Постановка задачи синтеза систем управления процессами обработки резанием с учетом трибосреды

УДК 681.511.4:529.7

В. Ю. Ступнев

ПОСТАНОВКА ЗАДАЧИ СИНТЕЗА СИСТЕМ УПРАВЛЕНИЯ ПРОЦЕССАМИ ОБРАБОТКИ РЕЗАНИЕМ С УЧЕТОМ ТРИБОСРЕДЫ

Практически любая механическая система (металлорежущие станки, роботы, энергетические комплексы) включает в себя такой элемент, как узел трения. Проблемы трения и изнашивания являлись актуальными на всех этапах совершенствования машин и механизмов. С одной стороны это связано с проблемами энергосбережения (актуально для энергонезависимых систем), с другой стороны с методами повышения качества обработки поверхности.

Процесс трения можно представить как процесс взаимодействия некоторых координат состояния со сложной диссипативной средой, находящейся между контактируемыми поверхностями - трибосредой [1].

В докладе рассматривается постановка задачи управления процессом резания с учетом раскрытия динамических процессов вносимых трибосредой. Из классической физики известно, что трение является преимущественно диссипативным процессом. Поэтому полное описание его свойств принципиально невозможно на основе классической механики. Прежде всего, диссипация изменяет (увеличивает) внутреннюю энергию пограничных слоев контактной зоны, и в уже термодинамической системе формируется теплообмен в подсистемах как в открытых неравновесных термодинамических системах. Поэтому традиционно при рассмотрении ее в равновесных системах она направлена на уничтожение всякого порядка и в системе должен увеличиться хаос. Однако в открытых нелинейных системах, например термодинамических, она может приводить к появлению некоторых структур, позитивно влияющих на свойства трибосопряжений.

Так же в докладе введены нелинейные динамические связи, раскрывающие зависимость сил контактного взаимодействия от координат относительного движения поверхностей. Поэтому пространство состояния динамической системы является существенно нелинейным.

Такой подход принципиально изменяет представление о системе трения. Так проблема конструирования механических систем, имеющих узлы трения, преобразуется в проблему создания в пространстве состояния динамической системы трения притягивающих инвариантных многообразий, движение по которым обеспечивает заданные свойства трибосопряжения. При синтезе данных трибосистем можно воспользоваться синергетическим принципом нелинейной динамики: расширением - сужением пространства состояния за счет обеспечения асимптотической устойчивости заданных аттракторов движения [2].

1. Заковоротный В.Л. Нелинейная трибомеханика // Ростов-на-Дону. 2000. 293 с.

2. Колесников А.А. Современная прикладная теория управления. Ч II. Синергетический подход в теории управления // М.: ФЦ «Интеграция», 2000.