Материал: 1382

61

− решить уравнение, описывающее систему. Для отсутствия колебаний не должно быть отрицательных корней решения уравнения.

Различают первый и второй информационные критерии оптимизации. Первый соответствует максимуму ожидаемой информации. Второй информационный критерий соответствует минимуму потерь информации.

5.11.4 Многокритериальная информационная система оптимизации «МОМДИС»

Система «МОМДИС» состоит из совокупности двух больших подсистем: подсистемы пользовательского интерфейса и математической подсистемы. Система может применяться для управления группой оборудования в условиях конфликтов, а также при проектировании производственных систем с выбором компромиссов в условиях несогласованных приоритетов и неопределенности.

На рис. 5.25 представлена структурная схема оптимизации управления объектом.

Рисунок 5.25 – Структурная схема оптимального управления объектом

5.12 Робототехнические комплексы и автоматизированные рабочие места

5.12.1Классы роботов и их характеристики

Впоследнее время создан новый тип оборудования, предназначенного для различных воздействий на материалы и внешнюю среду на основании воспринятой и переработанной информации. Такие системы называются роботами или манипуляторами. Различают несколько классов роботов:

– первый класс – манипуляторы. Управление такими устройствами осуществляется концевыми выключателями;

– второй класс – это роботы с программами от ЭВМ для привода манипуляторов;

– третий класс – это роботы с адаптивными программами самонастройки;

– четвертый класс – это роботы с элементами интеллекта и принятия решений в неизвестной обстановке на основе накопленного опыта.

Различаются пневматические, гидравлические и электромеханические конструкции роботов и манипуляторов напольной,

62

подвесной или настольной конструкции. Пневматические роботы более быстроходные (1 – 5 м/сек) и имеют грузоподъемность до 5 кг. Гидравлические роботы имеют скорости перемещения до 1 м/с при грузоподъемности до 100 кг.

Различают промышленные, исследовательские и интеллектуальные роботы. Промышленные роботы занимаются перемещением грузов по заданной программе. Исследовательские роботы, как правило, имеют дистанционное управление, техническое зрение и адаптирующуюся программу для выполнения операций. Интеллектуальные роботы могут иметь элементы речевого сопровождения, трехмерное цветное поле зрения с просмотром зон, заслоненных объектами, подсистемы локальной настройки.

Различают следующие типы управляющих систем для роботов:

−адаптивная (изменение программы происходит при изменении параметров датчиков, например температуры печи);

−контурная (управление производится по программе);

−позиционная (задаются только точки прихода и ухода).

Работа робота осуществляется в трех режимах: обучение, повторение, редактирование.

Отдельную группу среди информационных систем составляют локационные системы роботов для определения расстояний на принципе разности хода ультразвуковых волн, поляризованного радио или лазерного излучения.

5.12.2 Распознающие системы роботов

Для распознавания объектов используются: сравнение яркостей и сравнение голограмм. Сравнение голограмм является очень молодым направлением. В промышленности чаще встречаются системы на основе сравнения яркостей.

Сравнение яркостей строится на корреляционном анализе и на статистической обработке изображений. Далее проводится выделение контуров объекта по функциям приближения. Например: функция – гора, функция – яма, функция – лес. На рис. 5.26 представлены некоторые вероятностные модели функции синтеза объектов.

Рисунок 5.26 – Функции синтеза объектов (а); функции стыковки изображений (б).

63

Функции синтеза нашли широкое применение в картографии местности небесных тел, в системах автоматической парковки автомобилей.

5.12.3 Системы цветового зрения роботов

Ранее было показано, что соотношение компонент красного цвета R, зеленого G и синего B позволяет получить любой цвет. Точка в пространстве декартовых координат характеризует определенный цвет. Насыщенность (масштабный коэффициент) соответствующего цвета задают величинами r, g,b . Цветовое уравнение выглядит следующим образом:

Если разбивать цветное изображение на три компоненты, то доля яркости для анализа уменьшится. Этим объясняется тот факт, что черно – белое изображение более контрастно, чем цветное. В случае цветного изображения роботу необходимо проделать обработку каждой компоненты цвета. Кроме того, необходимо проделать работу по цветовой обработке изображений путем добавок других цветов к основному цвету. В итоге получается координата цвета

Этим объясняется тот факт, что цветовое зрение роботов пока мало распространено.

5.13 Системы «КАМАК» и «АРМ» для автоматического регулирования технологических процессов

Система КАМАК – это многоуровневая система, способная принимать и обрабатывать сигналы с технологического оборудования. Первый уровень ответственен за диагностику и обеспечение работоспособности оборудования. Второй уровень обеспечивает программную обработку данных. Третий уровень обеспечивает моделирование процессов.

Система КАМАК содержит библиотеку программных продуктов и вспомогательные функции по обработке эксперимента.

На рис. 5.27 представлена общая схема подключения преобразователей к системе КАМАК.

АРМ (автоматизированное рабочее место) – это система централизованного управления на несколько рабочих мест. Как и система «КАМАК», АРМ – это многоуровневая система. На первом уровне осуществляется система диагностики и обеспечения работоспособности оборудования. Второй уровень обеспечивает программную обработку данных. Третий уровень обеспечивает моделирование процессов.

64

Рисунок 5.27 – Схема подключения датчиков к системе «КАМАК»

5.13.1Нейронные сети в технологических процессах

Впоследнее время значительная часть работы технологических систем переносится с аналоговых блоков на программный уровень. После обработки на ЭВМ сигнал многократно усиливается и поступает на исполнительный механизм. Фрагменты функциональных программ (логических элементов) называют «нейронами». Множество нейронов образуют нейронную сеть. У каждого нейрона имеются много входов и только одно значение функции на выходе. Степень рассогласования между значениями функций (поправочные коэффициенты к входным значениям) называют весовыми коэффициентами. Подбором весовых коэффициентов достигается синтез приборов (генератор, осциллограф и т.п.).

На рис. 5.28 представлен нейрон и фрагмент нейронной сети для исследования спектра газовыделения материалов в вакууме.

Рисунок 5.28 – Нейрон и фрагмент нейронной сети

В качестве функции подбора весовых коэффициентов использована сигмовидная функция в виде:

65

Нейронная сеть состоит из четырех слоёв по 50 нейронов, и выходного слоя с одним нейроном. Сеть обучается до уровня ошибки – 0,0016, за число итераций – 95649. Связь между нейронами осуществляется посредством весовых коэффициентов. Программа написана в среде Borland Delphi 3. Предварительное обучение сети проводится по известным газам: гелий, аргон, азот, вода. Сигнал с коллектора записывался на электронный потенциометр, оцифровывается и подается на COM – порт персонального компьютера. Функция изменения параметра отображается на экране.

Таким образом, в ходе проведения идентификации выбираются весовые коэффициенты для обучения нейронной сети.

5.14 Контрольные вопросы к главе 5

1.В чем отличие процесса автоматизации от автоматического регулирования?

2.Каковы достоинства и недостатки систем пневмоавтоматики?

3.Какие законы регулирования параметров приняты в технике?

4.Как проводится анализ устойчивости систем управления?

5.Как формулируется принцип Кюри?

6.Как различаются порядки математического описания систем автоматики?

7.Как программируется работа электрофизических установок на языке релейноконтактных символов?

8.Каковы способы задания траектории инструмента в системах числового программного управления?

9.Какие схемы оптимизации известны в системах автоматики?

10.Как подразделяются робототехнические комплексы по уровню интеллекта?

6 ЭКСПЛУАТАЦИЯ И СЕРВИСНОЕ ОБСЛУЖИВАНИЕ ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО ОБОРУДОВАНИЯ

6.1Правила оформления документов для технологических

процессов

Содержание документов на проведение технологических процессов определяется стандартами (ГОСТ). Основное требование ГОСТ – понятливость. ГОСТ не распространяется на документы демонстрационного и пояснительного характера. Основными документами технологии являются: технологический проект, технологическая карта, маршрутная карта, операционная карта, конструкторская документация (чертежи).