Введение к работе
Актуальность теми. На современном этапа развития.экономики иженив знерго- и материалоемкости является одним из решающих лопий повышения эффективности производстіза. В этом отношении п іоктротерміт имеются крупные резервы экономии сырья, іпллвоаіюргетических и трудових ресурсов. За последние годи іщая установленная мощность парка рудоотермических электропечей ТН) значительно увеличилось. Непрерывно растет и единичная лцпость плавилышх агрегатов: так уже не являются редкостью Фросллввные печи мощностью 4.9 и 7Б МВД в черной металлургии, я ново .фосфорные печи моїцігостьп 48, 72 и 80 МВД в химической ромышлошости.
В то же время существующий сейчас уровень автоматизации и ячество управления рудовосстановительными процессами (РВП), ротокапцими в РТП, являются явно неудовлетворительными. Печи ища всего оборудованы локальными токовыми регуляторами эложэния электродов, например, двухкаяалышми типа АРР-І, иристорнцми регуляторами мощности типов СТУ-022 и СТУ-7222, огуляторвми типа "ФОСКАР" на фосфорных печах и т. п. Все стплышв операции по контролю, идентификации текущего состояния управлению осуществляются оператором. При атом не могут быть они четкие инструкции, которые бы указывали однозначные решения зависимости от множества реальных ситуаций. Поэтому охнико-экономические показатели (ТЭП) РТП имеют значительный яоброо и во многом определяется опытом и искусством оператора.
В ряду мероприятий, обеспечивающих повышение эффективности правления печами, существенную роль должно сыграть широкое недрение АСУ тп, равработвнных о использованием современных [Шфопроцвссоряых средств. Как показывает практика, такие истемы повышают' производительность РТП как минимум на 5-7Ж и іддовременно о этим снижают расход электроэнергии на 5-ГОЖ.
Известно, что первым и едва ли не самым важным этапом «здания АСУ ТП является разработка информационно-измерительной годсистемы, которая реализует функции обора и первичной ібработки информации .об адектроплавке. Поскольку в рудной ілектротермии на такую подсистему часто возлагают функции по сонтролш непосредственно неизмеряемых основных рртимпнх юромошшх, ее целесообразно називать системой коссг.тюго юнтроля (СКК) РВП.
СКК можно представить я видо совокуіпгости аппаратурного (АО) и математического обеспечения, (МО). АО СКК. тг-шочпот и себя
различные датчики, измерительные устройства, нормирующие прообразоватоли, управляющую ЭВМ, а также средства отображения и документирования информации. Под МО СКК понимается совокупность математических методов, моделей и алгоритмов, используемых при раоработке и функционировании таких систем. Конкретная реализация МО как комплекса алгоритмов работы СКК, выполненная для определенной ЭВМ, образует программное обеспечение (ПО),
Основной целью диссертации является разработка и исследование математических моделей и алгоритмов косвенного контроля неизмеряемых непосредственно режимных перемеш-шх влектротехнологических процессов получения желтого фосфора в мощных трехзлектродных РТП.
Для достижения поставленной цели решаются следующие задачи:
разработка математической модели косвенного контроля режимных переменных процессов в фосфорной РТП;
разработка и исследование алгоритмов оценивания параметров и режимных переменных модели косвенного контроля в реальном времени;
экспериментальные исследования и идентификация модели косвенного контроля промышленной фосфорной РТП;
- разработка, промышленные испытания и внедрение АО и ПО СКК.
Методы исследования. При разработке МО СКК использовался
кибернетический подход, включающий метода математического моделирования, декомпозиции существенно разяоинерционных движений, априорной и аксперименталъной идентификации слояашх многомерных стохастических объектов управления, Эффективные) алгоритмы совместного оценивания параметров и состояния линейных динамических моделей были получены с использованием классических ,методов субоптимальной нелинейной фильтрации в. сочетании о принципом многошаговых итерационных вычислений.
Новые научные результаты, выносимые на защиту:
методика синтеза обобщенной модели косвенного контроля (ОМКК) электротехнологических процессов в РТП, учитывающая их существенную разноинерциошюсть;
методика синтеза эффективных многошаговых алгоритмов совместного оценивания параметров и состояния лшюйшл: динамических систем на базо методов нелинейной фильтрации;
методико экспериментальной идентификации ОМКК РТП,
г Практическая ценность. С использованием предлокошшх в данной диссортациошюй работе подходов и мотодик получены:'
- ОМКК фосфорной пачи типа РКЗ-60Ф; -
- б -
конкротшіе реализации и модификации многошаговых алгоритмов совместного оцашшвния, которые доввдоны до уровня рабочих программ и могут бить пключены в ПО СКК;
результаты экспериментальной идентификации ОМКК фосфорной печи типа РКЗ-80Ф;
ряд технических устройств, которые могут быть включены в АО СКК, например, датчики текущая производительности фосфорных пэчей, а также датчики скорости схода шихты;
переносной информационно-измерительный комплекс (ИИК) для автоматизации экспериментальных исследований РВП.
Реализация работы. Полученные методики, а также модели и алгоритмы косвенного контроля использовались при проектировании АСУ РТП различного целевого назначения двумя ведущими п нашей стране научно-исследовательскими организациями электротермического профиля: ВНИИЭТО и ЛенНКМГипрохимом, что подтверждается соответствующими актами. Так, например, переданное ЛвнНИИГипрохиму ПО было внвдрвно при реконструкции цехов Куйбышевского фосфорного завода. Экономический аффект для блока из двух фосфорних печей РКЗ-48Ф составил 150 те ., руб. в цепах до 1991 г. Из них на долю автора.приходилось 50 тыс. руб.
Устройства непрерывного контроля производительности фосфорних почей прошли успешные ясгштяшш и были внедрены на четырех действующих печах ДПО "ІЮДІОС" (г. Джамбул, Казахстан). При атом бил получен экономический'аффект от внедрения на кавдой технологической линии в размере ПО тыс. руб. в цепах 1991 г. Из них доля автора составила 25.
ШИ на базе бытового микрокомпьютера "Шртнер-01" внедрен в практику научных исследования, во ВНИИЭТО и ЛвнПМИГилрохимп.
Апробация работы. Основные положения и результаты диссертационной-работы докладывались на различшіх международных, всесоюзных и республиканских научно-технических конференциях и симпозиумах в Москве (1994 г.), Туле (1907, 1990, 1993 гг.), Смоленске (1984 г.), Новгороде (1986 г.), Никополе (1987 г.), Новосибирске (1987 г.), Уфа (1987 г.).
Публикации. Основное содерханиэ диссертации отражено в 23 печатных работах, включая одно авторское свидетельство СССР.
Структура и объем работы. - Диссертационная работа состоит из введения, пг 'И разделов, заключения, списка литературы и приложений. Работа изложена #а 149 страницах основного текста, содержит 39 страниц рисунков, 30 страниц таблиц и библиографический список из 162 наименований.