Анотація до роботи:

Щесняк З.В. Методи і пристрої для підвищення точності систем керування гідравлічних приводів на прикладі процесу вільного кування. - Рукопис.

Дисертація на здобуття наукового ступеня доктора технічних наук за спеціальністю 05.13.05 – елементи та пристрої обчислювальної техніки та систем керування.- Національний університет “Львівська політехніка”, Львів, 2006.

У дисертації започатковано нові та розвинуто відомі теоретичні та практичні засади в питаннях автоматичного керування процесами вільного кування, завдяки чому вирішена важлива науково-прикладна проблема створення нових методів, математичних моделей, алгоритмів і засобів з метою підвищення якості поковок та надійності керування гідравлічними пресами. Вперше розроблено математичні моделі та алгоритми вимірювання та керування для процесу вільного кування, які основані на вимірюванні лише одної величини, зокрема положення приводу, при забезпеченні належних показників регулювання. Вперше запропоновано методи: вимірювання висоти поковки для еластичних конструкцій пресів, адаптаційного вимірювання та корекції положення поковки, визначення положення на базі оптичних ефектів у напівпровідникових кристалах, а також - ідентифікації динамічних властивостей гідравлічного пресу в системі адапційного керування.

На основі запропонованих методів розроблено ряд оригінальних структур, які впроваджено у виробництво, зокрема на Варшавському металургійному заводі, чим було підтверджено належний рівень показників регулювання.

У дисертаційній роботі на основі виконаних автором досліджень започатковано нові та розвинуто відомі теоретичні та практичні засади в питаннях автоматичного керування процесами вільного кування, завдяки чому вирішена науково-прикладна проблема, яка має важливе народно-господарське значення і полягає у створенні нових методів, математичних моделей, алгоритмів і засобів з метою підвищення якості поковок та надійності керування гідравлічними пресами.

1. Вперше розроблено математичні моделі та алгоритми вимірювання та керування для процесу вільного кування, які основані на вимірюванні лише однієї величини, тобто положення приводу, отримуючи при цьому задовільні показники регулювання. Мінімалізація кількості інформації, отриманої від безпосередніх вимірювань, дозволяє скоротити кількість вимірювальних перетворювачів, що значно підвищує надійність і спрощує реалізацію приводу.

2. Вперше запропоновано метод вимірювання висоти поковки для еластичних конструкцій (механізмів) пресів і розроблено математичну модель, яка дозволяє оцінити вплив окремих елементів конструкції пресу на точність отриманої поковки і слугує основою для подальшого розвитку методів вимірювання висоти поковки та системи корекції.

3. Вперше розроблено метод ідентифікації динамічних властивостей гідравлічного пресу в системі адапційного керування, який враховує еластичні конструкції і дозволяє виконувати: більш точну обробку (кування) виробів, виготовлення деталей на формовочних пресах, корекцію із врахованням зносу робочих поверхонь і деформації конструкції пресу, корекцію динамічних властивостей пресу.

4. Вперше запропоновано адаптаційний метод вимірювання та корекції положення поковки, який дозволяє підвищити точність отриманої поковки шляхом врахування в системі керування пресом впливу величин, що складно піддаються вимірюванню або змінних у часі експлуатації, - таких як сила технологічного опору; момент інерції; коефіцієнт волюмометричних втрат, тощо.

5. Вперше запропоновано метод визначення положення на базі оптичних ефектів у напівпровідникових кристалах, який дозволяє роботу без підведення енергії живлення до сенсора.

6. Розвинуто метод електронної інтерполяції на основі помноження частоти сигналів з перетворенням їх у цифрову форму, що дозволяє збільшити точність фотоелектричного перетворювача.

7. Розвинуто метод зчитування імпульсів та визначення їх послідовності шляхом реалізації на базі електронної системи, підключеної до виходу системи інтерполяції перетворювача. Метод дозволяє підвищити точність перетворювача кратно 2, 4.

8. Одночасне використання методів інтерполяції та зчитування імпульсів дозволяє 20-кратно підвищити точність перетворювача.

9. Шляхом комп’ютерного моделювання взаємодії сенсора положення поперечки та гідравлічного пресу вперше показано, що для досягнення високої точності необхідно ввести в модель затухання для рейки, з’єднуючої перетворювач з поперечкою пресу.

10. Зменшення межі квантування переміщення поперечки пресу можна досягти за рахунок прецизійнішої будови перетворювача (його вимірювальної шкали) або за рахунок відповідного перетворення вихідних сигналів перетворювача, що технологічно простіше.

11. Структура мікропроцесорної інформаційно-вимірювальної системи вимірювання висоти поковки в процесі вільного кування, а також алгоритм роботи цієї системи пройшли випробування в виробничо-технічних умовах Варшавського металургійного заводу, чим було підтверджено належний рівень показників регулювання.

Публікації автора:

1. Szczeniak Zb., Stachowicz M.: Elektroniczno - hydrauliczny zmodernizowany ukіad sterowania kunicz№ pras№ hydrauliczn№ o nacisku 8MN. Zeszyty Naukowe Politechniki wiкtokrzyskiej, Elektryka nr 7, Kielce 1980 r. str.75 - 89.

2. Szczeniak Zb., Stachowicz M., Pizoс A., Mierzwa Zb.: Ukіad automatycznego sterowania wspуіprac№ manipulatora kuniczego z pras№ hydrauliczn№ do kucia swobodnego. Mechanik nr 3 , Warszawa 1983 r. str. 165 - 166.

3. Szczeniak Zb., Stachowicz M.: Automatyzacja procesu kucia swobodnego na prasach hydraulicznych. Zeszyty Naukowe . Politechniki wiкtokrzyskiej, Mechanika nr 33, Kielce 1984 r. str.131-156.

4. Szczeniak Zb. Koмпенсацiя фазового зсyвy y вимipювальних трансформаторах з використанням ефекту Холла. Видавництво Національного Уиіверситету “Львівська Політехніка” Бвтоматика, вимірювання та керування Львів 2004 No 500. C.171-173.

5. Szczeniak Zb.: Badania symulacyjne w rodowisku Matlab wspуіpracy optoelektronicznego czujnika poіoїenia poprzeczki prasy z obiektem Zeszyty Naukowe Politechniki Rzeszowskiej Elektrotechnika nr 27 Rzeszуw 2004. str.179-184.

6. Szczeniak Zb.: Identyfikacja wіasnoci dynamicznych prasy hydraulicznej w ukіadzie adaptacyjnego sterowania . „Zagadnienia Eksploatacji Maszyn” Polska Akademia Nauk, Tom 142 nr 2/2005 ss. 59-70

7. Szczeniak Zb.: Struktura pomiarowo – informacyjna mikroprocesorowego ukіadu pomiaru wysokoci odkuwki w procesie kucia swobodnego. „Zagadnienia Eksploatacji Maszyn” Polska Akademia Nauk, Tom 143 nr 3/2005 ss.101-109.

8. Szczeniak Zb.: Cyfrowe metody pomiaru prкdkoci z zastosowaniem optoelektronicznego przetwornika poіoїenia. Elektronika nr 2-3 Warszawa 2005 str. 73-74.

9. Szczeniak Zb.: Metoda interpolacji sygnaіуw elektrycznych optoelektronicznych przetwornikуw w pomiarach poіoїenia. Elektronika nr 1. Warszawa 2005. str. 74-76.

10. Szczeniak Zb.: Elektroniczny ukіad zwiкkszenia dokіadnoci optoelektronicznego przetwornika poіoїenia oraz wyrуїniania kierunku jego ruchu. Zeszyty Naukowe Politechniki wiкtokrzyskiej Elektryka nr 42 Kielce 2005 ss. 333-342.

11. Szczeniak Zb.: Precyzyjne optoelektroniczne przetworniki poіoїenia. Zeszyty Naukowe Politechniki wiкtokrzyskiej. Elektryka nr 42 Kielce 2005 ss. 343-351.

12. Szczeniak Zb.: Methods of converting of electric signals from photoelectric position transducer for discrimination of its motion direction and for increasing its measurement accuracy. Polisch Academy of Sciences Electronics and Telecommunications vol. 52 No 1/2006 pp. 23-30.

13. Szczeniak Zb.: Analysis of the position and velocity measurement line for the hydraulic press crossbar with the use of photoelectric transducer. Advances of Manufacturing Science and Technology. Polisch Academy of Sciences vol. 29 No 3/2005 pp. 75-84

14. Szczeniak Zb.: Method of processing accuracy enhancement of the photoelectric position transducer signals Metrology and Measurement Systems. Polisch Academy of Sciences vol. ХІІ No 3/2005 pp. 315-322.

15. Szczeniak Zb.: Elektroniczny moduі dziesiкciokrotnego zwiкkszania dokіadnoci przetwarzania sygnaіуw optoelektronicznego przetwornika poіoїenia. Polska Akademia Nauk. Elektronika i Telekomunikacja. Tom 51 nr 3/2005 ss. 439 – 447.

16. Szczeniak Zb.: Metoda kompensacji skіadowej staіej sygnaіуw pomiarowych optoelektronicznego przetwornika poіoїenia Pomiary Automatyka Kontrola Nr 6 ss. 12,13 Warszawa 2005.

17. Szczeniak Zb.: Metoda ksztaіtowania sinusoidalnie zmiennych sygnaіуw pomiarowych optoelektronicznego przetwornika poіoїenia Zeszyty Naukowe Politechniki wiкtokrzyskiej Elektryka nr 43 ss.193-198 Kielce 2005.

18. Kaіuїa St., Szczeniak Zb.: Stabilized temperature measurements based on thermooptic memory phenomena Metrology and Measurement Systems. Polisch Academy of Sciences vol. ХІІ No 3/2005 pp. 285-293.

19. Щесьняк Зб., Дорожовець М., Дейнека Р. Коригування динамічних характеристик гідравлічного приводу на основі вимірювання положення у попередньому циклі його роботи. Вісник НУ "Львівська Політехніка" “Динаміка, міцність та проектування машин і приладів”. N509. C.123-126. 2004.

20. Щесьняк Зб., Дорожовець М. Математична модель похибки вимірювання висоти поковки на гідравлічних пресах. Вісник НУ "Львівська Політехніка" “Теплоенергетика. Інженерія довкілля. Автоматизація”. N537, c.89-93. 2005.

21. Щесьняк Зб. Концепція побудови структури контрольно-вимірювального пристрою для системи керування об‘єктом кувальний прес – маніпулятор. Вимірювальна техніка та метрологія. Львів, 2005. №.65, с.157-160.

22. Щесьняк Зб., Дорожовець М. Метод помноження частоти вимірювального сигналу фотоелектричного перетворювача положення. Вісник НУ "Львівська Політехніка", “Комп‘ютерні мережі та системи”. N523. C.154-157. 2005.

23. Szczeniak Zb. Photoelectric position transducers with the optimum compensaion of the dynamic constant component of its signals. Polish Akademy of Sciences. Electronics and Telecomunications. Vol.52. N2/2006. pp. 185-192.

24. Szczeniak Zb., Mierzwa Zb., Stachowicz M., Pizoс A. Elektrohydrauliczny ukіad podnoszenia i wyrуwnywania osi wysiкgnika, zwіaszcza manipulatora kuniczego. Patent nr 123837.

25. Szczeniak Zb., Mierzwa Zb., Stachowicz M., Pizoс A., Karliсski W. Sposуb i ukіad elektrohydraulicznego sterowania mechanizmem obrotu kleszczy manipulatora kuniczego. Patent nr 127477.

26. Szczeniak Zb., Stachowicz M., Pizoс A., Morawski W. Ukіad sterowania poіoїeniem poprzeczki kuniczej prasy hydraulicznej. Patent nr 129228.

27. Szczeniak Zb., Mierzwa Zb., Stachowicz M., Pizoс A., Karliсski W. Sposуb i ukіad sterowania mechanizmem jazdy manipulatora kuniczego. Patent nr 129918.

28. Szczeniak Zb., Stachowicz M., Pizoс A., Karliсski W. Sposуb i ukіad automatycznego pomiaru i sygnalizacji wysokoci odkuwki w procesie kucia. Patent nr 131164.

29. Szczeniak Zb., Mierzwa Zb., Stachowicz M., Pizoс A., Karliсski W. Ukіad automatycznego sterowania wspуіprac№ manipulatora kuniczego z pras№ hydrauliczn№ do kucia swobodnego. Patent nr 132196.

30. Szczeniak Zb. World Exhibition of Achievements of Young Inventors. Prezentacja Patentуw. Plovdiv, Buіgaria 85.

31. Pizoс A., Sikora K., Stefaсski T., Szczeniak Zb.: Microprocessor - based electrohydraulic position system. Prace VII Miкdzynarodowej Konferencji nt. „ Pneu - Hidro”. Miskolc 1993r, str.347 -352.

32. Pizoс A., Sikora K., Stefaсski T., Szczeniak Zb.: Minimierung der Regelabweichung in einen elektrohydraulischen nichtlinearen mikrorechnergesteuerten Synchronsystem. Prace IX Miкdzynarodowej Konferencji nt „ Hydraulik und pneumatic”. Drezno 1993 r. str. 427 - 436.

33. Szczeniak Zb. Suchaсska M. „Simulation investigations of the positions sensor co-operation with the hydraulic press” (abstract). European Congress on Advanced Materials and Processes - Lozanna 2003.

34. Szczeniak Zb. Metoda ksztaіtowania sinusoidalnie zmiennych sygnaіуw pomiarowych optoelektronicznego przetwornika poіoїenia(Sesja plakatowa). Konferencja „Aktualne Problemy w Elektrotechnice i Informatyce”. Kielce 2005.

35. Szczeniak Zb., Mierzwa Zb., Stachowicz M., Pizoс A., Morawski W., Modernizacja ukіadu sterowania hydraulicznej prasy kuniczej o nacisku 8 MN i manipulatora MK 66 pod k№tem automatyzacji procesu kucia swobodnego. Opracowanie Nr 968/14 wykonane w Instytucie Eksploatacji Maszyn Politechniki wiкtokrzyskiej dla Huty im. M. Nowotki w Ostrowcu wiкtokrzyskim.Etap I, 1979r.

36. Szczeniak Zb., Mierzwa Zb., Stachowicz M., Pizoс A., Morawski W., Modernizacja ukіadu sterowania hydraulicznej prasy kuniczej o nacisku 8 MN i manipulatora MK 66 pod k№tem automatyzacji procesu kucia swobodnego. Opracowanie Nr 968/14 wykonane w Instytucie Eksploatacji Maszyn Politechniki wiкtokrzyskiej dla Huty im. M. Nowotki w Ostrowcu wiкtokrzyskim Etap II,1980r.

37. Szczeniak Zb., Mierzwa Zb., Stachowicz M., Pizoс A., Morawski W., Karliсski W., Modernizacja ukіadu sterowania hydraulicznej prasy kuniczej o nacisku 8 MN i manipulatora MK 66 pod k№tem automatyzacji procesu kucia swobodnego. Opracowanie Nr 968/14 wykonane w Instytucie Eksploatacji Maszyn Politechniki wiкtokrzyskiej dla Huty im. M. Nowotki w Ostrowcu wiкtokrzyskim. Etap III, 1981r.

38. Szczeniak Zb., Mierzwa Zb., Stachowicz M., Pizoс A., Morawski W., Karliсski W., Modernizacja ukіadu sterowania hydraulicznej prasy kuniczej o nacisku 8 MN i manipulatora MK 66 pod k№tem automatyzacji procesu kucia swobodnego. Opracowanie Nr 968/14 wykonane w Instytucie Eksploatacji Maszyn Politechniki wiкtokrzyskiej dla Huty im. M. Nowotki w Ostrowcu wiкtokrzyskim Etap IV, 1982r.

39. Szczeniak Zb., Mierzwa Zb., Stachowicz M., Pizoс A., Smolewski I., Opracowanie ukіadu automatycznego pomiaru wysokoci odkuwki w warunkach techniczno-produkcyjnych Huty Warszawa. Opracowanie wykonane w Politechnice Krakowskiej im.T. Kociuszki dla Huty Warszawa. Nr T-2/Z/540/85. Etap I, 1986r.

40. Szczeniak Zb., Sikora K., Stachowicz M., Pizoс A., Smolewski I., Opracowanie ukіadu automatycznego pomiaru wysokoci odkuwki w warunkach techniczno-produkcyjnych Huty Warszawa. Opracowanie wykonane w Politechnice Krakowskiej im.T. Kociuszki dla Huty Warszawa. Nr T-2/Z/540/85. Etap II, 1987r.

41. Szczeniak Zb., Sikora K., Pizoс A., Smolewski I., Wykonanie prototypu elektronicznego ukіadu pomiaru wysokoci odkuwki dla prasy o nacisku 30 MN w Hucie Warszawa oraz nadzуr autorski nad budowa i wdroїeniem tego ukіadu. Opracowanie wykonane w Politechnice Krakowskiej im.T. Kociuszki dla Huty Warszawa. Nr 51/Wdr/88. Etap I, 1988r.

42. Szczeniak Zb., Sikora K., Pizoс A., Smolewski I., Wykonanie prototypu elektronicznego ukіadu pomiaru wysokoci odkuwki dla prasy o nacisku 30 MN w Hucie Warszawa oraz nadzуr autorski nad budowa i wdroїeniem tego ukіadu. Opracowanie wykonane w Politechnice Krakowskiej im.T. Kociuszki dla Huty Warszawa. Nr 51/Wdr/88. Etap II, 1989r.

43. Szczeniak Zb., Sikora K. Prasa do belowania wiуr. Projekt nr 15/90, „Stolbud” Wіoszczowa.

44. Szczeniak Zb., Sikora K., Pizoс A., Stefaсski T., Projekt Badawczy KBN, „Napкdy hydrauliczne z zaworami o dziaіaniu ci№gіym sterowane mikroprocesorowo.” Opracowanie Nr309359101wykonane w Politechnice wiкtokrzyskiej, Kielce EtapI, 1992r.

45. Szczeniak Zb., Sikora K., Pizoс A., Stefaсski T., Projekt Badawczy KBN, „Napкdy hydrauliczne z zaworami o dziaіaniu ci№gіym sterowane mikroprocesorowo.” Opracowanie Nr309359101wykonane w Politechnice wiкtokrzyskiej, Kielce EtapII, 1993r.

46. Szczeniak Zb. Laboratorium naukowo-dydaktyczne do analizy metod interpolacji sygnaіуw i parametrуw przetwornikуw stosowanych w robotyce Opracowanie (Pk nr 7.62) Politechnika wiкtokrzyska w Kielcach 1999r.

47. Szczeniak Zb. Elektroniczne metody zwiкkszania dokіadnoci przetwornikуw poіoїenia stosowanych w automatyzacji procesуw technologicznych. Opracowanie (Pk nr 7.09) Politechnika wiкtokrzyska w Kielcach 1999r.