Исследование фундаментальных связей технологических процессов на основе электрофизических явлений с параметрами сопровождающей их акустической эмиссии с целью создания систем мониторинга и адаптации при обработке сверхтвердых и жаропрочных материалов

Цель проекта - формирование баз знаний о связях характеристик сигналов акустической эмиссии с важнейшими параметрами технологических процессов, использующих электрофизические явления, для последующего создания систем виброакустического мониторинга, диагностики и адаптивного управления обработкой ответственных изделий из сверхтвердых и жаропрочных материалов без вмешательства операторов. Описание задач, предлагаемых к решению: 1. Разработка моделей и алгоритмов, устанавливающих связи между характеристиками акустико-эмиссионного сигнала и показателями качества обработки материалов высокоэнергетическими потоками энергии: 1.1. Установление взаимосвязей характеристик сигналов акустической эмиссии с показателями качества обработки и состояния поверхностного слоя, формируемых под воздействием высокоэнергетических потоков энергии; 1.2. Разработка моделей, описывающих связи характеристик сигналов акустической эмиссии с важнейшими параметрами физических явлений, происходящих в обрабатываемом материале под воздействием высокоэнергетических потоков энергии; 1.3. Разработка алгоритмов оптимального управления параметрами технологических процессов по результатам анализа текущих характеристик сигналов акустической эмиссии. 2. На базе экспериментального стенда комплексное изучение, идентификация параметров электрофизических технологических процессов и анализ возможностей виброизмерительной аппаратуры для получения информации из зоны обработки: 2.1. Проектирование и создание экспериментального многофункционального стенда для мониторинга и диагностики электрофизических технологических процессов на основе параметров сигналов акустической эмиссии; 2.2. Оценка неопределенности, возникающей при идентификации основных параметров технологических процессов, использующих электрофизические явления, с помощью совокупностей сигналов акустической эмиссии; 2.3. Исследование возможностей виброизмерительной аппаратуры для получения информации из рабочей зоны технологических процессов в виде акустических сигналов, разработка технических требований к аппаратуре для мониторинга различных технологических процессов, использующих электрофизические явления. 3. Разработка методических рекомендаций и алгоритмов для создания интегрированных систем on-line мониторинга, диагностики и адаптивного управления технологическими процессами обработки материалов высокоэнергетическими потоками энергии: 3.1. Экспериментальное выделение устойчивых совокупностей характеристик сигналов акустической эмиссии, индицирующих процессы формирования типовых дефектов структур обрабатываемых материалов, снижающих качественные показатели обрабатываемых изделий; 3.2. Разработка технических требований к интегрированной системе автоматического управления технологическими процессами, позволяющей вести мониторинг, диагностику и адаптивное управление технологическими процессами в режиме on-line на основании анализа сигналов акустической эмиссии; 3.3. Разработка цифровых алгоритмов настройки технологических процессов на оптимальное сочетание режимов обработки, обеспечивающих стабильность, производительность и бездефектность процесса по текущим характеристикам сигналов акустической эмиссии. Ожидаемые результаты: - взаимосвязи между характеристиками акустико-эмиссионного сигнала и показателями качества обработки и состояния поверхностного слоя, формируемых под воздействием высокоэнергетических потоков энергии; - теоретические основы отображения этапов взаимодействия энергетических потоков с материалами заготовок в характеристиках сигналов акустической эмиссии; - алгоритмы мониторинга, диагностики и адаптивного управления электрофизическими технологическими процессами на основе параметров сигналов акустической эмиссии для соответствующего технологического оборудования; - экспериментальный многофункциональный стенд для мониторинга и диагностики электрофизических технологических процессов на основе параметров сигналов акустической эмиссии; - результаты экспериментальных исследований по идентификации основных параметров технологических процессов, использующих электрофизические явления, с помощью совокупностей сигналов акустической эмиссии; - комплекс технических требований к аппаратной части измерительного комплекса, реализующего мониторинг, диагностику и формирование управляющих сигналов для соответствующих станков с ЧПУ; - методологический подход к созданию систем мониторинга, диагностики и адаптивного управления параметрами электрофизических процессов по параметрам сигналов акустической эмиссии для повышения стабильности, производительности и качества продукции; - алгоритмы и методические рекомендации по созданию систем on-line мониторинга, диагностики и адаптивного управления для предприятий, разрабатывающих и эксплуатирующих технологическое оборудование, использующее электрофизические процессы, для воплощения полученных решений; - монография по вопросам теории и практики управления электрофизическими процессами для обеспечения высокой точности и производительности при обработке ответственных деталей аэрокосмического назначения, выполненных из сверхтвердых и жаропрочных материалов.