Введение к работе
Актуальность. Обострение энергетических проблем, вызванное им сложное экономическое положение многих отечественных предприятий диктуют необходимость поиска новых путей решешія задач рационального использования энергетических ресурсов. Актуальность разработки несложных и доступных по цене мшсропроцессорных управляющих устройств, которые наряду с традиционными функциями автоматического регулирования могут в реальном масштабе времени синтезировать управляющие воздействия, минимизирующие затраты энергаи в динамических режимах, очевидна. Применение подобных систем в промышленности позволит не только сократить энергозатраты на 10-25 %, но и продлить срок эксплуатации оборудования, повысить качество продукции, а также улучіСить экологическую обстановку производства.
На основе современного математического аппарата и выполненного с помощью него полного анализа оптимального по сбережешпо знерго-ресурсов управления радом динамических объектов на множестве состояний функционнропагаш (МСФ), а также получеїшьгх алгоритмов, и программ синтеза в реальном временя управляющих воздействий, разработана микропроцессорная система для оптимального энергосберегающего управления нагревом плит и технологической оснастки вулканизаци-ошюго прессового оборудования. Экономия энергаи во многом определяется параметрами объекта управления, его энергетическими характери-спками и особенностями эксплуатации.
Анализ современных отечественных и зарубежных микропроцессорных систем управления, а также современного оснащения прессового оборудоиашія показали, что лоха не созданы компактные микропроцессорные устройства, предусматривающие в числе выполняемых функций оперативное решение задач оптимального управления. Таким образом, разработка микропроцессорной системы оптимального энергосберегающего управления нагревом плит и технологической оснастки вулхашгза-пионного прессового оборудования является актуальной задачей.
Целью работы является экономия электроэнергии в динамических тепловых режимах функционирования прессового оборудования, улуч-
шение его эксплуатационных характеристик, внедрение новейших методов управления в промышленности. Для достижения пели потребовалось решение следующих задач: выполнен литературный обзор современных отечественных и зарубежных микропроцессорных средств управления технологическими процессами; проведена серия экспериментов на объекте управления и компьютерная обработка экспериментальных данных; сформулирована и решена расширенная задача оптимального управления, учитывающая технико-экономические аспекты реализации системы; получена математическая модель нагрева плит вулканизационного пресса и ее параметры, а также алгоритмы для расчета управляющей программы микропроцессорным устройством; произведен выбор микропроцессорного коїггроллера. способного реализовать полученный алгоритм; разработана система оптимального энергосберегающего управления нагревом шит и іохлологической оснастки гкдравлі; -кого вулкакизационного пресса; проведены отладка и испытания системы в лабораторных и про-изіюдствснньїх условиях. При решении данных задач были использованы методы математического моделирования, анализа и синтеза оптимального управления на множестве состояний функционирования, экспериментально-аналитические методы построения микропроцессорных управляющих устройств, моделирование процессов управления на ЭВМ.
Обоснованность научных результатов. Исследования в работе выполнялись с помощью современного математического аппарата анализа и синтеча оптимального по сбережению энергоресурсов управления рядом динамических объектов, описываемых дифференциальными уравнениями первого и второго порядков на множестве состояний функционирования, а также с применением новых информационно-компьютерных технологий. Полученные теоретические результаты были подтверждены в ходе лабораторных и промышленных испытаний системы.
Научная новизна работы. Получены модели процесса нагрева плит гидравлического вулкакизационного пресса и алгоритмы расчета оптимальных управляющих воздействий, пригодные для функционирования микропроцессорной системы энергосберегающего управления. Сформулирована расширенная задача оптимального управления и разработан алгоритм ее решения. Разработана микропроцессорная система управле-
ния, которая наряду с традиционными функциями автоматической) регулирования способна в реальном масштабе времени синтезировать >пплв-ляюшие воздействия, минимизирующие затраты энергаи и динамических режимах.
Практическая ценность работы. Созданная микропроцессорная система оптимального управления позволяет снизить затраты энергаи, на нагрев плит и технологической оснастки гидравлического вулканизаии-онного пресса 100-400 2Э на 14 %. Система может бить устаношіена практически на любом прессе, в котором для управления нагревательными устройствами плит применяются тиристоры или симисторы, а также может функционировать в составе различных по сложности автоматизированных системах управления технологическими процессами и обслуживать одновременно несколько прессов.
При использование соответствующего программного обеспечения микропроцессорная система позволяет без дополнительных аппаратных доработок производить высокоточную регулировку и оптимизацию температурных режимов прессования, что значительно улучшит качество выпускаемой продукции.
Внедрение системы наряду с экономией энергетических ресурсов продлевает срок эксплуатации нагревательных элементов прессового оборудования и улучшает экологическую обстановку производства. Созданная микропроцессорная система и методика реализации оптимального энергосберегающего управления универсальны и могут быть применены для широкого класса объектов.
Апробация работы. Материалы работы были доложены на III научной конференции преподавателей и студентов ТГТУ (1996 г.) и на научной конференции "Системные методы теории чувствительности, надежности и математического моделирования в информационных технологиях электроники и связи" (Москва-Сочи, 1996 г.). Результаты работы представлены публикациями в цсіпральной и зарубежной печати.
Публикации. Теоретические и практические результаты диссертации опубликованы в 4 печатных работах.
Объем работы. Диссертационная работа включает введение, четыре главы, выводы, список используемой литературы и приложения.