Оптимальное управление многозонными электрическими печами

• Автор: Тюрин, Илья Вячеславович
• Шифр специальности: 05.13.06
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2005
• Место защиты: Тамбов
• Количество страниц: 142 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ.

1 АВТОМАТИЧЕСКИЕ СИСТЕМЫ УПРАВЛЕНИЯ ЭЛЕКТРОПЕЧАМИ.

1.1 Электрические нагревательные печи.

1.2 Задачи оптимального управления тепловыми процессами

1.3. Системы оптимального управления

1.4. Постановка задачи исследования.

2 МОДЕЛИРОВАИЕ ПРОЦЕССОВ ДИНАМИКИ.

2.1 Режимы работы и постановки задач управления

многозонной электрической печью

2.2 Модель динамики печи

2.2.1 Структура модели динамики.
2.2.2 Модели динамики в центрах зон.
2.2.3 Модели межзонных переходов
2.2.4 Объединенная модель траектории фазовых координат
по длине печи
2.3 Идентификация моделей динамики.
2.3.1 Идентификация моделей центральных участков зон
2.3.2 Идентификация моделей межзонных переходов.
2.3.3 Идентификация объединенной модели.
Выводы по разделу
3. ААЛИЗ ЭНЕРГОСБЕРЕГАЮЩЕГО УПРАВЛЕИЯ
3.1. Задачи анализа оптимального управления многозонной
электрической печью
3.2 Методика полного анализа оптимального управления.
3.3 Полный анализ частной ЗОУ
3.4 Стратегии реализации оптимального управления.
Выводы по разделу.
4 СИНТЕЗ ЭНЕРГОСБЕРЕГАЮЩЕГО УГГРАВЛЕИЯ
4.1 Задачи синтеза оптимального управления
4.1.1 Общая задача синтеза оптимальных
управляющих воздействий
4.1.2 Синтез ОУ в реальном времени
применительно к частной ЗОУ
4.1.3 Синтез ОУ разогревом остыванием печи
4.1.4 Синтез ОУ в режиме стабилизации.
4.1.5 Совмещенный синтез ОУ.
4.1.6 Синтез алгоритмического обеспечения.
4.2 Разработка системы оптимального управления печью
4.2.1 Выбор оптимального варианта системы управления
4.3 Реализация системы управления печью
Выводы по разделу
ЗАКЛЮЧЕНИЕ.
АББРЕВИАТУРЫ.
ЛИТЕРАТУРА


Па основании проведенного обзора литературных источников выделена область исследования, определена цель и задачи работы. Во второй главе проводится анализ режимов работы и даются постановки задач управления многозонными печами. Для численного решения этих задач разрабатывается комплекс математических моделей динамики и методы их идентификации для различных стадий работы МЗП. При решении задачи идентификации модели объекта с распределенными параметрами в основном используются три подхода. Первый связан с получением аналитического решения модели в виде дифференциальных уравнений в частных производных. Второй предусматривает замену системы с распределенными параметрами несколькими объектами с сосредоточенными параметрами с последующей оценкой их параметров дифференциальными уравнениями ограниченной размерности по экспериментальным данным. Третий подход основан на методах численного решения задачи теплообмена, например, с использованием метода конечных элементов. Для получения модели объекта, удовлетворяющей требуемой точности и легко реализуемой микропроцессорным контроллером, были использованы методы второго подхода решения задачи идентификации для тех пространственных участков объекта, где легко получить экспериментальные данные, и третий подход для определения вида модели в оставшихся областях пространства. В третьей главе решаются задачи анализа оптимального управления отдельными зонами печи и объектом в целом. В основе исследований лежит полный анализ энергосберегающего управления для частных задач управления. Полный анализ задачи оптимального управления (ЗОУ) выполняется с использованием принципа максимума и метода синтезирующих переменных. Результаты полного анализа ЗОУ позволяют для задаваемого массива исходных данных оперативно рассчитывать вид и параметры функции ОУ. Четвертая глава содержит постановки и решения задач синтеза, а также этапы проектирования системы оптимального управления многозонной электрической печью. ОУ, т. Полученная функционально-информационная модель комплекса работ по проектированию СОУ многозонной печью, основанная на принципе динамической вариантности, позволяет выбрать оптимальный вариант системы управления. Разработанные модели и алгоритмы реализованы в системе управления электрической многозонной двухканальной печью, предназначенной для термической обработки заготовок терморезисторов в воздушной среде. В приложения вынесены описания конструкции печи, системы управления со 8САОЛ-системой, результаты идентификации моделей. Промышленные электрические печи находят широкое применение во многих производственных отраслях. Главным достоинством этих печей по сравнению с печами пламенного типа заключается в возможности производить продукцию требуемого уровня качества при минимальных затратах энергоносителя. В электропечах электрическая энергия преобразуется в тепловую, такое преобразование и подвод тепловой энергии к нагреваемому телу осуществляется различными способами [5]. Классификация методов электронагрсва приведена на рис. Наиболее распространен метод электронагрева сопротивлением. Например, получение качественных керамических изделий производится только в печах сопротивления. При электронагреве сопротивлением различают прямой (электрический ток протекает непосредственно по нагреваемому телу) и косвенный нагрев (ток проходит по специальному нагревателю и выделяемое в нем тепло передается нагреваемому телу теплообменом). Во многих случаях тепло распространяется с участием двух или трех видов теплообмена. Классификация нагревательных печей по характеру цикла действия приведена на рис. Такие печи имеют различную форму, способы загрузки и транспортировку нагреваемых изделий. Печи периодического действия наиболее универсальны с точки зрения обрабатываемых материалов и режимов работы, они применяются, в основном, в мелкосерийном и единичном производстве. Печи непрерывного действия применяются в серийном и массовом производстве, они более автоматизированы по сравнению с печами периодического действия и могут использоваться в гибких автоматизированных линиях.