Реализация движения по многообразиям в турбокомпрессорных системах

Секция: Технические науки, подсекция №12 Автоматизированные системы управления на производстве.

Гурский А.А., Денисенко В.А., Гончаренко А.Е.

Одесская Государственная Академия Холода, Институт низкотемпературной техники и технологии, Улица Дворянская, 1/3, 65026, г. Одесса, Украина.

Реализация движения по многообразиям в турбокомпрессорных системах

Широкое развитие средств моделирования и ресурсов вычислительной техники дало возможность моделировать сложные многомерные, иерархические системы и исследовать алгоритмы управления различной структуры.

Представление языком дискретно-непрерывных сетей турбокомпрессорной установки в цикле технологического процесса (холодильной установки) как модели объекта управления с управляемой структурой (ОУсУС) [1] позволило подойти к моделированию и исследованию алгоритма согласованного управления. Данный алгоритм обеспечивает подержание заданных технологических параметров (таких как: давление кипения в испарителях Р_кип, температура охлаждаемой среды t_ос, давление конденсации Р_кон и тд) а также реализует оптимальный режим работы системы с наименьшими потерями, затратами электроэнергии, с наибольшим значением КПД турбокомпрессора и всей установки в целом.

Настоящая задача управления для турбокомпрессора может быть сформулирована следующим образом:

В пространстве Y_n переменных y₁…y_n определена область F, установленная границей неустойчивой зоны работы (помпажем) и накладываемыми ограничениями на управляющие воздействия u_n, в которой заданны гиперповерхности Ф_R (определяющая оптимальный режим работы системы) и Ф_Ц (определяющая целевые режимы функционирования). Необходимо перевести объект из начального состояния y⁰=y(t₀) в конечное y^к=y(t_к) расположенное на многообразии М_y (образованного в результате пересечения гиперповерхностей Ф_R и Ф_Ц), при этом должно выполняться условие:

Ф_R(y₁…y_n)=0 (1)

на всем протяжении переходного процесса.

Рассмотрены случаи:

1) Гиперповерхность Ф_Ц нестационарная (смещается в пространстве Y_n, например при изменении заданного значения давления кипения Р_кип);

2) Начальное состояние y⁰=y(t₀) не принадлежит гиперповерхностям Ф_R и Ф_Ц и ();

3) , .

Для реализации выше представленной задачи необходимо в системе управления иметь обратные связи по невязкам y и по ошибкам регулирования e₀ [2] с учетом структурно-временной соподчиненности процессов.

Упрощенная структурная схема предлагаемой системы, которая реализует поставленную задачу управления, представлена на рисунке 1.

Рисунок 1. структурная схема системы согласованного регулирования

В качестве ОУсУС выступает турбокомпрессорная установка в цикле технологического процесса.

На рис. 1: y₁…y_n – выходные параметры (давление нагнетания Р_к, давление всасывания Р₀, давление в сети Р_кон, массовый расход сжимаемого тела G, температура охлаждаемой среды t_ос и тд);

u₁…u_n - управляющие воздействия % ХРО (угол установки лопаток диффузора a_д или лопаток входного регулирующего аппарата, степень открытия байпастного клапана, частота вращения вала турбокомпрессора n и тд.).

Закон управления взаимосвязанный:

(2)

Он реализуеться с помощью матриц преобразования и [2] коэффициенты которой найдены в процессе последовательной градиентной оптимизации.

В результате моделирования системы были получены переходные процессы. При различных начальных условиях были отработаны ошибки регулирования e₀ и невязки y функциональных зависимостей определяющих в пространстве гиперповерхности.

Литература

Згуровский М.З., Денисенко В.А. Дискретно непрерывные системы с управляемой структурой. - К.: Изд-во Наукова думка», 1998. - 350 с.
Бойчук Л.М. Синтез координирующих систем автоматического управления. - М.: Изд-во «Энергоатомиздат», 1991. - 160 с.

Сведенье об авторах

1. ФИО – Гурский Александр Александрович.

Место работы - Одесская государственная академия холода (ОГАХ), Институт низкотемпературной техники и технологии, кафедра автоматизированных систем управления холодильного и криогенного машиностроения (АСУХиКМ). Улица Дворянская, 1/3, 65026, г. Одесса, Украина..

Должность – аспирант.

Ученая степень – нет.

Домашний адрес – г. Одесса, ул. Бреуса 61/7, кв. 68.

Телефоны – раб. 20-91-27, дом. 715-20-28.

e-mail – atnesk@favt.ospu.odessa.ua

2. ФИО – Денисенко Владимир Анатольевич.

Должность – Зав. кафедры АСУХиКМ.

Ученое звание – профессор.

Ученая степень – док. тех. наук.

Домашний адрес – г. Одесса, Французский бульвар 20, кв. 39.

Телефоны – тел. раб. 209127, тел. дом. 274360.

e-mail – atnesk@favt.ospu.odessa.ua

3. ФИО – Гончаренко Александр Евгеньевич.

Должность – доцент кафедры АСУХиКМ.

Ученая степень – канд. тех. наук.

Домашний адрес – г. Одесса, ул. Пошехоновская 53, кв 47.

Телефоны – раб. 20-91-27, дом. 719-60-95.

e-mail – atnesk@favt.ospu.odessa.ua

Авторська довідка

Прізвище Денисенко

Ім’я Володимир

По батькові Анатолійович

Вчене звання док. тех. наук.

Посада Зав. кафедри АСУХиКМ, проф.

Підрозділ кафедра АСУХиКМ

Організація Інститут низькотемпературної техніки та технології

Службова адреса вул. Дворянська, 1/3, 65026, г. Одеса, Україна..

Телефон 20-91-27

E-mail atnesk@favt.ospu.odessa.ua

Домашня адреса г. Одеса, Французький бульвар 20, кв. 39.

Дата 8.05.06

Прізвище Гончаренко

Ім’я Олександр

По батькові Євгенович

Вчене звання канд. тех. наук.

Посада Доц. кафедри АСУХиКМ.

Підрозділ кафедра АСУХиКМ

Організація Інститут низькотемпературної техніки та технології

Службова адреса вул. Дворянська, 1/3, 65026, г. Одеса, Україна..

Телефон 20-91-27

E-mail atnesk@favt.ospu.odessa.ua

Домашня адреса г. Одеса, вул. Пошехоновська 53, кв 47.

Прізвище Гурський

Ім’я Олександр

По батькові Олександрович

Вчене звання немає.

Посада Асистент кафедри АСУХиКМ, аспірант.

Підрозділ кафедра АСУХиКМ

Організація Інститут низькотемпературної техніки та технології

Службова адреса вул. Дворянська, 1/3, 65026, г. Одеса, Україна..

Телефон 20-91-27

E-mail atnesk@favt.ospu.odessa.ua

Домашня адреса г. Одеса, вул. Бреуса 61/7, кв. 68.