Сетевое издание

Современные проблемы науки и образования

ISSN 2070-7428

"Перечень" ВАК

ИФ РИНЦ = 1,006

• Авторы
• Резюме
• Файлы
• Ключевые слова
• Литература

Галицков С.Я. 1 Фадеев А.С. 1

---

1 ФГБОУ ВПО Самарский государственный архитектурно-строительный университет, Самара

Осуществлен структурный синтез системы автоматического управления процессом вспучивания керамзита во вращающейся печи. Система позволяет решить технологическую задачу обжига керамзита с требуемой насыпной плотностью. На основании результатов вычислительных экспериментов на вычислительной модели объекта управления определены координаты установки датчиков температуры. По результатам исследований объекта были определены параметры объекта управления системы. Показано, что они изменяются в функции двух входных координат – объемной тепловой мощности и величины загрузки печи сырцом керамзита. Предложен вариант технической реализации системы – один из двух датчиков температуры располагается в центре зоны вспучивания, а второй выполняется в виде линейки, состоящей из нескольких датчиков, расположенных вдоль оси печи. Разработан алгоритм опроса датчиков, находящихся в линейке в зависимости от заданного значения плотности керамзита. Показано, что такой подход позволяет обеспечить адаптивность системы при вариации параметров объекта управления.

Статья в формате PDF

305 KB

система управления

структурный синтез

обжиг керамзита

1. Онацкий С.П. Производство керамзита. – 3-е изд., перераб. и доп. – М.: Стройиздат, 1987. – 333 с.

2. Галицков С.Я., Данилушкин А.И., Фадеев А.С. Моделирование вспучивания керамзита во вращающейся печи как объекта управления // Вестник Самарского государственного технического университета, Серия «Технические науки», №2 (30) СамГТУ. – Самара, 2008. – С.160-168.

3. Онацкий, С.П. Выбор и оценка глинистого сырья для производства курамзита. / С.П. Онацкий – М.: Государственное издательство литературы по строительным материалам, 1957. – 20 с.

4. Перегудов, В.В. Тепловые процессы и установки в технологии строительных изделий и деталей: учебник для ВУЗов. / В.В. Перегудов, М.И. Роговой – М.: Стройиздат, 1983. – 416с., ил.

5. Галицков С.Я, Галицков К.С., Масляницын А.П. Математическое моделирование промышленных объектов управления. – Самара: СГАСУ, 2004 – 152 с.

6. Рапопорт, Э.Я. Структурное моделирование объектов и систем с распределенными параметрами: Учеб.пособие / Э.Я. Рапопорт. – М.: Высш. шк., 2003. – 299 с.

Рисунок 1. Кривая обжига керамзита во вращающейся печи

На основании сказанного синтезирована структура многомерной системы управления (рис.2). Она содержит два контура, связанных между собой через объект управления (под объектом управления понимаем совокупность тепловых и физико-химических процессов во вращающейся печи при вспучивании керамзита), в котором в явном виде проявляется распределенность параметров [6]. Но принимая во внимание, что в решении поставленной задачи стабилизации ρ_к управление температурным полем осуществляется в сечениях А и С печи, в работе [2] по методике [5] идентифицированы операторы объекта управления системы в виде передаточных функций по отношению к управляющим воздействиям: загрузка q_з печи (модели , ) и объемная тепловая мощность Q_п горелки (модели , ), и к возмущению w - влажность сырца керамзита при загрузке его в печь (модели , ). Регулятор 1 контура стабилизации температуры Т_С управляет скоростью ленточного питателя, осуществляющего подачу керамзита в печь. Регулятор 2 контура стабилизации температуры Т_А осуществляет автоматическое регулирование подачи топлива в горелку.

Рисунок 2. Структурная схема системы управления вспучиванием керамзита во вращающейся печи

Существенное значение при синтезе этой двухконтурной системы имеет рациональный выбор точек расположения датчиков обратной связи. Экспериментальные исследования тепловых режимов вращающейся печи, выполненные на модели [2] в условиях вариации q_з и Q_п, показали существенное изменение положения кривой обжига T(z) на координатной плоскости OZT. Анализ семейства полученных в результате вычислительных экспериментов кривых обжига применительно к печи типоразмера 2,5x40м позволил сделать следующие выво-

Рисунок 3. Зависимость длины зоны вспучивания l_BD от загрузки q_з и тепловой мощности Q_п

Рисунок 4. Влияние загрузки q_з на насыпную плотность ρ_к и координату z_A точки А

ды: во-первых - координата z_С центра (точка С) зоны вспучивания BD практически не изменяется при всех допустимых режимах работы печи; во-вторых - длина отрезка BD (длина зоны вспучивания) меняется в функции двух координат (рис.3). В-третьих, координата z_А точки А существенно зависит от q_з (рис.4).

Кроме того, на рис.4 отражена связь насыпной плотности ρ_к с положением точки А. Это позволяет решить задачу выбора расположения датчиков температуры при технической реализации синтезируемой системы. Датчик температуры Т_С располагаем в точке С, координата которой определяется по кривой обжига. Предлагается датчик температуры Т_А выполнить в виде линейки, включающей в себя n датчиков (например, 3 - 5), расположенных вдоль оси z. Тогда в соответствии с требуемым значением ρ_к сигнал в систему управления будет сниматься с того датчика, координата z_i (i = 1, 2,...,n) которого выбирается в соответствии с кривой, расположенной во втором квадранте на рис.4.

Предложенный вариант структурного синтеза системы и оснащение печи линейкой датчиков температуры Т_А позволяет создать адаптивную многомерную систему управления температурным полем во вращающейся печи и обеспечить производство керамзита со стабильным заданным значением насыпной плотности ρ_к.

Рецензент:

Михелькевич В.Н., д.т.н., профессор кафедры «Электропривод и промышленная автоматика» Самарского государственного технического университета, г. Самара.

Библиографическая ссылка