Файл: Круашвили, З. Е. Автоматизированный нагрев стали.pdf

нЬім приближением должно реализовывать условие абсолютной адаптации: /?0б&р=const.

Необходимость разработки системы автоматической перенастройки /гр может отпасть, если в узлах стабили­ зации параметров теплового режима нагревательных печей применять регуляторы с переменной структурой, которые обладают свойством инвариантности к пара­ метрическим возмущениям.

2.УПРАВЛЕНИЕ НАГРЕВАТЕЛЬНЫМИ ПЕЧАМИ

ВКЛАССЕ СИСТЕМ С ПЕРЕМЕННОЙ СТРУКТУРОЙ

Впоследние годы для управления объектами с пере­ менными параметрами все более широкое распростране­ ние находят системы автоматического управления с пе­ ременной структурой (СПС). Присущие СПС свойства инвариантности к внешним возмущениям и простота конструкции позволяет надеяться, что системы с пере­ менной структурой найдут применение и при решении задач управления теплотехническими объектами.

Такие объекты обычно исследуют методом фазовых траекторий, который дает геометрическое представление

одинамике процессов, происходящих в системе управ­ ления. Построение фазовых траекторий для объектов

автоматического регулирования связано с решением со­ ответствующих дифференциальных уравнений, описыва­ ющих объект управления.

Существуют различные методы получения дифферен­ циальных уравнений или передаточных функций, харак­ теризующих динамику объекта управления.

В основном эти методы делятся на аналитические и экспериментальные [40]. Аналитические методы осно­ ваны на изучении физических и химических процессов, протекающих в объекте. Экспериментальные методы определения динамических характеристик разделяют на активные и пассивные.

Определение динамических характеристик методом пассивного эксперимента заключается в следующем: осуществляется сбор статистической информации о зна­ чениях входных и выходных параметров объекта при

/г=1

1

Реализация представленного алгоритма осущест­ вляется при помощи ЭЦВМ следующим образом.

В электронно-вычислительную машину вводится ис­ ходная информация Хі, уі, где х ,— входная, у і — выход­ ная величины объекта. По этим данным вычисляются нормированные авто- и взаимокорреляционные функции, которые используются для вычисления автоспектральных плотностей Sxx, Syv и взаимоспектральной плотности Syx по формулам, приведенным в блок-схеме. Вещест­ венная и мнимая части передаточной функции опреде­ ляются по формулам:

где kyX (со) — действительная часть взаимоспектральной плотности; МуХ (со) — мнимая часть взаимоспектральной плотности. Аппроксимация полученных амплитудно-фазовых характеристик

проводится приближенным подбором соответствующих звеньев и их сочетаний.

Имея передаточную функцию объекта, можно построить соответ­ ствующие фазовые траектории, используя, например, метод непосред­ ственного решения дифференциального уравнения или метод изоклин. Однако эти методы связаны со значительным количеством вычисле­ ний. Более перспективным является метод построения фазовых порт­ ретов с применением вычислительных машин.

Решение дифференциальных уравнений проводится на аналоговой или цифровой вычислительных машинах. При использовании аналоговых вычислительных машин

.(АВМ) решения дифференциальных уравнений x(t) и x(t) получаются в виде напряжений постоянного тока.

Эти сигналы подаются на двухкоординатный регистри­ рующий построитель (ДРП), который дает возможность получить график фазовой траектории. Моделируя исход­ ное уравнение для различных значений коэффициентов дифференциального уравнения, можно получить фазо­ вый портрет объекта.

Если для решения дифференциальных уравнений ис­ пользуется цифровая вычислительная машина, то для построения фазовых портретов при помощи ДРП необ­ ходимо дополнительное устройство преобразования (УП). Устройство осуществляет преобразование выход­ ных дискретных сигналов ЦВМ в аналоговые.

В ПКИ «Автоматпром» создан комплекс устройств для построения фазовых портретов различных объектов управления. Комплекс включает в себя цифровую вы­ числительную машину «Раздан-2», преобразователь УП-1 и двухкоординатный регистрирующий построитель ДРП-3.

Использование данного комплекса или АВМ с ДРП позволяет получить фазовые портреты для всех реаль­ ных промышленных объектов управления.

Таким образом, метод построения фазовых портретов с применением ВМ является универсальным, пригодным для исследования линейных и нелинейных объектов с пе­ ременными параметрами.

Исследование объектов управления методом фазо­ вых траекторий позволяет выявить существование опти­ мальных движений системы автоматического регулиро­ вания. Применение этого метода для нагревательных пе­ чей привело к идее использования системы с переменной структурой.

Ниже по результатам лабораторных и промышлен­

на теплотехнических объектах, в частности, и на кольце­ вых нагревательных печах.

Моделирование системы управления нагревательной печью, в классе систем с переменной структурой.

Кольцевая нагревательная печь как объект управле­ ния с большой степенью приближения можно аппрокси­ мировать передаточной функцией следующего вида:

объекта; тм— машинное время, связанное с реальным

временем (t) следующим образом:

тм = туИ т .

Внашем случае

М, = 0,5; — = 15.

м„

Для выбора структуры управления замкнутой систе­ мы рассмотрены линейные регуляторы с П-, ПИ- и ПИДзаконами регулирования и регулятор с переменной структурой с одной линией переключения

S = c1x + c2x, (ІИ-7)

где с*; с2 — коэффициенты, изменением которых меняют­ ся наклоны линии переключения.

Моделирование проводили на аналоговой вычисли­ тельной машине МН-8. Для воспроизведения запаздыва­ ния применяли электронный блок постоянного запазды­ вания типа БПЗ-2М. Структурная схема модели пред­ ставлена на рис. 12.

Параметры схемы следующие:

Ri~ R%—Rÿ~ Rs= Ra~R'7==Rs~ R9= Rw==Ryi= Ri3= Ris~ = Rl3~Rn — Rl8—'Rl9= RzO = RxL ^ Д 22 — R23 = R 24 = RiS =

П— переключатель линейного и СПСрегулятора.

Запись переходных процессов осуществлялась на электронном автоматическом самопишущем потенцио­ метре КСП-4. На вход потенциометра подавалось значе-

es.и

различных значений угла наклона линии переключения СПС-ре- гулятора (s) и переходных процессов для различных настроек СПС-регулятора (г)