Система автоматического управления процессом непрерывной разливки металла

 

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК (1р 4 В 22 D 11/16 г

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К А ВТОРСКОМ .К СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21) 3718421/22-02 (22) 06.01.84 (46) 07.05.86. Бюл. У 17 (71) Тульский ордена Трудового Красного Знамени политехнический институт (72) B.Ë.Токарев, Д.А.Дюдкин, А.А.Ильин, Н.А.Зореико, А.М.Поживанов, Н.Д.Карпов и В.П.Дереза (53) 621.746.27(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

N - 1183289, кл. В 22 0 11/16, 1983. (54) (57) 1 . СИСТЕМА АВТОМАТИЧЕСКОГО

УПРАВЛЕНИЯ ПРОЦЕССОМ НЕПРЕРЫВНОЙ РАЗЛИВКИ МЕТАЛЛА, содержащая регулятор расхода воды, соединенный с датчиком расхода, первым входом блока заданий расхода воды и регулирующим органом, установленным на трубопроводе воды в секции вторичного охлаждения, измеритель скорости, соединенный с регулятором скорости, который соединен с задатчиком скорости и приводом, задатчик температуры, задатчик химсостава, задатчик расхода воды в кристаллизатор, задатчик дефектов ранее отлитого слитка, соединенные с блоком памяти, блок подстройки параметров, соединенный с взаимосоединенными первым блоком оптимизации и блоком памяти, отличающаяся тем, что, с целью повьппения качества слитка, она снабжена измерителем температуры поверхности слитка, блоком сравнения, блоком заданий расхода воды, первым и вторым блоками преобразователей и командным блоком, причем выход измерителя температуры поверхности слитка соединен с входом блока сравнения, другой вход котороÄÄSUÄÄ 1228965 А1 го соединен с выходом первого блока преобразователей, а выход — с вторым входом блока заданий расхода воды, третий вход которого соединен с бло.ком памяти и измерителем скорости, первый выход командного блока соединен с блоком подстройки параметров, блоком памяти и блокам оптимизации, а второй выход командного блока с входом блока оптимизации, вход второго блока преобразователей соединен с выходом задатчика, а выход — с блоком памяти.

2. Система по п. 1, о т л и ч а ющ а я с я тем, что блок заданий расхода воды для каждой секции содержит фильтр, два блока постоянного коэффициента, сумматор, блок деления и интегратор, причем выход блока сравнения соединен с входом фильтра, выход которого соединен с входом первого блока постоянньгх коэффициентов, выход которого соединен с первым входом сумматора, выход измерителя скорости соединен с входом второго блока постоянных коэффициентов, выход которого соединен с вторым входом сумматора, а выход последнего— с первым входом блока деления, выход которого соединен с первым входом интегратора, а вьгход интегратора— с первым входом регулятора расхода воды.

3. Система по и. 1, о т л и ч а ющ а я с я тем, что блок подстройки параметров содержит два блока хранения вектора, блок хранения матрицы, блок хранения параметров, два накапливающих сумматора, два комбинационных сумматора, пять блоков перемноже1228965 ния векторов, два блока деления, з адатчик параметра регуляризации, причем выход блока памяти соединен с входом первого блока хранения векторов, выход которого соединен с первым входом первого блока перемножени векторов, второй вход которого соединен с выходом второго блока перемножения векторов, выход первого блока перемножения векторов соединен с первым входом первого комбинацион— ного сумматора, второй вход которого соединен с задатчиком параметра регуляризации, а выход — с первым входом первого и второго блоков деления, второй вход первого блока деления соединен с выходом второго блока перемножения векторов, а выход — с первым входом третьего блока перемножения векторов, второй вход которого соединен с выходом второго комбинационного сумматора, выход третьего блока перемножения векторов соецинен с первым входом первого накапливающего сумматора, второй вход которого соединен с выходом командного блока, а третий вход — с. выходом блока хранения параметров, вход которого соединен с выходом первого накапливающего сумматора, второй выход блока хра.— нения параметров соединен с входом блока оптимизации, а третий выход— с первым входом четвертого блока перемножения векторов, второй вход которого соединен с выходом блока памяти и первым входом второго блока перемножения векторов, выход четвертого блока перемножения векторов соединен с первым входом второго комбинационного сумматора, второй вход которого соединен с выходом блока памяти, второй вход второго блока перемножения векторов соединен с выходом блока хранения матриць, вход которой соединен с выходом второго накапливающего сумматора, первый вхбд которого соединен с выходом командного блока, второй вход " с выходом второго блока деления, а третий вход—

1 с выходом блока хранения матрицы, второй вход второго блока деления соединен с выходом пятого блока перемноя<ения векторов, первый вход котоI рого соединен с выходом второго блока хранения векторов, а второй вход— с входом второго блока хранения векторов и выходом второго блока перемножения векторов.

4. Система по и. 1, о т л и ч а ющ а я с я тем, что блок оптимизации содержит píà блока хранения матриц, два блока перемножения матриц, три блока перемножения векторов,, сумматор,, QJIoK обращения матриц, задатчик параметра регуляризации, причем первый вход первого блока хранения матриц соединен с первым выходом командного блока, второй вход — с вторым выходом командного блока, а выходс первым входом первого блока перемножения матриц, второй вход которого соединен с выходом блока поцстройки параметров, а выход — с первым входом второго блока перемножения матриц и первым входом первого блока перемножения векторов, первый вход второго блока перемножения векторов соединен с выходом блока подстройки параметров, второй вход — с выходом блока памяти,, выход второго блока перемножения векторов соединен с вторым входом первого блока перемножения векторов, выход которого соединен с первым входом третьего блока перемножения векторов, второй вход которого соединен с выходом блока обращения матриц, первый вход которого соединен с выходом командного блока, а второй вход— с выходом сумматора, первый вход которого соединен с выходом второго блока перемножения матриц, а второй вход — с задатчиком параметра регуляризации, второй вход второго блока ! перемножения матриц соединен с выходом второго блока хранения матриц, а его вход — с выходом блока подстройки параметров.

5. Система по и. 1, о т л и ч а ющ а я с. я тем, что задатчик химсостава разливаемого металла содержит задатчик кремния, задатчик серы, эадатчик марганца, задатчик углерода, два квадратора и блок деления, причем выход задатчика кремния соединен с входом первого квадратора и входом. блока памяти, выход квадратора соединен с входом блока памяти, выходы задатчиков серы и марганца соединены с входами блока деления, выход кото" рого соединен с входом блока памяти, выход задатчика углерода соединен с входом второго квадратора и входом блока памяти, выход второго квадрато1 ра соединен с входом блока памяти.

6. Система по п. 1, о т л и ч а ю4 а я с я тем, что блок обращения счетчика адреса а выход — с входом блока перемножения векторов, выход четвертого блока хранения матриц соединен с вторым входом блока хра-, нения векторов и вторым входом первого блока вычисления векторов, выход блока хранения векторов соединен с вторым входом первого блока перемножения матриц и вторым входом второго блока вычисления векторов.

7. Система по п. 1, о т л и ч а юiq а я с я тем, что командный блок содержит генератор синхроимпульсов, делитель частоты, два регистра сдвига, элемент ИЛИ, трип ер, управляемый вентиль, счетчик адреса и блок памяти, причем сигнал "Запуск" соединен с первым входом первого регистра сдвига и входом генератора синхроимпульсов, выход которого соединен с первым входом управляемого вентиля и входом делителя частоты, выход которого соединен с вторым входом первого регистра сдвига, первым входом счетчика адреса и первым входом второго регистра сдвига, выходы первого регистра сдвига соединены с входами элемента ИЛИ и вторым входом .второго регистра сдвига, третий вход которого соединен с первым выходом второго регистра сдвига, второй выход которого соединен с первым входом триггера, третий выход второго регистра сдвига соединен с вторым входом триггера, входом блока оптимизации и вторым входом счетчика адреса, четвертый выход второго регистра сдвига соединен с входом элемента ИЛИ, выход которого соединен с входом блока памяти, выход первого регистра сдвига соединен с входом блока подстройки параметров, выход триггера соединен с вторым входом управляемого вентиля, выход которого соединен с входом бло, ка оптимизации, выход счетчика адреса соединен с входом блока памяти, выход которого соединен с входом блока оптимизации.

1228965 матрицы содержит блок вычисления разности матриц, два блока вычисления векторов, три блока перемножения матриЦ, четыре блока хранения матриц, блок хранения векторов, два управляемых вентиля, счетчик адреса, блок сравнения и блок хранения константы, причем первый вход блока вычисления разности матриц соединен с выходом сумматора, а второй вход — с выходом первого блока хранения матриц, выход блока вычисления разности матриц соединен с первым входом первого блока перемножения матриц, выход которого соединен с первым входом первого блока вычисления векторов, выход которого соединен с первым входом второго блока перемножения матриц, второй вход которого соединен с выходом второго блока хранения матриц, а выход — с первым входом второго блока вычисления векторов и первым входом первого. управляемого вентиля, выход блока вычисления векторов соединен с входом третьего блока перемножения матриц, выход которого соединен с первым входом блока сравнения, второй вход которого соединен с .блоком хранения констант, а выход— с вторым входом первого управляемого вентиля, первый выход командного блока соединен с третьим и первым входами первого и второго управляемых вентилей и соответственно, первый выход первого управляемого вентиля соединен с первым входом блока хранения векторов, а второй выход первого управляемого вентиля — с первым входом третьего блока хранения матриц и первым входом счетчика адреса, второй вход которого соединен с вторым выходом командного блока, а первый выход — с вторым входом третьего блока хранения матриц и вхо" дом четвертого блока хранения матриц, выход третьего блока хранения матриц соединен с вторым входом второго управляемого вентиля, третий вход которого соединен с вторым выходом

1228965

Изобретение относится к металлургии„ а именно к непрерывному литью металлов, и может быть использовано в системах автоматического управления

MGlllHHGMH непрерывного литья заготовки {МНЛЗ).

Цель изобретения — повышение качества слитка, получаемого на МНЛЗ„ путем автоматической оптимизации значений.заданных температур в секциях вто- "0 ричного охлажцения.

Ф

На фиг. 1 приведена структурная схема системы; на фиг. 2 — схема блока заданий расхода воды; на фиг. 3 схема блока подстройки параметров;- па 15 фиг. 4 — схема блока оптимизации;, на фиг. 5 — пример схемы задатчика химического состав разливаемой стали; на фиг. 6 — схема блока обращения матрицы; на фиг. 7 — схема командного 2О блока; на фиг. 8 — временная,циаграмма работы командного блока.

Система автоматического управления процессом непрерывной разливки металла содержит датчики 1 расхода воды, 5 регуляторы 2 расхода воды, блоки 3 заданий расхода воды, регулирующие органы 4, трубопроводы 5 воды, измерители 6 температуры поверхности отливаемого слитка, блоки 7 сравнения„ 36 измеритель 8 скорости вытягивания слитка, задатчик 9 скорости вытягивания слитка, регулятор l0 скорости вытягивания слитка, блок l1 оптимизации, блок 12 памяти данных, задатчики 13 ручного ввода температуры разливаемого металла, задатчик t4 химического состава разливаемого металла, задатчик 15 расхода воцы в кристаллизаторе, задатчик 16 дефек- (; тов ранее отлитого слитка, блок i7 подстройки параметров, командный блок 18, неприводной ролик 19, приводные ролики 20 и блоки 21 преобразования (элементы ввода и вывода не-" прерывных сигналов).

Блок 3 задания расхода воды содержит фильтр 22, блоки 23 постоянных коэффициентов, сумматор 24, блок 25 деления и интегратор 26.

Блок 17 подстройки параметров содержит блоки 27 хранения вектора, блок 28 хранения матрицы, блок 29 хранения параметров, накапливающие сумматоры 30, комбинационные суммач оры 31, блоки 32 перемножения векторов и блоки 33 деления.

Блок 11 оптимизации содержит блоки 34 хранения матрицы, блоки 35 перемножения матриц, сумматор 36,, блок 37 обращения матрицы и блоки 38 перемножения векторов, а задатчик 14 химического состава разливаемого металла состоит из задатчиков 39-42 ручного ввода процентного содержания соответственно кремния, серы, марганца и углерода, квадраторов 43 и блока 44 деления.

Ьлок 37 обращения матрицы содержит блок 45 вычисления разности, блок -:6 вычисления векторов, блоки 47 перемножения матриц, блоки 48 хранения матриц, блок 49 хранения вектора, управляемые вентили 50, счетчик 51 адреса, блоки 52 сравнения и блок 53 хранения константы.

Ьлок 18 — командный блок. Его назначение — храпение и выдача матрицы Q в б лок 1i„ а также синхронизация работы цифровых блоков 11,12 и 17 сигналами С„,С,,С и С>. Блок 18 (фпг. 7) содержит генератор 54 синхроимпульсов, делитель 55 частоты, регистр 56 сдвига, кольцевой счетчик 57, элемент ИЛИ 58, триггер 59, управляемый вентиль 60, счетчик 61 адреса и блок 62 памяти ° Выработка блоком 18 синхросигналов производится в соответствии с временной диаграммой (фиг. 8), на которой обозначены время Т„ подготовки, время

Т, ци;ла, время Т д ввода сигналов ручных задатчиков, время Т форми"

Ъ У рования векторов Е(„,, g и f(q, время

1, подстройки параметров модели, время Т„ коррекции значений вектора Z(r) время Т, < работы блока 11 оптимизации, время Тцы вывода и установления полученных оптимальных значений

Ы;(e)„ i.=),...,m. Позициями 63 и 64 (фпг. 3 и 4) показаны задатчики параметра (Ы) регуляризации.

Процесс образования дефектов слитка при непрерывной разливке металлов может быть описан матричным уравнением у {ж) =:Л{е) 0(ж) -B(x)7()+g(), (1) гце у(ж)-и- мерный вектор, координаты которого определяются наиболее существенными дефектами формируемого слитка, оцениваемыми в соответствующих дискретному времени Ж участках, например, в баллах по серным отпечаткам отобранных темплетов, дискретное

1228965 время К= /дС, ь — интервал квантова— ния;

П(зс)-m-мерный вектор, координаты которого определяются заданными температурами (С) на выходе из соответо ствующей зоны вторичного охлаждения;

Е(ае)-k-мерный вектор входных неуправляемых воздействий, координаты которого определяются скоростью Ч вытягивания слитка, температурой Тр 10 и химическим составом q жидкого меP талла, расходом воды G в кристаллизаторе и т.п.;

И(к)-и-мерный вектор неконтролируемых возмущающих воздействий на 15 процесс, статистические характеристики которых известны: М(Й(м)1 =О;

Rw=Njh (X)M (X)), верхний индекс Т здесь и далее означает транспонирова— ние вектора (матрицы);

А(х),В(за) — числовые матрицы параметров процесса, соответственно размерностей nxm u nxk (истинные значения некоторых коэффициентов, составляющих эти матрицы, изменяются со вре — 25 менем из-за старения установки непрерывного литья, износа стенок кристаллизатора, тянущих валков и т.п.).

Качество процесса формирования непрерывнолитого слитка наиболее полно можно характеризовать критерием у = Ey C >gy()3 где Q-(nxn) — весовая матрица.

Для определенности рассмотрим в дальнейшем процесс формирования

35 прямоугольного стального слитка на

MKI3 при n=4, m=5, k=8. Причем компонентами вектора у являются у — внутренние трещины, перпендикулярные широким граням; у — осевые трещины, у — осевая рыхлость; у — внутренние трещины и ликвационные полоски, перпендикулярные узким граням. Компонентами вектора Z при непрерывной разливке стали являются V,Т,G и 5-мер45 ный вектор, имеющий вид =(Si Si,S/Mn С,С2), (3) где 8, S,Nn, С вЂ” процентные содержания соответственно кремния, серы, марганца, 50 углерода.

Компоненты вектора И(Ж)ЭГЫ;(с), i=1,...,41 имеют нулевые средние и конечные дисперсии о ., i=1 4, Wi составляющие диагональную матрицу 1 „.

Неучет нестационарности реального процесса вследствие изменения его о параметров А(к) и В(м), влияния неконтролируемых воздействий M(M) является основной причиной неэффективности в реальных условиях известных

1 устройств управления. Кроме того, выбор заданных температур (вектора

Б(ж) ) из условия минимизации какойлибо одной переменной у еу также не

I позволяет существенно улучшить качество слитка в отношении критерия (2) .

Вектор оптимальных значений заданных температур в секциях вторичного охлаждения определяется из условия обеспечения минимума критерия (2) с помощью модели

Х(ж)=А(а)Б(м)-В(ж)7.(эИ, (4) адекватность которой реальвому процессу обеспечивается подстройкой параметров модели А(с) и В(ас), минимизирующей критерий

Т=М ((х{м)-y(x)) Е(х(ж)-y(X))$, (5)

-Ф ° где х(х)-и-мерный вектор выходных переменных модели, физический смысл которых соответствует переменным вектора у(к);

R — (пхп)-весовая матрица критерия (5) идентификации.

Оптимизация значений заданных температур в секциях вторичного охлаждения, обеспечивающая минимум критерия (2), осуществпяется.путем определения оптимальных значений вектора U>(ж) по критерию .1(Ж) =М (х (ж)Ях(Ж)) (6) с помощью модели (4), адекватной реальному процессу. Такие значения вектора U*(X) определяются в соответствии с теорией оптимизации.

U "(æ)=(À (эе)ЯА(м)+В ) А (М)ЯВ(ж)х х Z(Z), (7)

Параметры модели (матрицы А(М) и В(з ) подстраиваются вместе. Для этого они составлены в матрицу

Р() = ЕА(®): В()) (8) размерность которой для рассматриваемого случая пх (mik) =4х 13. (9)

Адекватность .модели (4) реальному процессу (1) достигается периодической подстройкой матрицы Р(5) обеспечивающей минимизацию критерия (5) до выполнения неравенства

I ;E> О, (10) где — принятая величина,характеризующая допустимую ошибку модели.

Такая подстройка в предлагаемой .истеме осуществляется следующей рекуррентной процеди рой:

Г,(Ь) =Р;(М)+8, (л) (У;(М—

-Р, (3 — 1)g,,%)); 1 (o)=Р„.

1228965 де Ai =t/A c — дискретное время;

Ьь — период подстройки параметров;

g(А) — вектор входов модели (4);

K(S) — корреляционная матрица ошибки оценки параметров Р (Д);

Р () . — вектор, представляющий

15 собой j-ю строку матрицы P ();

Y (я) — значение j-го дефекта

1 последнего слитка;

Р— начальное значение оцен-. о

У 20 ки вектора Р (Я);

2. — начальное значение матрицы (A);

Ы вЂ” параметр регуляриэации, введение которого обеспечивает устойчивость процесса оценивания к ошибкам данныхрсе 0,1) .

В соответствии с теорией идентификации подстройка по выражениям (11)—

ЗО (13) обеспечивает минимизацию критерия (1) и с течением времени выполнение неравенства (10).

Таким образом, предлагаемая система обладает свойствами, не совпадающими со свойствами известных решений, З5 а именно: оптимальность режима вторичного охлаждения отливаемого слитка по критерию (2) и отслеживание его при изменениях параметров установки и влияниях неконтролируемых возмущений. Эти свойства обеспечиваются выработкой значений заданных температур в секциях охлаждения, соответствующих выражению (7), минимизирующему критерий (6), т.е, суммарныи показатель дефектов слитка; подстройкой параметров модели (4), минимизирующей критерий (5) и обеспечивающей тем самым соответствие критериев (2) и {6), отслеживание изменения параметров МНЛЗ и неконтролируемых воздействий соответствующими изменениями параметров модели А() и B(h) и, вследствие этого, изменениями параметров закона управления (7); учетом ста- 5 тистических характеристик (матрицы R ) неконтролируемых возмущений при выработке управлений Б(Ж).

Система реализуется устройством, которое работает следуюшим образом.

Перед началом процесса разливки оператор устанавливает эадатчики 9 и 13 — 16 в соответствующее положение. Одновременно с началом разливки запускается блок 18. На выходе всех эадатчиков образуются цифровые сигналы, коцы которых отражают величины соответственно скорости вытягивания слитка Ч, температуры жидкого металла Т, процентного содержания химических элементов в жидком металле (химический состав р), расхода воды «з кристаллизатор G и покакр зателей дефектов х предыдущего слитка., оцениваемых в баллах.

Режим охлаждения слитка определяется оасходамн воды G,С,,...,G „, в зонах вторичного охлаждения, задаваемыми блоками 3 и поддерживаемыми на заданном уровне регуляторами 2 с помощью датчиков 1 и регулирующих органов 4.

Задания G",G",...,Gô определяются блоками 3 в соответствии с зависимостью и. 1

G k=- (1 АТ +k V)dt s i=1 ï1, (14) где АТ; =Т;-U, ;

Т; — измеренные пирометрами 6 значения температуры поверхности слитка в i-й зоне вторичного охлаждения;

U, — заданные значения этих температур, определяемые блоком 11; время, по истечении которого i-я секция оказывается заполненной металлом при заданной скорости V вытягивания слитка;

1;,k, — числовые коэффициенты.

Интегральная зависимость (14) исключает скачкообразный характер изменения задания G+ при изменении

АТ, или V и тем самым возможность возникновения недопустимых температурных напряжений, способных привести к нарушениям внутренней структуры отливаемого слитка.

Регуляторы 2 вырабатывают сигналы

G; = — ) (G G ) dt; i=1,...,ш, (15) ы

ы „ управляющие работой регулирующих органов 4, установленных в трубопро72 водах воды на секции вторичного

Охлаждения.

Задатчик 9, кроме цифрового выхода, имеет аналоговый, который через регулятор 10 скорости и проводные ролики 20 устанавливает заданную скорость V вытягивания слитка. Из—

P меритель 8 с помощью неприводного ролика 19 определяет действительную скорость V вытягивания слитка, которая поступает в блоки 3 и через блок 21 преобразования, который в этом случае работает в режиме аналого-цифрового преобразователя, в блок 12 памяти.

В блоке 12 памяти хранится матриI ца наблюдений Г размером 2N x(m+3+

+1+и) . При этом N =t < / ht где время формирования слитка (время разливки); ht — период съема сигналов и записи их в блок 12; 1 — размерность вектора Ц . Так, при разливке стали при m 5, 1 5, и 4 матрица F имеет размерность 2N х17.

Интервал д выбирается в зависимости от характера изменений скорости V и обычно находится в пределах

30 — 180 с. Матрица F имеет вид

U (1), Z (1), 0

U (2), Z (2) 0 (16)

% (N ), ZQN ) y(h)

0 (N +2), Z (N +2), 0

7.7 (ж), 2",(м), 0

U (2N ), ZT (2N ), у(1+1), где (— нулевой вектор размером

Кх1.

В блоке 12 кроме того, из матрицы F образуется вектор ! а(З)=(17 (), Z ()j

1 где U (Я) =--ò,QU, (м), i=1, .. ° «m;

N -хн

Z (S) =--, : Z (x) j=1 ...,и+3+в.

77 М=

При этом вектор () поступает в блок 17, а вектор Z(X), М6 D,N ) значения элементов которого поступают соответственно с измерителя 8, задатчиков 13 — 15 и хранятся в ячейках

f 1 блока 12 с номерами (3-1) N,. hN поступает в блок 11.

Блок 11 определяет оптимальные по критерию (6) значения заданий температуры поверхности слитка U (Ж),..., U (зе) по выражению (7). При этом при

fll

28965 8 определении U, (õ),...,U„(æ) для каждого момента М. учитывается состояние процесса Е(а) в данный момент. Цифровые сигналы U (X), получаемые в блоке 11, преобразуются в аналоговые блоками 21.

Оптимальность полученных зацаний

77("й) по критерию (2) обеспечивается поддержанием необходимой степени аде7О кватности модели (4) и реального про- цесса (1). Эту задачу решает блок 17 путем подстройки параметров модели (4), т.е. числовых значений матpIILI А(A) H В(Ъ) HB. ocHi)I4i об7. аботки накопленной информации, хранящейся в блоке 12. При этом матрица А(А) и В(A) объединены в матрицу P()=

= (А():В(9)), имеющую размерность при указанных ранее значениях п,m,1

4х13. Подстройка параметров осуществляется циклически с числом циклов, равным и (в данном случае, равным 4), по строке за цикл. При этом строка

Р (Ъ) матрицы Р(%) хранится в виде

25 вектора размерностью 1Зх1. Подстрой ка векторов Р () осуществляется по выражениям (11)-(13) причем с блока 12 в блок 77 поступает вектор

1 (Ъ) = у(Ъ), я (3)), где 13-мерный вектор д(1) образован из матрицы F следующим образом (Ф) =(V (AN ), Z (gN ), (17)

Командный блок 18 синхронизирует работу цифровых блоков 11, 12 и 17

35 сигналами С,С,,С и Сэ.

Аналоговые блоки 2,3,7,8 и 10 реализованы регулирующими и функциональными приборами АКЭСР. Ручные задатчики 13 — 16, блоки 21 преобразо4О вания и цифровые блоки 9, 11, 12 и 17 реализованы с помощью КТС

ЛИУС-2. При этом подсистема, реализованная на КТС ЛИУС-2,работает в супервизорном режиме.

Таким образом, повьппение качества слитка достигается оптимизацией режима вторичного охлаждения, минимизирующей критерий (2) путем определения

50 оптимальных температур поверхности слитка UI Um блоком 11 с помощью модели (4), адекватность которой реальному процессу обеспечивается блоком 17 по информации, хранимой в блоке 12.

Блок 3 заданий расхода воды в секции охлаждения (фиг. 2) работает следующим образом.

1228965!

Сигнал,Т, с блока 7 через низкочастотный фильтр 22 поступает на один блок 23 постоянных коэффициентов, а сигнал V с измерителя 8 — на другой блок 23. В результате образуются два сигнала d;=1; АТ; и Ь, = ;V, которые складываются в блоке 24, образуя сумму P, =1,6T;+k,, V.

Полученный сигнал )3; посснецовательно проходит блок 25,целения и интегратор 26,, образуя сигнал G> в соI ответствии с выражением (14). Уставка с; выставляется заранее.

Блок 17 подстройки параметров (фиг. 3) работает следующим образом.

Значения вектора Р ° (5i — 1), полуJ,. ченные на предыдущем щаге под" тройки h — 1, хранятся в блоке 39. СигЮ налы Р ° (9-1) поступают в первый

1 блок 32, в котором осуществляется скалярное перемножение векторов

Р> (3-1) и я(А), поступающих с блока 12. Результат поступает на сумматор 31, на другой вход когорого пода ется сигнал у (Я) с блока 12. На вы5 ходе сумматора образуется сиг:нал е (e) =у () -Р ° (а) g (S), который поступает на второй векторный блок 32 перемножения. Сигнал

g(A) с блока 12 поступает также в векторный блок 27 пагмяти и третий блок 32 перемножения. На второй вход последнего поступают с блока 28 сигналы, соответствующие матрице с. .(Ф-1). С выхода блока 32 полученный сигнал K(3 †!)g(7!) поступает на входы четвертого и пятого блоков 32„ На вы— ходе четвертого блока 32 образуется сигнал g () Е(Л-1)g(h). êoòopûé во втором блоке 31 преобразуется в сигнал г() ) =сс+8 (q) y(q — 1) (1) (18)

Поступающие сигналы г(9) и (Я вЂ” 1) ц(Э) в блоке 33 преобразуется в сигналы, соответствующие вектору 8 (h).

Во втором блоке 32 осуществляется перемножение сигналов S (Л) и е ().

Результирующий сигнал поступает на первый накапливающий сумматор 30, на выходе которого образуетЧя новое значение оценки параметров Р {3) в соответствии с выражением (S). Полученный сигнал с приходом синхрони- эирующего сигнала С передается в блок 29 хранения параметров.

Пятый блок 32, связанный с бло— ком 27, осуществляет вычисление квадратной матрицы

R;(),)=2(;r 1)К(7)ji { l) и — ). {19) 3Toрой блок 33 деления, связанный с вторым блоком 31 и пятым блоком 32, образует сиг нал

g (r ) =R. (д) /г (ъ), который пос-ynaer во второй накаплиаа.ищий сумматop 30, Образуя новое значе»не коэффициентной матрицы ошибки; (9)=K(9-1) -g(Л), соответствующее

10 выралсе. .I»o (13), Получен«иrrr резульгат хранится н блоке 28.

Гакнм образом, предлагаемый блок подстройки параметров реализует вы--.) !

5 IHeление оцс:нок Р . (Э) Iro выражениям (1 <) — (l3), обеспечивающим в асимптогнке минимизацию критерия (1), тем амь1м достигается достижение требуе :ой адекватности модели процессу непрерывной разливки металлов, т.е, выполнение неравенства (10). Работа блока 17 синхрсньизируется сигналамн С,, подаваемы и с блока 18.

Блок 11 оптимизации (фиг. 4) paGo

25 тает следующим образом.

Сигналы, соответствующие матрице Я, поступают с блока 18 и хранят=я н блоке 34, с которого с приходом .сHI (ала С выдаются в матричный блок 35 перемножения. На другой вход блок., 35 поступает транспонированная матрица А(Я) с блока 17. На выходе блока 35 образуется А (1)Ц, поступающй на второй блок 35 перемножения, образующий с помощью блока 34 памяти

35 Т матри ный сигнал А (9) ЯА(й), преобразуемый с .умматором 26 в сигнал ; (1)) =t (Л)С)А(Э)+В). (20)

Размерность матрицы Х(Я) — nxn.

В блоке 37 обращения матрицы получе:».íbrrr сигнал преобразуется в сигнал х(Я)=-Ы (rr). На векторнь1й блок 38 г:еремножения поступают матричный сигнал В(с) : блока 17 и векторный сигнал Е(М) с блока 12. На его г.ьгсаде образуется векторный сигнал

В(;r)7(®), который вторым блоком 38, связанным с блоком 35 преобразуется

Р н векторный сигнал А (Я)ЯВ(а)7(эг), постуиа.ощий на вход третьего блока 38, на,цругой вход которого IIQ

-1 ступает сигнал И (3) . На выходе этоI-o dzrorca образуется сигнал U(ЭЕ), соотнес ствующий выражению (7? и обес55 печивающий минимизацию критерия (6).

Синхронизация работы блока 11 осуществляется сигналами С,С ., поступающими с блока 18.

1228

Особенностью блока 11 является блок 37 обращения матрицы (фиг. 6), который работает следующим образом.

В первый блок 48 помещается левая треугольная матрица такая, что при любой матрице W(3), вычисленнои по выражению (20), выполняется неравенство

llS С(3)((1, (21) где С(Я) = м(Ъ)-S-(nxn)-правая треугольная матрица, образуемая в матричном блоке 45 вычисления разности.

Во втором блоке 48 помещается заранее вычисленная матрица S . Третий блок 48 используется для хранения 15 единичной матрицы Е размером пхп.

Из этого блока по сигналу j со счет.— чиком 51 адреса в блок 49 поступает (nxt)-вектор е; =1, i=j, E

1 е =О, igj, i=1 п. (22)

Этот вектор используется в качестве начального приближения х (0) иско1;. мого j-ro столбца матрицы Ы (9), по- 25 ступающего в блок 47 перемножения.

Сигналы С()х (g) с выхода блока 47 и сигнал Е с третьего блока 48 по1 ступают на входы векторного блока 46, на выходе которого образуется раэностный векторньгй сигнал

S (е ) =Е -С(1()х (ф) .

Полученйые сигйал 6> (A) в блоке 47 преобразуется в сигнал

x; (y-1) =S (Е -С(а)х (Э)), (23) реалйзуя тем самым итерационную процедуру метода Некрасова, которая ф .сводится к точному значению х><.

Разность векторов

«(S) =х (a+1)-х (S), образуемая в блоке 46, преобразуется в блоке 47 в квадрат нормы вектора г(4): ((г(9)((=т (Э) r(3), которая в блоке 52 сравнивается с заданной константой Е . Если оказывается, что

lI г(Ъ)11 > Б, в блоке 50 вырабатывается сигнал, отпирающий вентиль, пропускающий сигнал х (9 +1) с блока 47

20

965 12 в блок 49. При этом значение х (А) заменяется на х (+1) . В противном случае, когда (г(Я)((F. отпирается вентиль, Пропускающий сигнал

\ х, (1+1) в блок 48 хранения матрицы

« т

11 (9), и вырабатывается импульс, поступающий на счетный вход счетчика 51, который вырабатывает следующий сигнал j=j +1. Так продолжается до тех пор, пока счетчик не достигает до п. Образуемый при этом сигнал переполнения С„ поступает на второй блок 50, через который полученная (пхп) матрица х(h)=11 (Я} поступает в блок 38.

Сигналом С, поступающим с блока 18, запускается счетчик 51, а сигналом С синхронизируется работа вентилей 50.

Таким образом, предлагаемое устройство вырабатывает и поддерживает оптимальный режим вторичного охлаждения в условиях нестационарности параметров процесса и влияния неконтролируемых возмущений. Учет этих факторов осуществляется путем подстройки параметров модели, минимизирующей критерий (5), а также путем учета интенсивности неконтролируемых воздействий (матрицы К ) при определении оптимальных заданных температур в зоне охлаждения, определяемых блоком оптимизации по выражению (7).

Предлагаемое устройство позволяет повысить однородность внутренней структуры слитка за счет дополнительно введенных блоков: блока оптимизации, блока памяти данных, блока подстройки параметров и командного блока, обеспечивающих режим вторичного охлаждения слитка. Преимущества системы делают целесообразным ее внедрение в виде встроенной системы автоматического управления с использованием микропроцессоров или микро-3ВМ.

Применение системы позволит снизить брак металлопродукции на 0,1Х.

4 и., Сбтка 7 С Фа а Ю

1228965

Сйака l7. 1Я=(у(Я. pe)2 сдлока Q

ЩУК..7

Г&ая М

ef ая с &аль Ф

12289б5

1228965 дл 18 A"& 17

Puz. 7

Хдя 71

Составитель Г.Демии

Редактор И.Николайчук Техред И.Верес Корректор И.Муска

Заказ 2401/9 Тираж 757 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, г.ужгород, ул.Проектная, 4