Анализ и оперативный синтез оптимального управления тепловыми аппаратами с электронагревом

• Автор: Кабанов, Алексей Анатольевич
• Шифр специальности: 05.13.06
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2003
• Место защиты: Тамбов
• Количество страниц: 145 с.

СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ

1 ПРОЕКТИРОВАНИЕ ЭНЕРГОСБЕРЕГАЮЩИХ АВТОМАТИЧЕСКИХ СИСТЕМ УПРАВЛЕНИЯ.

1.1 Объекты с электронагревом

1.1.1 Электрические печи.

1.1.2 Вулканизационные прессы

1.2 Задачи оптимального управления

1.3 Технические средства управляющих устройств

1.4 Алгоритмическое и программное обеспечение автоматических систем управления

1.5 Постановка задачи исследования

2 АНАЛИЗ ЭНЕРГОСБЕРЕГАЮЩЕГО УПРАВЛЕНИЯ

2.1 Постановки задач энергосберегающего управления тепловыми аппаратами
2.2 Полный анализ оптимального управления.
2.3 Базовое алгоритмическое обеспечение.
2.3.1 Программная стратегия
2.3.2 Позиционная стратегия
3 СИНТЕЗ ЭНЕРГОСБЕРЕГАЮЩЕГО УПРАВЛЕНИЯ
3.1 Постановки задач синтеза оптимального управления
3.2 Проектирование систем энергосберегающего
управления.
3.3 Сопровождение систем энергосберегающего управления на этапе эксплуатации САЬБтехнология
4 РЕАЛИЗАЦИЯ СИСТЕМЫ ОПТИМАЛЬНОГО
ЭНЕРГОСБЕРЕГАЮЩЕГО УПРАВЛЕНИЯ.
4.1 Методика разработки систем энергосберегающего управления
4.1.1 Идентификация моделей аппаратов с электронагревом.
4.1.2 Анализ и синтез оптимального управления.
4.1.3 Технические средства
4.2 Энергосберегающее управление вулканизатором
4.3 Система энергосберегающего управления процессами в электрической печи
4.4 Области применения полученных результатов.
4.4.1 Удаленный доступ.
4.4.2 Ресурсосберегающее управление транспортными средствами
ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ РАБОТЫ.
ЛИТЕРАТУРА


При идентификации моделей динамики проведены эксперименты и определены зависимости времени запаздывания от режима работы. Результаты исследований внесены в базу данных, которая позволяет в режиме online решать задачи анализа и синтеза энергосберегающего управления. Для централизованного управления процессами объектов предложено использовать удаленный доступ, интегрирующий телефонные системы масштаба предприятия с сетями передачи данных и с компьютерными системами для обеспечения всех приложений СП (голосовая почта, доступ к базам данных, диспетчерские системы, call-centers и др. Это особенно актуально при совместной работе территориально расстредоточенных проектных групп. Разработанные алгоритмы и микропроцессорные устройства апробированы и на других динамических объектах, в частности, на транспортных средствах. В приложении вынесены численные результаты расчетов при анализе и синтезе оптимального управления, описание технических средств управления и тексты программ для микропроцессорного управляющего устройства. Рост цен на электроэнергию и топливо, с одной стороны, и увеличение количества энергоемких аппаратов, с другой, требует принятия рациональных решений в области энергосбережения, которые позволят значительно снизить энергопотребление. В главе рассматриваются особенности тепловых аппаратов с электронагревом как объектов управления, постановки задач энергосберегающего управления, современные микропроцессорные комплексы и системы автоматического управления процессами в аппаратах, математическое, алгоритмическое обеспечение и прикладные пакеты программ для автоматизированного проектирования систем оптимального управления. Электронагрев широко применяется практически во всех отраслях промышленности. Основное преимущество электронагрева в сравнении с другими видами нагрева заключается в возможности производить продукцию с высокими свойствами при минимальных затратах первичных ресурсов. Электротермическое оборудование различается по принципу действия, конструкции и основным параметрам. Выделяют два класса объектов с электронагревом, это электропечи, имеющие нагревательные камеры, в которые помещаются нагреваемые тела, и электротермические устройства, не имеющие нагревательной камеры. Внедрение электронагрева вместо пламенного уменьшает отрицательное воздействие на окружающую среду за счет снижения выделения в атмосферу вредных газов, меньшим загрязнением сточных вод, более экономного использования природных ресурсов. Распространенным представителем электрических печей являются нагревательные печи. Они применяются для термообработки материалов, сушки и прокалки, нанесения покрытий, химико-термического упрочнения и других целей. В электрических печах используются следующие методы нагрева: сопротивлением, индукционный, дуговой, лазерный, ионный, диэлектрический, электроннолучевой и перекачиванием тепла [5-]. Наиболее распространен метод электронагрева сопротивлением. Например, получение качественных керамических изделий производится только в печах сопротивления. При электронагреве сопротивлением различают прямой нагрев (электрический ток протекает непосредственно по нагреваемому телу) и косвенный (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. Определяющее значение для низких температур (до 0°С) имеет нагрев конвекцией, при высоких (свыше °С) излучением. По типу применяемого нагревательного элемента широкое распространение получили следующие нагревательные печи. Печи с нагревателями на трубках. По такой схеме делается большинство современных печей. Конструкция обеспечивает максимально возможную температуру для данного типа проволоки. Особое внимание здесь следует уделять качеству трубок и надежности креплений. Также необходимо, чтобы выполнялись максимально допустимые значения для поверхностной мощности. Печи с нагревателями в пазах стенок. По характеристикам незначительно уступают печам с трубками, но более удобны для изготовления. В этих печах также следует закреплять спирали, т.