Синтез оптимального управления процессом формования в автоклаве композитных конструкций типа открытых оболочек

В работе рассмотрена проблема синтеза оптимального управления двухстадийным процессом полимеризации в автоклаве композитной конструкции с геометрией типа открытой оболочки переменной толщины. Синтезируемый закон управления температурным режимом должен исключить преждевременное отвердевание поверхности полимеризуемого препрега, возникновение областей обедненных и переобогащенных связующим, его ненадлежащее отверждение и неравномерность степени полимеризации в теле формуемой конструкции для максимального снижения остаточных напряжений и вызываемых ими деформаций. Поставленная цель достигается обеспечением однородности температурного поля и степени полимеризации во всем объеме препрега в течение всего цикла формования. Предлагаемый подход, включающий формулировку задачи полимеризации, ее конечно-элементную реализацию, определение корректных значений периодов нагрева и изотермической выдержки в результате решения задачи оптимизации, иллюстрируется на примере детали, имеющей геометрию типа открытой оболочки. Задача синтеза оптимального управления формулируется как задача многокритериальной оптимизации, где целевыми функционалами, подлежащими минимизации, являются вариация температуры и степени полимеризации в теле формуемой композитной конструкции при ограничениях, накладываемых термокинетическими свойствами препрега и требованиями производства. Процедура многокритериальной оптимизации, основанная на подходе Парето, и средства визуализации ее результатов позволяют оценить достижимые при заданных ограничениях показатели качества процесса, определить параметры закона управления, обеспечивающие эти показатели и принять экспертное решение о выборе наиболее приемлемого закона управления при наложенных ограничениях.