CC BY
101
У cmammi наведено приклади промислового використання систем автоматичного керуван-ня з адаптивними властивостями, описуеть-ся адаптивна система для теплоенергетичних об'ектiв, наводяться та аналiзуються резуль-тати iмiтацiйного порiвняльного моделювання
Ключовi слова: змтт режими роботи, адаптация, оптимiзацiя
□-□
В статье приведены примеры промышленного использования систем автоматического управления с адаптивными свойствами, описывается адаптивная система для теплоэнергетических объектов, приводятся и анализируются результаты имитационного сравнительного моделирования
Ключевые слова: переменные режимы работы, адаптация, оптимизация
□-□
This article describes examples of industrial use of adaptive automatic control systems; an adaptive system for heat-power facilities is represented; simulation results of comparative modeling are described and analyzed
Keywords: variable modes, adaptation, optimization
-□ □-
УДК 621.311:681.5
адаптивн1 системи автоматичного керування для теплоенергетичних
об'склв
О.В. Степанець
Асистент*
Контактний тел.: 066-375-19-82 E-mail: aard@bk.ru А.П. Мовчан
Кандидат техычних наук, доцент* Контактний тел.: (044) 241-75-85 E-mail: anatolymovchan@atep.ntu-kpi.kiev.ua *Кафедра автоматизаци теплоенергетичних процеав Нацюнальний техшчний ушверситет УкраТни «КиТвський пол^ехшчний шститут» пр. Перемоги, 37, м. КиТв, 03056
1. Вступ
Зазвичай теплоенергетичне устаткування працюе у рiзних режимах, при рiзних навантаженнях, рiзно-маштних збуреннях, з сировиною та енергоноаями рiзних характеристик. Причиною зазначених змш часто е й робота шших контурiв регулювання, що взае-мозв'язанi через об'ект. Значна частина часу персоналу, що експлуатуе системи регулювання, витрачаеться на виявлення й усунення техшчних несправностей i настроювання параметрiв регулюючих пристро1в.
У робоп розглянуто основнi iснуючi тдходи до вирiшення цiеi проблеми та запропоновано новий ва-рiант побудови ефективноi адаптивноi системи керу-вання теплоенергетичними процесами.
2. Складност керування теплоенергетичними об'ектами
Згщно з результатами спецiальних дослiджень [1], окремi елементи котельних агрегатiв змшюють своi динамiчнi характеристики залежно вщ навантаження та iнших факторiв. Синтез придатних до використання систем керування ускладнюеться суттевим транспор-тним затзненням, характерним для контурiв керуван-ня теплоенергетичними процесами.
Наприклад, для системи автоматичного регулювання (САР) температури первинноi пари парогенератора П-56 (блок 200 МВт) при зниженш навантаження на 50% оптимальш параметри налаштування регу-люючого приладу й диференцiатора, що працюють за типовою схемою, змiнюються приблизно у 2 рази. А
при регулюванш температури промiжного перегрiву на ко^ ПК-33-83СП блоку 200 МВт методом байпа-сування пари паропере^вник мае чiтко виражену нелiнiйнiсть характеристик, пов'язану з величиною байпасування. Таким чином, для забезпечення по-трiбноi якосп керування параметри регулятора треба змшювати у кiлька разiв. Коефвденти апроксимую-чих лiнiйних моделей паропере^вника змiнюються залежно вiд навантаження в 5-6 разiв [2] (для рiзних парогенераторiв).
У наш час на електростанщях, як правило, засто-совуються регулюючi прилади й iншi елементи САР, параметри яких встановлюються при налагодженш й тсля цього залишаються незмiнними. Такi регуля-тори вщносно до об'ектiв зi змiнними динамiчними характеристиками в основному не можуть забезпечити якiсного регулювання, а iнодi навггь стiйкого процесу, хоча в деяких випадках [1] вдаеться задов^ьно вирь шити це завдання установкою так званих компромк-них налаштувань.
Експлуатацiйний персонал, щоб уникнути частих перенастроювань регуляторiв, прагне встановити по можливосп «слабкЬ» параметри налаштування, забез-печуючи стiйкiсть системи регулювання при рiзних режимах роботи об'екта. Природно, при цьому доводиться жертвувати характеристиками якост системи регулювання. А для працездатносп системи необхiд-но, щоб процес автоматичного регулювання досягав певних яюсних показникiв. Вимоги до якосп процесу регулювання в кожному випадку можуть бути найрiз-номанiтнiшими, однак iз всiх якiсних показникiв мож-на видiлити декiлька найбiльш штотних, наприклад, час регулювання й динамiчна похибка.
Тому розробка систем, що можуть самостшно або тд наглядом оператора тдлаштовуватися пiд змiни об'екта керування, е актуальною науковою та практичною задачею. Збереження високо! якостi керування контурами та елементами устаткування сприятиме економп ресурсiв та енергоносiiв, тдвищенню строку служби обладнання, позитивно вщобразиться на за-гальнiй роботi тдконтрольних технологiчних проце-сiв та шженерних систем.
Для вирiшення описано! проблеми шнуе особли-вий клас систем автоматичного керування, що мають адаптивнi властивостi, тобто встановлюють сво! пара-метри чи навггь змiнюють свою структуру, тдлашто-вуючись пiд важливi для них характеристики об'екта. Адаптивш ж системи повинш визначати остаточнi параметри налаштувань регуляторiв при вводi об'екта в експлуатащю, пiсля його модифжацп чи значно! змiни характеристик [3]. Фактично, автоматизоваш адаптивнi системи керування використовуються по-всякчасно, просто функцп модулiв адаптацii виконуе досвiдчений оператор.
3. Практична реаизащя адаптивних систем автоматичного керування
Одним з варiантiв навести лад у рiзноманiттi систем е 'х класифiкацiя за тдходами до формування меха-нiзму адаптацп [4]. Згiдно цiеi класифiкацii адаптивш системи, засноваш на евристичному тдход^ самона-лаштовувальних регуляторах та системах з еталонною моделлю, являються трьома основними тдходами до адаптивного керування.
Методи, якi використовують евристичний тдхвд, забезпечують адаптивнiсть прямою ощнкою вихiдноi змiнноi (або похибки регулювання) чи обраного для системи критерж якость У системах, як використовують цей тдхщ, часто використовуеться цифровий П1Д регулятор. Подiбнi методи iнколи можуть працювати навиь без iдентифiкацii елементiв системи керування. При синтезi таких регуляторiв намагаються оптимь зувати критерiй, який визначае яюсть технологiчного процесу. Також цей тдхщ у практичних застосуваннях забезпечуе грубкть системи, однак велика юльюсть розрахункiв та успiшне використання лише у найпро-стiших випадках створюе проблеми для повсюдного поширення. Прикладом устшного практичного засто-сування регуляторiв подiбного типу може бути регулятор, запропонований Astrom i Hagglund [5] на основi П1Д-алгоритму.
Проблеми розробки адаптивних САУ з еталонною моделлю широко висвилеш в наукових роботах [6, 7]. Еталонна модель дае бажану реакщю або бажаний вектор сташв на задане значення. Такий тдхвд засно-ваний на визначенш рiзницi мiж виходом системи та еталонно! моделi. Метою адаптацп е наближення ста-тичних та динамiчних властивостей замкнено! системи регулювання до властивостей модель Тому, фактично, адаптивна система порiвнюе властивосп контуру ре-гулювання з бажаними, формуючи при цьому похибку ввдповщность Завданням вiдповiдного мехашзму керування е зменшення похибки мiж еталонною моделлю та системою, що налаштовуеться. Це досягаеться налаш-туванням параметрiв системи або формуванням по-
Tpi6Horo вхiдного сигналу (тобто виходу регулятора). Важливим е подвшний характер роботи тако1 системи, так як вона може використовуватися i для щентифжа-цп параметрiв модельованого процесу i для досягнення необхщного режиму роботи системи. Обмеженням у використанш подiбних систем е можливкть ix застосу-вання лише до детермшованих об'ектiв.
Пiдxiд з самоналаштуванням регуляторiв базуеть-ся на рекурентному визначенш характеристик системи та збурень i корекцп розрахунюв при спостереженш за можливими змiнами роботи системи. Використовуючи цi вiдомостi, можна обрати метод для побудови опти-мальних регуляторiв. Такi регулятори, що щентифжу-ють невiдомi процеси, а поим синтезують управлiння (адаптивне керування з рекурсивною вдентифжащею) називаються регуляторами, що самоналаштовуються
[4].
Розглянемо юлька прикладiв промислових регу-ляторiв та систем, що самотужки налаштовуються на тдконтрольну систему.
Фiрмою Foxboro розроблено «EXACT Controller» [8], який може бути автоматично налаштований по ви-гляду переxiдного процесу. Цей регулятор використо-вуе пiдxiд розпiзнавання моделей, тобто користуеться знаннями про поведшку системи тд час переxiдного процесу. Принцип його роботи схожий на поведшку досвщченого оператора тд час налаштування системи. Для налаштування регулятор використовуе три тки у перехщному процеа, по яких обраховуе перерегулю-вання та недорегулювання. Цi параметри разом з перь одом коливань визначають налаштування П1Д регулятора. Яюсть налаштування визначаеться по величин перерегулювання та степеню затухання.
Промисловi контролери фiрми ABB [9] адаптують-ся до характеристик об'екта керування за допомогою частотноi релейноi iдентифiкацii. Процес розпочина-еться, коли в об'ект вiдсутнi переxiднi процеси. П1Д-регулятор на час експерименту вимикаеться, а на вхвд об'екту за допомогою реле подаються тестовi сигна-ли, що призводять до появи коливань контрольованоi змшно! Як тiльки на виxодi системи встановлюються коливання постшно'! амплiтуди та частоти, отриманi даш обробляються методом гармонiчноi лiнеаризацii, а результати встановлюються у П1Д-регулятор, що вь дразу включаеться у роботу.
Керуючи пристро'! сiмейства DeltaV компанп Emerson мають можливост автоналаштування, що базу-ються на релейному експеримент [10]. Отриманi по аналiзу коливань виxiдноi змiнноi параметри моделi об'екта використовуються для визначення параметрiв П1Д-регулятора. Основним способом визначення па-раметрiв являеться метод Циглера-Школьса, однак за бажанням оператора можна обрати й шшг
Теxнологiя AccuTune фiрми Honeywell [9] реалiзуе адаптивш регулятори шляхом попередньоi щентифь кацп у розiмкненому контурi та подальшому налаш-туваннi параметрiв згiдно набору правил та формул. Регулятори е модифжованими П1Д-алгоритмами. 1ден-тифiкацiя об'екта ввдбуваеться по реакцп на ступшчате збурення. По поведiнцi поxiдноi ввд виxiдноi величини обираеться вид моделi (якщо поxiдна весь час зменшу-еться - то обираеться модель першого порядку, якщо мае максимум - то другого). Значення затзнення визначаеться як час ввд початку експерименту до моменту,
коли регульована величина досягне певного, наперед заданого малого приросту.
Згадаш регулятори потрiбно переналаштовувати при 3Mrni умов роботи тдконтрольного обладнання, або доповнювати зовнiшнiми алгоритмiчними блоками для забезпечення все режимност роботи регуляторiв.
Регулятор CyboCon [11] е прикладом практичного застосування нейронних мереж для потреб автоматизаци процеав керування. Його алгоритм формуе набiр коефщенпв тдсилення або вагових факторiв, що поим використовуються як параметри закону керування. Вш збiльшуе ваговi фактори, як довели ефективнiсть в мiнiмiзацiï похибки. Ваговi фактори оновлюються тд час кожного iнтервалу дискретизацп, щоб включити ефекти вiд останньоï дп по керуванню та недавнi змши у властивостях процесу. Для реалiзацiï такого регулятора необхiдне специфiчне обладнання та значний пiдготовчий перюд.
В роботi [12] розглядаеться принцип дп та особли-востi автонастройки П1Д-регулятора «Овен» ТРМ101. Вiн мае два режими налаштування: попередне та точне. Задачею попереднього налаштування е визначення протягом короткого промiжку часу приблизних зна-чень параметрiв регулятора при ввдсутноси точноï iнформацiï про характеристики об'екта. Для реалiзацiï цього алгоритму в контур регулювання включаеть-ся двопозицшний релейний елемент, в системi з'яв-ляеться незатухаючий автоколивальний процес, за характеристиками якого розраховуеться параметри П1Д-регулятора. Задачею основного (точного) налаш-тування регулятора е уточнення настройки системи по завершенню попереднього етапу або в процеи експлу-атацп системи. Для цього регулятора використовують автоколивання з генератора синусощальних коливань, що дае бшьш високу захищенiсть системи та алгоритму ввд промислових перешкод, а також плавш змiни сигналу на входi регулятора, на вщмшу вiд методу автоко-ливань за допомогою релейного елементу.
Цикл статей [13], [14] присвячено результатам до-слщниць^ роботи росiйського науково-промислово-го об'еднання «Техноконт» по створенню промислово придатних систем автоматичного керування. Щ ме-тоди розрахунку оптимальних налаштувань вiдомi як ТПЗС (технолопя перенастроювання замкнених систем). По словам авторiв, ТПЗС не вимагае спещ-альних режимiв функцiонування системи, наприклад, виведення в режим незгасаючих коливань або спещ-альних законiв регулювання. В порiвняннi з методами, побудованими на технологи попередньоï iдентифiкацiï в розiмкненому контурi за допомогою кривих розгону, iмпульсних або частотних характеристик, ТПЗС, разом з економiею часу i отриманням iнформацiï без по-рушення звичайних умов експлуатацп технологiчного устаткування. У створених на основi ТПЗС програмах як показник якост використовуеться час перехiдного процесу. Розраховаш оптимальнi параметри регулятора забезпечують мжмум цього показника. Як показали проведет авторами дослвдження, мiнiмiзацiя часу перехiдного процесу дозволяе отримувати перехщш процеси з незначним перерегулюванням (не б^ьше 5% вщ вибiгу). У складi ТПЗС в даний час розроблено 2 методики, що штотно розрiзняеться алгоритмами, видами вхiдноï iнформацiï i iншими показниками. 1х використання вимагае постiйноï або перiодичноï об-
робки експериментальних даних з об'екта та ручного переносу результатiв на регулятори.
У робоп [15] описана адаптивна каскадна система керування на прикладi АСР температури первинноï пари енергоблоку потужшстю 800 МВт. Особливштю запропонованоï системи е ïï каскадна побудова з двома П1-регуляторами, а не застосовувана, як правило, схема з регулятором та диференщатором. Налаштування проводиться послвдовно по контурам. Параметри регулятора внутршнього контуру встановлюються близькими до граничних через малу шерцшшсть контуру. Параметри налаштування зовшшнього контуру шукаються за допомогою контуру адаптацп. Адап-тивний контур формуе пробш гармонiйнi сигнали, що подаються як завдання для коригуючого регулятора. Обчислювальний комплекс за допомогою перетворю-вачiв формуе складовi пробного гармоншного сигналу. Отримана реакцiя системи аналiзуеться для пошуку оптимальних налаштувань керування по запропоно-ванiй методищ. Наявнiсть збурень у системi може при-звести до значних похибок у результатах розрахунку в порiвняннi з теоретично оптимальними значеннями, так як при розробщ системи прийнято ряд спрощень.
У останнш час багато уваги придшяеться методам регулювання, заснованому на модельному прогнозую-чому керуваннi. Основна щея цих алгоритмiв полягае в тому, щоб сформулювати задачу проектування регулятора, як задачу оптимiзацiï в реальному масштабi часу, що виршуеться при умовi заданих жорстких обмежень [16]. До переваг використання модельного прогнозуючого керування можна вщнести можлившть керування багатомiрними i багатозв'язними об'ектами зi складною структурою, що враховують не лшшносп, оптимiзацiю в реальному чась Разом з цим для методу кнуе необхiднiсть побудови моделi об'екта, що врахо-вуе якнайб^ьшу кiлькiсть змiнних стану та збурень, що дтть на об'ект, а його використання потребуе знач-них обчислювальних потужностей.
Недолжами б^ьшосп вказаних продуктiв е недо-статнiсть iнформацiï про роботи алгоритмiв через ко-мерцiйну закритiсть систем або складшсть реалiзацiï на шшому обладнаннi. Це - перешкода для впровад-ження подiбних систем на електростанщях та енер-госпоживаючих об'ектах, де частою вимогою е макси-мальне застосування вже кнуючого парку пристроïв керування.
4. Адаптивна система керування з регулятором з внутршньою моделлю для управлшня контурами теплоенергетичних об'eктiв
Отже, сучасний стан керуючого обладнання ТЕС та котельних потребуе розробки простих алгоритмiв управлшня, що являються лопчним розвитком кла-сичноï ТАУ та поеднують у собi простоту реалiзацiï з потужшстю концепцп адаптивного керування.
Як видно з представлених реалiзованих систем, б^ьшкть з них у тш чи iншiй мiрi використовують вден-тифiкацiю об'екта керування, щоб поим за допомогою правил, формул чи емтричних залежностей визначити параметри налаштування регулятора. Тобто у будь-якому разi оцiнка об'екта стае обов'язковим етапом на шляху синтезу системи автоматичного керування.
Тому лопчним кроком вважаеться використання от-римано! моделi об'екта керування для безпосередньо! побудови регулятора. Один з варiантiв такого пiдходу називаеться «регулятор з внутршньою моделлю» (Internal model control) [10, 17, 18]. Для нього характерне включення обрано! структури моделi в склад регулятора. Це дозволяе автоматично отримати параметри регулятора з високими показниками якост керування вщповщно до принципу структурно-параметрично! оптимiзащi, згiдно якого регулятор мае мштити пере-давальну функщю, близьку або рiвну оберненiй пере-давальнiй функцii об'екта.
Перевагами тако! системи е чiтка вiдповiднiсть регулятора тдконтрольному об'екту, перехiднi про-цеси, близью до аперюдичних, при чаа регулювання, що не перевищуе такий для оптимально налаштованих ПIД-регуляторiв, швидке налаштування. Важливою особливiстю такого регулятора е можлившть забез-печення робастность Чутливiсть системи регулюеться значенням стало! фшьтра, який входить до складу регулятора. Вибiр структури фiльтра та його характеристик е окремою важливою задачею.
Перешкодою для використання ще! системи до не-давнього часу була складшсть реалiзацii на шнуючш апаратнiй базi. Однак тепер, з розвитком i повсюдним впровадженням у системи керування мжропроцесорно! техшки, це обмеження знято i можна користуватися всь ма перевагами подiбноi структури: легкiстю автоматичного налаштування та високояюсними показниками роботи.
Для роботи розглянуто! системи керування у змшних режимах роботи теплоенер-гетичного обладнання необ-хiдно, щоб виконувалась тд-стройка,адже змiнапараметрiв об'екта керування повинна вiдобразитись i в параметрах його модель З щею метою система доповнюеться контуром автоматичного налаш-тування. Контур представляе собою математично-лопчний модуль, де визначаеться не-обхщшсть корекцii параме-трiв, формуються необхiднi для не! умови, вщбуваеться слiдкування за процесом та аналiзуються отриманi данi. Остаточна структура запро-поновано! системи матиме ви-гляд, зображений на рис. 1.
Адаптивний контур скла-даеться з двох основних ча-стин: модуля щентифжацп та власне модуля адаптацп. Модуль щентифжацп вщпо-вiдае за визначення параме-трiв моделi об'екта, структура яко! апрiорi вiдома. Його робота розпочинаеться, якщо е необхщшсть дослiдження динамiки об'екта у поточному режимi роботи обладнання.
Така необхвдшсть виникае при вводi об'екта в експлу-атацiю, пiсля модернiзацii чи ремонту, або тд час три-вало! експлуатацii, яка може вплинути на динамiчнi характеристики системи. Оцшивши необхiднiсть налаштування регулятора (початок експлуатацп об'екта чи погiршення показниюв якостi роботи САР), запу-скаеться процедура щентифжацп.
Для цього, використовуючи блок «селектор» тим-часово вимикаеться зворотний зв'язок, а на об'ект по-даеться збурення Ди(^) зi сторони регулюючого органу. Шсля подання тестового сигналу на об'ект керування аналiзуеться крива ввдгуку. За умови можливостi опи-су поведшки системи iнерцiйною ланкою iз затзнен-ням, для iдентифiкацii варто використати метод аналь зу початково! дiлянки перехiдного процесу [19]. Його перевагою е швидкий у порiвняннi з апостерiорними методами результат, адже немае необхщност очжува-ти закшчення перехiдного процесу. Параметри моделi визначаються за ключовими точками, пов'язаними з початком реакцп об'екта на збурення та досягненням першо! похiдноi технологiчноi змшно! y(t) свого максимуму. Отримаш у результатi параметри моделi прохо-дять процедуру верифiкацii, щоб уникнути можливост встановлення недопустимих значень у регулятор. Ве-рифiкацiя полягае у перевiрцi знаходження результа-тiв у коридорi допустимих меж для кожного параметру. Коридори визначаються технологами та спещалктами з автоматизацп з урахуванням апрюрних вiдомостей про об'ект керування. Шдтверджеш параметри моделi
Рис. 1. Структурна схема адаптивно! САР
заносяться в матрицю режимiв об'екта, що являе собою таблицю динамiчних характеристик об'екта вщповщно до поточного режиму роботи. По результатам ощню-вання формуються параметри для блоюв «Регулятор» та «Модель об'екта керування» залежно вщ поточного режиму роботи. Разом з цим визначаеться початкове значення сталоi ф^ьтру регулятора.
Пiсля виконання iдентифiкацii контур керування замикаеться блоком «селектор» i починаеться другий етап налаштувань. Вш полягае у пошуку оптимального за заданим показником якосп значення сталоi фiльтру, яке забезпечить нечутливкть САР до похибок iдентифiкацii, забезпечивши при цьому виконання вимог до якосп керування. Це iтерацiйна процедура оптимального параметричного синтезу, що викону-еться у замкненш системi шляхом аналiзу перехiдних процесiв при змж завдання на величину AyзАд(t). Значення ДуэАдО) повинне бути допустимим регламентом технолопчного процесу. Однопараметричний синтез сприяе швидкому завершенню пошуку оптимального значення.
Адаптащя у повному обсязi повторюеться для в«х допустимих режимiв роботи. Надалi по сформованiй матрицi режимiв автоматично реалiзуеться корекцiя параметрiв налаштувань без необхщносп повтору по-вного алгоритму налаштування.
Для уникнення аварiйноi ситуацii, пов'язаноi з тимчасовою втратою контролю над об'ектом через ро-зiрвання зворотного зв'язку, до складу системи включено спещальний блок, який слщкуе за поточним значенням технологiчноi змiнноi. При виходi змiнноi за допустимi межi адаптацiя припиняеться, а параметри регулятора встановлюються рiвними останшм коректним.
Адаптацiя може проводитися i на вимогу оператора, якщо його квалiфiкацiя дозволяе прийняти вщпо-вiдне рiшення.
Таким чином, у результат адаптацii синтезуеться оптимальна для кожного режиму роботи об'екта система автоматичного керування.
Розглянемо роботу адаптивноi системи на при-кладi iндивiдуального регулятора подачi палива [20]. На регулятор надходять наступш сигнали: температура аеросумiшi перед пальником, що характеризуе пилопродуктившсть аероживильниюв пилу (АЖП); завдання вiд загального регулятора палива.
Вщомо, що система пилоподачi котла в умовах експлуатацп пiдлягае дii багатьох керуючих i збурю-ючих впливiв, до яких можна вщнести змiни подачi палива i первинного повiтря, якiсть палива, режим роботи системи пилоприготування, характер витжання пилу з бункера та ш. Щ збурення, яю мають випадко-вий характер, впливають на рiвномiрнiсть розподiлу палива по пальниках i стабiлiзацiю пилоподачi в чаа, що приводить до змши експлуатацiйних показникiв котла, тобто впливае на надшшсть та економiчнiсть його роботи. Сигнал по температурi аеросумiшi пилу з первинним повiтрям може бути використаний в САР стабШзацп подачi палива на пальники котла як регу-льована величина, що побiчно характеризуе витрату палива в пилопроводь Дослiдження динамiчних вла-стивостей сигналу по температурi аэросумiшi в харак-тернiй точцi вимiру термопарою з захисним чохлом, проведет при рiзних по величин й знаку збуреннях
витратою палива, показали, що затзнювання сигналу по температурi тЗАп=2с, а стала часу ТОБ=22с. Осюль-ки перемiщення регулюючого органа не е стрибкопо-дiбним i займае близько 10 с, то затзнювання сигналу, що з'являеться, впливае на динамiчнi властивоси об'екта керування i якiсть автоматичного регулювання подачi палива. У [21] наведено даш, що доводять змшу параметрiв об'екта залежно ввд поточного режиму роботи котлоагрегату, тобто необхщшсть у адаптивнш системi керування.
Отримати динамiчнi характеристики аеросумiшi експериментальним шляхом можна, нашсши збурення витратою палива при тимчасово вщключеному зворотному зв'язку. Оброблеш пiд час iдентифiкацii данi формують значення для вщповщних елементiв регулятора та моделi об'екта. Одночасно з цим розра-ховуеться параметр робастносп, що входить до складу ф^ьтра регулятора. Контур автоматичного керування замикаеться та проводиться остаточне налаштування за штегральним квадратичним показником якостi.
Графжи перехiдних процесiв у контурi керування при змж завдання та збуренню зi сторони витрати палива зображеш на рис. 2. Графiки наведен для ви-падку моделювання передавальних функцш системи при одиничному збуренш за завданнях та збуреннi величиною 0,95% зi сторони регулюючого органу (на 100-й секундi графiку) у ввдхиленнях вiд сталого стану. Для порiвняння наведенi графiки системи з П1-регулятором, оптимально налаштованим на мжмум iнтегрального квадратичного показника якость
Рис. 2. Графки перехщних процеав у системах з IMC- та П1-регуляторами
Перевагами системи з IMC-регулятором у nopiB-няннi 3i типовим П1Д-регулятором е використання методу керування на 0CH0Bi мoделi об'екту, можливкть впливати на гpубiсть системи окремим параметром налаштувань, шдвищена швидкoдiя при майже пoвнiй вiдсутнoстi перерегулювання, зменшення штеграль-ного показника якост до 20%, полегшена процедура автоналаштування. Така система пропонуеться для використання в об'ектах, де висуваються жорстю ви-моги до мiнiмiзацii перерегулювання та швидкосп вiдпpацювання збурень i завдань. Додавши до контуру адаптацп механiзм збереження паpаметpiв мoделi та регулятора як функщю вiд поточного режиму роботи котлоагрегата, через певний час роботи системи можна уникати poзiмкнення контуру керування для щен-тифiкацii. Даш про необхщш налаштування будуть братися з матриц pежимiв, забезпечуючи адаптащю регулятора у замкненiй системi керування.
Висновки
Теплоенергетичш об'екти мають ряд властивостей, що утруднюе оптимальне налаштування KOHTypiB автоматичного керування. Перспективним способом ви-рiшення цieï задачi е використання адаптивних систем керування, що можуть самостшно налаштуватись на поточний стан об'екта керування, забезпечуючи необ-хщну якiсть регулювання технологiчних параметрiв. У робоп наведенi приклади iснyючих систем з можли-вiстю автоматичного налаштування, визначеш основ-нi пiдходи до синтезу адаптивних керуючих елементiв, вказаш трyднощi ïx реалiзацiï.
Для виршення проблеми ефективного керування об'ектами енергетичноï галyзi запропонована адап-
тивна САР з використанням моделi об'екта у складi регулятора. Система може працювати у автоматичному режимi, та значно полегшуе процес налаштування для оптимальноï роботи.
Дослiдження на прикладi контуру стабШзацп тем-ператури аеросyмiшi перед пальником пиловупль-ного котлоагрегата доводять перспектившсть даноï системи. Переxiднi процеси налаштованого контуру характеризуються мiнiмальним перерегулюванням та високою швидкодiею, що е важливим для даноï дiлянки. Результати синтезу системи можуть бути екстрапольоваш на iншi об'екти в межах даного класу устаткування за умови можливосп проведення актив-них експерименпв для визначення характеристики моделей об'екив керування.
Лiтература
1. Чертков Н.Н. Вопросы применения адаптивных САУ в энергетике [Текст] / Н.Н. Чертков // Теплоэнергетика. - 1969. - №7.
2. Дуэль М.А. Автоматизированные системы управления энергоблоками с использованием средств вычислительной техники [Текст] / М.А. Дуэль - М.: Энергоиздат, 1983. - 208 с.
3. Ротач В.Я. Теория автоматического управления: соответствуют ли её основные положения действительности? [Текст] / В.Я. Ротач // Промышленные АСУ и контроллеры. - 2007. - №3. - С. 1-5.
4. Digital self-tuning controllers [Текст] / [ Vladimir Bobal, Josef Bohm, Jaromir Fessl and Jin Machacek]. - London : Springer-Verlag, 2005. - 317 pp.
5. Astrom K. J. PID Controllers: Theory, Design and Tuning. 2nd Edition [Текст] / K. J. Astrom, T. Hagglund. - Research Triangle Park, North Carolina: Instrument Society of America, 1995. - 343 рр.
6. Landau I. D. Adaptive Control - the Model Reference Approach [Текст] / I. D. Landau. — New York: Marsel Dekker, 1979.
7. Ioannou P. A. Robust Adaptive Control [Текст] / P. A. Ioannou. - Englewood Cliffs, New Jersey: Prentice Hall, 1995. — 834 pp.
8. Kraus T. W. Self-tuning PID controller uses pattern recognition approach [Текст] / T. W. Kraus, T. J. Myron // Control Engineering.
- 1984. - vol. June. - pp. 106-111.
9. Leva, A. Hands-on PID autotuning: a guide to better utilization [Електронний ресурс] / Leva, A., Cox C., Ruano A. - IFAC Professional Brief. - Режим доступа \www/ URL: http://www.ifac-control.org/publications/list-of-professional-briefs - 21.03.2012 р.
- Загол. з екрана.
10. Денисенко В.В. Компьютерное управление технологическим процессом, экспериментом, оборудованием [Текст] / В.В. Денисенко — М.: Горячая линия - Телеком, 2008. — 608 с.
11. Cheng G. S. MFA in Control with CyboCon. CyboSoft [Текст] / Cheng G. S. - General Cybernation Group Inc., Rancho Cordova, CA, 2000. - 200 рр.
12. Кузищин В. Ф. Автоматическая настройка регулятора ТРМ101 [Текст] / В. Ф. Кузищин // Автоматизация и производство.
- 2003. - №2. - с.
13. Настройка и адаптация автоматических регуляторов. Инструментальный комплект программ [Текст] / Ш. Е. Штейнберг, Л. П. Сережин, И. Г. Варламов, И. Е. Залуцкий // Промышленные АСУ и контроллеры. - 2003. - №10. - с.
14. Сережин Л. П. АСУ для промышленных предприятий [Текст] / Л. П. Сережин, И. Г. Варламов, Б. В. Филимонов // Промышленные АСУ и контроллеры. - 2004. - №9. - с.
15. Ротач В. Я. Автоматизация настройки систем управления [Текст] / Ротач В. Я., Кузищин В. Ф., Клюев А. С.М. - М. : Энергоиздат, 1984. - 271 с.
16. Eduardo F. Camacho. Model predictive control [Текст] / Eduardo F. Camacho, Carlos Bordons. - London: Springer, 1999. - 280 p.
17. Степанець О.В. Адаптивна система керування з внутршньою моделлю [Текст] / О.В. Степанець, А.П. Мовчан // ВосточноЕвропейский журнал передових технологий. - 2009. -№6/3(42). - C. 9-14.
18. Daniel E. Rivera. Internal Model Control: A Comprehensive View [Текст] / Daniel E. Rivera - Department of Chemical, Bio and Materials Engineering College of Engineering and Applied Sciences Arizona State University, Tempe, Arizona, 1999. - 20 pp.
19. Мовчан А.П. Идентификация объектов управления в адаптивных системах управления [Текст] / Мовчан А.П., Мысак В.Ф., Степанец А.В. // - Сучасш науков1 дослщження -'2006: матер1али II м1жнародно1 науково-практично! конференцп. - Д.: Наука i осв^а, 2006. - С. 60-63
20. Свириденко В.П. Опыт модернизации схемы регулятора тепловой нагрузки котла ТПП-210А при работе на угольной пыли [Текст] / В.П. Свириденко, А.Б. Попутников //Энергетика и Электрификация - 2001.
21. Ковриго Ю.М. Система регулювання тепловим навантаженням котла ТПП-210А з використанням регулятора з внутршньою моделлю [Текст] / Ковриго Ю.М., Фоменко Б.В., Степанець О.В. // Восточно-Европейский журнал передових технологий.
- 2010. -№3/10(45). - C.4-7.
