Информационно-измерительная система технологического состояния ванны руднотермической печи на основе частного разделения каналов

• Автор: Мясоедова, Елена Юрьевна
• Шифр специальности: 05.11.16
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2006
• Место защиты: Тула
• Количество страниц: 180 с. : ил.

1. Проблемы построения информационно-измерительных систем объектов управления с разноинерционными движениями и пути их решения
■1.1. Характеристика рассматриваемого класса промышленных объектов
1.2. Краткий обзор методов декомпозиции математических моделей
,1.3. Идентификация моделей промышленных объектов
1.4. Актуальность задачи идентификации моделей РТП с частотным разделением каналов
1.5. Выводы
2. Формализация описания динамических систем с разноинерционными движениями на основе линейных моделей в пространстве состояний
2.1. Разработка и анализ математической модели линейной динамической системы на основе частотного разделения каналов
2.2. Исследование идентифицируемости моделей с частотным
разделением каналов
2.3. Выбор частот дискретизации каналов
2.4. Выводы
3. Разработка и исследование алгоритмов оценивания параметров и состояния моделей с частотным разделением каналов
3.1. Разработка алгоритмов оценивания параметров и состояния канала частотно разделенной модели
3.2. Особенности реализации алгоритмов оценивания параметров и состояния нескольких каналов
3.3. Имитационное моделирование алгоритмов оценивания параметров и состояния модели с частотным разделением каналов
3.4. Анализ вычислительной эффективности алгоритмов оценивания параметров и состояния модели с частотным разделением каналов
3.5. Выводы
4. Построение модели технологического состояния ванны фосфорной руднотермической печи на основе частотного разделения

каналов
4.1. Моделирование и идентификация ЭЭП фосфорной печи
4.2. Построение двухканальной математической модели ХТП фосфорной печи
4.3. Выводы
5. Вопросы организации вычислительного процесса в ИИС технологического состояния фосфорной печи на основе частотного разделения каналов
5.1. Принципы построения архитектур современных управляющих и вычислительных комплексов
5.2. Функционально-структурная схема системы оценивания параметров
и состояния модели фосфорной печи .;
5.3. Комплекс программных средств имитационного моделирования процессов в руднотермической печи
5.3. Выводы
Заключение
Библиографический список
Приложения
1. Обзор методов совместного оценивания параметров и состояния линейных динамических моделей
2. Формирование структуры векторов и матриц для применения алгоритмов расширенного фильтра Калмана

Актуальность. Построение информационно-измерительных и управляющих систем (ИИС) таких производственных объектов, как руднотермические электропечи (РТП), характеризующихся существенной разноинерционностью протекающих в них взаимосвязанных электроэнергетических (ЭЭП) и химико-технологических (ХТП) процессов и функционирующих в условиях параметрической неопределенности, « неразрывно связано с проведением оценивания в реальном времени скрытого
внутреннего технологического состояния ванны печи по внешним наблюдаемым косвенным показателям. Разработка, с одной стороны, высокоэффективных, а с другой - конструктивных алгоритмов оценивания в реальном времени состояния объектов данного класса (идентификаторов технологического состояния) позволит выстраивать гибкие ИИС повышенной надежности. Однако это требует поиска нестандартных методов при решении ряда проблем:
• Как показывают исследования специалистов (В.И.Ершов, В.В.Годына и др.), при восстановлении целевых продуктов в РТП прямого нагрева » (ферросплавных, фосфорных и др.), скорости протекания ЭЭП и ХТП различаются на 2 порядка и более. В свою очередь, режимные переменные ХТП, такие как положение рабочего торца электрода, объем реакционного тигля, концентрация восстановителя в реакционной зоне, уровень расплава и другие, также обладают значительной разноинерционностью (постоянные времени каналов прохождения сигналов составляют от нескольких минут до нескольких часов). Это приводит к плохой обусловленности матрицы состояния модели объекта, связывающей скрытое состояние с внешними измерениями, что, в свою очередь, ведет к плохой сходимости процессов оценивания. ;

хДО -10 1 2 х«(0 1 0
# х20) = -2|-2| 1 х2(1) + 0:110
>з0)_ 1 -1 -0,05 .хз(1). 0:0:1
(2.10)
и(4
и(г)=сошК1; 0,429; 0,007] ,
Х(0) =[0;0;0]т.
Значения входного сигнала и подобраны таким образом, чтобы установившиеся значения переменных состояния были одинаковы. Это позволяет наглядно отобразить разницу в скорости протекания процессов.
3. Система устойчива. Корни характеристического полинома имеют отрицательные значения: -9,887; -2,060; -0,103 и достаточно широко
разнесены по числовой оси, также как и элементы главной диагонали матрицы состояния.
4. Очевидно, что в данном случае самым “быстрым” каналом является переменная хь а самым “медленным” - х3. Для дискретизации каждого канала выберем соответственно следующие периоды:
Т1=0,01с; Т2=0,05с; Т3=0,2с.
5. Находим матрицы состояния и управления системы в дискретной форме с периодом Ту.
0,9048 : 0,0093 ! 0,0191
Р(Т,)=еАТ1 = -0,0188 ! 0,9801 : 0,0097
0,0096 : -0,0099 : 0,9995
' 0,00952 0,00005 0,0010
С(Т,) - А-‘[еАТ1-1] В= -0,00010 0,0099 0,00005
0,00005 -0,00005 : 0,0010
Уравнения для первого канала в дискретной форме будут иметь вид:
х,((к+1)Т,)=[0,9048 I 0,0093 ! 0,0191]
+[0,00952 : 0,00005 : 0,0010 ] и(кТ,)
XI (кто'
х2(кТ0
х3(кТ0
(2.11)