Перегляд за Автор "Tolstiuk, Artem"

Зараз показуємо 1 - 1 з 1
  • Ескіз
    Документ
    Математична модель замкнутої системи контролю якості FDM 3D друку
    (Хмельницький національний університет, 2025) Сухоставський, Вадим; Скиба, Микола; Красій, Михайло; Толстюк, Артем; Sukhostavskyi, Vadym; Skyba, Mykola; Krasii, Mykhailo; Tolstiuk, Artem
    Забезпечення стабільної якості виробів, виготовлених методом FDM, ускладнюється стохастичністю теплових процесів, неньютонівською реологією розплаву та чутливістю геометрії шару до параметрів подачі й руху. У роботі запропоновано замкнену математичну модель контролю якості, що поєднує фізичні підмоделі процесу з оцінюванням стану, детекцією дефектів і оптимальним керуванням. Об’єкт подано як нелінійну дискретну систему 𝑥𝑘+1 = 𝑓(𝑥𝑘, 𝑢𝑘, 𝑑𝑘) + 𝑤𝑘 , 𝑦𝑘 = ℎ(𝑥𝑘, 𝑢𝑘) + 𝑣𝑘 зі складовими: (i) теплова динаміка екструдера та сопла (енергобаланс з теплопровідністю, конвекцією та охолодженням потоком), (ii) реологія/витрата (Гаґен–Пуазейль зі степеневою в’язкістю), (iii) геометрія формування шару (масозбереження 𝑞 = 𝑣𝑥𝑦 ⋅ ℎ ⋅ 𝑤), (iv) латентні показники якості (адгезія 𝛼, пористість 𝜑, зсув 𝛥𝑠). Сенсорна модель охоплює температурні, інерційні та візуальні вимірювання з шумами. Для злиття моделі й даних застосовано спостерігач EKF/UKF з діагностикою за інноваціями (NIS/NEES). Блок детекції поєднує ознаки комп’ютерного зору з резидуальною статистикою, формуючи ймовірність дефекту та інтегральну впевненість 𝑐𝑘 . Якість шару оцінюється функціоналом 𝑄𝑘 , що агрегує відхилення геометрії, температури та латентних показників. Керування виконує MPC: на ковзному горизонті мінімізуються майбутні втрати якості з урахуванням динаміки та технологічних обмежень, а для швидких відхилень діють прості адаптивні корекції (подача/швидкість). Наглядач безпеки реалізує подієву логіку (м’які корекції або пауза/стоп) за перевищенням порогів. Показано структурну схему, нумеровані рівняння, таблицю позначень, часові масштаби контурів і настанови з тюнінгу ваг, порогів та коваріацій шумів. Запропонована модель є придатним «шаблоном» для інтеграції в прошивки/зовнішні контролери, підвищує відтворюваність FDM-друку за рахунок своєчасного виявлення та компенсації дефектів і слугує основою для цифрових двійників та подальшої оптимізації процесу.