Основные направления и масштабы инновационного развития науки,
техники и технологий немыслимы без применения элементов и систем
волоконной оптики. Два основных фактора: постоянно растущие требования к
качеству оптических волокон и широкие перспективы развития, связанные с
появлением новых видов волокон на основе фторидных, халькогенидных
стекол, оптической стеклокерамики и других материалов обусловили
необходимость совершенствования системы автоматического управления
заключительной стадией процесса производства оптических волокон -
процессом перетяжки заготовки в волоконный световод, придание ей свойств
универсальности, столь необходимых в условиях различных скоростных
режимов в процессе вытяжки.
В связи с изложенным, тема дипломного проекта, посвященная
исследованию и разработке системы автоматического управления процессом
формования оптических волокон, является весьма актуальной.

Цель работы

заключалась в разработке двумерной системы

автоматического управления процессом формования оптических волокон,
обеспечивающей высокоточную стабилизацию диаметра и натяжения
оптического волокна в процессе его выработки в условиях низко — и
высокоскоростных режимов.
Для достижения поставленной цели в работе рассматриваются
следующие научно-технические задачи:
- разработка уточненной математической модели процесса формования
оптических волокон, определением степени связности и установления
рациональных входо-выходных соответствий;
- разработка структуры системы управления процессом формования для
низкоскоростных нестационарных режимов; разработкой алгоритма на базе
модифицированного регулятора Смита при наличии транспортного
запаздывания в измерениях;
- разработка структуры системы управления процессом формования для
высокоскоростных технологических режимов;
- разработка алгоритмов управления процессом формования на основе
метода корневого годографа и процедуры синтеза линейной конечномерной
системы управления в пространстве состояний с желаемым распределением
корней характеристического уравнения;
- разработка релейного алгоритма управления заготовки относительно
нагревательного устройства;
- разработка функциональных и принципиальных схемных решений для
реализации предложенных алгоритмов управления;
- проведение теоретических и экспериментальных исследований
отдельных узлов и системы в целом.

Методы исследования.

В работе использованы современные

математические и инструментальные методы исследований. Теоретические
исследования основывались на методах современной теории автоматического
управления. Для исследования алгоритмов управления использовались
методы математического моделирования в среде Matlab.
Путем экспериментальной идентификации получена уточненная
математическая модель технологического процесса формования оптического
волокна.
Разработан принцип управления многомерным процессом формования
оптического волокна, обеспечивающий, как адаптацию к изменяющимся
параметрам объекта управления, так и инвариантность по отношению к
гармоническому возмущающему воздействию, возникающему вследствие
колебаний объемного расхода стекломассы в зоне формования.
Проведена параметрическая оптимизация модифицированного
регулятора Смита на основе применения интегральных квадратичных ошибок.
Для высокоскоростных режимов разработана структура системы
управления и алгоритм управления процессом формования на основе метода
корневого годографа и процедуры синтеза в пространстве состояний с
желаемым распределением корней характеристического уравнения.
Разработаны функциональная и принципиальная схемы компьютерной
системы управления процессом формования оптических волокон путем
вытягивания из заготовки на базе интеллектуальных сервоприводов.
Предложенные в проекте алгоритмы управления и схемные решения
использованы при разработке компьютерной системы автоматического
управления процессом формования оптических кварцевых волокон.
Разработанные структуры и алгоритмы позволяют получать оптические
волокна с более «жесткими» допусками по геометрическим параметрам.
Развиваемые в дипломной проекте методы управления процессом формования
оптических волокон путем их вытяжки из заготовки могут быть использованы

для автоматизации аналогичных операций при производстве

новых

перспективных видов волокон, таких, как, например, фторидные,
халькогенидные и другие, а также для автоматизации технологических
процессов производства химических волокон, используемых, в том числе и в
текстильной отрасли. ....