Вибір складу та топографії поверхневого шару інструмента для обробки полімерних композитів

Анотація

У роботі запропоновано та аналітично обґрунтовано синергетичний підхід до стабілізації напруги дуги при електродуговому наплавленні порошковим дротом у середовищі захисних газів. Актуальність дослідження зумовлена тим, що стабільність напруги дуги безпосередньо визначає тепловий режим процесу, характер металопереносу та якість наплавленого шару. Традиційні ПІ та ПІД-регулятори, що базуються на лінійних моделях, не забезпечують належної ефективності в умовах нелінійної динаміки дугового процесу та імпульсних збурень, пов’язаних із короткими замиканнями та флуктуаціями довжини дуги.

На основі експериментальної ідентифікації каналу керування напругою побудовано математичну модель у вигляді інерційної ланки першого порядку з урахуванням обмежених імпульсних збурень. Застосування синергетичного підходу дозволило сформувати інваріантне різноманіття, що відповідає стабільному режиму процесу, та синтезувати закон керування, який забезпечує експоненційну збіжність похибки. Доведено асимптотичну стійкість замкненої системи за методом Ляпунова, а також встановлено її робастність у сенсі ISS щодо обмежених збурень.

Отримано аналітичну оцінку залишкової похибки стабілізації, яка визначає вплив параметрів системи на точність регулювання. Результати моделювання підтвердили переваги синергетичного алгоритму над класичним ПІ-регулятором: скорочення часу встановлення, відсутність перерегулювання, зменшення чутливості до параметричних змін та імпульсних збурень. Також показано зниження енергетичних витрат керування та покращення якості сигналу.

Запропонований підхід має просту структуру, не потребує інтегруючих ланок і є придатним для цифрової реалізації у системах керування джерелами зварювального струму. Отримані результати підтверджують перспективність використання синергетичних методів для підвищення стабільності та якості процесів електродугового наплавлення.