Система адаптивного управления процессом гранулирования комбикормов

 

Изобретение относится к промышленному производству кормов. Цель изобретения - повышение эффективности процесса гранулирования и улучшение качества гранул. Система адаптивного управления процессом гранулирования кормов содержит механизм 1 подачи с регулятором, датчик положения 2, регуляторы тока 4, температуры 9, датчик тока 5, дифференциаторы 6 и 7, исполнительный механизм 8 регулирования расхода пара, датчик температуры 10, регулятор 11 стабилизации нуля разности, сумматоры 12, 14, квадратор 13. Введение датчика 16 расхода пара и блока 15 идентификации обеспечивает вычисление оптимальных воздействий на систему для получения минимальной крошимости гранул, высокую производительность при изменении внешних условий и параметров гранулятора. 5 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК сЮ 4 A 23 N 17 00

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К А ВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И OTHPblTHRM

ПРИ ГКНТ СССР

1 (21 ) 4347222/30-15 (22) 2) ) 2. 87 (46) 30.12.89.Бюл. Р 48 (7) ) Украинский филиал Всесоюзного научно-исследовательского института комбикормовой промьппленности (72) В.Б.Зуев, И.А.Клевцов, И.F..Ìàíîõà и В.П.Чоботов (53) 631.66.099.2 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

Ф 844380, кл. В 30 В 9/18, 1981. (54) СИСТЕМА АЛАПТИВНОГО УПРАВЛЕНИЯ

ПРОЦЕССОМ ГРАНУЛИРОВАНИЯ КОМБИКОРМОВ (57) Изобретение относится к промышленному производству кормов. Цель изобретения — повышение эффективности процесса гранулирования и улучше„„SU„„1531956 A1

2 ние качества гранул. Система адаптивного управления процессом гранулирования кормов содержит механизм I подачи с регулятором, датчик положения 2, регуляторы тока 4, температуры 9, датчик тока 5, дифференциаторы 6 и 7, исполнительный механизм 8 регулирования расхода пара, датчик температуры 1О, регулятор 11 стабилизации нуля разности, сумматоры 12, 14, квадратор 13. Введение да гчика

16 расхода пара и блока 15 идентификации обеспечивает вычисление оптимальных воздействий на систему для получения минимальной крошимости гранул, высокую производительность при изменении внешних условий и параметров гранулятора. 5 ил.!

53!956

Изобретение относится к промьппленному производству кормов.

Цель изобретения — повьппение эф— фективности процесса гранулирования и улучшение качества гранул.

На фиг.l приведена блок-схема системы; на фиг.2 — структурная схема идентификатора; на фиг.3 — блок-схема вычислителя; на фиг.4 — алгоритм 10 работы вычислителя; на фиг.5 — кривые зависимости производительности процесса гранулятора и качества гранул от удельного расхода пара.

Система адаптивного управления !5 процессом гранулирования комбикормов содержит механизм 1 подачи материала с регулятором и датчиком 2 положения механизма подачи материала, установленными на питателе 3 рресса-грануля- 20 тора. Вход механизма подачи материала подключен к выходу регулятора 4 тока приводного двигателя. Вход регулятора 4 тока соединен с выходами датчика 5 тока и дифференциатора 6, а выход регулятора 4 тока подключен к к дифференциатору 7.

Механизм 8 регулирования расхода .пара установлен на паропроводе и подключен к выходу регулятора 9 темпе- 30 ратуры. Выход регулятора 9 температуры соединен также с входом дяЬференциаторе 6, а входы регулятора 9 подключены к выходам датчика 10 температуры материала, диАференциатора 7 и регулятора 11 стабилизации нуля разности. Вход регулятора 11 стабилизации нуля разности соединен с выходом сумматора 12, входы которого подключены к выходам квадратора 13.и сумма- 40 тора 14. Другой выход сумматора 14 подключен к входу квадратора 13, а входы сумматора 14 соединены с выходом датчика 2 положения механизма подачи и датчика 10 температуры, ко- 45 торый соединен также с вторым входом блока 15 идентификации, первый вход которого соединен с датчиком 16 расхода пара, третий вход блока 15 идентификации соединен с датчиком 5 тока, четвертый вход блока 15 соединен с датчиком положения механизма подачи. Первый выход блока 15 идентификации соединен с входом регулятора 9 температуры, а второй выход — с входом регулятора 4 тока.

Идентификатор 15 (фиг.2) состоит из вычислителя 17, коммутатора 18, блока таймера 19, блока 20 памяти, блока 21 ввода-вывода информации блока 22 ввода аналоговых сигналов, блока 23 вывода аналоговых сигналов.

Вычислитель 17 содержит приемопередатчики 24, линию 25 данных, дешифратор 26 команд, арифметико-логическое устройство 27, блок 28 регистров, схему 29 логического управлeния и схему 30 синхронизации.

В качестве идентификатора может быть использована ЭВМ CM-1800.

Механизм 1 подачи материала с регулятором предназначен для изменения и поддержания на заданном уровне числа оборотов двигателя привода питателя процесса. Механизм состоит из регулятора скррости, тиристорного преобразователя и электродвигателя постоянного тока. Имеет два входа: на первый подается сигнал, определяющий заданное значение регулируемой величины, на второй — ее текущее, измеряемое значение.

Датчик 2 положения механизма подачи материала предназначен для измерения и преобразования в напряжение постоянного тока частоты вращения шнека питателя пресса.

Регулятор 4 тока предназначен для изменения задания механизма подачи материала таким образом, чтобы ток статора электродвигателя привода матрицы пресса оставался неизменным.

Датчик тока 5 предназначен для измерения и преобразования текущего значения силы тока статора электродвигателя привода матрицы пресса.

Дифференциаторы 6 и 7 предназначены для обеспечения динамической связи двух контуров регулирования в прессе- грануляторе. При использовании дифференциаторов обеспечивается инвариантность регулируемых переменных в каждом из контуров регулирования.

Регулятор 9 температуры предназначен для стабилизации температуры смеси на выходе из смесителя.

Датчик 10 температуры предназначен для измерения и преобразова-. ния текущего значения температуры смеси на выходе иэ смесителя в сигналы электрического тока.

Регулятор 11 стабилизации нуля разности предназначен для выработки управляющего воздействия, сбеспечивающего изменение задания регулятору температуры с тем, чтобы обеспечи1531956

Р(о) = a К, 15 где у.

30

1 д,+д +...+Ь

b qî

Р,= b„q,„

Р„= Ь„д.. у а! 1о чг агЧ о ао

50 где k —7J

55 модели процсcса; единичная матрица; вались оптимальные условия обработки гранулируемого поолукта паром, производительность пресса оставалась максимальной.

Блок 15 идентификации преднаэца5 чен для определения текущих значений параметров динамической модели процесса гранулирования, а также для расчета на основании определенных параметров объекта, необходимых настроек динамических параметров для регуляторов тока и температуры.

Модель пресса-гранулятора задается в виде раэностного уравнения. у. (k)+a,. (k-1) у,.(k-l )+...+я..(k-щ) .у. (k-m) — b„(k-1) u,(k — 1) —...—

-Ь„,(k-1) u. (k-m) = О, значения регулируемых переменных тока или температуры в зависимости от значения индекса i: при i=0— ток, при i.=1 — температура; а,,р ° ° ° у а

b «,...b ;подлежащие определению параметры;

u . .— значения входных сигналов

1 пресс-гранулятора, подачи продукта и расхода пара в зависимости от значения индекса — номер такта квантования;

rn — порядок модели объекта регулирования.

Оценка параметров проводится в со- 40 ответствии с алгоритмом, записанным следующим образом:

Ч(1с) =Р(1с) 7(k+1) (6+7, (k+1 ) °

i P(k) 7(k+1))

РЬ+1)= (F,- C(k)7, (1.+1) 7 P(k);

i (k+1) = ? (k ) + .l(k ) (y (k+1)—

-Z (k+1)V(k), номер такта квантования; вектор данных, входных и выходных переменных процесса; вектор оценок параметров

Т вЂ” символ транспортирования;

М вЂ” вектор коррекции; где 4 — больное число, величина кото-рого ограничивается разрядностью вычислителя.

Уравнения регулятора температуры и тока задаются в виде разностного уравнения

u(k) = P+u(k-1)+Р u(k-2)+...+

+P u(k-m)+q 1(k)+q,l(k-1 )+... +

+о l(k-m), где ц(1 ) — значение выхода регулятора

l (k ) — величина рассогласования заданного и текущего значений регулируемой величиные

q,P — параметры, регулятора, подлежащие определению;

m — порядок регулятора.

На основании определенных парамет.ров модели процесса неизвестные параметры регулятора рассчитываются по следующим соотнощениям:

Система работает следующим образом.

В начальный момент времени в системе в соответствии с программой работы вычислителя 17, хранящейся в блоке 20 памяти, устанавливаются ограничения на величину управляющих воздействий регуляторов 4 тока и 9 температуры в пределах 107. от максимально возможного значения. Так как в момент запуска значения коэффициентов регуляторов 4 и 9 не точно соответствуют динамическим характеристикам пресса-Гранулятора, то управляющие воздействия, вырабатываемые этими регуляторами, не будут оптимальными и могут вообще привести к неустойчиво1531956 му колебательному процессу регулирования по каждой иэ переменных.

От датчиков 16 расхода пара, 10 температуры, 5 тока и 2 положения информация о входных и выходных пе5 ременных процесса гранулирования поступает в блок 15 идентификации на

Т вЂ” IV входы блока 22 (фиг.2) ввода аналоговых сигналов. По сигналам тай.- 10 мера 19 через коммутатор 18 осуществляется ввод значений переменных про-. цесса в вычислитель 17, в котором в соответствии с математическими зависимостями, Описанными Выше ° по прог-, рамме, хранящейся в блоке 20 памяти, рассчитываются параметры модели объекта. После каждого такта расчета параметров производится расчет параметров регуляторов 4 тока и 9 температуры. Таким образом, после каждого цикла расчетов осуществляется уточнение параметров модели и регуляторов. Рассчитанные значения параметров регуляторов с выходов Т и 25

ТТ блока 23 вывода аналоговых сигналов передаются в блоки 4 и 9 регуляторов. Когда будет достигнута необходимая точность расчета коэффициентов модели, т.е.: 30 где Š— наперед заданное малое число, выбираемое иэ соображений практической целесообразности, ограничения снимаются и регуляторы отрабатывают отклонения от заданных значений, вызванные случайными возму-40 щениями.

Блок 15 идентификации не прекращает функционирова гь до тех пор, пока система не выключится. Таким образом, 45 обеспечивается непрерывная корректировка коэффициентов,регуляторов, что является необходимым при изменении условий гранулирования и износе оборудования.

Блоки 6 и 7 дифференцирования

50 предназначены для снижения алияния изменения одной регулируемой переменной (например, температуры смеси), на вторую (ток приводного двигателя пресса ) во время переходных процес сов, происходящих под воздействием помех. Выходной сигнал не изменяется.

Тем самым достигается независимость двух связанных череч объект управления контуров регулирования.

В блоках 12 и 14 осуществляются операции суммирования значений температуры и тока и значения квадрата их суммы. Возведение в степень осуществляется в квадраторе 13. Полученный на выходе сумматора 12 сигнал поступает в регулятор 11 стабилизации руля разности, на выходе которого формируется сигнал в соответствии с эависимостью

u= sign x, где u — выход блока .11; х — вход блока 11.

Этот сигнал воздействует на регулятор

9 температуры таким образом, что изменяется температура смеси до тех пор, пока выходной сигнал сумматора

12 не станет равным нулю.

Качество гранул, оцениваемое по их крошимости,и производительность пресса-гранулятора нелинейно зависят от удельного расхода пара (фиг.5), Поэтому введение датчика расхода пара и включение этого параметра в расчет при идентификации модели гранулятора обеспечивает вычисление оптимальных воздействий на систему, поэволящих получить минимальную крошимость гранул и достаточно высокую производительность гранулятора при изменении внешних условий и параметров гранулятора.

Формула изобретения

Система адаптивного управления процессом гранулирования комбикормов, содержащая связанные между собой датчики и регулятор тока приводного двигателя, датчик и регулятор температуры обрабатываемого материала, датчик положения и регулятор механизма подачи материала, механизм регулирования расхода пара, два дифференциатора, каждый из которых связан с регуляторами тока и температуры обрабатываемого материала, а также два сумматора, причем входы первого из них соединены с выходом второго непосредственно и через квадратор, и регулятор стабилизации нуля разности, вход которого связан с выходом первого сумматора, а выход — с регулятором температуры обрабатываег

1 З1 Ы

1Î

11огo и 1 т! пи 1 1л, ип11 1 1 o!I входы ртов ро1 O су. 111лторл Р;:I IIIII< 1111 с вых 1длми длтчик11в тем1!Рp;IT/111 О61)лбать1IIЙРв мого млtерилпл и попс ж 1ия MpõlIIII.ç!Iа подачи млтерилпл, о т и и ч л н

111 а я с я Тр!! что, с целью пс вы111ения эЬАективиости процес сл г рлнулиро— влния и улучг1ения качества гранул, она содержит датчик расхода плрл и блок идентификации, первый вход которого соединен с выходом датчика рлсII T o р о и R x o g p в я э л н с д;1 .1 — чиком тРмперлтуры обрлблтываемогo млтериала, третий — с датчиком тока приводного двигателя, а четвертьп1 с 11лтчиком положения механизма подачи материала, при этом первый выход блока идентификации соединен с входом регулятора температуры обрабатываемого материала, а второй выход — с входом регулятора тока приводного двигателя.

153!956 ещ кХ

I б I

Ю С

Ч б (ю!ч) - дющиььд ифщ у „

4фау,пуюдЬнию;

ЮГА/т)- удвлвив4 ресеуу щрр; м(%) -к ямцнфсЯ фаз канд

"Р ® м иакад аириэфф ц w аерискай ;

1 - хриВае N4gy z,ö Рынул ae puerpgu щука, Ae.s

Составитель Б. Кузьмич

Редактор Л.Веселовская Техред Л.Олийнык Корректор И.Муска

Заказ 7973/5 Тираж 525 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

Производственно-издательский комбинат Патент", r. Ужгород, ул. Гагарина, 101