№70-15

Дослідження та синтез системи автоматичного керування температурою теплоносія у варильному котлі для виготовлення фруктових джемів

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, 70:157-170

https://doi.org/10.33271/crpnmu/70.157

Full text (PDF)

АНОТАЦІЯ

Мета. Мета полягає у підвищенні якості процесу нагріву фруктових джемів у варильному котлі за рахунок вдосконалення алгоритму автоматичного керування температурою теплоносія у паровій сорочці. Головними критеріями якості роботи системи автоматичного керування температурою теплоносія є час наростання та перерегулювання перехідного процесу на виході системи.

Методика досліджень. При вирішенні 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 теплоносія у варильному котлі використані методи сучасної теорії автоматичного керування. При цьому враховані вимоги до процесу керування з точки зору технології виготовлення джему, а також особливості роботи об’єкта керування в реальних умовах. 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 теплоносія в варильному котлі. Обґрунтований підхід щодо синтезу системи автоматичного керування з урахуванням вимог до процесу керування, а також особливостей роботи об’єкта керування в реальних умовах, та на основі нього проведений розрахунок регулятора температури різними методами. Отримані залежності критеріїв якості керування від параметрів регулятора, на основі яких визначені оптимальні настройки регулятора. Результати дослідження на робастність системи автоматичного керування з оптимальним налаштуванням регулятора температури довели ефективність роботи синтезованої системи за умови коливань параметрів об’єкта керування у значних діапазонах.

Наукова новизна. Вперше встановлено, що час наростання перехідного процесу на виході системи автоматичного керування температурою теплоносія у паровій сорочці варильного котла для виготовлення фруктових джемів з ПІ-регулятором та динамічним коректором залежить від постійної часу еталонної динамічної моделі прямо й нелінійно. Ця залежність близька до параболічної.

Також вперше виявлено, що залежність між перерегулюванням перехідного процесу на виході системи автоматичного керування з ПІ-регулятором й динамічним коректором та постійною часу еталонної динамічної моделі має параболічний характер з наявністю максимального екстремуму, але на всьому діапазоні зміни значень постійної часу еталонної динамічної моделі перерегулювання не перевищує максимальне допустиме значення 2,5%.

Практичне значення. Запропонована методика синтезу системи автоматичного керування температурою теплоносія у варильному котлі для виготовлення джему. При цьому обґрунтовано параметри оптимального алгоритму керування за критерієм мінімізації часу зміни температурного режиму без перевищення допустимого перерегулювання перехідного процесу на виході системи автоматичного керування.

Ключові слова: синтез системи автоматичного керування, температура теплоносія, варильний котел для виготовлення джему.

Перелік посилань

1. Сушко, М.Ю. (2017). Аналіз сучасного стану розвитку промислової галузі України. Вісник економічної науки України, 1 (32), 93-98.
http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/123076

2. Римар О. Г., & Мазуркевич І. О. (2021). Проблеми та перспективи розвитку харчової промисловості України. Економіка та держава, 3, 66–70.
https://doi.org/10.32702/2306-6806.2021.3.66

3. Розвиток харчової переробної промисловості за 2018 рік. (2019). Інформаційно-аналітичний портал АПК України
https://agro.me.gov.ua/ua

4. Ільчук, В.П., Шпомер, Т.О., & Калініченко, М.Ю. (2019). Проблеми та перспективи фінансового забезпечення розвитку харчової промисловості України. Фінансові дослідження, 2 (7).
http://ir.stu.cn.ua/123456789/20269

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

• < Попередня
• Наступна >