№70-13

Модифікований алгоритм автоматичного керування температурою в електричній печі опору для термообробки металу

А.В. Бубліков¹, М.Л. Ісакова¹, В.В. Надточий¹, Д.С. Зибалов¹, Ю.М. Гальченко¹, М.О. Хорошайлов¹

¹ Національний технічний університет «Дніпровська політехніка», Дніпро, Україна

Coll.res.pap.nat.min.univ. 2022, 70:134-145

https://doi.org/10.33271/crpnmu/70.134

Full text (PDF)

АНОТАЦІЯ

Мета. Метою є підвищенні якості термообробки металу в електричних печах опору за рахунок вдосконалення автоматичного керування температурою у печі. Головними критеріями якості роботи системи автоматичного керування є мінімізація часу нагрівання металу без перевищення допустимого перерегулювання перехідного процесу на виході системи керування.

Методика досліджень. За умови вирішення завдань дослідження за основу взятий метод обчислювальних експериментівз використанням спеціалізованих комп’ютерних програм для моделювання перехідних процесів в системах автоматичного керування. При розрахунку регулятора температури у печі використані методи сучасної теорії автоматичного керування. При цьому враховані вимоги до процесу керування й особливості роботи об’єкта керування. Для дослідження системи автоматичного керування використані теоретичні методи дослідження (аналіз й синтез системи). Дослідження проведені на основі обчислювальних експериментів з використанням аналітичних та комп’ютеризованих методів синтезу систем автоматичного керування. Оцінювання ефективності процесу автоматичного керування здійснене з використанням методів математичної статистики.

Результати дослідження. Створена імітаційна модель системи автоматичного керування температурою в електричній печі опору для термообробки металу. Обґрунтований метод синтезу системи автоматичного керування з урахуванням вимог до процесу керування й особливостей роботи об’єкта керування, та на основі нього проведений розрахунок регулятора температури у печі. Проведені дослідження залежності параметрів перехідного процесу на виході системи керування від параметрів регулятора, на основі яких визначені настройки регулятора, при яких забезпечуються раціональні значення критеріїв якості роботи системи керування.

Наукова новизна. Уперше встановлено, що система автоматичного керування з настроєним комп’ютеризованим способом на максимальну швидкодію ПІД-регулятором та формувачем лінійно змінюваної у часі уставки температури у печі успішно відпрацьовує задані параметри перехідного процесу на її виході, але тільки за умови, якщо час нагріванню металу суттєво (більш ніж у 1,5 рази) перевищує час перехідного процесу печі як об’єкта керування. У противному випадку з’являється недопустиме перерегулювання за температурою у печі. Визначено, що залежність між максимальним рівнем керуючого сигналу на першому інтервалі перемикання оптимального за швидкодією регулятора та тривалістю перехідного процесу на виході системи є зворотною й має експоненціальний характер. При цьому ця залежність з високою точністю (максимальна відносна похибка не перевищує 2,5%) апроксимується ступеневим поліномом восьмого порядку. Виявлено, що точність роботи запропонованого модифікованого регулятора, оптимального за швидкодією, є змінною величиною на різних ділянках графіку залежності рівня керуючого сигналу від тривалості перехідного процесу.

Практичне значення. Запропонована методика синтезу системи автоматичного керування температурою в електричній печі опору для термообробки металу. При цьому обґрунтовано параметри оптимального алгоритму керування за критерієм мінімізації часу нагрівання металу без перевищення допустимого перерегулювання перехідного процесу на виході системи керування.

Ключові слова: синтез системи керування, температура, електрична піч опору для термообробки металу.

Перелік посилань

1.Машинобудівний комплекс України: проблеми та перспективи (2021).
https://mokavto.com.ua/index.php/statti/157-mashinobudivnij-kompleks-ukrajini-problemi-ta-perspektivi

2. Соколова, Л.В., & Стойка, О.В. (2019). Сучасний стан машинобудування України та тенденції його розвитку за умов незбалансованої економіки. Ефективна економіка, 11, 1-8.
http://www.economy.nayka.com.ua/pdf/11_2019/7.pdf

3. Універсальний словник-енциклопедія (2006). Термічна обробка.

4. Соколов  К.Н. (1984). Обладнання термічних цехів.

5. Шаруда В.Г., Ткачов В.В., & Бубліков А.В. (2015). Дослідницька частина в кваліфікаційній роботі магістра.

• < Попередня
• Наступна >