CS262111B1 - Zapojení nelineárního adaptivního regulátoru doby výtoku dávek kapalných nebo sypkých hmot téhož druhu a proměnlivých vlastností - Google Patents

Abstract

Řešení se týká zapojení nelineárního adaptivního regulátoru, opatřeného jednak vypouštěcím zařízením s nastavitelnou šíří výtokové štěrbiny, a jednak zařízením pro zjišťování doby výtoku materiálu ze zásobníku. Zapojení lze využít např. pro zásobníky bezzvonové sazebny vysoké pece.

Description

Řešení se týká zapojení nelineárního adaptivního regulátoru, opatřeného jednak vypouštěcím zařízením s nastavitelnou šíří výtokové štěrbiny, a jednak zařízením pro zjišťování doby výtoku materiálu ze zásobníku. Zapojení lze využít např. pro zásobníky bezzvonové sazebny vysoké pece.

Vynález se týká zapojení nelineárního adaptivního regulátoru doby výtoku dávek kapalných nebo sypkých hmot téhož druhu a proměnlivých vlastností.

Pří vyprazdňování zásobníků kapalných nebo sypkých hmot se doba výtoku náplně mění v závislosti na velikosti průtokového průřezu vypouštěcího zařízení a na velikosti náplně zásobníku. Mimo výše uvedených faktorů ovlivňují dobu výtoku fyzikální charakteristiky vypouštěného materiálu, jako například viskozlta u hmot kapalných a velikost a tvar zrn u hmot sypkých. Společným znakem těchto fyzikálních charakteristik je to, že nejsou v praxi průběžně měřitelné, i když se v čase mění. Jestliže je vyžadováno, aby doba výtoku byla co nejblíže době žádané, pak časová proměnlivost vlastností vytékajících hmot vyžaduje průběžnou korekci nastavení výtokového průřezu podle změřené doby výtoku.

Intenzita toku materiálu daná podílem celkového množství materiálu v zásobníku V a celkové doby výtoku T závisí na průřezu výtokolvého otvoru reprezentovaného šíří výtokové štěrbiny d podle vztahu znázorněného na obr. 1. Množství materiálu v zásobníku může být buď v objemových, nebo hmotových jednotkách. Přímka proložená dvěma body, které představují dvě intenzity toku a příslušné šíře štěrbiny, vymezuje na ose d úsek o velikosti a. Parametr a udává mezní šíři výtokové štěrbiny, pro kterou se intenzita toku sníží k nule — výtok se zastaví.

U doposud známého nejdokonalejšího řešení regulátoru doby výtoku je akční veličina dána součtem přímovazební a zpětnovazební větve, přičemž parametry regulátoru jsou adaptovány podle parametrů průběžně identifikovaného modelu regulované soustavy. Nevýhodou tohoto řešení regulace je složitost jak regulátoru, tak adaptačního algoritmu. Přímku v souřadnicích d a V/T určují dva parametry, a odtud vyplývá i obtížnost volby jejich startovních hodnot pro adaptaci a nutnost apriorní volby rychlosti adaptace každého parametru zvlášť. Složitost algoritmu řízení snižuje jeho účinnost a robustnost.

Uvedené nevýhody odstraňuje zapojení nelineárního adaptivního regulátoru doby výtoku dávek kapalných nebo sypkých hinot téhož druhu proměnlivých vlastností, vytékajících ze zásobníku, podle vynálezu. Podstata vynálezu spočívá v tom že je tvořeno zadávacím blokem, jehož výstup je zaveden jednak na vstup prvního zpožďovacího bloku, a jednak na vstup prvého podílového bloku. Dále jej tvoří časový blok jehož výstup je zaveden na vstup prvého podílového! bloiku a časové čidlo, jehož výstup je zaveden na prvý vstup druhého podílového bloku, přičemž na druhý vstup druhého podílového bloku je přiveden výstup prvého zpožďovacího btoku, výstup prvého podílového bloku je přiveden na vstup třetího podílového bloku a výstup druhého podílového bloku je přiveden jednak na vstup třetího podílového bloku, a jednak na prvý vstup adaptačního bloku.

Výstup třetího podílového bloku je přiveden na prvý vstup násobícího bloku, na jehož druhý vstup je přiveden výstup odečítacího bloku. Na vstup tohoto odečítacího bloku je přiveden výstup druhého zpožďovacího btoku a .na druhý vstup je přiveden výstup adaptačního btoku. Výstup druhého zpožďovacího btoku je přiveden na druhý vstup adaptačního bloku. Výstup násobícího bloku je přiveden na prvý vstup součtového btoku na jehož druhý vstup je zapojen výstup adaptačního bloku, přičemž výstup součtového bloku je zapojen jednak na vstup druhého zpožďovacího bloku a jednak na vstup regulátoru. Zásobník je opatřen vypouštěcím. zařízením s nastavitelnou velikostí výtokového průřezu a zařízením pro zjišťování doby výtoku náplně zásobníku.

Výhodou vynálezu je, že výstup bloku zadání doby výtoku dávek, výstup btoku zadání množství materiálu připraveného k vysypání v zásobníku a výstup čidla doby výtoku posledně vysypané náplně zásobníku jsou spojeny s jednotlivými bloky nelineárního adaptivního regulátoru následujícím způsobem. Žádaná intenzita toku je určena v podílovém bloku se vstupy, které jsou napojeny na výstup btoku zadání množství materiálu připraveného k vysypání v zásobníku a dále na výstup bloku zadání doby výtoku dávek. Skutečná intenzita toku je určena v podílovém btoku se vstupy, které jsou napojeny na výstup bloku zpoždění jednoho kroku regulace, jehož vstup je napojen na výstup bloku zadání množství materiálu připraveného k vysypání v zásobníku, a na výstup čidla doby výtoku posledně vysypané náplně zásobníku. Výstupy podílových bloků, které představují skutečnou a žádanou intenzitu výtoku, vstupují do podílového bloku, jehož výstup vstupuje do násobícího bloku.

Dalším vstupem násobícího bloku je výstup odečítacího bloku, jehož vstupem na straně menšence je poslední nastavená šíře výtokové štěrbiny a vstupem na straně menšitele je výstup bloku adaptace mezní šíře výtokové štěrbiny. Výstup násobícího btoku vstupuje do součtového bloku spolu s výstupem btoku adaptace mezní šíře výtokové štěrbiny. Výstup součtového bloku, který představuje novou velikost šíře štěrbiny pro vysypání materiálu v zásobníku, vstupuje do regulátoru, který nastavuje zadanou šíři výtokové štěrbiny u vypouštěcího zařízení. Poslední nastavená šíkře štěrbiny pro vstup do odečítacího bloku je výstupem btoku zpoždění jednoho kroku regulace, jehož vstupem je nově vypočtená šíře štěrbiny pro vysypání materiálu v zásobníku. Mezní šíře štěrbiny je výstupem bloku adaptace, jehož vstupem je poslední nastavená šíře výtokové štěrbiny a skutečná intenzita toku materiálu při posledním vyprazdňování zásobníku. Další výhodou zapojení nelineárního adaptivního regulátoru pro řízení doby výtoku dávek kapalných nebo sypkých hmot téhož druhu podle vynálezu je jednoduchost realizace a vyšší účinnost a robustnost, rovněž jednoduchost výchozího nastavení parametrů a odolnost k poruchovým, změnám vstupních veličin.

Na připojeném obr. 1 je graficky znázorněn možný postup adaptace nelineárním regulátorem. Schéma zapojení nelineárního adaptivního regulátoru doby výtoku dávek kapalných nebo sypkých hmot téhož druhu s proměnlivými vlastnostmi, které vytékají ze zásobníku opatřeného jednak vypouštěcím zařízením s nastavitelnou šíří výtokové štěrbiny a jednak zařízením pro zjišťování doby výtoku náplně zásobníku podle vynálezu je znázorněno na obr. 2.

Je tvořeno zadávacím blokem 1 množství materiálu připraveného k sypání, jehož výstup je zaveden jednak na vstup prvého zpožďovacího bloku 51 jednoho kroku regulace a jednak na vstup ve funkci dělence u prvého podílového bloku 41. Dále je tvořena časovým blokem 2 pro zadání doby výtoku náplně zásobníku, jehož výstup je zaveden na vstup ve funkci dělitele u prvého podílového bloku 41, a dále je tvořeno časovým čidlem 3 doby výtoku posledně vysypané náplně zásobníku, jehož výstup je zaveden na prvý vstup ve funkci dělitele u druhého podílového bloku 42. Na druhý vstup ve funkci dělence u druhého podílového bloku 42. je přiveden výstup prvého zpožďovacího bloku 51, výstup prvého podílového bloku 41 je přiveden na vstup ve funkci dělence u třetího podílového bloku 43 a výstup druhého podílového bloku 42 je přiveden jednak na vstup ve funkci dělitele u třetího podílového bloku 43 a jednak na prvý vstup adaptačního bloku 10 mezní šíře výtokové štěrbiny. Výstup třetího podílového bloku 43 je přiveden na prvý vstup násobícího bloku 6, na druhý vstup násobícího bloku 6 je přiveden výstup odečítacího bloku 7. Vstupem odečítacího bloku 7 na straně menšence je výstup druhého zpožďovacího bloku 5 jednoho kroku regulace, druhým vstupem odečítacího bloku 7 na straně menšitele je výstup adaptačního bloku 10 mezní šíře výtokové štěrbiny. Výstup druhého zpoždo6 vacího bloku 52 je přiveden na druhý vstup adaptačního bloku 10 mezní šíře výtokové štěrbiny. Výstup násobícího bloku 6 je přiveden na prvý vstup součtového bloku 8 n-a jehož druhý vstup je zapojen výstup adaptačního bloku 10 mezní šíře výtokové štěrbiny. Výstup součtového bloku 8 je zaveden jednak na vstup druhého zpožďovacího bloku 52 a jednak na vstup regulátoru 9 pro nastavení zadané šíře výtokové štěrbiny.

K bližšímu osvětlení funkce nelineárního regulátoru se dále uvádí příklad řízení doby vyprazdňování materiálových komor bezzvonové sazebny vysoké pece. Dva základní druhy sypaných materiálů jsou ruda a koks. Pro každý z těchto druhů materiálů je nutno použít zvláštní regulátor. Doba toku musí u bezzvonové sazebny odpovídat době oběhu žlabu po stanovené dráze, která je např. 60 s. Změřená poslední doba výtoku vsázkové komponenty téhož druhu nechť je 66 s a nechť objem této komonenty je neměnný. Poslední nastavená šíře štěrbiny nechť je 35 cm a mezní šíře štěrbiny nechť je 15 cm. Prodloužení doby toku způsobila nečekané změna vlastností vypouštěného materiálu. Nelineární adaptivní regulátor nastaví novou šíři štěrbiny na hodnotu s ,, . _ —6CTs-’ 35 ^cnl ~~ ^craJ + -*-5 cm~ 37 cm, tj. o 2 cm širší, aby byl výtok zrychlen. Údaje o intenzitě toku poslední dávky a příslušné šíře štěrbiny vstoupí do bloku adaptace, kde se opraví mezní šíře štěrbiny. Možným postupem adaptace je proložení přímky v grafu na obr. 1 dvěma body představujícími poslední a předposlední sypání. Vypočtená mezní šíře štěrbiny se porovná s minule platnou hodnotou mezní šíře štěrbiny a podle smyslu odchylky se získá nový odhad mezní šíře štěrbiny přičtením nebo odečtením zvolené diference od původní hodnoty.

Vedle uplatnění regulátoru podle vynálezu při řízení doby vyprazdňování materiálových komor bezzvonové sazebny lze vynález využít rovněž při dávkování surovin v dalších oblastech hutnického, chemického, potravinářského průmyslu a v energetice.

Claims (2)

1. PREDMET

   Zapojení nelineárního adaptivního regulátoru doby výtoku dávek kapalných nebo sypkých hmot téhož druhu a proměnlivých vlastností, které vytékají ze zásobníku opatřeného jednak vypouštěcím zařízením s nastavitelnou šíří výtokové štěrbiny a jednak zařízením pra zjišťování doby výtoku náplně zásobníku například zásobníku bezzvonové sazebny vysoké pece, vyznačující se tím, že je tvořeno zadávacím blokem (lj jehož výstup je zaveden jednak na vstup prvního zpožďovacího bloku (51) a jednak na vstup prvého podílového bloku (41), dále je tvořeno časovým blokem (2) jehož výstup je zaveden na vstup prvého podílového bloku (41) a dále je tvořeno časovým Čidlem (3) jehož výstup je zaveden na prvý vstup druhého podílového bloku (42), přičemž na druhý vstup druhého podílového bloku (42) je připojen výstup prvého zpožďovacího bloku (51), výstup prvého po dílového bloku (41) je přiveden na vstup

   VYNÁLEZU třetího podílového bloku (43) a výstup druhého podílového' bloku (42) je přiveden jednak na vstup třetího podílového bloku (43) a jednak na prvý vstup adaptačního bloku (10), výstup třetího podílového bloku (43) je připojen na prvý vstup násobícího bloku (6), na jehož druhý vstup je připojen výstup odečítacího bloku (7), na vstup tohoto odečítacího bloku (7) je připojen výstup druhého zpožďovacího bloku (52) a na druhý vstup je připojen výstup adaptačního bloku (10), přičemž výstup druhého zpožďovacího' bloku (52) je připojen na druhý vstup adaptačního bloku (10), výstup násobícího bloku (6) je připojen na prvý vstup součtového bloku (8) na jehož druhý vstup je zapojen výstup adaptačního bloku (10), přičemž výstup součtového bloku (8) je zapojen jednak na vstup druhého zpožďovacího bloku (52) a jednak na vstup regulátoru (9).
2. 2 listy výkresů

   Obr. 1