О моделировании работы подъемно-трансопортного механизма на лесном складе

 

Бакай Б.Я.  (Национальный

 лесотехнический университет Украины, г .Львов, Украина)

 

In article is offered model of the working the elevating transport mechanism for small log sort yard. The designed program for realization of the models and are received parameters of the functioning the mechanism.

 

Ключевые слова: моделирование, транспортное оборудование

Key words: simulation, transport equipment

 

Сейчас в УкрГЛТУ ведутся работы по созданию подъемно-транспортного оборудования для выполнения переместительных операций на лесопромышленных сладах малолесистых районов с годовым грузооборотом 20–70 тыс.м3. Предложено выполнение транспортно-  переместительных операций с использованием подъемно-транспортных механизмов оборудованных манипулятором (ПТМ) [1].

Процесс транспортно-переместительных операции лесопромышленных складов аппроксимируется однофазной системой массового обслуживания. В которой, в зависимости от принятой схемы потока: круглые одиночные лесоматериалы; сортименты сформированные в пачку в соответствии с сортиментной группой; круглые лесоматериалы, которые соответствуют объему грейферного  захвата манипулятора есть требованиями, а ПТМ – устройством для их обслуживания. Наибольшее практическое значение имеет режим работы ПТМ, при котором выполняется соотношения 2l>m>l, что не накладывает твердых ограничений на условия его применения и обеспечивает наибольшую производительность [2].

Определение области применения ПТМ в составе главного технологического потока (ГТП) лесопромышленного склада, при возможности конструктивного многовариантного исполнения ПТМ, комбинирования ГТП и СТП, многообразия природно-производственных условий предприятий, предполагает значительные материальные затраты на проведение натурных экспериментов.

Более экономичный методом, который решает поставленную задачу, есть метод имитационного моделирования. Его использование значительное сокращает затраты времени и средств на определение искомых характеристик.

Исследования проводили путем выполнения ряда последовательных числовых расчетов на созданной модели лесопромышленного склада. Эта последовательность расчетов записана в виде моделирующего алгоритма, который реализуется на ЭВМ в среде Stratum 2000. Результаты моделирования выводятся на экран монитора на каждом шаге работы модели, имитируя работу ПТМ.

Достоверность результатов, полученных на модели, проверяли путем сопоставления их с результатами, полученных в процессе натурных наблюдений.

При имитационном моделировании работы ПТМ на ЭВМ вместо аналитической модели исследуемого процесса используется его алгоритмическое описание. То есть математическая модель системы реализует специальный моделирующий алгоритм, соответственно генерируется информация, которая описывает элементарные явления исследуемого процесса с учетом их связей и взаимных влияний. Получаемая в такой способ информация о состояниях процесса работы ПТМ используется для определения результирующих характеристик системы.

Рисунок -  Схема программы Model_PTM

 

Объем информации, которая реализуется при моделировании на ЭВМ есть имитацией элементарных явлений, которые составляют исследуемый процесс по сортировке, штабелировке, отгрузке и подаче лесоматериалов на СТП, с сохранением структуры взаимодействия между ними. Реализованный моделирующий алгоритм разрешает по исходным данным о начальном состоянии процесса и его параметров получить сведение о состояниях процесса в произвольные моменты времени t.

Процесс функционирования ПТМ в системе представлен как последовательное изменение ее состояний, описанную параметрами S1(t), S2(t), ..., Sn(t) в n-мерном фазовом пространстве состояний. Задачей моделирования процесса функционирования системы есть построение указанных функций, а также вычисления некоторых зависимых от них величин показателей эффективности системы. Предложенная программа реализована на основе двух принципов построения моделирующего алгоритма.

1. Принцип Dt, как наиболее универсальным принципом построения моделирующих алгоритмов, разрешает определять последовательные состояния сложной системы через некоторые интервалы времени Dt =1 с.  Математическая модель принимает вид для удобства расчета значений Si(t+Dt), i=1,...., n. В начальный момент времени t0 известные начальные состояния , и=1, 2, ..., n. Тогда t1= t0+Dt и соответственно математической модели вычисляем значение Si(t+Dt); потом переходят к t2=t1+Dt и т.д.

2. Принцип особых состояний. При рассмотрении систем имеет место существенная неравноправность состояний системы на заданном интервале времени, которое выражается в выходе одной из координат Si(t) на границу области существование. Таким образом, моделирующие алгоритмы строятся на двух принципах одновременно, общая структура моделирующего алгоритма базируется на принципе Dt, а отдельные блоки на принципе особых состояний.

Имитационная модель отображает стохастический процесс изменения дискретных состояний СМО в беспрерывном времени в форме моделирующего алгоритма. При его реализации на ЭВМ вырабатывается накопления статистических данных по тем атрибутам модели, характеристики которых есть предметом исследований. По мере реализации моделирования накопленная статистика обрабатывается, и результаты моделирования выводятся в виде статистических показателей работы и в виде графиков и числовых значений, которые отображают состояние системы.

Во время работы программы доступны просмотр и изменение значения любых переменных, что разрешает быстро проанализировать состояние системы в разных условиях для принятия последующего решения. Графические средства дают возможность быстро и наглядно осуществить визуализацию данных.

Выводы. Для определения области применения ПТМ разработанная имитационная модель работы ГТП, которая устанавливает значение производительности в зависимости от природно-производственных условий предприятия и решает задачу оптимальной загрузки ПТМ при ограничениях на время простоя раскряжевочного оборудования.

С помощью программы проведены эксперименты для различных вариантов компоновки системы, на основании которых разработаны варианты схем ГТП с использованием ПТМ. 

Список использованных источников

1. Бакай Б.Я. Технология и оборудование для нижних складов с малым грузооборотом// Лесной комплекс: состояние и перспективы развития. Сборник научных трудов. – Брянск: БГИТА, 2003. –Выпуск 6. –С. 3–7.

2. Бакай Б.Я. Обгрунтування технологiчних вимог до сортувально-штабелювального механiзму на базi манiпулятора// Науковий вiсник. –Львiв:УкрДЛТУ. 1999. –Випуск 13.2. –С.90–93.