Системы регулирования натяжения при намотках изделий из композитных материалов.

ВВЕДЕНИЕ 4
1. КОМПОЗИТНЫЕ МАТЕРИАЛЫ, ИХ ОСОБЕННОСТИ И МЕТОДЫ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ИЗДЕЛИЙ ИЗ КОМПОЗИТНЫХ МАТЕРИАЛОВ 6
1.1 Композитные материалы, сферы их применения. 6
1.2 Методы изготовления изделий из композитных материалов. 9
2. Системы регулирования натяжения при намотках изделий из композитных материалов 18
3. ТЕХНИЧЕСКИЕ ТРЕБОВАНИЯ К САР НАТЯЖЕНИЯ КОМПОЗИТНЫХ МАТЕРИАЛОВ 24
4. ИССЛЕДОВАНИЕ ИНС ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ НАИБОЛЕЕ ВЫГОДНОЙ КОМБИНАЦИИ НЕЙРОРЕГУЛЯТОРОВ И САР 30
5. СИСТЕМА РЕГУЛИРОВАНИЯ НАТЯЖЕНИЯ И ОПРЕДЕЛЕНИЕ ФУНКЦИЙ АКТИВАЦИИ НЕЙРОРЕГУЛЯТОРОВ 39
6. НАПИСАНИЕ ПРОГРАММНОГО КОДА, ВНЕДРЕНИЕ И НАСТРОЙКА НЕЙРОННОЙ СЕТИ В СИСТЕМУ АВТОМАТИЧЕСКОГО РЕГУЛИРОВАНИЯ НАТЯЖЕНИЯ С ПРОГНОЗОМ СОСТОЯНИЯ С ПОМОЩЬЮ MATLAB 43
6.1 Описание пакета программ, используемого в исследовании. 43
6.2 Система прогноза для управления технологическим процессом. 45
6.3 Постановка задачи. 48
6.4 Проектирование и настройка нейронной сети 50
6.5 Листинг программного кода САР с прогнозом для ПИ-регулятора. 53
6.6 Листинг программного кода САР с прогнозом с нейро-регулятором 54
6.7 Анализ программного кода САУ с PI-регулятором и САР с нейронной сетью 55
7. ТРЕБОВАНИЯ К ПРОГРАММНОМУ ОБЕСПЕЧЕНИЮ 57
7.1. Необходимые характеристики вычислительной машины 57
7.2. Сбор и обработка данных 60
7.3. Процесс обучения ИНС 61
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 64
СПИСОК ИСПОЛЬЗУЕМЫХ ИСТОЧНИКОВ 66
ПРИЛОЖЕНИЕ 71

Весь текст будет доступен после покупки

Композитные материалы имеют богатую и увлекательную историю, уходящую корнями в древние времена.
Первое известное использование композитного материала датируется 1500 годом до нашей эры, когда египтяне использовали солому для армирования глиняных кирпичей. В средние века японцы разработали технику ламинированния тонких слоев древесины и бумаги для создания прочных и легких мечей и доспехов.
В 19 веке композитные материалы начали использоваться в промышленном производстве. В 1843 году Томас Вард запатентовал метод производства фанеры, который заключался в склеивании тонких листов древесины. В 1855 году Альфред Кларк запатентовал армированный стекловолокном пластик (FRP), который оказался прочным и устойчивым к коррозии материалом.
В 20-м веке исследования и разработки в области композитных материалов ускорились. В 1942 году была создана первая углеродное волокно, а в 1960-х годах были разработаны первые композитные материалы на основе углеродного волокна. Эти материалы обладали исключительной прочностью, жесткостью и легкостью, что сделало их идеальными для аэрокосмической, автомобильной и других отраслей промышленности.

Весь текст будет доступен после покупки

1. КОМПОЗИТНЫЕ МАТЕРИАЛЫ, ИХ ОСОБЕННОСТИ И МЕТОДЫ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ИЗДЕЛИЙ ИЗ КОМПОЗИТНЫХ МАТЕРИАЛОВ
1.1 Композитные материалы, сферы их применения.
Основным классом материалов, которые сочетают в себе противоречивые требования: минимальная масса, максимальная прочность, жесткость, надежность, долговечность при экстремальных условиях эксплуатации являются композитные материалы.
Композитный материал – это материал, состоящие из двух или более компонентов с различными физическими и химическими свойствами, объединенных в единую структуру. Они объединяют в себе преимущества различных компонентов, создавая материал, свойства которого количественно и качественно отличаются от свойств каждого из его составляющих. [1]
Композитные материалы успешно конкурируют с такими материалами, как алюминий, титан, сталь, благодаря своей легкости и прочности, с деревом и пластиком, благодаря своей устойчивости к влаге и химическим веществам, они также превосходят керамику и стекло, поскольку обладают высокой стойкостью к температурам и ударам. Различные отрасли, такие как авиация, космонавтика, автомобильная промышленность, медицина, строительство, энергетика, судостроение активно используют композиты. Эти материалы находят применение в создании фюзеляжей, крыльев самолетов, кузовных элементах автомобилей, аэродинамических обтекателей, лопастей ветряных турбин, брони для военной техники, протезов, емкостей и трубопроводов для хранения и транспортировки агрессивных веществ, огнеупорных материалов.
Композитные материалы состоят из основы (матрицы) из одного материала, которая армирована наполнителями, такими как волокна, слои или диспергированные частицы другого материала. Это позволяет объединить прочностные свойства обоих компонентов. Путем подбора состава и свойств как наполнителя, так и матрицы, их соотношения и ориентации наполнителя можно создать материал с необходимым сочетанием эксплуатационных и технологических характеристик.
Структура композиционных материалов представляет собой (рис.1):

Рис.1.1- структура композитного материала:
а-наполнитель; б-матрица; в-межфазная граница.
основной компонент, матрица- непрерывная пространственная фаза, ответственная за сохранение конфигурации изделия, передачу эксплуатационных нагрузок на арматуру, сопротивление действию других внешних факторов;
наполнитель или армирующий элемент - твердые, жидкие и газообразные органические и неорганические вещества, которые распределяются в матрице с образованием гетерофазной системы с выраженной границей раздела фаз;
матрица и наполнитель разделены границей раздела- межфазная граница, имеющая свойства отличные от матрицы и наполнителя. [2]
Первыми примерами научного подхода к созданию искусственных композиционных материалов считают появление железобетона и стеклопластиков.
Композитные материалы могут быть классифицированы по различным критериям, включая [3]:
1. Матрица:
Наиболее важной характеристикой классификации КМ является материал матрицы. КМ с металлической матрицей называют металлическими композиционными материалами(МКМ), с полимерной матрицей - полимерными композиционными материалами (ПКМ), с керамическими композиционными материалами – керамическими (ККМ). КМ, содержащие два или более матричных материала разного состава, называются полиматричными.
2. Геометрия наполнителя:
Порошковые композиционные материалы- включают в себя дисперсно распределенные частицы, которые укрепляют матрицу.
Волокнистые композиционные материалы- содержат волокна, которые могут быть как непрерывными, так и дискретными, для улучшения механических свойств материала.
Пластинчатые композиционные материалы- представляют собой материалы, состоящие из слоев пластин, которые чередуются для достижения определенных свойств.

Весь текст будет доступен после покупки

1. Иванов Д. А., Ситников А. И., Шляпин С. Д. "Композиционные материалы: Учебное пособие для вузов". Под редакцией А. А. Ильина. Рекомендовано Учебно-методическим отделом высшего образования в качестве учебного пособия для студентов высших учебных заведений, обучающихся по естественнонаучным направлениям. Издательство "Юрайт", Москва, 2019 11с
2. В.В. Леонов О.А. Артемьева Е.Д. Кравцова Сибирский федеральный университет. (2007). Материаловедение и технология композиционных материалов [Курс лекций]. Красноярск. 12с
3. Бондалетова Л.И., Бондалетов В.Г. Полимерные композиционные материалы. Томск: Томский политехнический университет, 2013. 11- 15 с.
4. Ю. С. Первушин, В. С. Жернаков "Федеральное агентство по образованию Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Уфимский государственный авиационный технический университет Основы механики, проектирования и технологии изготовления изделий из слоистых композитных материалов" Уфа, 2008. 264-270 с.
5. Janabi-Sharifi F. A neuro-fuzzy system for looper tension control in rolling mills. Control Engineering Practice. 13 (1) : 1–13. 2005.
6. Применение нейронных сетей в системах автоматического регулирования - презентация онлайн [Электронный ресурс]. Ppt-online.org. 2023. URL: https://ppt-online.org/115137.
7. Микитинский, А. П. Синтез адаптивной системы управления натяжения при намотке изделий из «мокрого» композиционного материала / А. П. Микитинский // Сборник трудов XI Международной (XXII Всероссийской) конференции по автоматизированному электроприводу АЭП 2020, Санкт-Петербург, 04–07 октября 2020 года. – Санкт-Петербург: федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Национальный исследовательский университет ИТМО", 2021. – С. 65-69. – EDN PJXIIM.

Весь текст будет доступен после покупки