Технические науки/12.Автоматизированные

системы управления на производстве

Д.т.н., профессор Бейсенби М.А.

студентка 4-го курса факультета информационных технологий

Аскарова А.С.

ЕНУ имени Л.Н.Гумилева, Казахстан

Разработка автоматизированных систем управления с повышенным потенциалом робастно устойчивости технологическим процессом сушки материалов

Сушка материалов – это процесс испарения влаги из материала при непосредственном его контакте с нагретым теплоносителем – агентом сушки. Процесс сушки широко используется в легкой, пищевой, металлургической промышленности и строительной индустрий [1].

Для управления процесса сушки предусмотрен центральный пункт управления с которого осуществляется дистанционный пуск агрегатов, контроль за текущими процессами выведены на нормальный технологический режим, корректировка заданий автоматическим регулятором и в случае необходимости – переход с автоматического на ручное управление [2].

Для достижения цели управления следует регулировать: влажность исходного материала, температуру в сушилке, воздуха на входе в барабан, материала на выходе, разрежение в смесительной камере.

При управлении процессом сушки следует контролировать расход топлива, первичного и вторичного воздуха, влажного и сухого материала, температуру сушильного агента на входе в сушилку и на выходе из нее, температуру в сушилке, разрежение в смесительной камере [3].

Сушка основана на тепло и влагообмене между агентом сушки и высушиваемым материалом. Агент сушки обладает более высокой температурой, чем материал, поэтому происходит перенос тепла от агента сушки к влаге материала теплопроводностью, конвекцией и излучением. Обычно тепловой объект управляется расходом топлива и математическое описание имеет вид:

(1)

где – постоянная времени, - коэффициент объекта управления, – расход топлива, - управляемая величина – температура материала или конечная влажность высушенного материала [4].

Пусть технологический процесс сушки материалов описывается уравнением в виде:

(2)

где – постоянная времени, - коэффициент объекта управления, – расход топлива, - управляемая величина – температура (выходная величина).

В качестве исполнительного устройства в системах управления тепловыми процессами часто используется интегрирующий сервомеханизм с постоянной интегрирования , передаточной функций:

(3)

где – коэффициент усиления исполнительного механизма.

Таким образом, система автоматического управления с пропорциональным законом управления имеет следующую передаточную функцию

(4)

и описывается системой дифференциальных уравнений:

(5)

Структурная схема, реализованная с помощью программного комплекса Vissim 6.0, представлена на рисунке 1.

Рисунок 1

Характеристическое уравнение замкнутой системы имеет вид:

=0 (6)

Матрица Гурвица, соответствующая характристическому уровнению, выглядит следующим образом:

(7)

Таким образом, условия устойчивости имеют вид:

или (8)

=1,=1,=-1,=5,=1=1,=1,=-1,=5,=1

Рисунок 2 - результаты численного эксперимента

В виду того, что постоянные времени и всегда положительны, условия устойчивости не соблюдаются при любых (третья строка в системе неравенств (8). Следовательно, система (5) неустойчивая при любых . На рисунках 2 показаны результаты численного эксперимента при различных значениях и ступенчатом единичном воздействии.

Литература:

1. Бейсемби М.А. Методы повышения потенциала робастной устойчивости.- Астана,2011.-352с.

2. Шувалев В.В. и др.,Автоматизация производственных процессов в химической промышленности. М: Химия,1991.-311с

3.Бессекерский В.А., Попов Е.П. Теория систем автоматического регулирования .-М:Наука, 1975.-768с.

4.Бейсемби М.А.,Ержанов Б.А., Системы управления с повышенным потенциалом робастной устойчивости.-Астана:2002,-164с.