Электронная библиотека Веда
Цели библиотеки
Скачать бесплатно
Доставка литературы
Доставка диссертаций
Размещение литературы
Контактные данные
Я ищу:
Библиотечный каталог российских и украинских диссертаций

Вы находитесь:
Диссертационные работы России
Технические науки
Автоматизированные системы управления и прогрессивные информационные технологии

Диссертационная работа:

Лихачев Денис Валерьевич. Автоматизация процесса проектирования составов бетонных смесей и их корректировки на основе прогнозирования качества будущего бетона с использованием четких и нечетких моделей : Дис. ... канд. техн. наук : 05.13.06 : Орел, 2004 148 c. РГБ ОД, 61:04-5/4111

смотреть содержание
смотреть введение
Содержание к работе:

ВВЕДЕНИЕ 5

ГЛАВА 1 АНАЛИЗ МЕТОДИК ПРОЕКТИРОВАНИЯ СОСТАВОВ
БЕТОННЫХ СМЕСЕЙ И ОЦЕНКА КАЧЕСТВА БЕТОНА 11

  1. КЛАССИФИКАЦИЯ БЕТОНОВ И ОСНОВНЫЕ ТРЕБОВАНИЯ, ПРЕДЪЯВЛЯЕМЫЕ К НИМ 11

  2. МЕТОДИКИ ПРОЕКТИРОВАНИЯ СОСТАВОВ БЕТОННЫХ СМЕСЕЙ 15

1.3 МЕТОДИКА ПЛАНИРОВАНИЯ ЭКСПЕРИМЕНТА ДЛЯ
ИСПЫТАНИЙ ОПЫТНЫХ ОБРАЗЦОВ БЕТОНА 20

  1. ВЫБОР НАПРАВЛЕНИЯ ИССЛЕДОВАНИЯ 23

  2. ВЫВОДЫ 26 ГЛАВА 2 РАЗРАБОТКА СИСТЕМЫ АВТОМАТИЗИРОВАННОГО ПРОЕКТИРОВАНИЯ СОСТАВОВ БЕТОННЫХ СМЕСЕЙ И ПЛАНИРОВАНИЯ ИСПЫТАНИЙ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ ЧЕТКИХ МАТЕМАТИЧЕСКИХ МОДЕЛЕЙ 27

  1. РАЗРАБОТКА АЛГОРИТМА, ПРОГРАММЫ И ПРОГРАММНО-ТЕХНИЧЕСКОГО КОМПЛЕКСА АВТОМАТИЗИРОВАННОГО ПРОЕКТИРОВАНИЯ СОСТАВОВ БЕТОННЫХ СМЕСЕЙ 27

  2. РАЗРАБОТКА АЛГОРИТМА, ПРОГРАММЫ И ПРОГРАММНО-ТЕХНИЧЕСКОГО КОМПЛЕКСА АВТОМАТИЗИРОВАННОГО ПЛАНИРОВАНИЯ ИСПЫТАНИЙ 3 7

2.3 ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ ПРОЦЕССА
АВТОМАТИЗИРОВАННОГО ПРОЕКТИРОВАНИЯ СОСТАВОВ
БЕТОННЫХ СМЕСЕЙ 47

2.4 ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ ПРОЦЕССА
АВТОМАТИЗИРОВАННОГО ПЛАНИРОВАНИЯ ИСПЫТАНИЙ 54

2.5 ВЫВОДЫ 61

ГЛАВА З ФОРМИРОВАНИЕ НОВОГО ПОДХОДА К СОЗДАНИЮ
СИСТЕМЫ АВТОМАТИЗИРОВАННОГО ПРОЕКТИРОВАНИЯ
СОСТАВОВ БЕТОННЫХ СМЕСЕЙ 64

3.1 НЕОПРЕДЕЛЕННОСТИ И НЕЧЕТКОСТИ В ТРАДИЦИОННОМ
ПРОЦЕССЕ ПРОЕКТИРОВАНИЯ СОСТАВОВ БЕТОННЫХ
СМЕСЕЙ 64

3.2 НОВЫЙ ПОДХОД К СОЗДАНИЮ СИСТЕМЫ
АВТОМАТИЗИРОВАННОГО ПРОЕКТИРОВАНИЯ СОСТАВОВ
БЕТОННЫХ СМЕСЕЙ 66
3.3. ОСНОВНЫЕ ПОНЯТИЯ И ТЕРМИНОЛОГИЯ НЕЧЕТКИХ
СИСТЕМ, ИСПОЛЬЗУЕМЫХ В НОВОМ ПОДХОДЕ. 70

3.4 РАЗРАБОТКА СТРУКТУРЫ СИСТЕМЫ
АВТОМАТИЗИРОВАННОГО ПРОЕКТИРОВАНИЯ СОСТАВОВ
БЕТОННЫХ СМЕСЕЙ НА ОСНОВЕ НОВОГО ПОДХОДА 75

3.5 ВЫВОДЫ 84
ГЛАВА 4 ИМИТАЦИОННОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ СИСТЕМЫ
АВТОМАТИЗИРОВАННОГО ПРОЕКТИРОВАНИЯ СОСТАВОВ
БЕТОННЫХ СМЕСЕЙ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ НЕЧЕТКИХ
МАТЕМАТИЧЕСКИХ МОДЕЛЕЙ 85

  1. РАЗРАБОТКА АЛГОРИТМА И НЕЧЕТКОЙ МАТЕМАТИЧЕСКОЙ МОДЕЛИ ПРОЦЕССА АВТОМАТИЗИРОВАННОГО ПРОЕКТИРОВАНИЯ СОСТАВОВ БЕТОННЫХ СМЕСЕЙ 85

  2. РАЗРАБОТКА АЛГОРИТМА И НЕЧЕТКОЙ МАТЕМАТИЧЕСКОЙ МОДЕЛИ ПРОЦЕССА ПРОГНОЗИРОВАНИЯ КАЧЕСТВА БЕТОНА 86

4.3 РАЗРАБОТКА ОБЩЕЙ ИМИТАЦИОННОЙ МОДЕЛИ
СИСТЕМЫ АВТОМАТИЗИРОВАННОГО ПРОЕКТИРОВАНИЯ
СОСТАВОВ БЕТОННЫХ СМЕСЕЙ 87

  1. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ ПАРАМЕТРОВ СИСТЕМ АВТОМАТИЗИРОВАННОГО ПРОЕКТИРОВАНИЯ НА ОБЩЕЙ ИМИТАЦИОННОЙ МОДЕЛИ 94

  2. ВЫВОДЫ 99 ЗАКЛЮЧЕНИЕ 102 СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ 105 ПРИЛОЖЕНИЯ 115 ПРИЛОЖЕНИЕ А

ПРИЛОЖЕНИЕ Б ПРИЛОЖЕНИЕ В ПРИЛОЖЕНИЕ Г ПРИЛОЖЕНИЕ Д ПРИЛОЖЕНИЕ Е ПРИЛОЖЕНИЕ Ж ПРИЛОЖЕНИЕ 3 ПРИЛОЖЕНИЕ И ПРИЛОЖЕНИЕ К ПРИЛОЖЕНИЕ Л

Введение к работе:

В современном строительстве не обойтись без бетонных смесей, их используют при возведении широкого диапазона искусственных сооружений от фундаментов зданий до мостов высокой сложности. Основными критериями, предъявляемыми к производству бетона, являются минимально возможные сроки и качество исполнения [ 1... 3]. Время выполнения заказа на производство бетона зависит от уровня технологического процесса, персонала и оборудования. На качество продукта влияют вышеуказанные факторы плюс качество используемых заполнителей (цемента, песка, щебня и химических добавок) [4, 5].

Потребность в бетоне с различными качественными параметрами с течением времени не уменьшается, однако к его качеству предъявляются все более и более жесткие требования. Задача по удовлетворению выпуска бетона в увеличивающихся объемах в рамках одного бетонного завода может быть решена двумя путями: увеличением производственных площадей, расширением и распараллеливанием технологических процессов; повышением производительности существующих процессов и обслуживающего их оборудования. При этом задача повышения качества бетона и в том, и в другом случае остаются главным критерием всего производства в целом [6.,.11].

Повышение производительности приготовления бетонных смесей в рамках одного завода связано с автоматизацией измерения параметров исходного сырья (компонентов), устройств, с автоматизацией расчета рецептур, с автоматизацией подачи сырья и формирования смеси, с автоматизацией тракта выдачи готового продукта и его качественных показателей.

Работы по созданию автоматизированных систем управления процессами приготовления бетонных смесей начинались в 1980 году в рамках целевой программы ОЦ026 Госстроя СССР и выполнялись параллельно несколькими коллективами разработчиков в Москве, Минске, Киеве и Баку. Несколько

позже аналогичные работы велись в рамках различных региональных программ в Харькове, Одессе, Риге и других городах. В 1986 году разработки были продолжены в рамках одного из разделов комплексной программы научно-технического прогресса стран-членов СЭВ под эгидой Госкомитета по науке и технике СССР и при участии СССР, ГДР, НРБ и ЧССР. Практически на протяжении всего этого периода времени ряд иностранных фирм (Lohia, Stetter и др.) предпринимал энергичные усилия по выходу на рынок с аналогичными системами управления [12]. По времени технологический процесс приготовления бетонной смеси, включая подбор состава и лабораторные испытания, занимает около 30 суток [3, 13,14]. Как отмечается в работах д.т.н. проф. Малининой Л.А., проф. Михайлова В.В. (НИИЖБ Госстроя), а также профессоров: Миронова С.А., Френкеля И.М.(НИИЖБ Госстроя), Баженова Ю.М. и Горчакова Г.И. (МИСИ) одной из самых важных операций технологического процесса производства железобетонных конструкций является подбор (проектирование) состава бетонной смеси. В результате проектирования состава бетонной смеси должно быть определено соотношение между компонентами, при котором будет гарантирована прочность бетона в конструкции, с учетом технологии ее изготовления, необходимая подвижность бетонной смеси и экономичность бетона (минимальный расход цемента).

Проектирование состава бетона включает: назначение требований к бетону; выбор материалов и получение данных, характеризующих их свойства; определение предварительного состава бетона; корректировку состава в пробных замесах. При корректировке проводят предварительные испытания для получения уточненных зависимостей свойств бетона и бетонной смеси, приготовленных на данных компонентах и оборудовании по принятой технологии, от водоцементного отношения и других факторов. При проведении этих испытаний используются математические методы факторного планирования эксперимента и обработки его результатов [13]. Основная сложность автоматизации проектирования состава бетонной смеси заключается

7 в том, что характеристики компонентов, бетонной смеси и бетона,

соответствующие удовлетворительному качеству, имеют нечеткий характер, то

есть находятся в определенных диапазонах значений. Как следствие

установление связей между параметрами готового изделия (бетона) или

прогнозирование его качества представляет собой сложную проблему, решение

которой лежит в сфере новых подходов, базирующихся на современных

информационных, программных и компьютерных технологиях [ 108... 110].

Объектом исследования является технологический процесс изготовления бетонной смеси для тяжелых бетонов.

Предметом исследования является процесс автоматизированного проектирования составов бетонных смесей.

Целью диссертационной работы является снижение времени и трудоемкости при проектировании составов бетонных смесей и снижение брака в процессе проектирования при заданном качестве бетона.

Исходя из этой цели, в работе поставлены следующие основные задачи:

Провести анализ систем автоматизации планирования эксперимента для проектирования состава бетонной смеси (БС) и систем подбора состава бетонных смесей с учетом использования в их составе химических добавок,

Разработать на основе четких математических моделей (ММ) программу и программно-технический комплекс (ПТК) процесса планирования эксперимента по испытанию образцов состава БС.

Разработать систему автоматизированного проектирования (САПР) составов бетонных смесей с использованием четких ММ и провести ее испытания.

Разработать алгоритм и ММ прогнозирования качества бетона в условиях нечеткого представления параметров компонентов, бетонной смеси и конечного продукта - бетона.

Сформулировать подход к САПР составов БС с учетом использования нечеткой ММ прогнозирования качества бетона.

Разработать имитационную модель САПР БС на базе нечетких ММ.

8 Провести экспериментальные исследования параметров компонентов БС на имитационной модели.

Методы и средства исследований. При решении диссертационных задач
были использованы методы математической статистики, теории нечетких
множеств, планирования эксперимента, факторного анализа.

Экспериментальные исследования проведены на производственной базе ОАО «Мостострой-66» (г.Орел). Численная реализация математических моделей и оптимизационных процедур осуществлялась на ЭВМ с помощью разработанного пакета прикладных программ. Обработка экспериментальных данных осуществлялась на ЭВМ с использованием специализированных программ.

Научная новизна работы состоит в следующем:

  1. Предложен новый подход к автоматизированному проектированию составов бетонных смесей, основанный на представлении параметров компонентов (включая химические добавки) БС, технологического процесса и готового изделия в виде нечетких множеств и их преобразованиях.

  2. В рамках вышеуказанного подхода разработана математическая модель автоматизированного проектирования состава бетонной смеси в условиях нечеткого представления данных (НМ1).

  3. В рамках сформулированного подхода разработана нечеткая математическая модель (НМ2) прогнозирования качества бетона.

  4. Разработана обобщенная компьютерная имитационная модель проектирования составов бетонных смесей на основе НМ1 и НМ2.

  5. Разработаны программы и программно-технический комплекс, автоматизирующие процесс проектирования составов БС, базирующиеся на существующей методике проектирования составов тяжелых бетонов с учетом использования химических добавок (четкие модели).

  6. Разработаны программа и программно-технический комплекс, автоматизирующие процесс планирования испытаний образцов бетона с

последующей обработкой экспериментальных данных, базирующиеся на

основе теории многофакторного эксперимента. Практическую ценность работы составляют:

Алгоритмы, программы и компьютерная имитационная модель (ИМ) автоматизированного проектирования составов бетонных смесей в условиях нечеткого представления параметров компонентов бетонной смеси и бетона.

ПТК, основанный на использовании существующей методики проектирования составов тяжелых бетонов с учетом использования химических добавок (свидетельство об официальной регистрации программы №2002611417).

Ш'К, реализующий существующие алгоритмы планирования испытаний образцов бетона.

Устройство для определения подвижности бетонной смеси, защищенное в виде полезной модели (авторское свидетельство RU 21278).

Положения, выносимые на защиту:

  1. Подход к автоматизированному проектированию составов бетонных смесей, основанный на представлении параметров компонентов (включая химические добавки) БС, технологического процесса и готового изделия в виде нечетких множеств и их преобразованиях.

  2. Математическая модель автоматизированного проектирования состава бетонной смеси в условиях нечеткого представления данных (НМ1).

  3. Нечеткая математическая модель (НМ2) прогнозирования качества бетона.

  4. Компьютерная имитационная модель проектирования составов бетонных смесей на основе НМ1 и НМ2.

  5. Программы и программно-технический комплекс, автоматизирующие процесс проектирования составов БС с применением химических добавок и процесс планирования испытаний образцов бетона с последующей обработкой экспериментальных данных.

10 На основе приведенных в диссертационной работе исследований на базе

предприятия ОАО «Мостострой-66», г.Орёл в 2001 году было внедрено

устройство для определения подвижности бетонной смеси (Приложение А), в

2002 году была внедрена программа для ЭВМ и ПТК по подбору состава

тяжелого бетона (Приложение Б), в 2003 году принято решение об

использовании методики прогнозирования качества бетонной смеси и

реализованной на ее основе программе для ЭВМ.

По результатам различных разделов диссертационной работы опубликовано 10 печатных работ в журналах и сборниках. Основные положения диссертационной работы докладывались на международной конференция «Энерго- и ресурсосбережение - XXI век» (ОрелГТУ, июнь-июль 2001г., г.Орел), на 6-ой Всероссийской научно-технической конференции «Методы и средства измерений физических величин» (25-26 сентября 2002г., г.Н.-Новгород, Межрегиональное Верхне-Волжское отделение Академии технологических наук РФ), на региональной научно-технической конференции «Новые технологии в научных исследованиях, проектировании, управлении, производстве» (23-25 апреля 2002г., г.Воронеж, Воронежский государственный технический университет), на международной конференции «Технологические комплексы, оборудование предприятий строительных материалов и стройиндустрии» (август 2003г., г.Белгород, БГТУ им. В.Г.Шухова), на международной научно-технической конференции «Информационные технологии в науке, образовании, производстве» (ИНТОП) (11-12 мая 2004г, г.Орел, ОрелГТУ), на ежегодных научных конференциях и семинарах ОрелГТУ.

Диссертация состоит из введения, четырех глав, заключения, списка используемых источников, включающего ПО наименований, и приложений. Объем диссертации 114 страниц машинописного текста, 27 рисунков, 9 таблиц, 11 приложений на 34 страницах.

Подобные работы
Аунг Зо Тет
Разработка формальных моделей и алгоритмов многокритериальной оптимизации для автоматизации процессов управления производственными ресурсами
Хатламаджиян Агоп Ервандович
Методы автоматизации процессов логического контроля в транспортных системах диспетчерского управления на основе гибридных моделей и генетических алгоритмов
Лукащук Петр Иванович
Автоматизация процессов управления предприятиями промышленности и транспортного комплекса на основе вероятностных сетевых моделей планирования
Николаев Андрей Геннадьевич
Автоматизация производственных процессов на предприятиях промышленности и транспортного комплекса на основе интерактивных имитационных моделей
Круглов Алексей Михайлович
Разработка словаря-справочника данных для автоматизации процесса проектирования и сопровождения систем баз данных промышленных предприятий
Крюков Игорь Иванович
Автоматизация и управление процессами проектирования и производства специальных кварцевых оптических волокон
Горюшко Иван Александрович
Методы обеспечения надежности при передаче и аналитической обработке информации в системах мониторинга с использованием моделей нечетких множеств
Кокуев Андрей Геннадьевич
Оптимальное управление технологическим процессом с использованием энергоинформационной модели : на примере производства гофрированного картона
Ворыпаев Алексей Николаевич
Мониторинг качества процесса шлифования с использованием нейросетевых моделей
Конев Константин Анатольевич
Информационно-управляющая система качества менеджмента на основе использования системных моделей (На примере предприятия авиационного приборостроения)

© Научная электронная библиотека «Веда», 2003-2013.
info@lib.ua-ru.net