Разработка мультипроцессной системы адаптивного управления электрическими печами сопротивления

• Автор: Смирнов, Максим Александрович
• Шифр специальности: 05.13.06
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2012
• Место защиты: Кострома
• Количество страниц: 130 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ
СПИСОК ИСПОЛЬЗУЕМЫХ СОКРАЩЕНИЙ
ВВЕДЕНИЕ
ЕЛАВА Е ОБОСНОВАНИЕ НЕОБХОДИМОСТИ ПРИМЕНЕНИЯ АДАПТИВНЫХ СИСТЕМ УПРАВЛЕНИЯ ЭЛЕКТРИЧЕСКИМИ ПЕЧАМИ СОПРОТИВЛЕНИЯ
1.1 Классификация электрических печей сопротивления и их место в промышленности
1.2 Режимы термообработки в электрических печах сопротивления
1.3 Достоинства и недостатки применяемых на практике регуляторов электрических печей сопротивления
1.4 Актуальность проблемы адаптивного управления электропечами
Выводы
ГЛАВА 2. СОСТОЯНИЕ ВОПРОСОВ ПРИМЕНЕНИЯ СИСТЕМ АДАПТИВНОГО УПРАВЛЕНИЯ
2.1 Условия целесообразности применения систем адаптивного управления в промышленном производстве
2.2 Проблемы построения адаптивных контроллеров и применяемые на практике методы самонастройки
2.3 Обзор программных продуктов настройки регуляторов
2.4 Обзор серийных адаптивных контроллеров
Выводы
ГЛАВА 3. РАЗРАБОТКА МУЛЬТИПРОЦЕССНОЙ СИСТЕМЫ АДАПТИВНОГО УПРАВЛЕНИЯ ЭЛЕКТРИЧЕСКИМИ ПЕЧАМИ СОПРОТИВЛЕНИЯ
3.1 Способы построения адаптивных систем управления. Типовые структурные схемы и алгоритмы функционирования
3.2 Обоснование структуры адаптивной системы
3.2.1 Обоснование метода идентификации
3.2.2 Обоснование закона регулирования
3.2.3 Обоснование метода адаптации
3.3 Программная реализация и апробация процесса идентификации
3.3.1 Идентификация на основе метода наименьших квадратов
3.3.2 Параметрическая идентификация по переходной характеристике
3.4 Процедура синтеза цифрового астатического регулятора состояния
3.5 Мультипроцессная организация системы адаптивного управления
3.5.1 Обоснование мультизадачной архитектуры
3.5.2 Варианты межпроцессного взаимодействия
3.5.3 Программы мультипроцессной системы адаптивного управления
Выводы
ГЛАВА 4. МОДЕЛИРОВАНИЕ И ПРАКТИЧЕСКАЯ РЕАЛИЗАЦИЯ МУЛЬТИПРОЦЕССНОЙ СИСТЕМЫ АДАПТИВНОГО УПРАВЛЕНИЯ
4.1 Основные требования к системе управления процессом термообработки сварочных электродов
4.2 Моделирование и натурные испытания адаптивной системы управления процессом термообработки
4.3 Разработка промышленной установки с системой адаптивного управления и рекомендации по ее применению
4.4 Практические рекомендации по использованию мультипроцессной
системы адаптивного управления
Выводы
ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ РАБОТЫ
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК
ПРИЛОЖЕНИЕ
ПРИЛОЖЕНИЕ
ПРИЛОЖЕНИЕ

СПИСОК ИСПОЛЬЗУЕМЫХ СОКРАЩЕНИЙ
АдР - адаптивный регулятор АдСУ - адаптивная система управления
АКОР - аналитическое конструирование оптимальных регуляторов
АРМ - автоматизированное рабочее место
АФХ - амплитудно-фазовая характеристика
АЦП - аналого-цифровой преобразователь
ВИМ - вещественно-интерполяционный метод
ДПФ - дискретная передаточная функция
ДТ - датчик температуры
ИНС - искусственная нейронная сеть
КФН - каноническая форма наблюдаемости
КФУ - каноническая форма управляемости
КЧХ - комплексная частотная характеристика
MBA - модуль ввода аналоговый
МДВВ - модуль дискретного ввода-вывода
МК - микроконтроллер
ММ - метод масштабирования
ММУ - метод модального управления
МНК - метод наименьших квадратов
МОС - многозадачная операционная система
МП - микропроцессор
МПСУ - микропроцессорная система управления
МСК - метод стандартных коэффициентов
НС - наблюдатель состояния
ОС - операционная система
ОСРВ - операционная система реального времени
ОУ - объект управления
ПИД - пропорционально-интегрально-дифференциальный (регулятор)

гулятора двухпозиционного (рис. 2.2), в результате чего в замкнутом контуре генерируются колебания, по амплитуде и периоду которых с помощью метода гармонического баланса определяются параметры настраивающей модели и, следовательно, параметры УУ. Такой вариант настройки автор назвал «по приближенной частотной характеристике объекта» [58]. Спустя около двадцати лет релейная самонастройка была предложена и официально зарегистрирована шведскими учеными Остремом и Хагглундом [2].
Рис. 2.2. Структурная схема САУ с релейной самонастройкой
Релейный метод благодаря простому алгоритму работы реализован на сегодняшний день в подавляющем большинстве серийно выпускаемых отечественных и зарубежных микропроцессорных ПИД-регуляторах - контроллеры «Ниитеплоприбор», «КонтрАвт», «МЗТА», «Овен», «Метакон», «Fotek», «Autonics», «Siemens» и др. Несмотря на широкое практическое применение, данному способу присущи следующие недостатки: прекращение процесса регулирования на время настройки, колебательный режим, длительность процедуры, высокая чувствительность к шумам в измерительном тракте, необходимость контроля со стороны оператора, невысокая точность. Также этот алгоритм не применим к объектам управления с большой транспортной задержкой.
По причине нарушения технологического режима проведение релейной автонастройки затруднено для многих производственных циклов, в том числе и для электротермии. На рис. 2.3 представлен график изменения температуры печи (доминирующая постоянная времени 2000 с) в процессе работы рассматри-