Оптимальное проектирование и управление индукционным нагревателем непрерывного действия с дискретной выдачей заготовок широкой номенклатуры

• Автор: Бойков, Юрий Николаевич
• Шифр специальности: 05.13.07
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 1984
• Место защиты: Куйбышев
• Количество страниц: 191 c. : ил

СОДЕРЖАНИЕ
Введение
1. Исследование индукционного нагревателя непрерывного действия с дискретной выдачей ферромагнитных заготовок

как объекта проектирования и управления . .

1.1. Математическое моделирование индукционного нагревателя

1.2. Стационарные режимы работы индукционного нагревателя

и их основные характеристики .

1.3. Оптимизация стационарного режима работы индукционного нагревателя .

1.4. Исследование переходных режимов работы

индукционного нагревателя .

1.5.Оптимизация переходных режимов в

индукционном нагревателе
Основные результаты и выводы
2. Задача оптимального проектирования и управления индукционными нагревателями непрерывного действия с дискретной выдачей ферромагнитных заготовок
широкой номенклатуры
2.1. Математическая формулировка задачи
2.2. Алгоритм решения задачи оптимального
проектирования и управления .
Основные результаты и выводы
3. Структура, математическое, информационное и программное обеспечения проектирующей подсистемы автоматизированного проектирования конструкции и алгоритмов управления индукционным нагревателем непрерывного действия с
дискретной выдачей заготовок .
3.1. Структура проектирующей подсистемы.
3.2. Математическое обеспечение проектирующей подсистемы
3.3. Информационное и программное обеспечение
проектирующей подсистемы
Основные результаты и выводы
4. Техническая реализация систем автоматического управления индукционным нагревателем непрерывного действия с дискретной выдачей заготовок широкой номенклатуры
4.1. Система управления стационарными режимами работы индукционного нагревателя .
4.2. Система автоматического регулирования со индукционного нагревателя .
4.3. Система управления переходными режимами работы индукционного нагревателя .
4.4. Многоканальное управление комплексом
источник питания индукционный нагреватель .
Основные результаты и выводы
Заключение.
Литература


ИННД), так и путем выбора режима нагрева, т. Существенной стороной работы ИННД являются переходные режимы, возникающие при смене номенклатуры нагреваемых заготовок и при пуске; ИННД. Эти режимы сопровождаются существенными отклоне-нияш режимов нагрева от стационарных и могут оказать заметное влияние на качество функционирования нагревательной установки. Очевидно, что максимальной эффективности работы ИННД можно достичь лишь при совместном решении задачи проектирования и управления им с учетом особенностей его работы в стационарных и переходных режимах. Рис. Т(Х))у(Т(Х))§^}= й^(Л(Т(Х)0Га4Т(х)+Ь? Т(Х),Н), (1. ЛтгВ = О, (I. Однако, даже численное определение температурного поля в загрузке ИННД при помощи модели 1. С~с(Т) - удельная теплоемкость, х)-Л(Т) - коэффициент теплопроводности, а также нелинейного распределения потока тепловых потерь с поверхности загрузки по длине индуктора. У.5) на относительно неззависимые тепловую и электромагнитную модели индуктора, представив математическую модель ИННД с феррошгнит-ной цилиндрической загрузкой в виде системы линейных одномерных уравнений теплопроводности с граничным! Т/ (7, О) -//(/), (2. Я&ь-У + д} = О, а. ТеСО,Д%-]9 7У? Здесь 7^(7, 7) _ температура с-й заготовки; , // ,3. Т - время; А/ - радиус заготовки; др - тепловой поток, отражающий потери с поверхности заготовки; ? З настоящей работа); - количество заготовок в индукторе; А4 ~ число интервалов дискретизации времени процесса нагрева. Таким образом, в исходной постановке теплофизические параметри кавдой заготовки различны и определяются ее температурой в начале интервала времени А2/ , а на протяжении этого интервала неизиенны. Кроме того, на а Т/ неизменным считается характер распределения внутренних источников для каждой заготовки. В работе [М] обосновано использование линеаризованной модели (+0) и показано, что при выполнении условия ЛТ^О данная модель асимптотически стремится к наиболее адекватной объекту модели ({. Линеаризованная модель ({. Х/ по результатам расчетов на шаге А 4]-! Ъ% отклонения от результатов расчетов на нелинейной модели. В рамках математической модели: температурного, поля в загрузке индуктора (4. Вторая расчетная модель построена на аналитическом решении системы (4. Здесь - относительная координата; г(- ~уру%. Кирпичева и Померанцева дляг’-й заготовки нау-м этапе расчета; ^ - функция Бесселя нулевого порядка ;у% -корень уравнения , ~Г§- - базовая температура. При подстановке в {1. Т»-< +'5у(К-Гы,/)-#у(гу-Ъ,, 4 (1. V -и этапе нагрева. Выбор той или иной расчетной модели определяется спецификой конкретной задачи и уровнем используемой вычислительной техники. Качество работы ШЩ с ферромагнитной загрузкой в условиях крупносерийного производства в стационарных режимах определяет текхнико-экономическую эффективность индукционного нагрева в целом. В настоящее время в расчетной практике широко распространены методы ? ШЩ, практически не используя ЦВМ. Благодаря простоте, наглядности, достаточной Сна инженерном уровне) точности указанных методов, их возможности далеко не исчерпаны. Однако в связи с широким внедрением ЦВМ в практику проектирования ИНУ все большее предпочтение отдается новым методам расчета , 7, обладающим значительно более высокими возможностями, в частности, позволяющим получать пространственное распределение электромагнитного и температурного полей в системе "индуктор-металл", наиболее полно учитывать физически присущие процессу индукционного нагрева нелинейности:. К недостаткам перечисленных методов можно отнести вычислительные трудности, вызванные большой сложностью используемых моделей, практически парализующих ЦВМ типа ЕС- как по необходимой памяти, так и по времени, что не только не позволяет провести до конца проектирование ИНУ о выбором всех ее конструктивных параметров, не закрепляя жестко большую часть из них до начала процесса проектирования, но иногда использование этих методов просто недоступно широкому кругу проектировщиков из-за отсутствия соответствующего программного обеспечения.