Система автоматического управления технологическим процессом нагрева стальной проволоки и ленты при закалке в непрерывном конвейерном режиме

• Автор: Тун Мин Наинг
• Шифр специальности: 05.13.06
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2008
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 208 с. : ил.

ОГЛАВЛЕНИЕ
ВВЕДЕНИЕ.
ГЛАВА 1. АНАЛИЗ СОВРЕМЕННОГО СОСТОЯНИЯ ПРОЦЕССА УПРАВЛЕНИЯ ИНДУКЦИОННЫМ НАГРЕВОМ ДВИЖУЩЕГОСЯ ОБЪЕКТА
1.1. Математическое описание движущегося объекта индукционного нагрева как звена САУ.

1.2. Современные датчики температуры и датчики электрических параметров

1.3. Аппаратное обеспечение режима индукционного нагрева.

1.4. Современные регуляторы, системы управления объектом индукционного нагрева и их недостатки.

1.5. Цель и задачи диссертационной работы

Выводы по главе 1

ГЛАВА 2. МАТЕМАТИЧЕСКОЕ ОПИСАНИЕ ИНДУКЦИОННОГО НАГРЕВА ДВИЖУЩЕГОСЯ ОБЪЕКТА, КАК ОБЪЕКТА УПРАВЛЕНИЯ.

2.1. Общая характеристика объекта исследования.

2.2. Объект индукционного нагрева типа бесконечной ленты в непрерывном конвейерном режиме при управлении по мощности
2.3. Объект индукционного нагрева типа бесконечной проволоки в непрерывном конвейерном режиме при управлении по мощности
2.4. Модель объекта индукционного нагрева при управлении по скорости движения.
2.5. Динамические характеристики движущегося объекта
индукционного нагрева
Выводы по главе 2
Глава 3. ИССЛЕДОВАНИЕ УСТОЙЧИВОСТИ И КАЧЕСТВА САУ
ИНДУКЦИОННЫМ НАГРЕВОМ ДВИЖУЩИХСЯ ИЗДЕЛИЙ
3.1. Структура систем автоматического управления индукционным
нагревом изделий в непрерывном конвейерном режиме.
3.2. Устойчивость систем автоматического управления индукционным нагревом при управлении по температуре
3.3. Анализ качества САУ процессом индукционного нагрева при управлении по температуре.
3.4. Динамика систем управления индукционным нагревом по
косвенному параметру.
Выводы по главе 3
ГЛАВА 4. ПАРАМЕТРИЧЕСКАЯ ОПТИМИЗАЦИЯ САУ ПРОЦЕССОМ ИНДУКЦИОННОГО НАГРЕВА С ПОМОЩЬЮ КОМПЬЮТЕРНОГО МОДЕЛИРОВАНИЯ
4.1. Критерии и методы оптимизации.
4.2. Компьютерное моделирование режима параметрической оптимизации САУ.
4.3. Построение областей оптимальных значений коэффициентов настроек регулятора и анализ качества переходных процессов
4.4. Разработка алгоритма и программного приложения для обработки и демонстрации результатов компьютерного моделирования САУ процессом индукционного нагрева в непрерывном конвейерном
режиме.
Выводы по главе 4
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ


В работе проведено исследование САУ структур 1 и 2, как наиболее перспективных в настоящее время. В четвертой главе проведена параметрическая оптимизация систем по выбранным критериям качества и определены коэффициенты настроек управляющего устройства. Разработано программное приложение с помощью графического интерфейса пользователя (СП! МАТЬАВ для обработки и демонстрации результатов компьютерного моделирования САУ. В качестве критерия оптимизации можно использовать интегральные оценки качества. Анализируя типовые показатели качества САУ 1— и 2— структур с различными законами регулирования, можно отметить, что области оптимальных настроек как для объекта типа (а), так и для объекта типа (б) находятся в диапазоне кс= 0, ч* 1 с'1; Гу = 1,3 4 с. В заключении приведены основные выводы и результаты, полученные в ходе выполнения диссертационной работы. ГЛАВЛ 1. Современная техника высокочастотного нагрева включает в себя различные типы электротермических установок. В качестве источников электроэнергии повышенной частоты для питания индукционных нагревательных установок в настоящее время используются электромашинные, тиристорные и транзисторные преобразователи частоты. Помимо источников питания и устройств для передачи энергии в нагреваемое тело высокочастотные электротермические установки включают в себя согласующие элементы (трансформаторы и конденсаторные батареи), коммутационную аппаратуру, фидерные линии, приспособления для транспортирования деталей, а также устройства для автоматизации технологического процесса. Последние можно разделить на схемы релейной автоматики и системы непрерывного автоматического регулирования параметров процесса. К релейной автоматике относятся такие схемы, как пускорегулирующие схемы генераторов, обеспечивающие необходимую последовательность и правильное протекание операций при включении и отключении генераторов; схемы, обеспечивающие согласованную работу всех систем нагревательного поста - механической, электрической, гидравлической. Схемы релейной автоматики не специфичны для высокочастотных установок, принципиально не отличаются от широко известных релейных схем, применяемых во многих других отраслях техники и в настоящей работе не рассматриваются. Системы непрерывного автоматического регулирования параметров процесса индукционного нагрева появились значительно позднее схем релейной автоматики. Основной задачей ре1улирования режима нагрева является обеспечение идентичности свойств всех обработанных деталей при соблюдении качества, заданного технологией термообработки. Качественное решение этой задачи, т. В связи с этим, решению задачи управления объектом, как правило, должно предшествовать решение задачи получения математического описания управляемого технологического процесса. Второй этап связан непосредственно с синтезом САУ на базе полученной математической модели объекта управления. Рассмотрим состояние вопроса управления индукционным нагревом на настоящий момент с учетом наличия движения нагреваемой детали относительно индуктора, которое вносит ряд существенных особенностей в проблему регулирования процессом нагрева по сравнению с установками садочного типа. Особенности индукционного нагрева определяют соответствую ищи подход к теоретическим и экспериментальным исследованиям объекта индукционного нагрева как объекта автоматического регулирования с распределенными параметрами и нахождению его динамических характеристик. При процессе индукционного нагрева в подавляющем большинстве случаев за основной технологический параметр процесса принимают температуру нагреваемых изделий на выходе из индуктора, поскольку именно стабильность температуры нагреваемого изделия определяет стабильную повторяемость выходных параметров готового продукта (необходимую структуру металла, глубину закалки и др. Температурное поле нагреваемой детали описывается дифференциальным уравнением Фурье. В целом процесс индукционного нагрева стальных тел описывается системой дифференциальных уравнений Максвелла и Фурье для электромагнитного и температурного полей.