Введение к работе
Актуальность темы. Тротил (материал) используется в горнорудной, строительной и оборонной отраслях промышленности. Объектом исследования в настоящей работе является технологический процесс (ТП) очистки материала-сырца (м-с), обеспечивающий стабильность физико-химических свойств материала (м-ла) при хранении за счёт удаления из его состава не стойких примесей. Повышение качества автоматического управления этим процессом позволит повысить его безопасность, улучшить экономические показатели производства за счёт снижения удельного расхода реагента и потерь целевого м-ла, а также снизить негативное воздействие на окружающую среду, вследствие сокращения токсичных отходов.
Цель работы заключается в создании, исследовании и реализации на производстве высокоэффективной системы автоматического управления (САУ), учитывающей специфику объекта управления (ОУ) и условий его движения.
Методы исследования. В работе использовались методы: нелинейного программирования и математического моделирования, пассивной и активной идентификации статической (SX) и динамической характеристик ОУ, кусочно-линейной аппроксимации, статистической линеаризации, корреляционного и регрессионного анализа, настраиваемой модели и другие методы исследования.
Научная новизна.
1.Предложен метод адаптации систем комбинированного управления и управляющие структуры, реализующие его. Метод основан на новом способе информационного взаимодействия разомкнутых и замкнутых контуров в системах управления и защищён авторскими свидетельствами. Он является алгоритмической основой для достаточно широкого подкласса адаптивных систем управления.
2. Для имитации объекта управления при решении задач синтеза и анализа САУ получена математическая модель (ММ) ОУ.
3. На базе нового метода адаптации выполнены структурный и параметрический синтез САУ, адекватной исследуемому ОУ и условиям его движения.
4.Показано, что использование полученной адаптивной САУ (АСАУ) обеспечивает статическую – инвариантность выхода ОУ относительно основного контролируемого воздействия, что является принципиальной основой повышения качества управления.
5.Выполнено исследование качества и устойчивости разработанной САУ, подтверждающее её высокую эффективность в смысле выбранных критериев качества и существенное расширение области устойчивости за счёт цепей адаптации.
Достоверность научных результатов. Экспериментальные исследования ОУ проводились на метрологически аттестованной измерительной аппаратуре с соответствующим классом точности. Все полученные результаты имеют допустимую погрешность. Достоверность теоретических результатов подтверждена результатами экспериментальных исследований АСАУ методом цифрового моделирования (ЦМ) и реализацией системы на производстве.
Практическая ценность. Реализация синтезированной САУ на производстве подтвердила её высокую эффективность. Кроме того, результаты работы имеют значительную степень обобщения и большое практическое значение для синтеза высококачественных АСАУ объектами управления достаточно широкого класса. Наибольший эффект может быть получен при управлении сложными объектами, т.е. нелинейными, нестационарными, функционирующими в условиях высокого уровня контролируемых (К) и неконтролируемых (НК) возмущений.
Апробация работы. Основные положения диссертационной работы докладывались и обсуждались на Региональном научно-техническом семинаре северокавказского научного центра высшей школы “Вопросы теории и принципы построения устройств и систем автоматизации” – Новочеркасск, 1983г., 1986г.; на Международной конференции по карбамиду – Дзержинск, 2002г.; на Международной конференции “Математические методы в технике и технологии (ММТТ-17)” – Кострома, 2004г.; на Международной конференции по энергосбережению – Гродно (Республика Беларусь), 2004г.; на молодёжной научно-технической конференции “Будущее технической науки” – Нижний Новгород, НГТУ, 2004г., 2005г.; на Международной конференции “Математические методы в технике и технологии (ММТТ-18)” – Казань, 2005г.
Публикации. Основные результаты диссертационной работы опубликованы в 36 печатных работах. По теме диссертации получено 13 авторских свидетельств и патентов, 2 свидетельства на зарегистрированные программные средства.
Структура и объём диссертации. Диссертация состоит из введения, пяти глав, заключения и приложений. Она содержит 175 страниц машинописного текста и включает: 35 рисунков, 17 таблиц, библиографический список из 110 наименований и 10 приложений.
На защиту выносятся:
1.Результаты идентификации рассматриваемого ТП – математическая модель исследуемого объекта управления.
2.Результаты структурного синтеза САУ.
2.1.Метод адаптации разомкнутого и замкнутого контуров САУ, основанный на новом способе информационного взаимодействия разомкнутого (РК) и замкнутого (ЗК) контуров в системах комбинированного управления.
2.2.АСАУ, адекватная исследуемому ОУ, базирующаяся на указанном методе адаптации и имеющая широкую область применения.
3.Результаты параметрического синтеза АСАУ, ориентированные на специфику исследуемого ТП, как ОУ, и обеспечивающие решение поставленной задачи высококачественной стабилизации выходной координаты объекта в заданных условиях его движения.
4.Результаты анализа САУ, характеризующие качество работы синтезированной АСАУ и её устойчивость в сравнении с управляющими структурами, близкими к ней по сложности.
Похожие диссертации на Адаптивная система автоматического управления технологическим процессом очистки материала-сырца в производстве тротила
