CC BY
71
УДК 657.012.011.56
ЕЛ. Павленко
ОСОБЕННОСТИ УПРАВЛЕНИЯ И МОДЕЛИРОВАНИЯ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ В ПАРОВЫХ КОТЛАХ В УСЛОВИЯХ НЕОПРЕДЕЛЕННОСТИ
Задачи управления технологическим процессом в барабанном паровом котле состоят в регулировании: расхода перегретого пара; давления перегретого пара; уровня воды в барабане; разрежения в верхней части топки; оптимального избытка воздуха за пароперегревателем; солесо держания котловой воды.
Котел - это сложная динамическая система с взаимосвязанными входными и . . 1.
Дымовые Разрежения в верхней
части топки
Воздух х:;; Избыток воздуха за пароререгревателем
Топливо Расход перегретого „ пара
Насыщенный пар Давление перегретого „ пара
Расход воды на впрыск Температура церегретого пара
Разрежение в верхней части топки >— Подача питательной воды NN \ Ч'А Ч ''V N. Ч. > Уровень воды в „ барабане
Расход воды _ -г " ■“ Солесодержание „котловой воды
Рис. 1. Связи входных и выходных величин в барабанном паровом котле
Управление барабанным котлом осуществляется автономными автоматическими системами регулирования. Существуют [1-3] регуляторы расхода топлива, регуляторы давления пара перед турбиной, в общем паропроводе, регуляторы по, , -
.
описанием исходных данных и нечетким логическим выводом [4].
Химический состав воды оказывает существенное влияние на время безостановочной и безремонтной работы. Качество котловой воды определяется концентрацией солей в пересчете на соли №, мг/кг (общее солесодержание) и содержание ионов РО43, мг/кг (избыток концентрации фосфатов).
Если общее солесодержание повышается, то это может привести к уносу солей котловой воды в пароперегреватель и в турбину. Если концентрация фосфатов
,
, .
солесодержание котловой воды поддерживается в пределах нормы за счет непрерывной и периодической продувок из барабана в специальные расширители. При этом также удаляется шлам в нижних коллекторах.
Для непрерывной продувки имеются схемы непрерывного регулирования [2, 3]. Соотношения между содержанием фосфатов паровой нагрузкой и непрерывной продувкой устанавливаются эвристическим путем. Периодическая продувка не автоматизируется. Решение о ее параметрах принимается технологом-оператором и выполняется обходчиками оборудования.
Для прямоточного парового котла более сложным является регулирование температуры перегрева первичного пара, т.к. на нее одновременно влияют изменения расхода питательной воды и подачи топлива. Это приводит к необходимости увеличения числа впрысков и расхода воды.
Задачи управления технологическим процессом в прямоточном паровом котле состоят в регулировании: процесса горения; тепловой нагрузки; перегрева пара; температурного режима пароводяного тракта от его начала до первого регулируе-.
Для прямоточного парового котла существуют устройства автоматического регулирования подачи топлива и питательной воды [4, 5]. Однако заметим, что, в отличие от барабанного парового котла, задача регулирования солесодержания котловой воды решается на другом оборудовании.
Таким образом, задача управления водно-химическим режимом (ВХР) относится к числу трудноформализумых задач, а от качества питательной воды напрямую зависят срок службы оборудования и интервал времени между ремонтами .
Эффективность организации ВХР, а равно и всего технологического процесса производства электроэнергии и тепла зависит от эффективности математической модели, т.е. От того, насколько модель адекватна реальности. Длительная эксплуатация оборудования позволяет набрать достаточно большое число стати, -дации по управлению ВХР. Однако хорошо зарекомендовал себя подход к моделированию технологических процессов [4, 5], при котором используются правила нечеткого условного вывода общей структуры вида «ЕСЛИ .... ТО.... ИНАЧЕ......
Получаемая продукционная модель представляет собой результат экспертного опроса технологов-операторов, предоставляющих информацию качественного , .
Моделирование системы управления ВХР может быть математическим, в виде построения некоторого математического объекта, и имитационным. Для моде, , : Y=W(B,X), где W- правило преобразования (модель) в системе ВХР, причем, под W(.) могут пониматься математические действия, логические высказывания, теоретико-множественные операции и прочее. При таком определении модель W позволит установить соответствие между входными параметрами, состояниями и выходными параметрами ВХР.
Отметим, что непосредственно наблюдать параметры ВХР невозможно. Существует дополнительная (промежуточная) система S, формально последовательно соединенная с выходом системы управления ВХР, как это показано на рис. 2, которая выполняет функции измерения реальных параметров и передачи измеренных значений технологу-оператору. В оценки вектора Y и компонент вектора B вносится дополнительная погрешность, определяемая возмущениями (погрешностями измерения, ошибками при передаче информации и прочее) А дая системы S.
Модель промежуточной системы S необходимо учитывать. Это задачи обеспечения требуемой точности измерения, которые не являются предметом исследования данной диссертационной работы. Формально модель с учетом возмущений
А имеет вид: У=М(У,В,А), где М(.) - оператор, преобразующий параметры У, В, А в выходные параметры системы управления ВХР.
Рис. 2. Наблюдение за выходным параметром
Задачу разработки модели системы управления ВХР относится к классу , .
, , , -. -модели ВХР положим понятия соответствия, отображения и отношения между .
Компоненты вектора конструктивных параметров B={BhB2,...,B20} определяют состояние ВХР, где Bt - i-й элемент вектора B, описываемый в свою очередь вектором Bi={b,1,b‘2,...b‘n }. Под компонентом bj вектора B{ понимается измери-.
Вектора B={BhB2,...,B20} содержат параметры, которые могут быть функ,
, -
тервалов и лингвистических переменных на базовых множествах, определенных выше. Вектора входных и выходных параметров системы управления также оп-. X, Y B ,
задание теоретически множественной модели в виде функций переходов и .
Y, X B -
ответствие, являющееся моделью системы управления ВХР в виде функции выхо-
, :
q =<{(X1xX2x. xX^x(Bhx2х... хВn)}, (Y1xY2xY3xY4), G >, (1)
где G - нечеткий график нечеткого соответствия q .
B , X B -
ответствие, являющееся моделью системы управления ВХР в виде функции пере-
, -
:
ф =<{XixX2x... xXi)x(BixB2x... xJ},(Bix2x... xB,), F >, (2)
где F - нечеткий график нечеткого соответствия ф.
Модели в виде соответствий (1) и (2) соответствуют разработанной в разд.1 концепции моделирования системы управления ВХР. Г рафики G, F нечетких соответствий подлежат идентификации в зависимости от поставленных задач при исследовании и проектировании систем управления ВХР.
Трудность решения задач управления ВХР определяется следующим:
♦ разработать аналитическую модель, позволяющую адекватно описать систему управления ВХР аналитическими математическими приемами сложно, математическая модель не будет достаточно полной и адекватной реальным процессам;
♦ управление ВХР зависит от многих факторов, учесть которые во всем
;
♦ прогнозирование последствий управлений носит субъективный характер;
♦ динамика изменения состояний системы управления ВХР носит нелинейный и нестационарный характеры;
♦
уровне специалистами-экспертами.
Управление ВХР из-за трудностей формализации целесообразно осуществлять в виде результатов от решения задач принятия решений. Рассмотрим нечет, .
Пусть X = (х1,х2,...,хт) - нечеткая точка в пространстве состояний входных
переменных {ХМ}, где М - алгебра, определенная над нечеткими интервалами. Нечеткая точка в пространстве переменных состояний ВХР {В,Щ определится
нечетким вектором В = (Ъ1,Ъ2,...,Ъг), где N - алгебра, также определенная над
.
Формальное задание математической модели, определяющей зависимость между компонентами нечетких векторов В и X, произведем в виде нечеткого уравнения регрессии
Ъ] = 'Ц' ] (Х1 ,Х2, .. Хт ), 3 = 1,Г , (3)
где — оператор нечеткости.
, -
симости от существующих входных воздействий представлена в виде известной линейной модели наблюдений [6], модифицированной для описания параметров в виде нечетких величин.
Понятие линейной модели наблюдений - фундаментальное понятие в математической статистике, т.к. многие статистические зависимости описываются функ, -нейными по независимым переменным, называемыми факторами в теории плани.
Нечеткая модель регрессионного анализа позволяет определять нечеткие значения компонент вектора состояний ВХР в зависимости от нечетких значений вектора входных параметров, и отличающаяся от известных линейных моделей на, , что позволяет более объективно определять прогнозируемое качество питательной воды для котлов.
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК
1. Дуэль М.А. Автоматизированные системы управления энергоблоками с использованием средств вычислительной техники. - М.: Энергоиздат, 1983. - 208 с.
2. Плетнев ГЛ. Автоматизированное управление объектами тепловых электростанций: Учебное пособие для вузов. - М.: Энергоиздат, 1981. - 368 с.
3. Субботина НЛ. Водный режим и химический контроль на тепловых электростанциях. - М.: Энергия, 1974. - 328 с.
4. Егупов Н.Д.,Гаврилов А.И.,Коньков В.Г.,Милов Л.Т.,Мочалов И.А.,Мышляев Ю.К, Трофимов А.И. Методы робастного, нейронечеткого и адаптивного управления: Учеб-
ник/Под ред. Н.Д. Егупова; изд 2-ое, стереотипное. - М.: Изд-во МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2002. - 744 с.
5. Финаев В.К, Павленко ЕЛ. Методы искусственного интеллекта в задачах организации водно-химического режима тепловых электростанций. - Таганрог: ТРТУ, 2004.
6. Асатурян В.И. Теория планирования эксперимента. - М.: Радио и связь, 1983.
УДК 621.335.2
В.Г. Галалу
ПРЕОБРАЗОВАТЕЛИ КОДОВ ФИБОНАЧЧИ В НАПРЯЖЕНИЕ С СУММИРОВАНИЕМ ВЗВЕШЕННЫХ ТОКОВ В УЗЛОВЫХ ТОЧКАХ АТТЕНЮАТОРА ЛЕСТНИЧНОГО ТИПА
Основным недостатком рассмотренных ранее схем ПКНФ с суммированием равных токов является необходимость использования большого количества прецизионных резисторов в аттенюаторе [1]. Проблема достаточно просто может быть решена при суммировании нескольких взвешенных токов в каждой узловой точке.
. 1 4-
групп взвешенных токов (11^14) и формирования весовых коэффициентов ряда Фибоначчи при р=1. Представим эту числовую последовательность:
1, 1, 2, 3, 5, 13, 21, 34, 55, 89, 144, 233, 377, 610, 654, 1597 ...
^ых2
5£-512
І1
:-5Е
І1
51-54
І1
ЦИз
УІ1
Рис. 1. ПКНФ с суммированием взвешенных токов
При 17 членах ряда сумма составит 4180, что соответствует 12-ти двоичным разрядам (0,025%). Так как два младших кванта равны 1, то для их формирования используются одинаковые токи 14. Рассмотрим основные соотношения для рассмат-. 4
1^14, каждый более младший должен быть в К= 1,6180 раза меньше. Таким обра-,
(1,6180)4=6,8540. Если принять Я^Я, то для обеспечения требуемого деления резистор связи Яс должен составлять ЯС=(К4- 1)Я=5,8540Я.
Этот коэффициент деления должен выполняться для всех ячеек аттенюатора, то есть эквивалентные сопротивления нагрузки Я в узловых точках а, Ь, с, d должен быть одинаковыми и стремиться к Я (рис. 2).
Легко можно показать, что для этого резистор Я2 должен равняться:
Я = л -4^, Я = —я. (1)
2 К -1 2 5.854
