметров математической модели процесса управления положением платформы строительной машины, которая разделена на две подсистемы: «Параметры платформы» и «Параметры устройства управления». Окна ввода параметров представлены на рис. 5.3, 5.4. После нажатия кнопки «ЗАДАТЬ» в рабочей области MATLAB автоматически формируются массивы значений параметров.

Рис. 5.3. Окно ввода параметров математической модели платформы

Ввод оптимизируемых параметров.  Задаются диапазон и шаг изменения  оптимизируемых  параметров VВТЯГ и Dα. В рабочей области MATLAB  автоматически  формируются  массивы значений параметров.

Расчет параметров:

а)  после нажатия кнопки «Расчет параметров» запускается моделирование рабочего процесса управления положением платформы строительной машины. Производится циклический запуск и решение математической модели процесса управления, количество запусков зависит от заданных диапазонов и шага изменения оптимизируемых параметров VВТЯГ и Dα. В рабочей области MATLAB автоматически формируются массивы значений Dαz  и tпп;

б) далее происходит аппроксимация численной зависимости Dαz  и tпп от VВЫД и Dα методом наименьших квадратов. Происходит запись регрессионной зависимости Dαz = f(VВТЯГ; Dα) и tпп = f(VВТЯГ; Dα) в виде специальной файл-функции;

в)  нахождение интервалов допустимых значений VВТЯГ и Dα для заданной точности Dαzзад;

г)  оптимизация и расчет параметров. Решается задача условной оптимизации целевой функции tпп = f(VВТЯГ; Dα) → min средствами встроенного пакета Optimization Tool.

Результаты расчетов. В данной области выводятся оптимальные значения параметров VВТЯГ, Dα и соответствующие им значения  Dαz, tпп.

Графики зависимости целевой функции. Выводится окно с графиком полученной зависимости tпп от VВТЯГ и Dα.

Рис. 5.4. Окно ввода постоянных параметров математической модели устройства управления

На рис. 5.3 представлен внешний вид окна ввода постоянных параметров платформы, в котором вводятся геометрические размеры платформы. На рис. 5.4 представлено окно ввода постоянных параметров устройства управления (требуемое значение статической точности установки платформы) и гидропривода управления аутригерами платформы строительной машины (значения запаздывания гидропривода, геометрические размеры гидроцилиндра и др.). На рис. 5.5 представлен внешний вид окна с графиком полученной зависимости tпп от VВТЯГ и Dα.

Расчеты, проведенные на ПЭВМ с достаточной для принятых допущений степенью точности, выполнялись за относительно короткий промежуток времени. Для работы САПР требуется компьютер с AT-совместимым процессором, с частотой не ниже 1000 МГц, укомплектованный оперативной памятью 512 Мб и более, с установленным программным комплексом MATLAB версии не ниже 7.0, включающий предустановленные пакеты: Simulink версии не ниже 6.5, Surface Fitting Toolbox и Optimization Toolbox любых версий.

Рис. 5.5. Окно с графиком полученной зависимости tпп от VВТЯГ и Dα

Разработанная САПР устройства управления положением платформы строительной машины позволяет производить на ПЭВМ оптимизацию параметров VВТЯГ и Dα согласно принятому критерию эффективности на стадии их проектирования в зависимости от индивидуальных параметров конкретной строительной машины.

Интерфейс САПР позволяет организовать в наглядной форме ввод диапазонов оптимизируемых параметров устройства управления положением платформы строительной машины, задание постоянных параметров сложной динамической системы управления положением платформы строительной машины, а также вывод результатов расчета на дисплей в численной и графической форме.

Предыдущая


Copyright © 2007-2022, Недвиговка.Ру