Научная статья на тему 'Синтез цифрового регулятора управления температурным полем туннельной печи'

Синтез цифрового регулятора управления температурным полем туннельной печи Текст научной статьи по специальности «Электротехника, электронная техника, информационные технологии»

CC BY
294
59
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.
Ключевые слова
ТЕПЛОВОЕ ПОЛЕ / HEAT FIELD / РЕГУЛЯТОР / REGULATOR / СИНТЕЗ / SYNTHESES

Аннотация научной статьи по электротехнике, электронной технике, информационным технологиям, автор научной работы — Ильюшин Ю.В.

В статье рассматривается синтез цифрового регулятора для управления температурным полем туннельной печи конвейерного типа. Проведено математическое моделирование полученного регулятора.

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

Похожие темы научных работ по электротехнике, электронной технике, информационным технологиям , автор научной работы — Ильюшин Ю.В.

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

SYNTHESES OF THE DIGITAL REGULATOR OF MANAGEMENT WARM-UP FLOOR TUNNEL STOVE

Syntheses of the digital regulator is considered In article for governing warm-up floor tunnel stove of the conveyor type. Mathematical modeling of the got regulator is Organized.

Текст научной работы на тему «Синтез цифрового регулятора управления температурным полем туннельной печи»

Ю.В. Ильюшин

аспирант, кафедра «Управления и информатики в технических системах», ГБОУ ВПО «Пятигорский государственный гуманитарно-технологический университет»

СИНТЕЗ ЦИФРОВОГО РЕГУЛЯТОРА УПРАВЛЕНИЯ ТЕМПЕРАТУРНЫМ ПОЛЕМ ТУННЕЛЬНОЙ ПЕЧИ

Аннотация. В статье рассматривается синтез цифрового регулятора для управления температурным полем туннельной печи конвейерного типа. Проведено математическое моделирование полученного регулятора.

Ключевые слова: тепловое поле, регулятор, синтез.

YU.V. Ilushin, graduate student, Pyatigorskogo state humanitarian-technological university

SYNTHESES OF THE DIGITAL REGULATOR OF MANAGEMENT WARM-UP FLOOR TUNNEL

STOVE

Abstract. Syntheses of the digital regulator is considered In article for governing warm-up floor tunnel stove of the conveyor type. Mathematical modeling of the got regulator is Organized.

Keywords: heat field, regulator, syntheses.

Рассмотрим систему автоматического управления температурным полем туннельной печи конвейерного типа для обжига кирпича. Структура данной системы представлена на рисунке 1. В данной системе температура в изменяется под действием клапана j подающего топливо в форсунку камеры. Внешним возмущающим воздействием f является совокупность разнообразных факторов: температуры обжигаемого кирпича, исходной влажности, влажности атмосферного воздуха и т.д. Рассмотрим влажность кирпича как основное возмущающее воздействие. Мостовая схема сравнивает напряжение U1, пропорциональное температуре в туннельной печи в, с задающим напряжением U0, т. е. она помимо функций задающего органа (ЗО) выполняет функции сравнивающего органа (элемента).

Напряжение разбаланса мостовой схемы AU (сигнала рассогласования) подается на регулятор (Р), синтез которого необходимо выполнить в работе [1-2]. Управляющее воздействие U усиливается усилителем (У), выходное напряжение которого управляет исполнительным двигателем (М). Последний через редуктор перемещает клапан, т.е. изменяет регулирующее воздействие j, на входе объекта регулирования. Математическая модель объекта выглядит следующим образом:

To ^° + 0 = ком-kf, dt

U = k20, AU = U0 - U1,

Ti ^ + Uy = k3U , T2 tjL + dM = k4U, 1 dt y 3 2 dt2 dt 4

где T0,T1,T2 - постоянные времени, с; 0 - значение температуры в печи, °С; к0,к1,к2,к3,к4 - коэффициенты передачи; м - линейное перемещение клапана, см; f -

возмущающее воздействие на объекте регулирования; и1 - падение напряжения на терморезисторе, В; и0 - падение напряжения на задающем резисторе В; ди -сигнал разбаланса мостовой схемы (сигнал рассогласования), В; иу - напряжение на выходе усилителя, В. Значения параметров САР указаны в табл. 1.

Рисунок 1 - Схема системы автоматического регулирования (САР): 1 - печь; 2 - измерительная мостовая схема; 3 - дифференциальный магнитный усилитель; 4 - двухфазный электродвигатель; 5 - редуктор; 6 - клапан; 7 - регулятор

Таблица 1 - Основные параметры САР

т 10 к0 к: к2 кз т 2 к4 I Т V а

с 0С см 0С % В ос с см В ■ с % с % %

4,5 10 15 1,4 2 0,026 0,01 45 0,06 0,5 30

Выходное напряжение магнитного усилителя ограничено уровнем 200 В. Заданное значение температуры в туннельной печи конвейерного типа 950 °С. Необходимо синтезировать цифровой регулятор позволяющий стабилизировать температуру на уровне 950°С.

Синтезируем цифровой регулятор для данной системы. Пусть передаточная функция регулятора имеет вид:

н (г) = к 7 + 2Т (70 + Тб ))12 + (Т2 - 27- (70 + 2Т„ ))2 + 277

Р ( ) 277.7,2(2 -1) ,

где К - пропорциональный коэффициент усиления, 7 - интегральная составляющая, Та - дифференциальная составляющая, Т0 - частота дискретизации. Для настройки параметров регулятора проанализируем график переходного процесса замкнутой системы, задав управляющее воздействие 1.

Примерные значения Пропорционально-интегрально-дифференциального (ПИД) - регулятора:

L = 1,9.

[ = 1апа = •

6 - L

= 0,24.

1 2

К = — = 2.58.

Т = 2L = 3,8. Та = 0^ = 0,76.

Рисунок 2 - Замкнутая система управления

Рисунок 3 - График разгонной характеристики

При Т0 = 0,3 , получим передаточную функцию регулятора:

Н р ( ^ ) =

9,074929827г2 -15,3090701г + 6,434666668

г - г

Проведем математическое моделирование системы согласно полученным результатам. Для этого представим замкнутую систему в виде, показанном на рисунке 4.

Рисунок 4 - Замкнутая система управления с цифровым регулятором Тогда получим следующие графики выходной характеристики для требуемой

температуры печи.

1 Í 1 . 1 1 1 1 1

/

/

■ J 1 -

Рисунок 5 - Управляющее воздействие 950, возмущающее 45

Анализируя график переходного процесса в различных режимах функционирования с цифровым ПИД-регулятором, можно сказать, что позиционная и скоростная ошибки равны нулю, а перерегулирование не превышает 30%.

Вывод

В данной статье была исследована система автоматического регулирования температуры печи для обжига кирпича. Составлена структурная схема системы и определены ее передаточные функции. На основе полученных результатов был синтезирован цифровой регулятор для реализации процесса стабилизации температурного поля на отметке в 950 °С.

Список литературы:

1. Веселов Г.Е. Учебное пособие «Компьютерное управление техническими объектами». Таганрог, 2008.

2. Ильюшин, Ю.В. Анализ устойчивости распределенной системы с релейным принципом управления [текст]. / Ю.В. Ильюшин, А.Б. Чернышев.// Анализ и прогнозирование систем управления. // Труды XI Международной научно-практической конференции. - Санкт-Петербург, 2010. С 413-417.

List of references:

1. Veselov G.E. The Scholastic allowance "Computer management technical object". Taganrog,

2008.

2. Ilushin, YU.V. The Analysis to stability of the portioned system with relay-type principle of management [text / YU.V. Ilushin, A.B. CHernyshev.// Analysis and forecasting of the systems upravleniya. // Works XI International scientifically-practical konferencii. - Saint Petersburg, 2010. P 413-417

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.