Автоматизированная система управления технологическими процессами газотермического нанесения покрытий на основе алгоритмов адаптации и координации

• Автор: Хасанов, Зимфир Махмутович
• Шифр специальности: 05.13.06
• Научная степень: Докторская
• Год защиты: 2009
• Место защиты: Уфа
• Количество страниц: 394 с. : ил.

ОГЛАВЛЕНИЕ

Принятые сокращения

Введение.

Глава 1. Анализ проблем автоматизации ТП ГНП.

1.1. Актуальность проблем автоматизации ТП ГНП

1.2. Анализ проблем построения АСУ ТП П ТП

1.3. Анализ принципов построения адаптивных САУ.

1.4. Цели и задачи исследований.

Выводы по главе 1

Глава 2. Разработка методологических основ построения АСУ ТП ГНП

2.1. Проблемы построения АСУ ТП ГНП.

2.2. Методологические подходы синтеза подсистем АСУ ТП ГНП.
2.3. Концепция построения адаптивных САУ для АСУ ТП ГНП
2.4. Обобщенная структура АСУ ТП ГНП.
Выводы по главе 2.
Глава 3. Разработка математических моделей управления ТП ГНП
3.1. Задачи управления процессами теплообмена в ТП ГН
3.2. Определение поверхностного теплообмена и
коэффициента теплопроводности покрытия из
диэлектрических материалов.
3.3. Математическая модель управления процессами теплообмена в приповерхностных слоях из диэлектрических материалов.
3.4. Моделирование процессов нанесения покрытий при вынужденных колебаниях детали относительно оси вращения
3.5. Расчет вынужденных колебаний детали с непрерывно распределенным покрытием.
3.6. Алгоритм расчета параметров вынужденных колебаний детали с неравномерным покрытием относительно оси вращения.
3.7. Математическая модель переноса частиц в плазменной
Выводы по главе 3
Глава 4. Разработка теоретических основ синтеза САУ плазменной
струей.
4.1. Плазменная струя как динамический объект управления САУ
4.2. Адаптивные алгоритмы для термодинамических процессов
в плазменной струе.
4.3. Синтез адаптивной САУ плазменной струей.
4.4. Синтез адаптивной САУ плазменной струей с сигнальной настройкой на внешнем контуре.
4.5. Синтез адаптивной САУ плазменной струей с
настраиваемой моделью и настраиваемой обратной связью
Выводы по главе 4
Глава 5. Синтез алгоритмов управления перемещением каретки
плазмотрона
5.1. Синтез алгоритмов основного контура управления
перемещением каретки плазмотрона.
5.2. Синтез цифрового регулятора адаптивной САУ
перемещением каретки плазмотрона.
5.3. Синтез алгоритма интерполяции для цифрового
регулятора перемещения каретки плазмотрона.
5.4. Синтез алгоритмов управления адаптивной САУ
перемещением каретки плазмотрона.
5.5. Синтез алгоритма оптимального адаптивного управления ЭМС перемещением каретки плазмотрона.
Выводы по главе 5.
Глава 6. Синтез алгоритмов идентификации и структур цифровых
фильтров для адаптивных СЛУ.
6.1. Синтез беспоисковых алгоритмов идентификации для адаптивных САУ
6.2. Синтез нелинейного цифрового фильтра.
6.3. Особенности синтеза нелинейных фильтров для
цифрового регулятора перемещения плазмотрона
6.4 Модель цифрового регулятора перемещения каретки плазмотрона в пространстве состояний
6.5. Синтез рекурсивного цифрового фильтра адаптивной
САУ перемещением каретки плазмотрона
Выводы по главе 6.
Глава 7. Построение и исследование подсистем АСУ ТП ГНП
7.1. Особенности построения и структура АСУ ТП электродугового плазменного напыления.
7.2. Этапы построения цифровых адаптивных регуляторов плазмообразующих газов
7.3. Структура САУ источником питания плазматрона.
7.4. Программное обеспечение АСУ ТП ГНП.
7.5 Помехоустойчивость подсистем АСУ ТП ГНП.
7.6. Оценка помехоустойчивости адаптивной САУ.
Выводы по главе 7.
Заключение
Список литературы


На следующем этапе эти уравнения преобразуются к обыкновенным дифференциальным уравнениям, при этом физически значимые параметры состояния ТП трансформируются в абстрактные величины, недоступные для физических измерений. Методика перехода от исходных уравнений динамики и феноменологических уравнений к системам обыкновенных дифференциальных уравнений без потери основных параметров пространства состояний получаемой модели рассматривалась в работе автора 4. Все выше перечисленные неопределенности определяются сложными физическими и химическими законами, полностью учесть которые практически невозможно. Поэтому при выводе уравнений движения исполнительных механизмов АСУ ТП уже на этапе формирования эталонной модели управления обычно учитываются лишь наиболее важные параметры, которые позволяют достаточно адекватно описывать динамические режимы в реальном масштабе времени и в реальном пространстве , 3, 4, 9, 1, 9. Далее, при использовании этих моделей управления на реальных АСУ ТП ГНП должны найти свое решение задачи до учета и задачи оценки влияния не рассмотренных ранее малозначимых параметров возмущений технологического процесса. Использование адаптивных обратных связей в АСУ вместе с состоятельными оценками определяет идентификационный подход к задаче адаптивного управления ТП ГНИ. В рамках этого подхода известно, что текущие оценки неизвестных параметров используются при формировании управляющих воздействий. Следовательно, установление состоятельности оценок неизвестных параметров представляет самостоятельную задачу. При создании АСУ ТП ГНП предъявляют дополнительные требования к измерительным системам. На сегодняшний день, к сожалению, существующие методики и приборы контроля для ТП ГНП недостаточно совершенны, и вопросам построения алгоритмов обработки измерительной информации уделяется мало времени. На этапе разработки алгоритма работы измерительной системы необходимо не только обоснование последовательности переработки измерительной информации, но и оценка рациональных временных интервалов опроса датчиков и погрешностей их измерения 2. Характерной особенностью систем контроля являются переменные условия подключения к АСУ ТП, поэтому адаптивная коммутация дает возможность подключить для управления только те датчики, сигналы которых существенно изменились с момента предыдущей серии измерений. Повышение точности и быстродействия АСУ ТП может быть достигнуто с помощью адаптации времени измерения и адаптивной коррекции результатов измерений датчиков, которая делится на динамическую адаптивную коррекцию и статическую адаптивную коррекцию. Адаптация к шуму, сопровождающему измеряемые сигналы, состоит либо в автоподстройке фильтров, либо в изменении времени интегрирования. Возможны и программные реализации адаптации этого вида, использование цифровых перестраиваемых фильтров 5. Следует отметить отсутствие приборов и методов измерения свойств покрытий в автоматизированном непрерывном технологическом процессе их нанесения. АСУ ТП ГП на сегодня изучены недостаточно. Таким образом, проведенный анализ позволил сформулировать основные требования к АСУ ТП ГНП и выбрать для нее необходимые функциональные подсистемы. Эти подсистемы должны быть многосвязанными и многорежимными, что требует согласования путем координации процесса функционирования, как отдельных подсистем, так и всех подсистем в целом. ТП ГНП. Кроме того, анализ литературных данных и материалов, размещенных в сети Интернет, показал на отсутствие концепции построения АСУ ТП ГНП, обеспечивающей целостность цели управления, согласование реализуемых системой управления задач и взаимную увязку, от которых непосредственно зависят эффективность ТП ГНП. Поэтому синтез и исследование подсистем АСУ ТП ГНП также являются весьма актуальными задачами. Характерной особенностью большинства АСУ ТП ГНП, как было показано выше, являются переменные условия работы, поэтому для обеспечения высоких технических характеристик этих систем управления они должны гибко приспосабливаться к происходящим изменениям. Применение адаптации один из основных путей решения этой задачи. Проведем анализ принципов построения адаптивных систем с точки зрения общих тенденций развития АСУ ТП ГНП.