W dniu 27 czerwca 2019 r. odbyła się publiczna dyskusja nad rozprawą doktorską mgr. inż. Pawła Waszczuka pt. "Zwiększenie dynamicznej sztywności zespołu posuwowego obrabiarki poprzez wykorzystanie struktury sterowania zawierającej nominalny liniowy model". Promotorem pracy był dr hab. inż. Krzysztof Pietrusewicz, prof. ZUT, promotorem pomocniczym: dr hab. inż. Paweł Dworak, prof. ZUT, a recenzentami: dr hab. inż. Dariusz Horla (Politechnika Poznańska) oraz dr hab. inż. Marcin Kamiński (Politechnika Wrocławska).
Streszczenie rozprawy:
Nowoczesne systemy sterowania obrabiarek CNC mają za zadanie zagwarantować stabilność, dobrą jakość regulacji oraz odporność na zakłócenia i zmienne warunki pracy podczas procesu obróbki. Skuteczne sterowanie serwonapędem w takich zastosowaniach jest trudne ze względu na wrażliwość na zmiany obciążenia i wartości parametrów obiektu sterowania.
W niniejszej pracy za jeden z głównych wskaźników jakości regulacji przyjęto kryterium wysokiej sztywności dynamicznej pętli prędkościowej serwonapędu. Wskaźnik ten definiuje się jako zdolność napędu (pracującego w prędkościowej pętli regulacji) do zmniejszenia wpływu działającego na niego momentu obciążenia. Z punktu widzenia układu sterowania moment obciążający silnik w systemie serwonapędowym traktowany jest jako zakłócenie.
W pracy doktorskiej do zwiększenia dynamicznej sztywności zespołu posuwowego obrabiarki wykorzystano algorytm sterowania MFC/IMC. Generalną zaletą algorytmów z rodziny MFC jest zwiększenie nieczułości układu sterowania na zakłócenia oraz na zmiany parametrów procesu. Zastosowanie algorytmu MFC/IMC nie powoduje konieczności modyfikowania natywnie zaimplementowanej struktury sterowania serwonapędu. Struktura analizowanego w pracy algorytmu zawiera nominalny liniowy model obiektu oraz regulator korekcyjny, które wypracowują dodatkowy sygnał sterujący w układzie regulacji serwonapędu.
W ramach rozprawy autor analizuje zespół posuwowy obrabiarki CNC o napędzie konwencjonalnym. Konstrukcja taka jest jedną z najczęściej spotykanych w rozwiązaniach przemysłowych. Posiada ona relatywnie prostą konstrukcję niemniej jednak charakteryzuje się silnymi nieliniowymi właściwościami dynamicznymi.
Zamieszczone w pracy wyniki badań praktycznych uzyskano podczas eksperymentów na rzeczywistym obiekcie – eksperymentalnej osi posuwu, którą wykorzystano również na etapie tworzenia nieliniowego modelu symulacyjnego. Analizy teoretyczne układów sterowania serwonapędu klasycznego i z zaproponowanym algorytmem MFC/IMC przeprowadzono w zastosowaniem zlinearyzowanych modeli rzeczywistego obiektu.
Do oryginalnych osiągnięć, opisanych w rozprawie doktorskiej autor zalicza:
a) Zaprojektowanie równoległej pętli regulacji prędkości, zawierającej regulator korekcyjny dla obrabiarek CNC.
b) Przeprowadzenie badań obliczeniowych uwzględniających wpływ zmian parametrów obiektu (zespołu posuwowego obrabiarki CNC) na jakość regulacji układu.
c) Opracowanie metodyki projektowania bloku korekcyjnego, zawierającego liniowy nominalny model obiektu, zastosowany w pętli sterowania prędkością.
d) Dobór oryginalnego rozwiązania sprzętowego dla realizacji obliczeń analizowanego algorytmu sterowania, a także przeprowadzenia testów eksperymentalnych na stanowisku laboratoryjnym.
Rada Wydziału Elektrycznego Zachodniopomorskiego Uniwersytetu Technologicznego w Szczecinie postanowiła przyjąć publiczną obronę rozprawy doktorskiej i nadała mgr. inż. Pawłowi Waszczukowi stopień doktora nauk technicznych w dziedzinie nauk inżynieryjno-technicznych, dyscyplina: automatyka, elektronika i elektrotechnika.
Serdecznie gratulujemy!
Autor zdjęć: Aurelia Kołodziej
