Управление технологическим процессом температурного отжига трансформаторной стали на основе аппарата нечеткой логики

• Автор: Кудинов, Иван Юрьевич
• Шифр специальности: 05.13.06
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2009
• Место защиты: Липецк
• Количество страниц: 136 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ

1. ДИАЛИЗ ПЕЧИ ОТЖИГА КАК ОБЪЕКТА УПРАВЛЕНИЯ И ПОСТАНОВКА ЗАДАЧИ ИССЛЕДОВАНИЯ

1.1. Описание и анализ электрических печей отжига трансформаторной стали

1.2. Обзор методов анализа и синтеза релейных систем

1.3. Обзор методов идентификации динамики тепловых объектов

1.4. Постановка задачи исследования.

2. ИМИТАЦИОННОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ СИСТЕМЫ СТАБИЛИЗАЦИИ ТЕМПЕРАТУРЫ ОТЖИГА

2.1. Построение нечткой разностной ТБК модели.

2.2. Алгоритмы параметрической идентификации нечткой модели.

2.3. Алгоритмы структурной идентификации нечткой модели

2.4.Организующий алгоритм идентификации.
2.5. Программный эмулятор для построения нечетких моделей и исследования систем управления
2.6. Определение типа релейно импульсного управления
2.7. Выводы по второй главе.
3. РАЗРАБОТКА НЕЧТКОГО РЕГУЛЯТОРА ТЕМПЕРАТУРЫ ОТЖИГА.
3.1. Особенности стабилизации температуры отжига
3.2. Разработка многопозиционного регулятора
3.3. Разработка широтноимпульсного регулятора
3.4. Разработка комбинированного регулятора.
3.5. Анализ процессов регулирования.
3.6. Выводы по третьей главе
4. АДАПТАЦИЯ НЕЧЕТКОГО РЕГУЛЯТОРА И ЕГО РЕАЛИЗАЦИЯ В СИСТЕМЕ СТАБИЛИЗАЦИИ ТЕМПЕРАТУРЫ ОТЖИГА В КОЛПАКОВЫХ ПЕЧАХ
4.1. Определение параметров адаптации
4.2. Постановка задачи адаптации.
4.3. Алгоритм адаптации параметров комбинированного регулятора
4.4. Параметрическая адаптация комбинированного регулятора
4.5. Техническая и программная реализация системы стабилизации температуры отжига трансформаторной стали
4.6. Выводы по четвртой главе
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
ЛИТЕРАТУРА


В работах [1,6, , , ] проведены имитационные исследования системы стабилизации, а в [2, 4, 9, - ,-] разработаны нечеткий регулятор температуры отжига и алгоритм адаптации. Структура и объем работы. Диссертационная работа состоит из введения, четырех глав, заключения, списка использованной литературы и приложения. Основная часть работы изложена на 7 страницах машинописного текста, содержит рисунков и таблиц. Список литературы включает 9 наименований. Приложение на 9 страницах включает 1 таблицу и 4 рисунка. Первый этап построения системы стабилизации температуры отжига начинается с описания и анализа колпаковой электрической печи как объекта управления. Проводится обзор методов и систем релейного управления технологическими процессами, а также методов моделирования динамики технологических процессов. Глава завершается постановкой задачи управления, па основании которой формулируются основные задачи исследования. Термическое отделение листопрокатного цеха №2 Новолипецкого металлургического комбината состоит из электрических колпаковых печей тина СГВ, в которых осуществляется отжиг трансформаторной стали [I, , ]. Рис. Объем свободного пространства печи составляет около м Температура отжига измеряется в грех зонах уь у2, уз> обогреваемых тремя электрическими нагревателями Н|, Н2, Из. Регуляторы выполнены в виде автономных программных модулей АСУТП высокотемпературного отжига, функционирующих под управлением операционной системы реального времени, реализованной на базе персональных компьютеров ІВМ РС. Задачи программной стабилизации температурного отжига выполняются с периодом в одну минуту. Управление газовым режимом не рассматривается. Основной задачей управления колпаковой печью является поддержание температуры отжига в трех зонах у,(І), і = 1, 2, 3, близкой к заданной Заданная температура отжига представляет собой функцию времени, форма которой зависит от марки стали. Наиболее типичный вид функции у°(/) представлен на рис. Рис. Задание на отжиг по температуре вводится оператором с дисплея в виде координат узловых точек кусочно-линейных графиков режима отжига. На графике можно выделить участки подъема, постоянного значения (0°С и °С) и снижения заданной температуры у°(г). На участке (/о, /|) включаются все нагреватели и не требуется с высокой точностью поддерживать температуру отжига. Охлаждение металла на участке (/5, /6) происходит при отключении всех нагревателей. Наибольший интерес представляет стабилизация температуры отжига на участках tj)9 j - 2,5, и в особенности на участках (/2, h) и (/4, /5), где предъявляются достаточно жесткие условия к ошибке или отклонению ei(0 = У°(0~У,(0 текущей температуры y,(t) от заданной yt). В целях упрощения изложения каждый участок стабилизации температуры (t2, /3) или (/. О, Т. Продолжительность отжига по технологической инструкции составляет 0 часов, в том числе нагрев - до часов, остальное время - охлаждение рулонов. На основании описания колпаковой печи (рис. К входным возмущающим переменным относятся давление и влажность окружающей газовой смеси, которые оказывают несущественное влияние на выходную температуру в зонах, поэтому исключим указанные переменные из внимания. Управления действуют с некоторым запаздыванием, достигающим трех и более минут. Временной шаг дискретизации равен одной минуте, что обусловлено возможностями контактной системы. Выходной переменной является температура отжига в трех зонах y,(t), i = l, 2, 3, изменяющаяся по программе, изображенной на рис. Рассмотрим некоторые особенности процессов регулирования при двух заданных значениях температуры отжига yG = 0°С и у° = °С. Каждое управление и,(г)у помимо температуры у,(/) в основной /-ой зоне, оказывает заметное влияние на температуру в остальных зонах, т. Автономность контуров двухпозиционного регулирования неизбежно приводит к значительным и незатухающим колебаниям температуры с ошибками еД/) = у0 (О ". У/(О* / = 1, 2,. Г, превышающими принятую допустимую величину е° = °С (рис. Рис. Причем, частота колебаний при у0 = °С гораздо выше (примерно в 2 раза), чем при у0 = 0°С, т.