DOI: https://doi.org/10.32515/2664-262X.2020.3(34).169-174
Dynamic Design of Optimal Stochastic Stabilization System of Cutting Power on a band saw machine
About the Authors
Iryna Bereziuk,Associate Professor, PhD in Technics (Candidate of Technics Sciences), Central Ukraіnian National Technical University, Kropyvnytskyi, Ukraine
Olena Holyk, Associate Professor, PhD in Technics (Candidate of Technics Sciences), Central Ukraіnian National Technical University, Kropyvnytskyi, Ukraine
Valentyn Soldatenko, PhD in Technics (Candidate of Technics Sciences), Central Ukraіnian National Technical University, Kropyvnytskyi, Ukraine
Abstract
The article is devoted to the development of methodological foundations for constructing an optimal system of stochastic stabilization of cutting power based on the results of structural identification of models of the dynamics of the system '' woodworking machine-cutting process '' and uncontrolled disturbance.
In order to solve the problem of structural identification of the '' woodworking machine-cutting process ' system and the disturbance acting in the process of wood-cutting, the article proposes a special technology, the use of which made it possible to determine the transfer function of the '' woodworking machine-cutting process '' and estimate the spectral density of the disturbance acting during the processing. It has been established that when the physical and mechanical properties of wood and the state of the cutting tool change, the structure of the transfer function and spectral density does not change, but only the parameters change.As a result of solving the synthesis problem, the structure and parameters of the optimal controller are determined, which ensures the specified quality of the processed surface with minimal energy consumption. To assess the quality of control, it is proposed to use a quadratic criterion, which is the sum of two weighted variances of the stator current deviation of the main motion motor (characterizes energy costs) and the variance of the feed drive speed control signal.Studies of the robust stability of the optimal system with the obtained controller under the influence of unstructured disturbances made it possible to determine the class and estimate the maximum norms of unstructured disturbances at which the system maintains stability and a given control quality.
The use of the proposed approach to the construction of an optimal system of stochastic stabilization of cutting power makes it possible to achieve a reduction in energy costs by 12% for a given quality of the processed surface by increasing the stabilization accuracy by two orders of magnitude.
Keywords
band frame saw, structural identification, spectral density, transfer function, criterion of quality, stochastic indignations, optimum system of stochastic stabilization
Full Text:
PDF
References
1. Korytyn, A.M., Petrov, N.K., Radymov, S.N. & Shaparev, N.K. (1988) Avtomatyzatsyia typovіkh tekhnolohycheskykh protsessov y ustanovok [Automation of standard technological processes and installations]. Moskow: Эnerhoatomyzdat [in Russian].
2. Azarskov, V.N., Blokhyn, L.N. & Zhytetskyi, L.S. (2006). Metodolohyia konstruyrovanyia optymalnykh system stokhastycheskoi stabylyzatsyy [Methodology of designing optimal stochastic stabilization systems]. Kyiv: Knyzhnoe yzd-vo NAU [in Russian].
3. Volynskyi, V.N., Plastynyn, S.N. (2005). Pervychnaia obrabotka pylomateryalov na lesopylnykh predpryiatyiakh [Primary processing of lamber on sawmiils]. Moskow: Ryil-press [in Russian].
4. Shostak, V.V., Savchuk, Ya.I., Hryhoriev A.S., Voloshynskyi, O.O. & Pyshnyk, I.M. (2007). Derevoobrobni verstaty zahalnoho pryznachennia [General purpose woodworking machines]. Kyiv : Znannia [in Ukrainian].
5. Kiryk, M. D., (2000). Rizannia derevyny ta derevnykh materialiv [Cutting of wood and wood materials]. Lviv: Ukrainskyi derzh. lisotekhnichnyi un-t [in Russian].
6. Liubchenko, V.Y. (2004) Rezanye drevesyny y drevesnykh materyalov [Cutting of wood and wood materials]. Moskow: MHUL [in Russian].
7. Niuton Dzh., K., (1961). Teoryia lyneinykh slediashchykh system [Theory of linear tracking systems] Moskva: Nauka [in Russian].
8. Osadchyi, S.I., Bereziuk, I.A. & Nedopokin, K.A. (2015). Metodolohiia ta etapy zabezpechennia maksymalnoi yakosti protsesu keruvannia obrobkoiu derevyny na strichkopylkovomu verstati [Methodology and stages of insuring the maximum quality of the wood processing control on a band saw] Zbirnyk naukovykh prats Kirovohradskoho natsionalnoho tekhnichnoho universytetu. Tekhnika v silskohospodarskomu vyrobnytstvi, haluzeve mashynobuduvannia, avtomatyzatsiia, Vol. 28, 301-309. [in Ukrainian].
9. Prokofev, H. F., & Dundyn, N. Y. (2004). Osnovnye napravlenyia yntensyfykatsyy pererabotky drevesyny na lesopylnom oborudovanyy [Main directions of the intensification of wood-processing on sawing equipment]. Izvestija vuzov. Lesnoj zhurnal – Proceedings of universities. Forest Journal, 2, 65-72 [in Russian].
10. Strutynskyi, V.B. & Melnychuk, P.P. (2002). Matematychne modeliuvannia metalorizalnykh verstativ [Mathematical modelling of metal cutting machenes]. Zhytomyr: ZhITI. [in Ukrainian].
11. Blokhin, L.M., Burychenko, M.Iu. & Bilak, N.V. (2014). Statystychna dynamika system upravlinnia [Statistical dynamics of control systems]. Kyiv: NAU. [in Ukrainian].
GOST Style Citations
- Автоматизация типовых технологических процессов и установок / Корытин А.М., Петров Н.К., Радимов С.Н., Шапарев Н.К. Москва: Энергоатомиздат, 1988. 432 с.
- Азарсков, В.Н., Блохин, Л.Н., Житецкий, Л.С. Методология конструирования оптимальных систем стохастической стабилизации: монографія. Київ: Книжное изд-во НАУ, 2006. 400 с.
- Волынский, В. Н. Первичная обработка пиломатериалов на лесопильных предприятиях. Москва, 2005. 397 с.
- Деревообробні верстати загального призначення: підручник / В. В. Шостак, Я. І. Савчук, А.С. Григор’єв та ін. Київ: Знання, 2007. 279 с.
- Кірик, М. Д. Різання деревини та деревних матеріалів: навч. посібник. Львів: Український держ. лісотехнічний ун-т., 2000, 218 с.
- Любченко, В.И. Резание древесины и древесные материалов. Москва: МГУЛ, 2004. 444 с.
- Ньютон Дж. К. Теория линейных следящих систем/ под ред. А.М. Летова. Москва: Наука, 1961. 407 с.
- Осадчий С.І. Методологія та етапи забезпечення максимальної якості процесу керування обробкою деревини на стрічкопилковому верстаті. Техніка в сільськогосподарському виробництві, галузеве машинобудування, автоматизація: зб. наук. пр. Кіровогр. нац. техн. ун-ту. 2015. Вип. 28. С. 301-309.
- Прокофьев Г. Ф., Дундин Н. И. Основные направления интенсификации переработки древесины на лесопильном оборудовании. Известия вузов. Лесной журнал. 2004. № 3. С. 65-72.
- Струтинський В.Б., Мельничук П.П. Математичне моделювання металорізальних верстатів: монографія. Житомир, 2002. 570 с.
- Блохін Л.М., Буриченко М.Ю., Білак Н.В. Статистична динаміка систем управління: підручник. Київ: НАУ, 2014. 300 с.
Copyright (c) 2020 Iryna Bereziuk, Olena Holyk, Valentyn Soldatenko
Dynamic Design of Optimal Stochastic Stabilization System of Cutting Power on a band saw machine
About the Authors
Iryna Bereziuk,Associate Professor, PhD in Technics (Candidate of Technics Sciences), Central Ukraіnian National Technical University, Kropyvnytskyi, Ukraine
Olena Holyk, Associate Professor, PhD in Technics (Candidate of Technics Sciences), Central Ukraіnian National Technical University, Kropyvnytskyi, Ukraine
Valentyn Soldatenko, PhD in Technics (Candidate of Technics Sciences), Central Ukraіnian National Technical University, Kropyvnytskyi, Ukraine
Abstract
Keywords
Full Text:
PDFReferences
1. Korytyn, A.M., Petrov, N.K., Radymov, S.N. & Shaparev, N.K. (1988) Avtomatyzatsyia typovіkh tekhnolohycheskykh protsessov y ustanovok [Automation of standard technological processes and installations]. Moskow: Эnerhoatomyzdat [in Russian].
2. Azarskov, V.N., Blokhyn, L.N. & Zhytetskyi, L.S. (2006). Metodolohyia konstruyrovanyia optymalnykh system stokhastycheskoi stabylyzatsyy [Methodology of designing optimal stochastic stabilization systems]. Kyiv: Knyzhnoe yzd-vo NAU [in Russian].
3. Volynskyi, V.N., Plastynyn, S.N. (2005). Pervychnaia obrabotka pylomateryalov na lesopylnykh predpryiatyiakh [Primary processing of lamber on sawmiils]. Moskow: Ryil-press [in Russian].
4. Shostak, V.V., Savchuk, Ya.I., Hryhoriev A.S., Voloshynskyi, O.O. & Pyshnyk, I.M. (2007). Derevoobrobni verstaty zahalnoho pryznachennia [General purpose woodworking machines]. Kyiv : Znannia [in Ukrainian].
5. Kiryk, M. D., (2000). Rizannia derevyny ta derevnykh materialiv [Cutting of wood and wood materials]. Lviv: Ukrainskyi derzh. lisotekhnichnyi un-t [in Russian].
6. Liubchenko, V.Y. (2004) Rezanye drevesyny y drevesnykh materyalov [Cutting of wood and wood materials]. Moskow: MHUL [in Russian].
7. Niuton Dzh., K., (1961). Teoryia lyneinykh slediashchykh system [Theory of linear tracking systems] Moskva: Nauka [in Russian].
8. Osadchyi, S.I., Bereziuk, I.A. & Nedopokin, K.A. (2015). Metodolohiia ta etapy zabezpechennia maksymalnoi yakosti protsesu keruvannia obrobkoiu derevyny na strichkopylkovomu verstati [Methodology and stages of insuring the maximum quality of the wood processing control on a band saw] Zbirnyk naukovykh prats Kirovohradskoho natsionalnoho tekhnichnoho universytetu. Tekhnika v silskohospodarskomu vyrobnytstvi, haluzeve mashynobuduvannia, avtomatyzatsiia, Vol. 28, 301-309. [in Ukrainian].
9. Prokofev, H. F., & Dundyn, N. Y. (2004). Osnovnye napravlenyia yntensyfykatsyy pererabotky drevesyny na lesopylnom oborudovanyy [Main directions of the intensification of wood-processing on sawing equipment]. Izvestija vuzov. Lesnoj zhurnal – Proceedings of universities. Forest Journal, 2, 65-72 [in Russian].
10. Strutynskyi, V.B. & Melnychuk, P.P. (2002). Matematychne modeliuvannia metalorizalnykh verstativ [Mathematical modelling of metal cutting machenes]. Zhytomyr: ZhITI. [in Ukrainian].
11. Blokhin, L.M., Burychenko, M.Iu. & Bilak, N.V. (2014). Statystychna dynamika system upravlinnia [Statistical dynamics of control systems]. Kyiv: NAU. [in Ukrainian].
GOST Style Citations
- Автоматизация типовых технологических процессов и установок / Корытин А.М., Петров Н.К., Радимов С.Н., Шапарев Н.К. Москва: Энергоатомиздат, 1988. 432 с.
- Азарсков, В.Н., Блохин, Л.Н., Житецкий, Л.С. Методология конструирования оптимальных систем стохастической стабилизации: монографія. Київ: Книжное изд-во НАУ, 2006. 400 с.
- Волынский, В. Н. Первичная обработка пиломатериалов на лесопильных предприятиях. Москва, 2005. 397 с.
- Деревообробні верстати загального призначення: підручник / В. В. Шостак, Я. І. Савчук, А.С. Григор’єв та ін. Київ: Знання, 2007. 279 с.
- Кірик, М. Д. Різання деревини та деревних матеріалів: навч. посібник. Львів: Український держ. лісотехнічний ун-т., 2000, 218 с.
- Любченко, В.И. Резание древесины и древесные материалов. Москва: МГУЛ, 2004. 444 с.
- Ньютон Дж. К. Теория линейных следящих систем/ под ред. А.М. Летова. Москва: Наука, 1961. 407 с.
- Осадчий С.І. Методологія та етапи забезпечення максимальної якості процесу керування обробкою деревини на стрічкопилковому верстаті. Техніка в сільськогосподарському виробництві, галузеве машинобудування, автоматизація: зб. наук. пр. Кіровогр. нац. техн. ун-ту. 2015. Вип. 28. С. 301-309.
- Прокофьев Г. Ф., Дундин Н. И. Основные направления интенсификации переработки древесины на лесопильном оборудовании. Известия вузов. Лесной журнал. 2004. № 3. С. 65-72.
- Струтинський В.Б., Мельничук П.П. Математичне моделювання металорізальних верстатів: монографія. Житомир, 2002. 570 с.
- Блохін Л.М., Буриченко М.Ю., Білак Н.В. Статистична динаміка систем управління: підручник. Київ: НАУ, 2014. 300 с.