Разработка и исследование оптимальных по энергопотреблению алгоритмов управления процессами индукционного нагрева металла

• Автор: Дилигенская, Анна Николаевна
• Шифр специальности: 05.13.07
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 1999
• Место защиты: Самара
• Количество страниц: 118 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ
1. ПРОБЛЕМА ОПТИМИЗАЦИИ УПРАВЛЕНИЯ ПРОЦЕССОМ ИНДУКЦИОННОГО НАГРЕВА МЕТАЛЛА ПО КРИТЕРИЮ ЭНЕРГОПОТРЕБЛЕНИЯ
Г1. Общая постановка и обзор методов решения задачи
1.2. Базовая математическая модель процесса индукционного нагрева металла
1.3. Основные свойства оптимальных по энергопотреблению процессов индукционного нагрева
2. МЕТОДИКА РАСЧЕТА ОПТИМАЛЬНЫХ ПО..ЭНЕРГОЗАТРАТАМ АЛГОРИТМОВ УПРАВЛЕНИЯ ПРОЦЕССОМ ИНДУКЦИОННОГО НАГРЕВА
2.1. Общая схема решения задачи оптимального по расходу энергии управления
2.2. Алгоритмы оптимального по расходу энергии двухинтервального управления
2.3. Специальное математическое и программное обеспечение автоматизированного расчета оптимальных процессов индукционного нагрева металла
2.4. Основные результаты и выводы
3. АЛГОРИТМЫ ОПТИМАЛЬНОГО ПО РАСХОДУ ЭНЕРГИИ УПРАВЛЕНИЯ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИМИ ПРОЦЕССАМИ ИНДУКЦИОННОГО НАГРЕВА МЕТАЛЛА ПЕРЕД ОБРАБОТКОЙ ДАВЛЕНИЕМ
3.1. Методика решения задачи с фазовыми ограничениями
3.2. Оптимальное по энергопотреблению управление в "транспортной" задаче индукционного нагрева металла
3.3. Оптимальное по расходу энергии управление процессом нагрева
в условиях неопределенности
3.4. Нелинейная задача оптимального по расходу энергии управления
3.5. Основные результаты и выводы
4. СИНТЕЗ И РЕАЛИЗАЦИЯ ОПТИМАЛЬНЫХ ПО РАСХОДУ ЭНЕРГИИ СИСТЕМ УПРАВЛЕНИЯ ПРОЦЕССАМИ ИНДУКЦИОННОГО НАГРЕВА МЕТАЛЛА
4.1. Общие принципы построения CAO
4.2. CAO с двухинтервальным управлением
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК
ВВЕДЕНИЕ
Диссертация посвящена разработке инженерных методов решения задач оптимизации нестационарных процессов теплопроводности с внутренним тепловыделением по критерию расхода энергии и построению на их основе рациональных алгоритмов функционирования и структур систем оптимального управления, гарантирующих достижение высоких качественных показателей при процессах индукционного нагрева слитков.
Актуальность проблемы. Использование электроэнергии является основой современного промышленного развития страны и играет все возрастающую роль. В экономически развитых странах большое внимание уделяется внедрению современных электротехнологий, и за последние двадцать лет за счет их использования были достигнуты существенные изменения в сфере энергосбережения. Отказ от неэкономного использования энергии является широко признанным путем в этом направлении. Применение в промышленности эффективных электротермических технологий открывает большой потенциал для сбережения энергии, и среди них процессы электронагрева, в том числе индукционного, обладают наибольшими возможностями. Непрерывно возрастающие требования к энергосберегающим процессам нагрева должны быть реализованы прежде всего путем внедрения эффективных технологических процессов. В то же время эти технологии должны удовлетворять ряду экономических критериев, например, высокой производительности при низкой стоимости производства.
Типичными примерами промышленного применения индукционного нагрева являются термообработка металлов (закалка, отжиг, отпуск), сквозной нагрев перед прессованием, ковкой и прокаткой, сварка и пайка, нагрев котлов и труб, а также плавка черных, тяжелых и легких металлов, специальных сплавов и оксидов и др. Индукционный нагрев обладает большими возможностями для применения в безотходных процессах, например, точном литье и штамповке.
В течение последних десятилетий индукционный нагрев развивался быстрее других электротермических процессов. Это объясняется большими технологическими и экономическими преимуществами индукционного нагрева, касающимися

0(/,,Л(о3)) = (-1)Ч; * = 1,2,3;
дв{1к,А(V)

= 0; к = 2,3;
если г3 = 2:
/] — 1, /2 — /э 2> /3 0;
если г3 = 3:
А — 1, 2 — эЗ, /з 4 2 >
если г3 = 4:
/[ = 1, /2 — Iэ2 } 4 — о,
- /] — 1; /2 = /э4; /3 = 0;
- /, = 1; /2 = /э4; /3 = 4з;
А = 0; /2 = /э2, /3 - /э3,
г) для случая £0 = = £м; (рис.2.2, г):
0(1,Д®) = -£М; 0(/*,Д(о3)) = (-1Г*-£м;
Я9(/*,Д(03))
= 0;
(2.5)
(2.6)

если Я=4; г3=3:
к = 1,2,3; /[ = /э] = 0; /2 = /э2 5 4 = 4з,
если й = 4; г3 = 4:
к = 1,2,3; /1 = /э2, /2 = /э3, /3 — /э4,
если Л = 5; г3 = 4: к — 2,3,4; /[ = /э1 =0; 12— 1э2, 4 = 4з, 4 - 44,
д) для случая < е0 < ( в условиях 0(1, А(о}) > -£0 для задачи
быстродействия) (рис.2.2, д):