Синтез цифровой адаптивной системы управления процессом сушки сыпучих материалов на основе метода теории чувствительности : на примере сушки солода

• Автор: Тарабрина, Ольга Викторовна
• Шифр специальности: 05.13.01, 05.13.06
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2012
• Место защиты: Воронеж
• Количество страниц: 116 с. : ил.

ОГЛАВЛЕНИЕ
ВВЕДЕНИЕ.

ГЛАВА 1. АНАЛИЗ ПРОЦЕССА СУШКИ СОЛОДА С ПОЗИЦИИ 9 УПРАВЛЕНИЯ

1.1. Анализ технологии процесса сушки солода.

1.2. Подходы к моделированию процесса сушки солода

1.3. Анализ существующих систем автоматизации и управления

технологическим процессом сушки солода

1.4. Анализ методов синтеза систем управления нестационарными процессами

1.5. Анализ методов текущей идентификации.

1.5.1. Анализ рекуррентных методов идентификации.

1.5.2. Анализ методов текущей идентификации на основе теории

чувствительности.
1.6. Выводы.
ГЛАВА 2. СИНТЕЗ ЦИФРОВОЙ СВЯЗНОЙ СИСТЕМЫ УПРАВЛЕНИЯ
ПРОЦЕССОМ СУШКИ СЫПУЧИХ МАТЕРИАЛОВ
2.1. Разработка дискретной динамической модели объекта
2.2. Разработка структуры и математическое описание связной системы
управления
2.3. Синтез компенсатора перекрестной связи из условия автономности
2.4. Расчет параметров основных цифровых регуляторов
2.5. Выводы.
ГЛАВА 3. СИНТЕЗ СТРУКТУРЫ И АЛГОРИТМА ФУНКЦИОНИРОВАНИЯ
ЦИФРОВОЙ АДАПТИВНОЙ СИСТЕМЫ УПРАВЛЕНИЯ
ПРОЦЕССОМ СУ НИШ СОЛОДА.
3.1. Разработка математического описания алгоритма текущей идентификации на основе метода теории чувствительности.
3.2. Разработка способа проверки достоверности результатов
идентификации на основе свойства наблюдаемости
3.3. Структура цифровой адаптивной системы управления процессом
сушки солода
3.4. Выводы.
ГЛАВА 4. МОДЕЛИРОВАНИЕ И ИССЛЕДОВАНИЕ ЦИФРОВОЙ
АДАПТИВНОЙ СИСТЕМЫ УПРАВЛЕНИЯ ПРОЦЕССОМ СУШКИ СОЛОДА.
4.1. Параметрическая идентификация каналов объекта управления
4.2. Реализация алгоритма идентификации на основе метода теории чувствительности
4.2.1. Математическое описание
4.2.2. Нахождение опорного решения
4.2.3. Нахождение векторов матрицы чувствительности.
4.2.4. Определение функций чувствительности при вариациях
параметров модели объекта.
4.3. Реализация алгоритма проверки достоверности результатов
идентификации.
4.4. Моделирование цифровой АдСУ процессом сушки солода.
4.5. Выводы.
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК
ПРИЛОЖЕНИЕ. Акты об использовании результатов работы
Актуальность


IV международной научной конференции «Современные проблемы прикладной математики, теории управления и математического моделирования» (г. Воронеж г), а также на научных конференциях профессорско-преподавательского состава и научных работников ВГУИТ в - годах. Публикации. По теме диссертационной работы опубликовано печатных работ, из них 2 статьи в изданиях, рекомендуемых ВАК РФ и 1 патент РФ. Структура и объем работы. Диссертационная работа состоит из введения, четырех глав, основных выводов, списка литературы и приложений. Во введении обоснована актуальность темы диссертационной работы, формулируются цели и задачи исследования, научная новизна и практическая значимость работы. В первой главе проведен анализ технологического процесса, с позиций управления. Выявлены такие характерные особенности как связность параметров и нестационарность динамических характеристик. Рассмотрены математические модели, описывающие процесс сушки сыпучих материалов. Использование существующих моделей для решения задачи управления весьма затруднительно, т. Рассмотрены подходы к синтезу систем управления процессом сушки сыпучих материалов. Прозеден анализ методов текущей идентификации с точки зрения их применения при нестационарном поведении объектов. В результате обзора для разработки алгоритма идентификации выбран один из методов теории чувствительности, обладающий высоким быстродействием и точностью. На основе проведенного анализа обоснована актуальность темы диссертационной работы, поставлены задачи и определены основные направления исследования. Во второй главе по результатам исследований процесса сушки солода установлена структура взаимосвязей входов и выходов, проведена идентификация дискретных моделей основных и перекрестного каналов, предложена дискретная математическая модель процесса, с учетом особенностей процесса разработана структура цифровой связной системы управления, представлено математическое описание и блок-схема алгоритма оптимизации настроек цифровых регуляторов по критерию минимум интегрально-квадратичной ошибки, получена передаточная функция компенсатора перекрестной связи из условия автономности. В третьей главе разработан алгоритм текущей параметрической идентификации нестационарного объекта на основе метода теории чувствительности, обладающего высоким быстродействием и точностью, позволяющий определять вариации параметров, вызванных нестационарностыо. При использовании распространенных рекуррентных методов текущей идентификации возникает задача проверки достоверности результатов. Для решения этой задачи разработан алгоритм проверки достоверности результатов идентификации, основанный на критерии наблюдаемости Кал-мана, расчет которого проводится с использованием описания модели в переменных состояния. В приложениях приведены копии актов об апробации результатов работы на ОАО «Брянскпиво» (г. Брянск) и внедрении в учебный процесс ФГБОУ ВПО «Воронежский государственный университет инженерных технологий». ГЛАВА 1. Одной из основных и часто завершающих стадий многих технологических процессов в пищевой, химической и других отраслях промышленности является сушка, цель которой - получение продукта с требуемым набором физико-химических свойств, готового к переработке, использованию и хранению [8,, ,,]. Теоретические основы проведения сушки представлены в работах A. B. Лыкова [-], П. Д. Лебедева [], М. Ю. Лурье, В. В. Красникова, A. C. Гинзбурга [,], Т. Шервуда, Д. Сполдинга, О. Кришера [], Р. Кейя и др. Сушке подвергаются твердые, сыпучие, пастообразные материалы, а также суспензии, эмульсии, растворы и др. Так, например, в химической промышленности сушат полистирол, каучук, синтетические смолы, азотные удобрения, соли металлов []. В пищевой промышленности значительную долю высушиваемого материала занимают зерновые и их производные. Характерным сыпучим зерновым продуктом является солод, который служит основным сырьем в хлебопечении, пивоварении, винокурении, дрожжевом производстве [,, , , ]. Таблица 1. Производство солода в Центральном федеральном округе РФ в г. Регион Объем производства, тыс.