Адаптивне керування процесом виготовлення кварцових трубок
DSpace at NTB NTUU KPI
Переглянути архів Інформація| Поле | Співвідношення | |
| Title |
Адаптивне керування процесом виготовлення кварцових трубок
|
|
| Creator |
Лисиця, Павло Михайлович
|
|
| Description |
Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата технічних наук за спеціальністю 05.13.07 "автоматизація процесiв керування." Національний технічний університет України “Київський політехнічний інститут”, Київ, 2011. Проведено дослідження нестаціонарного процесу формування геометрії кварцової трубки із блока. Доведено необхідність при керуванні таким процесом підтримання балансу скломаси у зоні формування трубки із блока. Для цього побудовано просторово-часову та еталонну моделі процесу. Для його оптимізації синтезовано та досліджено чотирирівневу адаптивну систему з еталонною моделлю. Така система реалізує фіксоване знімання скломаси та компенсує запізнювання, що виникає при вимірюванні діаметрів сформованої трубки. Розроблено апаратну та програмну частини комплексу, а також основні його підсистеми. Шляхом досліджень характеристик програмно-апаратного комплексу доведено значну перевагу його по відношенню до існуючих засобів указаного призначення. Диссертация на соискание учёной степени кандидата технических наук по специальности 05.13.07 "автоматизация процессов управления." Национальный технический университет Украины “Киевский политехнический институт”, Киев, 2011. В диссертационной работе проведены исследования процесса формирования кварцевой трубки из блока. Путем статистической обработки результатов исследований получены: соотношения между геометрическими параметрами зоны размягчения, характеристики температурного поля и температурные инерционные свойства этой зоны. Построена математическая модель процесса формирования трубки из кварцевого блока, базирующаяся на трех составляющих процесса удлинения и раздувания: упругое, замедленно-упругое и равномерное удлинение вязкого истечения. Получена дискретная модель формирования трубки в z-преобразовании и разностные уравнения для компьютерного трехмерного моделирования. Получена динамическая модель изменения давления газа в блоке за счет изменения расхода газа.Для оптимизации процесса формирования геометрии кварцевой трубки использована четырехуровневая адаптивная система с эталонной моделью при прямом адаптивном управлении. На основе пространственно-временной модели получена редуцированная модель процесса и на ее основе построены эталонные модели передаточных функций основных каналов управления для адаптивной системы. Проведены исследования комплексных коэффициентов связи возможных вариантов управления основными каналами. В результате найден вариант управления без использования диагонализатора. При таком управлении система упрощается, повышается ее надежность, уменьшаются погрешности, становится возможным реализовать фиксированное снятие стекломассы и точно учесть запаздывание, которое возникает при измерении диаметров сформированной трубки. За целевым условием адаптации и управления локального квадратичного функционала выведен дискретный закон управления для двух каналов объекта. Исходя из желаемой динамики изменения погрешности системы и выражая через нее целевое условие адаптации за градиентным методом наискорейшего спуска, найдены параметры настройки регуляторов давления и скорости блока, которые обеспечивают необходимые качественные показатели системы. Синтез дискретных регуляторов внутреннего радиуса и толщины трубки, которые принадлежат к третьему уровню управления, выполнен на основе метода размещения полюсов замкнутой системы с использованием функции Аккермана. Компенсация запаздывания в канале измерения диаметра трубки реализована на основе экспоненциального сглаживания с коррекцией прогнозируемой и сглаженной величины прогнозируемой и сглаженной погрешностью прогноза. Введен четвертый уровень управления - управление балансом стекломассы в зоне размягчения, которое реализовано за счет регулирования температуры зоны размягчения по отношению к заданной температуре за отклонением заданной скорости трубки от ее оценки, которая найдена из условия баланса стекломассы. Исследования четырёхуровневой адаптивной системы путем анализа ее переходных процессов подтвердили правильность предложенных теоретических методов построения системы, которая позволяет оптимизировать нестационарный процесс формирования геометрии кварцевой трубки. Исходя из результатов исследований построена система по комбинированной структурной схеме на основе семи подсистем, где главные функции управления возложены на ПЦУТП. Разработаны аппаратная и программная части программно- аппаратного комплекса, в состав которого входят ПЭВМ с блоком интерфейсным (аппаратная реализация ПЦУТП) и шесть исполнительных подсистем. Реализована подсистема подачи азота, где использована схема управления расходом на основе широтно-импульсного регулирования напряжением двигателя, управляющего иголочным краном с помощью AVR-микроконтроллера семейства ATmega. Внешний контур давления для обеспечения астатизма управления выполнен со статической обратной связью по оцениваемыми наблюдателем состояния координатами и динамической обратной связью по выходному сигналу объекта. Перерегулирование расхода и давления не превышает 4%, время регулирования расхода не больше 0,8 с, а время регулирования давления не превышает 1 с. Подсистема контроля геометрических параметров трубки реализована на основе предложенного способа с тремя измерительными лепестками. Для вращения лепестков используется электропривод с ограничением момента двигателя, значение которого задается от микроконтроллера устройства измерения. На основе исследований характеристик программно-аппаратного комплекса доказано значительное преимущество его по отношению к существующим средствам указанного назначения. Результирующий брак ПАК по внешнему диаметру и толщине не превышает 5,3%. Dissertation for gaining the degree of candidate of technical sciences by the specialty 05.13.07 – Process Control Automation – National Technical University of Ukraine “Kyiv Polytechnic Institute”, Kyiv, 2011. Research of unstationary process of forming the geometry of quartz tube from a block has been carried out. The necessity of maintaining the balance of glass mass in the zone of the forming of the tube from a block has been proved in such process control. The spatiotemporal and standard models were built for this purpose. The four-level adaptive system with standard model has been synthesized and tested for its optimization. Such system provides the fixed removal of glass mass and compensates the delay, which appears at measuring of diameters of the formed tube. Hardware, software and basic subsystems of the complex have been designed. Its significant advantage over the existing facilities is proven by studying the hardware and software characteristics. |
|
| Date |
2011-12-16T14:27:36Z
2011-12-16T14:27:36Z 2011 |
|
| Type |
Thesis
|
|
| Identifier |
http://ela.kpi.ua/handle/123456789/1266
|
|
| Language |
uk
|
|