Энергосберегающее управление электрокамерными печами

• Автор: Белоусов, Олег Андреевич
• Шифр специальности: 05.13.06
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2005
• Место защиты: Тамбов
• Количество страниц: 161 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ

ОС1ЮВНЫЕ УСЛОВ1ЕЫЕ ОБОЗНАЧЕНИЯ И АББРЕВИАТУРЫ

ВВЕДЕНИЕ

1 СИСТЕМЫ УПРАВЛЕНИЯ ЭЛЕКТРОКАМЕРНЫМИ ПЕЧАМИ

1.1 Камерные печи

1.2 Оптимальное управление печами

1.3 Аппаратно программные средства систем управления

1.4 Постановка задачи исследования

2 АНАЛИЗ ЭНЕРГОСБЕРЕГАЮЩЕГО УПРАВЛЕНИЯ

2.1 Постановки задач управления

2.2 Задачи идентификации

2.3 Анализ задач оптимального управления
2.3.1 Полный анализ оптимального управления
2.3.2 Прямые и обратные задачи оптимального управления
2.3.3 Программная стратегия. Виды функций оптимально го управления
2.3.4 Позиционная стратегия устойчивость систем оптимального управления
2.3.5 Модифицированный алгоритм энергосберегающего регулирования
Выводы по разделу
3 СИНТЕЗ ЭНЕРГОСБЕРЕГАЮЩЕГО УПРАВЛЕНИЯ
3.1 Задачи синтеза оптимального управления
3.2 Алгоритмическое обеспечение и структуры систем энергосберегающего управления
3.3 Проектирование систем энергосберегающего управления
Выводы по разделу
3 4 РЕАЛИЗАЦИЯ СИСТЕМЫ ОПТИМАЛЬНОГО
ЭНЕРГОСБЕРЕГАЮЩЕГО УПРАВЛЕИЯ 4.1 Разработка системы энергосберегающего управления
4.1.1 Идентификация моделей электрокамерных печей
4.1.2 Анализ нечеткого регулирования
4.2 Аппаратно программные средства
4.3 Энергосберегающее управление электрокамерной печью
4.4 Энергосберегающее управление группой электрокамерных печей
ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ РАБОТЫ
ЛИТЕРАТУРА


К прямым относятся задачи: проверка существования решения ЗОУ; определение вида функции оптимального управления (ОУ) или синтезирующей функции; расчет траектории изменения оптимального управления; расчет оптимальной траектории вектора фазовых координат; оценка значения минимизируемого функционала и экономии энергозатрат по сравнению с традиционным управлением; исследование влияния изменения значений компонентов массива исходных данных ЗОУ на энергозатраты. Применительно к тепловым аппаратам решаются следующие обратные задачи: определение исходных данных, при которых решение ЗОУ существует; обеспечение требуемого запаса практической устойчивости замкнутой системы управления с позиционной стратегией; определение значения массива исходных данных, при котором минимизируемый функционал будет не выше требуемого. Для выполнения полного анализа ОУ на множестве состояний функционирования используются принцип максимума и метод синтезирующих переменных. Для систем управления с позиционной стратегией рассмотрены задачи обеспечения устойчивости. В третей главе “Синтез энергосберегающего управления ” на основе полученных в главе 2 результатов полного анализа ЗОУ на множестве состояния функционирования рассматриваются задачи синтеза энергосберегающего управления. Наибольший интерес для практики представляют задачи синтеза управляющих воздействий в реальном времени с использованием программной и позиционной стратегий. При программной стратегии задача синтеза ОУ в реальном времени решается непосредственно микропроцессорным управляющим устройством. Разработка алгоритмического обеспечения для системы энергосберегающего управления решается в автоматизированном режиме проектировщиком. В четвертой главе "Реализация систем оптимального энергосберегающего управления" рассматриваются практические аспекты энергосберегающего управления электрокамерными печами. При идентификации моделей динамики использованы экспериментальные данные, содержащие термограммы при различных вариантах загрузки (догрузки) и длительности открытой дверцы печи. Результаты исследований внесены в базу данных, которая позволяет решать задачи анализа и синтеза энергосберегающего управления. Управление тепловыми режимами группой электрокамерных печей осуществляется системой энергосберегающего управления, в которую входят: блок синтеза цели, виртуальный датчик, экспертная система с базой знаний, база данных, блоки задач, алгоритмов, принятия решений, выработки управлений, исполнения управления и прогноза результатов управления. В системе используется обобщенный алгоритм, в котором сочетаются методы синтезирующих переменных и нечеткой логики. Ethernet, а также выход в глобальную сеть Internet. Это позволяет передавать данные о работе группы печей или участка термообработки на единую базу данных с возможностью не только постоянного визуального контроля и накопления данных, но и изменения или корректировки процесса термообработки в режиме удаленного доступа. В приложения вынесены описания технических средств, тексты программ для микроконтроллера управляющего устройства и акты внедрения. Рост цен на электроэнергию и топливо, развитие информационных технологий, с одной стороны, увеличение количества энергоемких аппаратов, с другой, требуют принятия рациональных решений в области энергосбережения, которые позволят значительно снизить энергопотребление. Использование энергосберегающего управления энергоемкими аппаратами позволит определять оптимальные режимы работы в различных состояниях функционирования и улучшить технико-экономические характеристики разрабатываемых изделий. Камерные печи Электронагрев широко применяется практически во всех отраслях промышленности. Основным преимуществом электронагрева по сравнению с другими видами нагрева является возможность производить продукцию с высокими свойствами при минимальных затратах первичных ресурсов. Внедрение электронагрева вместо пламенного уменьшает отрицательное воздействие на окружающую среду за счет снижения выделения в атмосферу вредных газов, меньшим загрязнением сточных вод и способствует более экономному использованию природных ресурсов[1-4]. Электротермическое оборудование различается по принципу действия, конструкции и основным параметрам. Распространенным представителем электрических печей являются электрокамерные печи. Они применяются для термообработки материалов, сушки и прокалки, нанесения покрытий, химико-термического упрочнения и других целей.