Т. Нурахмет, Д.К. Сатыбалдина
Евразийский национальный университет им. Л.Н.Гумилева
E-mail: tlk_128@sina.com
Введение. Необходимость обеспечения высокой эффективности производства, экономии ресурсов и требуемого уровня качества выпускаемой продукции в условиях неопределенности параметров технологических процессов и дрейфа их характеристик в процессе эксплуатации в больших пределах обуславливают необходимость поиска новых принципов и методов построения систем управления. Одна из основных проблем при этом состоит в построении такой системы управления, которая устойчиво функционировала бы в достаточно широкой области изменения параметров технологического процесса и устанавливаемых параметров управляющего устройства (регулятора) с учетом заданных технических и технологических ограничений [1, 2].
Проблема построения робастно устойчивой системы управления в известных постановках сводятся к разработке методов определения ограничений на изменение параметров системы с заданной структурой, при которых сохраняется устойчивость. Поэтому в настоящее время для теории и практики управления особо актуальной является разработка и развитие научных положений, позволяющая увеличить потенциал робастной устойчивости проектируемой системы управления динамическими объектами с неопределенными параметрами [3]. Данная проблема в статье успешно решается благодаря предложенному подходу к выбору законов управления в классе трехпараметрических структурно-устойчивых отображений.
Справедливость предложенного подхода к выбору законов управления в классе трехпараметрических структурно-устойчивых отображений показана на примере решения задачи анализа и синтеза системы управления технологическим процессом сушки.
Рассмотрим технологический процесс сушки материалов. Сушка основана на тепло – и влагообмене между агентом сушки и высушиваемым материалом [4]. 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 усиления объекта управления, – расход топлива, – температура материала (выходная величина).
Передаточная функция при этом равна:
. (2)
При рассмотрении процесса сушки принимается, что скорость сушки пропорциональна разности парциального давления внутри высушиваемого материала и парциального давления агента сушки. Парциальное давление характеризует концентрацию влаги. Здесь – влажность материала.
Пусть, предположим, что процесс сушки обусловлен одновременным влиянием процесса накопления влаги в окружающем паре, который определяется скоростью сушки и характером теплового объекта, представляющего собой инерционное звено первого порядка (2). Когда скорость сушки изменяется по закону интеграла , объекту управления соответствует передаточная функция
,
т.е. к уравнению (1) добавляется новое уравнение, образуя систему:
или
В качестве исполнительного устройства в системах управления тепловыми процессами часто используется интегрирующий сервомеханизм с постоянной интегрирования , передаточной функцией
,
где – коэффициент усиления исполнительного механизма.
Таким образом, система автоматического управления с пропорциональным законом регулирования kp имеет следующую передаточную функцию
и описывается системой дифференциальных уравнений:
(3)
Структурная схема, реализованная с помощью программного комплекса Vissim 4.5, представлена на рисунке 1.
Достарыңызбен бөлісу: |