SU868708A2 - Система управлени процессом нагрева с использованием моделирующего устройства - Google Patents

Description

(54) СИСТЕМА ТТРАВЛЕНИЯ ПРОЦЕССОМ НАГРЕВА С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ МОДЕЛИРУЮЩЕГО Изобретение относитс  к машино- строению и металлургии, может быть использовано при термообработке деталей , плавке, нагреве перед пластической деформацией и т.д. . По основному авт.св. №760029 известна система управлени  процессом нагрева, содержаща  устройство дл  решени  уравнений теплопроводности, выход которого подключен ко входу блока выделени  модул , выход которо го соединен с первым входом блока сравнени , второй вход которого подключен к.выходу блока задани  эталон ного напр жени , выход регул тора мощности соединен со входом объекта управлени , выход датчика температур подключен к первому входу сумматора, выходы которого через первую группу замыкающих контактов релейного коболу татора соединены со входами соответствующих интеграторов, выходы которы через вторую группу замыкающих контактов релейного коммутатора подключены ко второму входу сумматора, выходы интеграторов соединены с одними входами модулирующего устройства дл  решени  уравнений теплопроводности, и синхронизатор/ а также блок задани  переменных параметров и блок заУСТРОЙСТВА Дани  нелинейности, выход которого подключен ко входу регул тора мощности , вход блока задани  нелинейности соединен с выходом блока сравнени , выходы блока задани  переменных параметров подключены с другими-входами моделирующего устройства дл  решени  уравнений теплопроводйости, вход датчика температуры соединен с выходом релейного коммутатора, вход которого подключен ко входу синхронизатора l . Цель изобретени  - расширение области применени  и повышение точности нагрева заготовок мощностью переменной величины. Указанна  цель достигаетс  тем, что в систему упра-вдени  процессом нагрева с использованием моделирующего устройства введены блоки аналоговой пам ти и последовательно соединенные датчик мощности, нормирующий преоб«)азователь и управл емый источник напр жени , выход которого через соответствующие замьжающие контакты третьей, группы подключен ко входам соответствующих блоков аналоговой пам ти, выходами присоединенных ко входам блока задани  переменных параметров, а вход датчика мощности подключен к соответствующему выходу регул тора мощности.

На чертеже представлена блок-схем предлагаемой системы.

Система управлени  процессом нагрева включает объект 1 управлени , представл оощий собой нагреватель с «нагреваемым телом, блок 2 задани  нелинейности, регул тор 3 мощности, датчик 4 температуры, сумматор 5 Г интеграторы 6-8.релейный коммутатор 9, первую и вторую группы замыкающих контактов 10-12 релейного коммутатора . Датчик 4 температуры вместе с интеграторами 6-8, релейным коммутатором 9 и синхронизатором 13 составл ют идентификатор 14, присоединенный к граничным узлам моделирующего устройства 15 дл  решени  уравнений теплопроводности, представл ющего собой сеточный интегратор, узлы которого подключены ко входу блока 16 выделени  модул .

В систему также вход т блок 17 сравнени , блок 18 задани  эталонного напр жени  и блок 19 задани  переменных параметров. Блок 19 содержит набор резистивных цепочек. Количество резисторов в каждой цепочке может достигать величины, равной количеству узлов в соответствующем временном слое модели, причем с одно стороны каждый резистор подключен к определенному узлу сеточного интегратора , а с другой стороны они объединены и подключаютс  через блоки 2022 аналоговой пам ти и через, третью группу замыкающих контактов 23-25, управл емых коммутатором 9, к управл емому источнику 26 напр жени , соединенному через нормирующий преобразователь 27 и датчик 28 мощности с выходом регул тора мощности. Объек управлени  может быть снс1бжен системой 29 стабилизации температуры поверхности нагреваемой заготовки, автоматически или с помощью оператора воздействующей на непрерывный вход регул тора 3 мощности при достижении сигнала на ее входе от датчика 4 температуры заданного уставкой Z уровн  стабилизации.

Система работает следующим образом .

С поступлением нагреваемого тела в нагреватель срабатывает синхронизатор 13, и коммутатор 9 своим контактом 10 присоедин ет датчик 4 температуры к первому временному слою моделирующего устройства 15 через астатическую систему стабилизации, состо щую из интегратора 6, охваченного отрицательной обратной св зью. Система уравновешивает напр жение на границе первого временного сло  и напр жение датчика 4, пропорциональное температуре поверхности тела на первомучастке дискретизации временной переменной, одновременно автоматически выставл ютс  начальные услови , соответствующие данному процессу , а также контактом 23 присоедин етс  к управл емому источнику напр жени  перва  цепочка резисторов 30,, , 30 у, блока 19 задани  переменных параметров . Ток по резисторам 30 моделирует тепловые источники (стоки). При нагреве с поверхности (конвекционный , радиационный нагрев} резисторы 30 присоединены к граничным узлам моделирующего устройства. В случае нагрева тела внутренними теплоисточниками (например, индукционный нагрев) резисторы О присоединены также и к внутренним узлам моделирующего устройства. Напр жение управл емого источника 26, а значит и ток резисторов 30, моделирующий теплоисточники (стоки), пропорционален коэффициенту мощности нормирующего преобразовател  27 на выходе регул тора 3, подверженной воздействию неконтролируемых возмущений и и целенаправленных изменений с помощью CHCTeNbi 29 стабилизации.

При истечении времени, соответствующего шагу дискретизации, коммутатор 9 размыкает входную цепь и обратную , св зь первого интегратора 6, на котором запоминаетс  уравновешенное напр жение, и замыкает цепь второго интегратора 7, соответственно замыкаетс  контакт 24, и втора  резисторна  цепочка подключаетс  к управл емому источнику 2е напр жени . Одновременно с этим происходит размыкание контакта 23 с отключением первой резистивной цепочки и запоминанием блоком 20 аналоговой пам ти значени  выходного сигнсша управл емого источника напр жени  в этот момент времени .

Таким образом, осуществл етс  идентификаци  процесса по граничным услови м и по переменному уровню мощности нагрева: изменени  температуры поверхности нагреваемого тела и мощности нагррва благодар  действию идентификатора 14 и блока 19 задани  переменных параметров отражаютс  на состо нии моделирующего устройства .

Поиск и реализаци  оптимального дзухинтервального гшгоритма упргшлени  нагревом в услови х ограничени  на допустимую температуру поверхности нагреваемой заготовки осуществл етс  следующим образом. Первый интервал состоит в поддержании максимально возможной величины мощности нагрева и автоматическом отслежизании на модели величины этой мощности. При достижении температурой поверхности эагото;вки заданного уставкой Z уровн  срабатьшает система 29 стабилизации температуры снижает уровень мощности , поддержива  температуру поверхности заготовки равной заданной. Пропорционально выходному сигналу регул тора 3 мощности измен етск сигнал на выходе источника 26 регулируемого напр жени , чем отражаютс  на модели реальные изменени  мощности,подводимой к объекту управлени .

Одновременно с этим ведетс  поиск оптимального момента переключени . Блок 16, представл ющий собой диодну матрицу, выдел ет максимальное по модулю напр жение с узлов сеточного интегратора. Это напр жение сравниваетс  на блоке 17 сравнени  - балансном усилителе - с эталонным напр жением блока 18.

Если критерием оптимальности служит так называемый минимальный критерий , который требует выбора такого управл ющего воздействи , которое в момент окончани  процесса нагрева обеспечивает минимально возможное отклонение температуры от заданной во всех точках дискретизации сечени  заготовки, то управление в этом случае обеспечивает также и максимально возможную производительность установки .

Блок 16 выделени  модул  в этом случае подключаетс  к узлам интегратора , соответствующим врюмени окончани  процесса. При этом блок 16 совместно с блоком 17 сравнени  и блоком 18 задани  этгшонного напр жени  формирует экстремальную характеристику , имеющую глобальный экстремум в точке минимума критери  оптимальности. Характеристика формируетс  на основе температурного пол  во всем временном диапазоне, включа  прогнозируемые моменты времени.

Таким образом, если какой-то Итый временной слой сеточного интегратора соответствует оптимальному моменту переключени , то при достижении этого момента в процессе нагрева оказываетс  згшунтированным

Ц-ый контакт блока 19 задани  переменных параметров, а блок i6 выдел ет с последнего временного сло  модели максимальный потенциал, ранный эталонному напр жению, что приводит к переключению блока 2 в результате по влени  нулевого потенциала на выходе блока 17 сравнени , а это, в свою очередь, приводит к отключению мощности, подводимой к нагревателю.

Применение предлагаемой системы

0 управлени  процессом нагрева позвол ет повысить точность и качество нагрева за счет сохранени  правильного температурного режима при наличии помех и ограничений, накладывае5 мых на температуру поверхности нагреваемого тела.

Claims (1)

1. Авторское свидетельство СССР 760029, кл. G 05 В 17/00, G 05 D 23/29, ,1978 (прототип).