Научный журнал
Фундаментальные исследования
ISSN 1812-7339
"Перечень" ВАК
ИФ РИНЦ = 1,749

СИНТЕЗ ФУНКЦИОНАЛЬНОЙ СТРУКТУРЫ СИСТЕМЫ УПРАВЛЕНИЯ КОНВЕЙЕРНЫМ НЕПРЕРЫВНО-ПОТОЧНЫМ ДОЗАТОРОМ

Сажин С.Г., Смирнов И.В.

В стекольной промышленности на стадии приготовления стекольной шихты присутствует дискретное и непрерывно-поточное дозирование. Завершающей стадией приготовления шихты является непрерывное добавление к массе шихты, движущейся по конвейеру, определенного количества стекольного боя (СБ) в заданной пропорции. Для улучшения однородности шихты нужно стремиться к соблюдению пропорций не только по суммарному количеству шихты и СБ, но и соблюдения текущей пропорции между ними.

Существующие конструкции дозаторов, применяемые для приготовления смеси шихты и СБ и системы управления такими дозаторами имеют ряд существенных функциональных ограничений. Так, классические системы управления не учитывают изменение свойств исходного сырья и характеристик объекта управления в процессе эксплуатации, поэтому эффективное управление данным объектом возможно при использовании адаптивной системы управления.

Предлагаемый конвейерный непрерывно-поточный дозатор (КНПД) представляет из себя питатель СБ вибрационного типа, расположенный над конвейером шихты, справа и слева от которого на определенном расстоянии размещаются два весоприемных устройства. В соответствии с измеренным значением расхода шихты система управления должна выработать такое управляющее воздействие, подаваемое на питатель, которое обеспечит количество СБ в заданной пропорции. Второе весоприемное устройство контролирует суммарное соотношение "Шихта : СБ", при его отклонении должно быть выработано компенсирующее воздействие.

При построении адаптивной системы автоматического управления (АСАУ) КНПД использовался принцип наращивания, а именно: базовая система управления была дополнена контуром самонастройки, выполняющим следующие функции:

  • фиксирование входных сигналов и параметров системы в процессе ее работы;
  • преобразование результатов измерений в некоторый текущий критерий качества;
  • изменение параметров системы при отклонении критерия от оптимального значения.

Предлагаемая АСАУ КНПД (рис. 1) включает разомкнутый и замкнутый контуры управления. Разомкнутый контур, предназначен для стабилизации текущего соотношения потоков сыпучих материалов и включает в себя датчик веса Д1 первого потока проходящего по конвейеру материала, блок фильтрации помех Ф1, динамический компенсатор , сумматор, питатель вибрационного типа. Замкнутый контур, предназначенный для стабилизации интегрального соотношения двух потоков сыпучих материалов и включает в себя датчик Д2 суммарного веса первого и второго потока дозируемого материала, блок фильтрации помех Ф2, сумматоры, ПИ-регулятор. Также в состав адаптивной системы управления входят блок идентификации параметров компенсатора и звено чистого запаздывания. Выход датчика Д1 первого потока соединен через блок фильтрации помех Ф1 с блоком модели питателя, а также со звеном чистого запаздывания и через сумматоры – с блоком идентификации параметров компенсатора, выход датчика Д2 суммарного веса соединен через блок фильтрации помех Ф2 и сумматоры с блоком идентификации параметров компенсатора и через ПИ-регулятор – с питателем дозируемого материала.

Исходя из принципа инвариантности системы была определена передаточная функция динамического компенсатора (1), который представляет два последовательно включенных звена: звено чистого запаздывания и усилительное звено.

(1)

Рис. 1. Структурная схема системы управления дозатором

Система управления работает следующим образом. Значение веса с датчика Д1 первого потока сыпучего материала проходит через блок фильтрации помех Ф1 и поступает в блок динамического компенсатора, где вычисляется соответствующая данному весу производительность питателя. Далее сигнал проходит через сумматор и поступает на питатель. Работа разомкнутого контура стабилизирует текущее соотношение потоков. Замкнутый контур работает следующим образом. Суммарный сигнал веса первого и второго потоков материалов с датчика Д2 проходит через блок фильтрации помех Ф2 поступает на сумматор, где из него вычитается значение веса первого потока, измеренное некоторое время назад датчиком веса Д1 (временной сдвиг обеспечивает звено чистого запаздывания) и далее на сумматор, где сравнивается с заданием. Рассогласование подается на вход ПИ-регулятора и далее на сумматор, корректируя значение на выходе компенсатора.

Полученное математическое описание динамического компенсатора (1) включает в себя блок усилительного звена, представляющего функцию обратную функции статической характеристики питателя вибрационного типа. В ходе экспериментальных исследований была получена статическая характеристика питателя вибрационного типа, которая при дозировании СБ отличается от уравнения усилительного звена. Кроме этого, питатель является нестационарным по коэффициенту усиления объектом. Замена в уравнении (1) передаточной функции усилительного звена функцией более высокого порядка приведет к физической нереализуемости динамического компенсатора, поэтому предлагается представить статическую характеристику питателя при дозировании СБ кусочно-линейной функцией. Каждый отрезок линии отражен усилительным звеном с переменным коэффициентом усиления и действует в определенном диапазоне производительности питателя. Коэффициенты усиления являются настроечными параметрами, определение которых осуществляется в блоке идентификации параметров компенсатора. В целях повышения точности идентификации используются компенсационные методы.

Сравнение данной системы управления с системой управления, имеющей только замкнутый контур без блока адаптации, показало, что она на 30% более эффективна.

Разработанная адаптивная система управления КНПД для добавления СБ к шихте позволила повысить качество шихты, снизила перерасходы подачи материалов, позволила проводить непрерывное дозирование в сложных производственных условиях, а также применять дозаторы, оснащенные такой системой управления, в других отраслях промышленности.


Библиографическая ссылка

Сажин С.Г., Смирнов И.В. СИНТЕЗ ФУНКЦИОНАЛЬНОЙ СТРУКТУРЫ СИСТЕМЫ УПРАВЛЕНИЯ КОНВЕЙЕРНЫМ НЕПРЕРЫВНО-ПОТОЧНЫМ ДОЗАТОРОМ // Фундаментальные исследования. – 2007. – № 7. – С. 43-45;
URL: https://fundamental-research.ru/ru/article/view?id=3307 (дата обращения: 17.09.2021).

Предлагаем вашему вниманию журналы, издающиеся в издательстве «Академия Естествознания»
(Высокий импакт-фактор РИНЦ, тематика журналов охватывает все научные направления)

«Фундаментальные исследования» список ВАК ИФ РИНЦ = 1.074