Цена доставки диссертации от 500 рублей 

Поиск:

Каталог / ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ / Информатика, вычислительная техника и управление / Автоматическое управление и регулирование, управление технологическими процессами

Разработка системы управления переменной структуры тепловым режимом инерционного объекта

Диссертация

Автор: Коржов, Виктор Иванович

Заглавие: Разработка системы управления переменной структуры тепловым режимом инерционного объекта

Справка об оригинале: Коржов, Виктор Иванович. Разработка системы управления переменной структуры тепловым режимом инерционного объекта : диссертация ... кандидата технических наук : 05.13.07; Москва, 1985 211 c. : 61 85-5/4718

Физическое описание: 211 стр.

Выходные данные: Москва, 1985






Содержание:

ВВЕДЕНИЕ
1 АНАЛИЗ ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО ПРОЦЕССА ЛИТЫ ПОД ДАВЛЕНИЕМ И ПОСТАНОВКА ЗАДАЧИ ИССЛЕДОВАНИЯ
11 Процесс литья как объект автоматизации
12 Разработка модели процесса литья •
13 Технологическое и экономическое обоснование критерия качества управления процессом
14 Анализ систем управления процессом литья
15 Цели и задачи диссертации
16 Выводы
2 ИССЛЕДОВАНИЕ ДИНАМИЧЕСКИХ ХАРАКТЕРИСТИК ОБЪЕКТА
И ВОЗМУЩАЩИХ ВОЗДЕЙСТВИЙ В АСР ТЕМПЕРАТУШ ЛИТЬЯ
21 Обзор методов идентификации и разработка методики проведения эксперимента
22 Экспериментальное определение динамических характеристик объекта
23 Анализ возмущающих воздействий в АСР температуры литья
24 Экспериментальная оценка характеристик возмущающих воздействий
25 Оценка влияния возмущающих воздействий на температуру расплава
26 Выводы
3 РАЗРАБОТКА АЛГОРИТМ РЕГУЛИРОВАНИЯ ТЕМПЕРАТУШ ЛИТЬЯ И ИССЛЕДОВАНИЕ ДИНАМИЧЕСКИХ СВОЙСТВ АВТОМАТИЧЕСКИХ СИСТЕМ С ШИРОШО-ИМПУЛЬСНОЙ МОДУЛЯЦИЕЙ
31 Методы оптимизации автоматических систем регулирования
32 Разработка алгоритма регулирования температуры литья под давлением
33 Методы анализа нелинейных импульсных автоматических систем регулированияЮ
34 Разработка методики и исследование динамических свойств АСР с алгоритмами переменной структурыюэ
35 Выводы
4 ТЕХНИЧЕСКАЯ РЕАЛИЗАЦИЯ И ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ ДИНАМИЧЕСКИХ СВОЙСТВ АСР С РЕГУЛЯТОРАМИ ПЕРЕМЕННОЙ СТРУКТУШ
41 Принципы построения и техническая реализация
РПС с ШИМ
42 Результаты экспериментальных исследований
43 Обзор авторских разработок
44 Внедрение
45 Выводы

Введение:
В решениях ХХУТ съезда КПСС и последующих Пленумов ЦК КПСС, в качестве важнейших, выделены задачи перевода экономики на путь интенсивного развития и повышения эффективности общественного производства. Для этого в станкостроительной и инструментальной промышленности необходимо обеспечить повышение производительности металлорежущих станков, кузнечно-прессовых машин, литейного и деревообрабатывающего оборудования в 1,3 - 1,6 раза, увеличение их надеж -ности и долговечности в эксплуатации, обеспечить опережащий рост кузнечно-прессового оборудования /1 /. В развитие этого положения в Постановлении ЦК КПСС и Совета Министров СССР в качестве одного из главных направлений по ускорению научно-технического прогресса определена широкая автоматизация технологических процессов на основе применения быстродействующих управляющих и вычислительных комплексов, электронных устройств регулирования и телемеханики, приборов и датчиков систем комплексной автоматизации сложных технологических процессов, агрегатов, машин и оборудования /2/. Эти задачи в отрасли производства специальных станков, и, в частности, для переработки полимеров, решаются путем создания и расширения выпуска высокопроизводительных кузнечно-прессовых машин (термо -пластавтоматов), усовершенствования автоматизированных систем управления технологических процессов литья (АСУТП), созданием компактных и эффективных регуляторов температуры процесса пластикации.
Большинство прогрессивных решений по созданию высокоэффективных литьевых агрегатов базируется на широком внедрении вычисли -тельной техники как основной базы для реализации АСУТП-литья, применении аналоговых и цифровых интегральных схем (ИС) в локальных системах управления. До последнего времени самое широкое распространение в автоматизации процесса литья получили системы управления циклом с жестко закоммутированной программой на основе релейно-ко'нтактной и полупроводниковой техники, где логическая связь обеспечивалась соединением отдельных узлов друг с другом, а в качестве регуляторов температуры литья использовались двухпо -зиционные, исполнительным органом которых является электромаг -нитный контактор.
Непрерывное повышение требований к производительности термо-пластавтомата и качеству изделий, а также к надежности и снижению массогабаритных показателей электронного оборудования привели к усовершенствованию систем управления процессом литья, замене контакторов тиристорными пускателями. Однако создание управляющих комплексов на основе микро-ЭВМ и микропроцессоров, позволивших существенно расширить класс физически реализуемых алгоритмов управления привело к возрастанию их сложности и дополнительных затрат на программное обеспечение, в связи с чем такие системы оказываются рентабельными только на сложных и многомерных технологических объектах.
Для АСУТП-литья пластмасс под давлением целесообразным является использованием комплексов средств управления на основе микропроцессоров и локальных регуляторов на базе полупроводников и интегральных схем, т.е. супервизорного управления, предусматривающего закрепление за каждым регулятором соответствующего контура регулирования и осуществление централизованного контроля и управления микро-ЭВМ за всеми контурами. Эффективность применения АСУТП в этом случае значительно зависит от качества локальных систем автоматического управления (САУ), в связи с чем продолжают оставаться важными разработки более эффективных алгоритмов с улучшенными динамическими свойствами и большим числом дополнительных функций, к их числу относятся устройства сигнализации предельного отклонения действительной температуры в объекте от заданной, сигнализации об обрыве цепи измерительного преобразователя и обрыве или коротком замыкании нагревателя зоны обогрева.
Необходимость введения таких устройств вызвана особенностью технологических режимов переработки полимеров, для которых отклонение температуры за установленные пределы может привести к возникновению аварийных режимов и длительному простою оборудования. Расширение номенклатуры и области применения изделий из полимеров с узким диапазоном пластикации требует дальнейшего повышения точности и улучшения динамики регулирования зон обогрева литьевых машин. Перспективным направлением улучшения качества процесса управления является применение систем переменной структуры (СПС). Принцип переменности структуры позволяет создавать относительно простые в реализации системы, но обладающие существенно новыми свойствами, недостижимыми при использовании типовых законов управления.
В связи с использованием средств автоматизации на основе микро- и оптоэлектроники, цифровых ИС, регуляторы с аналоговым или контактным выходом вытесняются регулирующими устройствами с импульсной коррекцией и импульсным выходом, наиболее перспективными среди которых являются устройства с широтно-импульсной модуляцией (ПММ). Кроме улучшения качества САУ, использование устройств на основе ПММ позволяет уменьшить габариты, массу регулирующего блока и разместить систему управления процессом литья в станине литьевой машины.
Цель настоящей работы - разработка высокоэффективной системы управления тепловым режимом инжекционного цилиндра, сочетающей преимущества импульсной коррекции и переменной структуры, является весьма актуальной.
Материал диссертации в соответствии с решаемыми задачами расположен следующим образом.
В первой главе проведен анализ априорных сведений и результатов предыдущих исследований технологических режимов процесса литья, на основании которых, с использованием теории планирования экспершлента, построена модель процесса, где выходной координатой выбрано качество изделий, и выполнено технологическое и экономическое обоснование критерия качества управления. Показано, что существующие системы управления не позволяют получить оптимальных технологических режимов процесса пластикации, обеспечивающих максимум производительности термопластавтомата. Сформулированы цели и задачи диссертации.
Во второй главе на основании краткого обзора методов идентификации разработана методика эксперимента по определению коэффициентов конечно-разностного уравнения модели динамического объекта, при которых сумма квадратов разностей выходов модели и объекта становится, минимальной, и определены динамические характеристики объекта. Показано, что системы управления процессом пластикации функционируют в условиях действия различных эксплуатационных возмущений,. статистические характеристики которых определены методами корреляционного анализа, и помех, наличие которых приводит к снижению качества управления. Оценка влияния возмущающих воздействий на температуру литья выполнена методом дисперсионного, анализа, где показано, что основное влияние на процесс пластикации оказывает цикличность загрузки полимера в инжекционный цилиндр. В третьей главе рассмотрены методы повышения точности и улучшения динамики систем управления и показана возможность её улучшения в системе с ПИ-регулятором. синтезированы алгоритмы управления, основанные на том, что структура регулятора и величина интегральной составляющей изменяются.в функции входных и выходных координат системы, а также алгоритм* сочетающий методы комбинированного управления и переменной.структуры. Показано, что применение ШИ-моду-ляции и логических устройств позволяет не использовать дифференцирующие устройства для формирования функции переключения структуры регулятора.
И методика исследования д—ск. сво^сисем с разработанными алгоритмами, базирущаяся на основе методов анализа систем с ШИ-модуляцией и переменными параметрами. По предложенной методике в качестве примера определены дискретные передаточные функции и зависимость критического коэффициента передачи системы с переменной структурой от параметров регулятора при наличии запаздывания в объекте.
В четвертой главе, с учетом рекомендаций и результатов, полученных аналитическими методами в третьей главе, рассмотрены вопросы технической реализации и экспериментального исследования систем управления с переменной структурой, определены области устойчивости, выработаны инженерные рекомендации и методика настройки РПС для типовых моделей объектов управления. На основании сравнения переходных процессов в системах с разработанными и ПИ-регуляторами показано, что введение переключения параметров регулятора позволяет значительно улучшить качество системы. В главе проведен анализ перспективных направлений технической реализации регуляторов на основе ШИ-модуляции, защищенных авторскими свидетельствами, позволивших получить значительный экономический эффект от их внедрения.
В заключении сформулированы основные результаты проведенных исследований.
Из совокупности вопросов, рассмотренных в диссертации, на защиту выносятся:- предложенные способ и устройства, улучшающие динамические свойства системы управления;- методика определения передаточной функции АСР с ШИМ и скачкообразно изменяющимися параметрами;- методика анализа динамических свойств системы управления с разработанными алгоритмами:,-9- комплекс новых технических средств для построения регулирующих блоков в электронном исполнении;- инженерная методика расчета систем переменной структуры на основе ПММ;- предложенная на основе проведенных исследований гамма блоков регулирования БРТ и заложенные в них технические решения.