SU760029A1

SU760029A1 - Система управления процессом нагрева с 'использованием моделирующего устройства 1

Info

Publication number: SU760029A1
Application number: SU782633730A
Authority: SU
Inventors: Edgar Ya Rappoport; Mikhail Yu Livshits; Yurij N Bojkov; Azarij L Skvirchak
Original assignee: Kb Polt Inst Kujbysheva
Priority date: 1978-06-26
Filing date: 1978-06-26
Publication date: 1980-08-30

Description

Изобретение относится к области машиностроения и металлургии и может быть использовано при термообработке деталей, при плавке, при нагреве перед пластической деформаци- 5 ей и т.д.

Известно устройство для решения сопряженных задач, содержащее ЙС-сетку, функциональный преобразователь и блок задания граничных условий [ΐ]. 1 θ

Наиболее близким техническим решением к изобретению является система управления процессом нагрева с использованием моделирующего устрой- ,5 ства, содержащая моделирующее устройство для решения уравнений теплопроводности , выход которого подключен к входу'блока выделения модуля, выход которого соединен с первым 20 входом блока сравнения, второй вход которого подключен к выходу блока задания эталонного напряжения, выход регулятора мощности соединен с входом объекта управления, выход которо-25 го подключен к входам датчика температуры и синхронизатора соответственно, выход синхронизатора соединен с . входом релейного коммутатора, сумматор, релейный коммутатор, интеграто- 30

г

ры оптимизатор и элемент задержки £2} .

Недостатком известных устройств является недостаточная точность при управлении процессом нагрева.

Цель изобретения - повышение точности за счет учета воздействия неконтролируемых помех.

Указанная цель достигается тем, что в систему управления процессом нагрева с использованием моделирующего устройства, содержащую моделирующее устройство для решения уравнений теплопроводности, выход которого подключен к входу блока выделения модуля, выход которого соединен с первым входом блока сравнения, второй вход которого' подключен к выходу блока задания эталонного напряжения, выход регулятора мощности соединен с входом объекта управления, выход которого подключен к входу датчика температуры, выход датчика температуры подключен к первому входу сумматора, выходы которого через первую группу замыкающих контактов релейного коммутатора соединены с входами соответствующих интеграторов, выходы которых через вторую группу замыкающих контактов релейного коммутатора подклю3

760029

4

Чены к второму входу сумматора, выходы интеграторов соединены с одними входами моделирующего устройства для решения уравнений теплопроводности, и синхронизатор, введены блок задания переменных параметров и блок задания нелинейности, выход которого подключен к входу регулятора мощности, вход блока задания нелинейности соединен с выходом блока сравнения,: выходы блока задания переменных параметров подключены с другими входами моделирующего устройства для решения уравнений теплопроводности, вход датчика температуры соединен с выходом релейного коммутатора, вход которого подключен к входу синхронизатора.

На чертеже представлена блок-схема устройства.

Устройство содержит объект 1 управления, представляющий собой нагреватель с нагреваемым телом, блок 2 задания нелинейности, регулятор 3 мощности, датчик 4 температуры, сумматор 5, интеграторы 6-8, релейный коммутатор 9, первую группу замыкающих контактов 10-12 релейного коммутатора, вторую группу замыкающих контактов 10-12 релейного коммутатора. Датчик 5 температуры вместе с интеграторами 6-8, релейным коммутатором 9 и синхронизатором 13 составляют идентификатор 14, присоединенный к граничным узлам моделирующего устройства 15 для решения уравнений теплопроводности, представляющего из себя сеточный интегратор, узлы которого подключены к входу блока 16 выделения Модуля,блок 17 сравнения,блок 18 задания эталонного напряжения,блок 19 задания переменных параметров.

Блок 19 задания переменных параметров представляет собой набор резистивных цепочек.

Количество резисторов 20 в каждой цепочке равно количеству узлов в соответствующем временном слое модели, причем с одной стороны они.объединены и"подключаются через третью группу замыкающих контактов 21-23, управляемые коммутатором 9, к источнику 24 питания, а с другой каждый резистор 20 подключен к определенному узлу сеточного интегратора.

.Система работает следующим образом. .............. ^: - -· ---------......

С поступлением нагреваемого тела в нагреватель срабатывает синхронизатор 13 и коммутатор 9 связи контактов 10 присоединяет датчик 4 температуры к первому временному слою устройства 15 через астатическую систему стабилизации, состоящую иэ интегратора 6, охваченного обратной отрицательной, связью. Система уравновешивает напряжение на границе первого временного слоя и напряжение датчика 4, пропорциональное температуре поверхности тела на первом участке дискретизации временной переменной. Одновременно автоматически выставляются начальные Условия, соответствующие данному процессу, а также контактом 21 коммутируется первая цепочка резисторов 20 блока 19 задания переменных параметров.

По истечение времени, соответствующего шагу дискретизации, коммутатор 9 размыкает входную цепь и обратную связь первого интегратора 6, на котором запоминается уравновешенное напряжение, и замыкает цепь второго интегратора 7. Соответственно замыкается контакт 21 и вторая резистивная цепочка 19 подключается к источнику 24 питания.

Таким образом осуществляется идентификация процесса по граничным условиям с одновременным расширением длительности первого интервала двухинтегрального алгоритма управления.

Если в процессе нагрева на объект, воздействуют помехи, изменяющие температуру его поверхности, то благодаря действию идентификатора 14 эти изменения отразятся на состоянии сеточного интегратора.

Оптимальное по большинству критериев управляющее воздействие представляет собой комбинацию импульсов максимальной мощности нагревателя. Поэтому поиск оптимального управления заключается в поиске моментов переключения мощности.

В данном случае при двухинтервальном алгоритме управления с заданным общим временем нагрева поиск ограничен одним моментом переключения.Блок 17, представляющий собой диодную матрицу, выделяет максимальное по модулю напряжение с узлов сеточного интегратора. Это напряжение сравнивается на блоке 17 сравнения (балансном усилителе) с эталонным напряжением блока 18.

Если критерием оптимальности служит так называемый минимаксный критерий, который требует выбора такого управляющего воздействия, которое в момент Окончания процесса нагрева обеспечит минимально возможное откло-, нение температуры от заданной во; всех Точках дискретизации сечения заготовки, то управление в этом случае обеспечит также и максимально возможную производительность установки.

Блок 16 модуля, в этом случае подключается к узлам интегратора, соответствующйм времени окончания процесса. Блок 16 совместно с блоком 17 сравнения и блоком 18 задания эталонного напряжения формируют в этом случае экстремальную характеристику, имеющую глобальный экстремум в точке минимума критерия оптимальности.Принципиальным является то,что характе760029

ристикэ формируется на основе температурного поля во всем временном диапазоне , включая прогнозируемые моменты времени.

Таким образом, если какой-то п~й временной слой сеточного интегратора соответствует оптимальному моменту переключения, то при достижении этого момента в процессе нагрева окажутся зашунтированными η контактов блока 19 задания переменных параметров, а блок 16 выделит с последнего временного слоя модели максимальный потенциал, равный эталонному напряжению, что приведет к переключению блока 2 в результате появления нулевого потенциала на выходе блока 17 сравнения, а это, в свою очередь,приведет к отключению мощности, подводимой к печи.

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

10

15

20

25

Claims

Формула изобретения

Система управления процессом наг- зд рева с использованием моделирующего устройства, содержащая моделирующее устройство для решения уравнений теплопроводности, выход которого подключен к входу блока выделения модуля, « выход которого соединен с первым входом блока сравнения, второй вход которого подключен к выходу блока задания эталонного напряжения, выход регулятора мощности соединен с входом объекта управления, выход которого подключен к входу датчика температуры, выход датчика температуры подключен к первому входу сумматора,выходы которого через первую группу замыкающих контактов релейного коммутатора соединены с входами соответ- . ствующихинтеграторов, выходы которых через вторую группу замыкающих контактов релейного коммутатора подключены к второму входу сумматора,выходы интеграторов соединены с одними входами моделирующего устройства для решения' уравнений теплопроводности, и синхронизатор, отличающаяся тем, что, с целью повышения точности за счет учета воздействия неконтролируемых помех, в него введены блок задания переменных параметров и блок задания нелинейности, выход которого подключен к входу регулятора мощности, вход блока задания нелинейности соединен с выходом блока сравнения, выходы блока задания переменных параметров подключены с другими входами моделирующего устройства для решения уравнений теплопроводности, вход датчика температуры соединен с выходом релейного коммутатора, вход которого подключен к входу синхронизатора.