Автоматизированная система управления оптимальным режимом сушки древесины в высокочастотном электрическом поле

• Автор: Синютин, Евгений Владиславович
• Шифр специальности: 05.13.06
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2009
• Место защиты: Санкт-Петербург
• Количество страниц: 127 с. : ил.

ОГЛАВЛЕНИЕ
ВВЕДЕНИЕ

Глава 1 ЛИТЕРАТУРНЫЙ ОБЗОР И ПОСТАНОВКА

ЗАДАЧИ ИССЛЕДОВАИЯ

Глава 2 ТЕОРЕТИЧЕСКОЕ И ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ ВЫСОКОЧАСТОТНОЙ СУШИЛКИ ДЛЯ ДРЕВЕСИНЫ КАК ОБЪЕКТА УПРАВЛЕНИЯ.

2.1 Технологическая схема высокочастотной установки для

сушки пиломатериалов.

2.2 Математическая модель процесса сушки хвойной древесины

в высокочастотном электрическом поле.

2.3 Высокочастотная сушилка для пиломатериалов

как объект управления

Глава 3 ОПТИМИЗАЦИЯ ПРОЦЕССА СУШКИ ХВОЙНОЙ ДРЕВЕСИНЫ
В ВЫСОКОЧАСТОТНОМ ЭЛЕКТРИЧЕСКОМ ПОЛЕ
3.1 Оптимизация процесса сушки хвойной древесины
в высокочастотной сушилке периодического действия
3.2 Алгоритм автоматического поиска экстремума целевой функции
на объекте регулирования.
Глава 4 РАЗРАБОТКА АВТОМАТИЗИРОВАННОЙ СИСТЕМЫ УПРАВЛЕНИЯ ОПТИМАЛЬНЫМ РЕЖИМОМ СУШКИ ХВОЙНОЙ ДРЕВЕСИНЫ В ВЫСОКОЧАСТОТНОМ ЭЛЕКТРИЧЕСКОМ ПОЛЕ.
4.1 Алгоритм управления оптимальным режимом высокочастотной сушки хвойной древесины
4.2 Разработка и исследование автоматизированной системы управления оптимальным режимом высокочастотной
сушки хвойной древесины
4.3 Оценка эффективности применения автоматизированной системы управления в процессе высокочастотной
сушки хвойной древесины.
У СЛОВ 1ЫЕ ОБОЗНАЧЕНИЯ.
ЛИТЕРАТУРА


Предложена математическая модель процесса, описывающая сушку как нестационарный процесс развития в пиломатериале градиента давления водяного пара, возникающего в результате интенсивного испарения под влиянием мощности внутренних источников тепла. Теоретическим и экспериментальным путем исследованы статические и динамические характеристики объекта. Осуществлен выбор управляющего и управляемого параметров. Третья глава посвящена постановке задачи оптимизации процесса сушки хвойной древесины в ВЧ-сушилке периодического действия. В качестве целевой функции выбран критерий «минимум прироста давления пара на единицу прироста мощности». Дополнительно исследована динамика объекта по каналу «мощность внутренних источников тепла - интенсивность прироста давления за единицу прироста мощности». Разработан алгоритм автоматического поиска оптимального режима сушки на объекте управления. Алгоритм основан на дискретном формировании целевой функции при шаговом изменении регулирующего воздействия. Рассчитаны параметры автоматического оптимизатора (шаг поискового движения, интервал регулирования, время поиска экстремума) в тактах управления. ВЧ-сушилкой для хвойной древесины. Основу АСУ составляет система экстремального регулирования шагового типа с переменным шагом поискового движения. Разработаны алгоритм и структурная схема АСУ. Предложенная система автоматически определяет и поддерживает оптимальный по заданному критерию режим сушки в условиях неконтролируемых возмущений. Эффективность АСУ проверялась путем расчета показателей работы системы экстре мал ьного регулирования в условиях резкого горизонтального дрейфа статической характеристики объекта, вызванного парамегрическими возмущениями. АСУ оптимальным режимом сушки хвойной древесины в ВЧ-электрическом поле, включающая автомат оптимизации с переменным шагом регулирования и обеспечивающая поиск и поддержание экстремума целевой функции в условиях ускоренного дрейфа статической характеристики объекта. Научная новизна. Разработана математическая модель сушки древесины в ВЧ-электрическом поле. Модель описывает сушку как фильтрационный перенос пара под действием градиента давления и учитывает распределенный характер изменения давления пара по толщине пиломатериала, а также зависимости коэффициента паропроницаемости от температуры и влагосодержания. Показано, что динамика ВЧ-сушилки по каналам «мощность внутренних источников тепла - избыточное давление пара в древесине», «мощность внутренних источников тепла — интенсивность прироста давления пара на единицу прироста мощности» описывается уравнениями апериодического звена с переменными коэффициентами. Предложена методология оптимизации высокочастотной сушки хвойной древесины, предусматривающая реализацию процесса в режимах, соответствующих максимальному мгновенному значению коэффициента паропроницаемости. В качестве целевой функции предложен критерий: «минимум прироста давления пара на единицу прироста мощности». Разработан алгоритм автоматического поиска экстремума целевой функции на объекте управления. Разработаны алгоритм и структура АСУ оптимальным режимом сушки хвойной древесины в высокочастотном элекгрическом поле. Система определяет и поддерживает оптимальный по заданному критерию режим сушки хвойной древесины в условиях неконтролируемых возмущений. Практическая ценность. Разработана методика определения зависимости коэффициента паропроницаемости древесины от влагосодержания непосредственно в процессе сушки. Показана эффекгивность применения АСУ оптимальным режимом сушки, обеспечивающей скоростную сушку при минимальных внутренних механических напряжениях в древесине. Реализация результатов. Предложенная технологическая схема установки и методология оптимизации режима сушки рекомендованы ООО “Профиль Лайн” (г. Приозерск) к использованию для сушки лесоматериалов из хвойной древесины до транспортной влажности - %. Апробация работы. Отдельные положения и результаты диссертации докладывались и обсуждались на Международной научной конференции «Математические методы в технике и технологиях (ММТТ-)» - Саратов: Саратов, гос. Санкт-Петербургского государственного технологического института (технического университета). Публикации. По теме диссертации опубликовано четыре работы.