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:

Тюрин Илья Вячеславович. Оптимальное управление многозонными электрическими печами : Дис. ... канд. техн. наук : 05.13.06 : Тамбов, 2005 142 c. РГБ ОД, 61:05-5/3804

смотреть содержание
смотреть введение
Содержание к работе:

Стр.

ВВЕДЕНИЕ 4

1 АВТОМАТИЧЕСКИЕ СИСТЕМЫ УПРАВЛЕНИЯ
ЭЛЕКТРОПЕЧАМИ 11

  1. Электрические нагревательные печи 11

  2. Задачи оптимального управления тепловыми процессами 17

  1. Системы оптимального управления 24

  2. Постановка задачи исследования 36

2 МОДЕЛИРОВАНИЕ ПРОЦЕССОВ ДИНАМИКИ 38

2.1 Режимы работы и постановки задач управления

многозонной электрической печью 38

2.2 Модель динамики печи 42

  1. Структура модели динамики 42

  2. Модели динамики в центрах зон 44

  3. Модели межзонных переходов 46

  4. Объединенная модель траектории фазовых координат

по длине печи 49

2.3 Идентификация моделей динамики 51

  1. Идентификация моделей центральных участков зон 51

  2. Идентификация моделей межзонных переходов 55

  3. Идентификация объединенной модели 57

Выводы по разделу 58

3. АНАЛИЗ ЭНЕРГОСБЕРЕГАЮЩЕГО УПРАВЛЕНИЯ 59

3.1. Задачи анализа оптимального управления многозонной

электрической печью 59

  1. Методика полного анализа оптимального управления 61

  2. Полный анализ частной ЗОУ 64

  3. Стратегии реализации оптимального управления 71

Выводы по разделу 75

4 СИНТЕЗ ЭНЕРГОСБЕРЕГАЮЩЕГО УПРАВЛЕННЯ 76

4.1 Задачи синтеза оптимального управления 76

4.1.1 Общая задача синтеза оптимальных

управляющих воздействий 77

4.1.2 Синтез ОУ в реальном времени

применительно к частной ЗОУ 79

  1. Синтез ОУ разогревом (остыванием) печи 81

  2. Синтез ОУ в режиме стабилизации 82

  3. Совмещенный синтез ОУ 84

  4. Синтез алгоритмического обеспечения 86

4.2 Разработка системы оптимального управления печью 88

4.2.1 Выбор оптимального варианта системы управления 89

4.3 Реализация системы управления печью 102

Выводы по разделу 105

ЗАКЛЮЧЕНИЕ 107

АББРЕВИАТУРЫ ПО

ЛИТЕРАТУРА 111

ПРИЛОЖЕНИЯ 121

Приложение 1 Печь многозонная двухканальная 122

Приложение 2 Идентификация модели динамики 125

Приложение 3 Конфигурация температурного поля печи 126

Приложение 4 Факторы, влияющие на параметры терморезисторов .. 128

Приложение 5 Одноканальный измеритель-регулятор

с универсальным входом OWEN ТРМ201 129

Приложение 6 SCADA-система OWEN Process Manager 137

Введение к работе:

Актуальность темы исследования. На современном этапе развития промышленности одним из главных требований, предъявляемых к выпускаемой продукции, является высокий уровень ее качества при минимальной себестоимости. Многозонные печи (МЗП) с электрическим нагревом используются для выпуска широкого спектра продукции. Как объекты управления они имеют ряд особенностей. К ним относятся большие затраты энергии, высокие требования к поддержанию пространственно-временных температурных режимов, сильные связи между переменными состояния в соседних участках печи, значительное число управляющих и возмущающих воздействий, жесткие ограничения на изменения составляющих вектора фазовых координат, значительная доля времени работы в динамических режимах, возможность выхода из строя отдельных нагревательных элементов в процессе эксплуатации. Одним из главных сдерживающих факторов широкого внедрения оптимального управления (ОУ) такими печами является отсутствие алгоритмов синтеза в реальном масштабе времени управляющих энергосберегающих воздействий, учитывающих специфику объекта, и возможность их реализации простыми бортовыми контроллерами. Поэтому оптимальное управление электрическими многозонными печами с учетом изменения состояний функционирования в процессе эксплуатации без снижения требуемого уровня качества продукции, является своевременной и актуальной задачей.

Цель работы заключается в решении комплекса задач анализа и синтеза ОУ электрическими тепловыми многозонными объектами с учетом взаимного влияния зон и запаздывания, возможностью изменения критерия оптимальности, ограничений и режимных параметров в зависимости от производственной ситуации, создании математического и алгоритмического обеспечения для микропроцессорных устройств, синтезирующих в реальном времени ресурсосберегающие управляющие воздействия, и проверке разработанных математических моделей и алгоритмов на реальной многозонной электрической печи.

Методы исследований. В работе использованы методы системного анализа, теории автоматического управления, математического моделирования сложных объектов с распределенными параметрами, численного решения задач теплообмена, анализа и синтеза оптимального управления на множестве состояний функционирования.

Научная новизна. Предложены модели изменения температур на
разных стадиях нагрева в центрах зон, пригодные для оптимального разо
грева (остывания) печи, учитывающие возмущающие воздействия со сто
роны соседних зон, позволяющие оперативно реагировать на смену техно
логических режимов и отказы иягренятеттьш,гу элементов в пентряпьнгмх
частях зон. і *ОС НАЦИОНАЛЬНАЯ |

;*^%

О» '"" '"' * 1

Разработаны модели изменения температур при переходах между зонами, учитывающие отказы нагревательных элементов на границах зон и возможность проверки ограничения на скорость изменения фазовых координат по длине печи.

Получена модель траектории фазовых координат по длине печи, объединяющая модели изменения температур в центрах зон и модели изменения температур межзонных переходов.

Предложен метод идентификации комплекса моделей многозонных объектов, основанный на комбинированном использовании экспериментальных данных и результатов компьютерного моделирования.

Разработаны методики полного анализа задач оптимального управления (ЗОУ) печью и полного анализа ЗОУ для отдельных зон и стадий нагрева.

Сформулирована и решена ЗОУ электрической МЗП с учетом энергозатрат, качества выпускаемой продукции и надежности нагревательных элементов.

Получены алгоритмы оперативного синтеза энергосберегающих управляющих воздействий при изменении состояний функционирования.

Предложена функционально-информационная модель комплекса работ по проектированию системы оптимального управления (СОУ) много-зонной печью.

Практическая значимость. Разработаны алгоритмическое и программное обеспечение СОУ режимами работы МЗП для обработки заготовок терморезисторов. Использование данной системы управления снижает затраты энергии в динамических режимах на 8... 10 %, позволяет управлять работой печи при отказах отдельных нагревательных элементов и увеличивает выход продукции требуемого качества на 10... 15 %.

Созданы программные средства идентификации моделей тепловых многозонных объектов с распределенными параметрами, анализа и синтеза энергосберегающего управления многозонными объектами.

Реализация работы. Разработанные алгоритмы и программное обеспечение использованы при создании СОУ режимами работы электрических МЗП. Получен акт о внедрении на ФГУП "Тамбовский завод «Октябрь»". Материалы исследований используются в учебном процессе кафедры "Конструирование радиоэлектронных и микропроцессорных систем" Тамбовского государственного технического университета.

Апробация работы и публикации По основным результатам исследований сделано два доклада на конференциях, по теме диссертации опубликовано 9 печатных работ.

Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, четырех глав, заключения, списка литературы и приложений. Основная часть диссертации изложена на 120 страницах. Содержит 32 рисунка и 5 таблиц. Список литературы включает 109 наименований.

Профессорам ЮЛ-Муромцеву и В.Г. Матвейкину автор выражает глубокую 6яагодарн«7гь заігойошь в работе. і #*м»5*»|1-«;**4 1

1 і * ** <«*

> «ПИЧ.ЖІІ і« І*-*


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