Петухов К. В., Юргелянис Ю. С.

г. Сызрань, Филиал ГОУ ВПО

«Самарский государственный технический университет» в г. Сызрани

СОЗДАНИЕ САР обжига вяжущих материалов при производстве керамзитового гравия

Наличие АСУ на производстве позволяет с высокой точностью задавать различные параметры и поддерживать их в заданных интервалах. В последние годы крупные производители строительных материалов все большее внимание уделяют автоматизации. Автоматизация технологических процессов – это, прежде всего, экономия денежных средств за счет оптимизации расхода сырья и энергоресурсов. Высокая производительность, минимизация брака, увеличение КПД производства, улучшение качества продукции, вот ряд преимуществ АСУ ТП. Цель автоматизации процесса обжига материала состоит в том, чтобы обеспечить максимальную производительность и устойчивые качественные показатели продукта обжига. Отклонения показателя качества от заданной величины приводят к существенному уменьшению прибыли предприятия.

Для этого исследуем печь обжига вяжущего материала в пакете Matlab в среде Simulink. Смоделируем систему автоматического регулирования (САР) обжига вяжущих материалов (рис. 1).

Рис. 1 САР обжига вяжущих материалов в пакете Simulink при производстве керамзитового гравия

По виду переходной характеристики можно сказать, что имеющие показатели качества не удовлетворяют заданным и не достигают нужной температуры за заданное время. По виду переходного процесса ясно, что для обеспечения заданных показателей качества и точности переходного процесса необходимо введение в систему регулятора. Необходимым условием надежной устойчивой работы АСР является правильный выбор типа регулятора и его настроек, гарантирующий требуемое качество регулирования.

В зависимости от свойств объектов управления, определяемых его передаточной функцией и параметрами, и предполагаемого вида переходного процесса выбирается тип и настройка регуляторов. В данную систему добавим ПИД – регулятор, имеющий три настроечных параметра. Для этого была составлена (САР) оптимальных параметров настройки ПИД – регулятора, представленная на рис. 2.

Для оптимизации коэффициентов ПИД - регулятора был использован пакет прикладных программ для построения системы управления Nonlenear Control Design (NCD) Blockset, который реализует метод динамической оптимизации. Данный блок реализует алгоритм поиска коэффициентов через метод сопряженных градиентов.

Рис. 2 САР обжига вяжущих материалов с ПИД – регулятором

при производстве керамзитового гравия в пакете Simulink

Процесс оптимизации регулятора САР представлена на рис. 3. По окончании работы NCD Outport в окне команд MATLAB можно получить оптимизированные коэффициенты ПИД – регулятора, при настройки Parametrs и Step response получаются следующие значения: Kp= 8.3447; Kd= 13.2373; Ki= 0.0302.

Разработанная модель САР обжига вяжущих материалов с регулятором позволяет на стадии проектирования оптимизировать процесс – обеспечит максимальную производительность при заданных параметрах.

Рис. 3 Процесс оптимизации параметров ПИД - регулятора САР

С помощью MATLAB 6.5 проведена оптимизация настроечных параметров выбранного регулятора. Для конкретного процесса обжига всегда нужно определять совокупность условий, необходимых для того, чтобы погрешность расчета качества продукта не превышала заданную величину. Учитывая полученные значения и принятые допущения параметров системы можно утверждать, что это позволит повысить производительность ТП, улучшить качество продукции, снизить расход электроэнергии, улучшить условия работы обслуживающего персонала.