Электронная библиотека Веда
Цели библиотеки
Скачать бесплатно
Доставка литературы
Доставка диссертаций
Размещение литературы
Контактные данные
Я ищу:
Библиотечный каталог российских и украинских диссертаций

Вы находитесь:
Диссертационные работы России
Технические науки
Автоматизированные системы управления и прогрессивные информационные технологии

Диссертационная работа:

Кудинов Иван Юрьевич. Управление технологическим процессом температурного отжига трансформаторной стали на основе аппарата нечеткой логики : диссертация ... кандидата технических наук : 05.13.06 / Кудинов Иван Юрьевич; [Место защиты: Воронеж. гос. техн. ун-т].- Липецк, 2009.- 136 с.: ил. РГБ ОД, 61 09-5/1524

смотреть содержание
смотреть введение
Содержание к работе:

ВВЕДЕНИЕ 4

1. АНАЛИЗ ПЕЧИ ОТЖИГА КАК ОБЪЕКТА УПРАВЛЕНИЯ И
ПОСТАНОВКА ЗАДАЧИ ИССЛЕДОВАНИЯ
8

  1. Описание и анализ электрических печей отжига трансформаторной стали 8

  2. Обзор методов анализа и синтеза релейных систем 12

  3. Обзор методов идентификации динамики тепловых объектов 18

  4. Постановка задачи исследования 24

2. ИМИТАЦИОННОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ СИСТЕМЫ СТАБИЛИЗАЦИИ

ТЕМПЕРАТУРЫ ОТЖИГА 26

  1. Построение нечёткой разностной TSK- модели 26

  2. Алгоритмы параметрической идентификации нечёткой модели... 33

  3. Алгоритмы структурной идентификации нечёткой модели 41

2.4.Организующий алгоритм идентификации 44

  1. Программный эмулятор для построения нечетких моделей и исследования систем управления 47

  2. Определение типа релейно - импульсного управления 56

  3. Выводы по второй главе 59

3. РАЗРАБОТКА НЕЧЁТКОГО РЕГУЛЯТОРА ТЕМПЕРАТУРЫ
ОТЖИГА
61

  1. Особенности стабилизации температуры отжига 61

  2. Разработка многопозиционного регулятора 62

  3. Разработка широтно-импульсного регулятора 69

  4. Разработка комбинированного регулятора 76

  5. Анализ процессов регулирования 80

  6. Выводы по третьей главе 82

4. АДАПТАЦИЯ НЕЧЕТКОГО РЕГУЛЯТОРА И ЕГО РЕАЛИЗАЦИЯ В
СИСТЕМЕ СТАБИЛИЗАЦИИ ТЕМПЕРАТУРЫ ОТЖИГА В
КОЛПАКОВЫХ ПЕЧАХ
83

  1. Определение параметров адаптации 83

  2. Постановка задачи адаптации 87

  3. Алгоритм адаптации параметров комбинированного регулятора .... 93

  4. Параметрическая адаптация комбинированного регулятора 103

  5. Техническая и программная реализация системы стабилизации температуры отжига трансформаторной стали 109

4.6. Выводы по четвёртой главе 115

ЗАКЛЮЧЕНИЕ 116

ЛИТЕРАТУРА 118

ПРИЛОЖЕНИЕ 128

Введение к работе:

Актуальность работы. Автоматизация технологических процессов в черной металлургии, как правило, приносит значительный экономический эффект. Особенно заметен выигрыш от автоматизации в тех случаях, когда требуется стабилизация параметров существующих технологических процессов, повышение гибкости производства, улучшение условий труда. Стабилизация нескольких выходных переменных в одном объекте с помощью нескольких взаимосвязанных управляющих переменных является довольно сложной задачей управления. Ее сложность существенно возрастает, если управляющие воздействия являются двухпозиционными.

К такому классу объектов относятся колпаковые печи СГВ-16-20 листопрокатного цеха. В каждой печи три релейных регулятора отключают или подключают напряжения к нагревателям, поддерживающим температуру отжига трансформаторной стали в трех зонах, близкую к заданной температуре, изменяющейся по программе. Кроме того, меняются во времени динамические характеристики печи, а управления действуют со значительным запаздыванием, достигающим трех и более минут. В рамках традиционных импульсных и релейных систем автоматического регулирования не представляется возможным учесть все особенности объекта и добиться требуемой точности программной стабилизации температуры отжига.

Эффективное управление в условиях нестационарности, исключительной сложности и слабой изученности технологических процессов, протекающих в печах отжига, возможно на основе качественного моделирования и создания на его основе нечёткого регулятора - алгоритма стабилизации температуры отжига, обладающего способностью настраиваться на меняющиеся условия производства.

Поэтому разработка нечеткого адаптивного алгоритма стабилизации температуры высокой точностью, обеспечивающей требуемое качество отжига трансформаторной стали, является актуальной задачей.

Связь с государственными программами. Диссертационная работа выполнялась в рамках госбюджетной темы "Методы и модели искусственного интеллекта" и хоздоговорной работы с ОАО "Черметавтоматика" № 04001 "Разработка алгоритма управления температурным режимом отжига трансформаторной стали в колпаковых печах электрического сопротивления" на кафедрах информатики и прикладной математики Липецкого государственного технического университета и поддержана грантом РФФИ по проекту 06-08-00227.

Цель работы. Разработка нечеткого адаптивного двухпозиционного алгоритма стабилизации температуры отжига трёх зонах колпаковой электрической печи. Для достижения цели должны быть решены следующие задачи:

- определение типа релейно-импульного управления температурным ре
жимом отжига трансформаторной стали;

разработка нечеткого алгоритма программой стабилизации температуры отжига;

разработка алгоритма адаптации нечеткого регулятора температуры;

создание программного обеспечения системы стабилизации температуры отжига в колпаковых печах.

Методы исследования. В работе использованы методы математического моделирования, параметрической и структурной идентификации, адаптивных систем, случайного поиска, теории нечетких множеств и генетические алгоритмы оптимизации.

Научная новизна. В диссертационной работе получены следующие результаты, характеризующиеся научной новизной:

- методология имитационного исследования нечётких систем управления, отличающаяся использованием нечёткой разностной модели в качестве объекта и генетического алгоритма в качестве регулятора и позволяющая определить тип релейно-импульсного управления, обеспечивающий требуемую точность регулирования температуры отжига стали;

нечеткий многопозиционный регулятор (МПР), отличающийся способностью за минимальное время приводить температуру к допустимым пределам с небольшим перерегулированием;

нечеткий широтно - импульсный регулятор (ШИР), отличающийся возможностью удерживать температуру отжига в допустимых пределах;

нечеткий комбинированный регулятор, реализующий функции МПР и ШИР и отличающийся возможностью за минимальное время приводить температуру отжига к заданному диапазону и удерживать её там в течении продолжительного времени;

алгоритм адаптации, отличающийся способностью настраивать параметры комбинированного регулятора с целью обеспечения высокого качества стабилизации температуры отжига.

Практическая значимость работы. Предложенные в работе нечеткие регуляторы могут быть реализованы в составе автоматизированных систем управления различными тепловыми процессами.

Разработанный программный эмулятор может быть использованы для построения нечетких моделей и имитационных исследований систем управления.

Реализация и внедрение результатов работы. На основании предложенной методики построения нечеткого адаптивного регулятора температуры в многосвязных тепловых объектах совместно с ОАО "Черметавтоматика" было разработано и внедрено программное обеспечение системы стабилизации температуры на 24 электрических колпаковых печах отжига в листопрокатном цехе №2 ОАО "НЛМК".

Результаты диссертационной работы также используются в учебном процессе ЛГТУ при подготовке инженеров по специальности "Прикладная информатика".

Апробация работы. Основные положения диссертации докладывались на II Международной научной конференции "Научный потенциал мира" (Днепропетровск - 2005 г.), на научной конференции студентов ЛГТУ (Липецк -2005 г.), на научном семинаре "Методы и модели искусственного интеллекта"

Липецкого регионального отделения Российской ассоциации искусственного интеллекта (Липецк - 2003 г.), на Всероссийской научно - технической конференции "Электроэнергетика, энергосберегающие технологии" (Липецк - 2004, 2006 г.), на Всероссийской научно - технической конференции "Искусственный интеллект в XXI веке" (Пенза - 2004 г.), на Всероссийской научно-технической конференции "Теория и практика производства листового проката" (Липецк -2005 г.), на Международной научно - технической конференции "Современная металлургия нового тысячелетия" (Липецк - 2005, 2006 г.), на Международной научно-технической конференции "Славяновские чтения. Сварка XXI век" (Липецк-2004 г.).

Публикации. Основные результаты исследования опубликованы в печати в 22 научных работах. В том числе, 4 работы опубликованы в изданиях, рекомендованных ВАК.

В работах, опубликованных в соавторстве, лично соискателем в [5, 7, 10, 14, 19] получены нечеткая разностная модель теплового режима отжига и алгоритм ее решения, в [3, 8, 16] разработан программный эмулятор, содержащий алгоритм структурной и параметрической идентификации нечетких разностных моделей. В работах [1, 6, 15, 17, 18] проведены имитационные исследования системы стабилизации, а в [2, 4, 9, 11-13, 20 -22] разработаны нечеткий регулятор температуры отжига и алгоритм адаптации.

Структура и объем работы. Диссертационная работа состоит из введения, четырех глав, заключения, списка использованной литературы и приложения. Основная часть работы изложена на 127 страницах машинописного текста, содержит 40 рисунков и 14 таблиц. Список литературы включает 109 наименований. Приложение на 9 страницах включает 1 таблицу и 4 рисунка.


© Научная электронная библиотека «Веда», 2003-2013.
info@lib.ua-ru.net