Система управления процессом нагрева с использованием моделирующего устройства

 

ОПИСАНИ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

Союз Советских

Социалистических

Республик

673984

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 11,0577. (21) 2484518/18-24 с присоединением заявки М (23) Приоритет (51)М. Кл.2

G 05 В 17/00

6 05 0 23/20

Государственный комитет

СССР но делам изобретений и открытий (5З) УДК 681. ЗЗЗ (088.8) Опубликовано 150 7 79. Бюллетень Н9 26

Дата опубликования описани» 15 ° 07. 79 (72) Авторы изобретения

B.B.ÄHëèãåíñêèé, Э.Я.Рапопорт, Ю.П.Камаев, N.I0.Лившиц и f0.Н.Бойков

Куйбиаеэский политехнический институт имени В.В. Куйбышева (71) Заявитель (54) СИСТЕМА УПРАВЛЕНИЯ ПРОЦЕССОМ НАГРЕВА.

С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ МОДЕЛИРУЮЩЕГО

УСТРОЙСТВА

Изобретение относится к области машиностроения и металлургии и может быть использовано при термообработке деталей, при плавке, при нагреве перед пластической деформа" цией и т.д.

Известно устройство для решения сопряженных задач, содержащее ЙС -сетку, функциональный преобразователь и блок задания граничных условий (1) .

Наиболее близким техническим решением к изобретению является система управления процессом нагрева, содержащая моделирующее устройство для решения уравнений теплопроводности, один выход которого подключен к выходу оптимизатора, блок выделения модуля, блок задания эталонного напряжения, выход которого соединен с первым входом блока срав». нения f2).

Скорость решения уравнения в известных устройствах ограничивается постоянной времени интегратора, пов- с тому оптимальное управление, найденное методом поиска, заключающегося в многократном решении уравнЕния теплопроводности с различными управляющими воздействиями, возможно испольэовать в целях упраэления

2 нагревом только в следующем техно= логическом цикле, "причем только тогда, когда вариациями параметров объекта управления, вызывающими вариации управляющего воздействия, на протяжении одного цикла можно пренебречь; Кроме того, наличие неконтролируемых возмущений, стохастически воздействующих на объект, требует непрерывной идентификации объекта н коррекции с одной целью параметров интегратора, что в известных устройствах не предусмотрено.

Целью изобретения является повышение точности эа счет учета воздействия неконтролируеввис помех. указанная цель достигается тем, что в систему введены регулятор мощности, элемент задержки, релейный коммутатор, синхронизатор, сумматор, интеграл. сры и датчик температуры, выход которого подключен к первому входу сумматора, выходы которого через первую группу замыкающих контактов релейного коммутатора соединены со входами соответствующих интеграторов, выходы которых через вторую группу замыкающих контактов релейного ковеаутатора подключены ко второму входу сумматора, выходы

673984

--- --интегратора соедийены с другими входами моделирующего устройства дйя решеййя уравнений теплопроводностй, выход которого подключен ко второму входу блока сравнения, выход которого соединен со входом оптимизатора, выход которого через цепочку из последовательно соединенных элемента задержки и регулятора мощностй подключен ко входу объекта управЛения, выход которого подключен ко входам датчика темпера туры и сйнхронизатора соответственно, выход синхронизатора соединен со входом релейного коммутатора.

Блок-схема устройства нредставле»

-На на чертеже. Устройство содержит объект управлений 1, представляющий собой нагреватель с нагреваемым

"телом, оптймйэатор 2; элемейт "задержки 3, регулятор мощности 4," датчик температуры 5, который контролирует температуру поверхности нагреваемого тела, интеграторы бi 7i релейный коммутатор 9, первую группу"замыкающих контактов релейного. коммутатора 10-12, вторую группу замыкающих контактов релейного коммутатора 10 -1, датчик температуры 5 вместе с интеграторами 6, 7, 8„ релейным коммутатором 9 и синхронизатором 13 .составляют идентификатор 14, присоединенный к граничным узлам моделирующего устройства 15 для решения уравнений теплопроводности, представляющего собой сеточный йнтегратор, узлы-которого подключены ко входу блока 16 выделения модули.

Блок «17 эталонного напряжения"подключей к первому входу блока сравнения 18. Первый вход суМматора

19 подключен: к выходу датчика температуры 5.

Устройство работает следующим образом.

С поступлением нагреваемого тела в нагреватель срабатывает синхронизатор 13 и коммутатор 9 своим контактом 10"йРиОЬЬдййяет датчйк температуры 5 к"первому Гремейному слою. сеточного интегратора 15 через астатическую систему стабилизаций, состоящую иэ йнтегратора б, охваченного обратной отрицательной связью. Система Уравновешивает напрйжение на границе перного временного слоя сеточного интеграто-. ва.и напряжение датчика температуры 5, пропорциональное температуре поверхности тела на первом участке дискретизации временной переменной.

Одновременно выставляются начальные условия, соответствующие данно му процессу. По истечении врейеии, соответствующе о mary дискретизации, релейный коюеутатор 9 ра4ЬеакаВт вход ную цепь и обратную связь первого интегратора б, иа котором .saiiciiii"йается уравновешенное напряжение и

Г замыкает цепь второго интегратора 2, процесс повторяется для следующего временного слоя.

Таким образом осуществляется идентификациЯ процесса по граничным

5 условиям.

Если в процессе нагрева на объект воздействуют помехи, изменяющие температуру его поверхности, то благодаря действию идентификатора, эти

30 изменения отразятся на состоянии сеточйого интегратора.

Оптимальное по большинству критериев управляющее воздействие представляет собой комбинацию импульсов

15 максимальной мощности нагревателя, . чередующихся с периодами отключенйя нагревателя. Поэтому поиск оптимального управленйя заключается в поиске моментов переключения мощности.

Блок lá выделения модуля, представляющий собой диодную матрицу, выде ляет максимальное модулю напряжение

" c уэлсов сеточного интеграторй 15.

Это напряжение сравнивается на бло25 ке сравнения 18 - балансном Усилите5 ле с эталонным напряжением с блока

17 задания эталонного напряжения.

Еслй критерием оптимальности служит так называемый минимаксный критерий, который требует выбора

30 такого управляющего воздействия, которое в момент окончания процесса нагрева обеспечит;минимально возможное отклонение температуры от заданной во всех точках дискретизаций сечения заготовки, то управление в этом случае обеспечит также и максимально возМожную производительность установки.

Диодная матрица - блок 16 выделеg0 ния модуля, в этом случае подключается к уэлам интегратора, соответствующим времени окончания процесса.

Блок 16 выделения модуля совместно с блоком сравнения 18 и блоком 17 задания эталонного напряжения формируют в этом случае экстремальную хаРактерйстику, имеющую глобальный экстремум в точке минимума критерия оптимальности. Принципиальным

5О является то, что характеристика формируется на основе температурного поля во"всем временном диапазоне, включая прогноэируемые моменты временна

В снлу безинерцяонности сеточного интегратора 15, оптимизатор 2; отыскивает оптимальное управление (моменты переключения значительно раньше, чем наступает время переключать управление на объекте и через элемент задержки 3, это управление реализуется на объекте. Непрерывная работа идентификатора 14 обуславли" вает сохранение оптимальности управления при наличии неконтролируемах помех.

Составитель H. Дубинина

Редактор С.Равна Жехред,И. Петко Корректор И. Вигула

Заказ 4073/43 Тираж 1014. Подписное

ЦНИИПИ ГосударственноГо комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Филиал ППП Патент, r.Óæãoðoä, ул.Проектная,4

Применение устройства для управления процессом нагрева заготовок перед штамповкой позволит увеличить стойкость штампов за счет сохранения правильного температурного режима штамповки при наличии помех и увеличить производительность труда.

Формула изобретения

Система управления процессом нагрева с использованием моделирующего устройства, содержащая моделирующее устройство для решения уравнений . теплопроводностн, один выход которого подключен к выходу оптимизатора, блок выделения модуля; блок задания эталонного напряжения, выход которого соединен с первым входом блока сравнения, отличающаяся тем, что, с целью повышения точнос- ти за счет учета воздействия неконтролируемях помех, в нее введенырегулятор мощности, элемент задержки, релейный коммутатор, синхронизатор, суьматор, интеграторы и дат» чик температуры, выход кбторого подключен к первому входу сумматора, 673984 6 выходы которого через первую группу замыкающих контактов релейного коммутатора соединены.со входами соответствующих интеграторов, выходы которых через вторую. группу замыкающих контактов релейного коммутатора подключены ко второму входу сумматора, выходы интеграторов соединены с другимн входами моделирующего устройства для решения ураэкений теплопроводности,вы10 ход которого подключен ко второму входу блока сравнения, выход которого соединен со входом оптимизатора, выход которо о через цепочку из последовательно соединенных элемента задержки"и регулятора мощности подключен ко входу объекта управления, выход которого подключен ко входам датчика температуры Й синхронизатора соответственно, выход синхронизатора соединен со входом релейного коммутатора.

Источники ннФормации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР

В 394810, G 06 G 7/4б, 1971.

2. Авторское свидетельство СССР

В 147030, G Об G 7/46, 1960..