автореферат диссертации по информатике, вычислительной технике и управлению, 05.13.07, диссертация на тему:Синтез технически оптимальной системы управления формированием стеклянных труб методом горизонтального вытягивания

5 0 " ' ..........- ' '

Киевсхяй институт автомата»! таэкп ХХУ съезда КПСС

На правах рукописа

Е\ТЗК Сзргей Георгиевич

СЗЛЗЗ шкиески ОППШАЛЬИОЙ СИСТЕШ

¡да&шш довтнга сгшшншс трув

ГЗГОДОУ ГОЕ-ЗОпГАЛШОГО ВЫГЯПВАНИЯ

Сстощалькость 05.13.07 - Агткзйтгзйцзя "гохттологггсссяях

процзссоз п^проззЕодем з ^ стополтзт-оп прс^лплэппостп

..______ . . .АВТОРЕФЕРАТ .......

дассарггйцта. из. .еоксаакяв. ученой . степоил кандидата техиячвсшпс паук

Кяав-1991

$/У-

Работа выполнена в Киевском институте автоматики 1киенм ХХУ.съезда КПСС

Научный руководитель: кандидат технических наук

старший научный сотрудник

B.С.К0СГ0ГРН30В

Официальные оппоненты: доктор'технических наук ' ' ■ , • профессор

C.К. СОБОЛЕВ;

кавднда* технических наук

доцент

А.П.ЫОВЧАН

Ведущая организация: • Киевское специализированное

предприятие Шсесованоро научнр^проиэтодсгввнного " объединения "Сосзавтотатстром"

Защита состоится и_"l 1991 г. в___час.

на заседании специализированного совета К 109.02.01 в Киевском институте автоматики имени ХХУ съезда КПСС,

Адрес: 254107, г,Киев-107, ул. П.Каркоцз, 22. С диссертацией можно ознакомиться"» библиотеке института. Автореферат разослан "___"__________'1991г.

Ученый секретарь • . специализированного совета

кандидат технические наук . . '-"ХН. Волынский

АННОТАЦИЯ

В настоящей ргйото поставлена и решена задача синтеза технически оптимальной в смысла В.В.Солодовиикова системы ввтоиатичэско-го управления формованием ствкляккыя труйштодом горизонтального вытягивания (ТО САУ §50)»

В работе приведены результаты «еормачвеких и энспоркмеиталь-ных исследований технологического процесса формования стаилотруб-ки как объекта управления, на основе проведенной декомпозиции глобальной задачи улравяениякан задачи минимизации себестоимости рц-рейотанной стек л отрубки сфарцупированы управляющие функции деща,-трализоввиной САУ ФС, приведены варианты решений частных задач управления.

Наиболее.подробно и'с иацеленностьв на практическое использование исслодоав:ш задача стабилизации еэродинемичаского режима формования как задЬча косвенного рагулпрозгния диаметра зоны раз- < дуаа и мероприятия по подготовка линии горизонтального вытягиэа-: пил и автоматизации управления.

На основе проведенного анализа ($уцкционирозкгая ТО САУ ЙС ; подтверждена практическая целесообразность реализованных алгори*- \ ыов управления формованием стеклянных труб, разработана структура подсистемы регулирования режимных параметров формования в составе : типовой САУ «С. ; Г;

Исследована применимость развитой идеологии синтеза ТО 6АУ в других отраслях промышленности, определены условия практической эффективности технически оптимальных систем управления технологи-' ческими процессами. '

. ещля шжхшсхш разош -

' ' пробками. Срэди специалистов ( ошшмсвщ'лхс& воп^-

сшздастизсццн стсяолького производства, сбцэпризксгшо" са-' дяагся кзоЗходимость погыясаия уровня кшплзкског исиашсщи и

#7.

сзЕеййЗпзоцаи сэпраршкого стекольного производства, к козорсшу сезоеотся, в честности, «схнологичссшо линии горизонтального кз-веггасшш етекшзшш: труб (линии ГЕТ). •

Езмесзьэ вкздронкыз системы взтомотичзского управления §ор-иоэюшсы ехсздгеруЗсв (СЛУ СО) ко оЗсспачивеву поддэрганиз в еех-каоогй^гскси допуска геоыагритасниг ргинарсз сформованных с.оггяо-«ИГЙоз при ш*аг$тга »взиоаогиедсшге усдозиЗ формования и сробда? ЕЯ алифвцнров йш:ого оперативного вмеизтедьствс с целью адслгеции . алгоритмов управление при переходе ир другие типоразмеры нсшенкл®-'«урм иирйбб»1йва'с5«д кадециЛ.

Акгуаяызд даяязтоя подход к синтезу САУ 1С в классе гсхин-таоки оптимально ? смысао В.В.Солодовникова систем управления, позволяющий удовлотзорить хераеторда для систем управления стекольного производства требованиям: простота технической реализации; бсзопораторноо ^унЕЦиойироваяио; понижвнние требования к точ-•костн регулирования к повьзгснкыо требования к сохранению дасгвыой работоспособности в точение всего пэриода эксплуатации. .

1Ьль работа. Целью.диссертационной работы является разработка структура и алгоритмов упревпения технически оптимальной а свисло В.В. Солодозкййоэв САУ £С.

Задачи исслоповиния.

; I. Постановка задачи синтеза технически оптимальной САУ <БС.

.2, Декоиповиция глобальной задачи управления как задачи ыи-' игайасцин сейеорокыоети выработанной стеклотрубки и формирование.,

децентрализованной структуры САУ 2С. • '

3. Математическое моделирование технологических процессов фор* коаания вытягивгнием и проверка моделей на адекватность.

4. Разргботка мероприятий по подготовке линии ГВТ к автомати-зсцки управления. .

5. Структур шй синтез алгоритмов управления технически оптимальной САУ л разработка эвристики параметрического синтеза.

6. Анализ функционирования технически оптимальной САУ 2С.

7. Анализ применимости развитой идеологии синтеза технически оптимальной САУ §С при автоматизации управления технологическими процессами других производств.

Матоян исстепозаияз. Задачи математического моделирования ра-аались ешяитиоесхши 'методами с использованием теории подобия и рэологичвсгсих моделей техзолопгчзских процессов. При синтеза алгоритмов управязяня применялся кзтгмзтячесяий аппарат пояиномиаль-гсз: уравнения ^ход-выход", матоды теории чувствительности и, структурного синтеза систем управления.

Научная новизна,

1. Разработана катематичесмя модзль раздува луковигр стеяло ъ зона фзрасэвния стеклотрубяи по каналу передачи воздействия ""дезесикэ <подшземсго <кз граздуэ воздуха - диаметр луковицы''1.

2. Разработана-матеиатичсская модель вытягивания дрота стекломассы в зо.чз формования по каналу передачи воздействия "длина зоны формования - площадь поперечного сечения выработанной стекло-трубки".

3. Впервые показано,что колебательность геометрических размеров ствклотрубок (диаметр и толщина стенки) определяется наложением разночвстотных колебания» обусловленных характерными особенностями процесса формования - непрерывным, изменением диаметра яу-

еовззцн вследствие вдгягиоажщ ».ска^ообразкым изненеииеу даннн эсна фораованзл еследстеле охдавденнз дрота.

4. Впервые показано, что в о спрэиэ водимо с? ь заданных геометрических размеров выработанных стеклотрубок нз обеспечивается рагулированиеы геометрических размеров по отклонению вследствие структурной неустойчивости замкнутой системы, но достигается распределенный управлением, включающем стабилизацию аэродинамического реаица фаршро&аняй й мабндйаацяэ дяшш зоны формования.

5. Впервые прг;доз.си яехняческа оптклайьн'.й алгоритм стаби-, лкзацки аэродшаетчеркого регагда формования стеклянных труб.

I. Разработана структура децзйтралйаованной САУ £С.

Разработана Мероприятия по подготовке линии ГВТ к

3. Синтезирован технически алгоритм стабили-

еацин аэро^шамЯческо^о редаа формования. ( . • 4. Разработана ддристика настройки алгоритма стабилизации аерода»наиического режима форио£аи;1я Непосредственно в .процессе ■ ф/ня^ОНироваШи? фЫий ГШ1.

5. Практически реализованы подсистема регулирования аэродинамического реяима формования стеклотрубкй и щздаоточное охлаждение стекломассы б питателе стекловаренной печи ( в райках подготовки линий ГВТ к автоштизации ), г Автор защищает;

1. 1&тематические иоделн раздува и вытягивания дрота стек-

г логассы в зоне формования по г.айалаы передач!! воздействий "давление воздуха на раздув - дкааетр луковицы стекла" и "длина зоны формования - площадь поперечного сечения выработанной ствклотруб-,: аи".

2. Положение о том, что колебательность геометрических раз-

меров стеклотрубок обусловлена непрарьпишм изменением диаметра луковицы стекла вследствие йытягиваиия и скачкообразные изменением длины зоны формования вследствие охлаждения дрота.

3. Декомпозицию глобальной задачи управления как задачи минимизации себестоимости выработанной стзклотрубки и полученную в. результате декомпозиции децентрализованию -структуру САУ &С.

4. Положение о том, что воспроизводимость геометрических размеров выработанных стеклотрубок обёспечизггется стабилизации аэро-дингмичаского режима формования й длины зоны формования* ■

5. Концепцию технически оптимальной САУ 2С кск децентрализованной, малочувствительной з вариациям параметров разомкнутой системы упрсзления, построенной э терминах моделей "вход-выхоя".

6. Йзтодологио последовательного синтеза технически оптимального алгоритма управления процессом фор/ования, включающего построение структурно избыточной линэйной модоля процессе,построение образа оптимального регулятора как рзгулйтора с бесконечно большим коэффициентом пропорциональности (или испояьзсзс;ща структур1!!« методоэ синтеза управляющих воздействий), пострсгяиз грубой мини-■мнзарукэдя з смысла ВДЛЬдгбовича послодоэзтэльпостя :рэгуллторов.

7. Стабилизацию ^езшояогичэеяих •возмущений ка линию ГВТ, включающую прямоточяоз охлеяденио стеяяомасси >а 'Пиодзлб стеяаозв-•рзкноа пачя, противсточнсэ охягэдзпие стекломасса -на мундштука 'Рабочей «еморы и выбор угла наклона дроте степясмвссы.

8. Технически ептииалькйй алгоритм стабилизации аэродннаыи-чэсяого разила формозекия стзяяяккых труб.

9. Практическую цалесообразиость применения разработанных . мероприятий по ствбилизеции технологических возмущений яй линио ГВТ и разработанного алгоритма стабилизации аэродинамического ре-яша формования при создании САУ ФС. . . ' '

10. Цолосообразносхь использования идеологии синтеза технически оптимальной САУ £С при автоматизации управления разлишшя технологически»! процессами промьшенносги. •

^Внедрение результатов работы. Разработанные алгоритмы функционирования ТО САУ бшш опробована и реализованы на линиях ГВТ Саранского ПО "Светотехника", Полтавского завода газоразрядных даш и Клинского ПО "Териоприбор". Анализ функционирования показал увеличение выхода годак изделий на 2-20 % в зависимости от типораашра вщибатшгасаой стеклотрубку. Годовой экономический в^иет автоматизации одной дании ГВТ составляет 20-50 тыс.руб. прл сроке окупге^ооти 0,4 - 0,6 года.

Апробагш работу. Ндгериалы диссертационной работы доложена 'на 2 койфарзшщях'11 Автоматизация процессов пропзаодства строительных стеклог-атерпалов", РДЭНТП, Киев, 1933, 1935 гг. и се-ккнаре "Автоматизация 6 стекольной арозааяеиности", РДЭНТП, Киев, 1930 г. ( вбего 4 доклада ).

Макетный образец САУ £С в состава какега " АСУТД стекольного производства1' демонстрировался Саранским ПО "Светотехника" на «асдукародной специализированной выставка "Электро-82" и на ВДК СССР в раздзле "Экономия материальных и энергетических • ресурсов " (1983 г).

На внставко "Элактро-Вг" АСУТП была отпечена Димлоыом . ; Оргкомитета выставки, на * ДЩК - бронзовой кедалью.

ШгаВВШ' Основное! содзрзанйа диссертации изложено в 5 ; работах и защищено 2 авторскими свидетельства:®!.

Диссертационная работа состоит из ! введения, перечня основных обозначений, четырех разделов, эаключе-юш, списка использованных источников из 129 наименований и четы-V- рех прял оканий.' Содеряиг 142 основного машинописно-

; го текста, 40 рисунков, 10 таблиц, 74 машинописные -^страницы

прилоиеиий. Ссылки на литературу з приложениях даются.по общему списку использованных источников.

КРАТКОЗ С0ДЕКШ1ИЗ РАБОТЫ

!Во введении,содержится обоснование актуальности проблемы, охарактеризованы цела, задачи и методы исследования, приведены основные положения, выносимые на защиту.

'3 порзом раздела исследованы основные зопросы современного состояния разработки САУ <5С, проанализировано и 'формализовано понятие технически оптимальной САУ 6С, поставлены задачи теоретических и экспериментальных.исследований линии ГВТ и САУ ОС.

Анализ действующих ка линии ГВТ возмущений показал, что они иогут быть сведены к трем типовым, классифицируемым слодукцим образом: по скорости внтягивмшя; изменением плоаеди поперечного со-' чгяия луковица стекла; изменением длины зоншфармоэения.

Показано, что использоаакие при управлении формованием атак--яяишяс -труб -среднвквадрагачгаяг критериев -«а ягэтоя 'Кздостаточоти, -обоснована целесообразность постановки задачи уьрозл-гния к ля задя-"чи минимизации ¡длительности ар£м<?ии выходе-ее 1?<анояогичас:шй до-'пуск•регулируемых параметров..

'Обосиозаи-а целесообразность -выделения трах стадий процесса ф>рмовения стеклянных-тр}б: стадия течения стекломассы на мундшту--«в'рабочей камеры; стадия -раздува луковицы стекла; стадия вытяги-»•язния дрота стекломассы. Анализ описанных о литературе моделей . формования показал целесообразность их уточнения и дальнейшей разработки. Так, математическая модель раздува луховица стекла, построенная в предположении наличия упругих сил, основана на реологической модели Фойхта и не дает возможности четко указать источник колебательности геометрических размеров линии ГВТ. Математическая

модель вытягивания дрота ствкиомассы, полученная 'параметризацией дифференциальных уравнений ползущего движения ньютоновской кпд-кости, не учитывает наличия переносной г. относительной • составляющих в абсолютной скорости движения стекломассы в зоне -формования.

В результата проведенного анализа линия ГВТ как технологического объекта управления сделен вывод о том, что существующие подхода к синтезу СДУ £С нз учитывают присущей линии ГВТ как объекту управления неопределенности, обусловленной вариациями технологичас-ких параметров формования (скорости изменения диаметра луковицу, длины воли формования, площади поперечного сечения луковицы)-и-ие-- .иемеримоегьо а процессе формования выходных координат объекта .управления (геометричаских размеров стеклотрубки - диаметра и толщи-

кы стоики), ориентированы на методы идентификации, моделировании

1 ' . ...._____ ,

• и синтеза алгоритмов управления,Чувствительные по своей природе*к

вариациям параметров разомкнутой системы управления. Известнее САУ SC обеспечивают приемлемое качество стабилизации геомзтрдагас-■ них размеров стеклоУрубки только для условия высокой технохогич«-еой работоспособности системы (малое транспортное запаздявянивги низкочастотные возмущения).

Поставлена задача синтеза САУ <6С в классе технически оотималь wax в смысле В.Солодовникова систем управления (ТО САУ), реализующих принцип минимальной сложности (дескриптивное определение). На основе известных понятий грубости (стабильности,робастности) систем управления формализовано конструктивное определение ТО САУ $С как САУ, характеризующейся следующими особенностями:-

-.децентрализация структуры по функциональному признаку; .•.:•: использование математических моделей типа "вход-выход";

структурная избыточность линейной модели объекта управление .-.' использование регулятора с бесконечно большим козффициен-

- и -

там. пропорциональности и качество образа оптимального рзгулятора иелользозаяиа струйтуркня- методов синтеза управляющих зоэдоП-

с^изичаякиг,- строгая п. структурная реализуемости стабилиэи-дтэщого груЗсго регулятора з цзпи обратной сзязи замкнутой системы, получаемого построение?-) срубой минимизирующей з смысле В.А.Яяу~ бозича последозатялькости регуляторов.

_ёэ_йЕ2а2У_2йЗЛааа разруб сланы и проверены на адекватность математические модели технологических процессов формоаания стекло-трубок, преэеде.чя декомпозиция! глобальной задачи упраэяепия..

Проаёденнкй реологический анализ технологических процессов формсйсния показал, что для всех трех стадий формования реологические модели могут быть езедеаа :с модели Ньстона. Исходными урез-кениями для построения математических моделей формования являются .дк^орЗйциаяыша уразнэнйл дэилония Назье-Стохса,

;В Ярадполскеггли волнозога течения стекломассы на муидатуиз рс&ачзЗ хамела» р'зесчитакы емпяятуда и период освй&правяентос ва— йаял/?|Шх воли БыргбаТшаеиоЙ етехлотрубки. Показано, что золяо-зая модель течения стекломасса адекзатйа дейстзительккм условиям.

Разработаны математически© модели рвэдуза луковицы и вытяги-в&ний Дрота стекломассы соответственно по каналам передачи воз- 1 действий "расход воздуха на ^йдув-диаматр луковицы" и "длина зоны формования - площадь поперечного сечения стэклотрубки". Показано, что модели аппроксимируются консервативными звеньями, о пе*-

*

реходные процессы по указанным каналам для возмущений по нагруэ-ке(соответственно непрерывным изменением диаметра луковицы вследствие вытягивания .и скачкообразным изменением длины зоны формования вследствие оХловдения дрота) представляют собой незатухающие гармонические колебания. Характерные "биения" геометрических фаз-'.

«срс5 вырабатываемой сгекясгрубкн опрадалглтся надосениод рсзио-чссеотщж колебаний для различной до длина зону раздува- вязкости к различной длины зоны формования. Подученные в результате рас-чогоз по иоделял амплитуды и периоды колебаний- геометрических ■ рсБМзров совпадают с ©дспариментсльно определенней в спзкгре кодой алий диаметра сформованной стокпотрубки.

В&внойшим выводом из анализа разработсниых моделей раздуве 5! вытягивания является установление того факта, что причиной колебательности геометрически размеров стек л отруб к;: является обуслоз-лэшов физикой процзсеа фориоасяия наличие дзух характерных для метода горизонтального втягивания технологических возмущений' -; кзпрерывного изменения диметра луковиц, и скачкообразного изменения длины зоны формования. Колебательность, сносимая волНозкм тэ-! чйяием стекгоаьссы пй ыукдштуку реЗочвй камера, идентифицируется с возмущением по площади поперечного сечения луковицы стекла, впя-;; роксимируеыш типовым сигналом'следящей системы.

В третьем раздел -Сформирована децентрализованная структура САУ £С, исследованы решения частных задач управления.-

• Пректический иягерес представляет синтез оператора обратной связи замкнутой САУ по отклонению диаметре сформованной стекло-трубки от заданного значения с использованием в качестве управлявшего воздействия изменения сопротивления трассы воздухопровода.

Статическая часть технически оптимального регулятора определено по алгоритму А.В.БЕр&ЗаМова и представляет собой интвгро-диффаремцирувщее звено, Провэденньй по методике М.А.Айзермаиа .... анализ покйэая, что астатическая САУ. по отклонению является структурно:" неустойчивой, причина неустойчивости-отмеченная выше колебательность процесса формования: Указанное обстоятельство позволяет теоретически объяснить. экспериментально нябяпдаэмый

§акт_ неустойчивого функционирования кзпестшлс САУ по отклопенга диаметра, сформованной стеклотрубки.

Рсзнигая. в перлом разделе идеология синтеза ТО САУ СС позволяет реяить актуальную зада--£г создания САУ СС, обеспочлзавщвй безоператорное функционирование САУ и ее позшеннуп яиэучэсть з сочо-тении с простотой технической реализации алгоритмов управления.

Децентрализованная структура САУ СС определяется прэдстзв-яенной из ряс. I декомпозицией глобальной задачи управления фор-' мозеыием стпкляннкх трубок с использованием характэрзого-для ГО САУ принципа постановки частных задач управления как задач ммяшизвции ^рстви'гвпькостеа рвгулиругмнх парсмотров к вариациям технеяогичйоких возмущений, йэ рис. I использованы следующие , обозначения? С - себестоимость выработанной стодлотрубки; ^^Фуг

еоотзвгстзенно времена охлаждения п дзформзцай, яэляацизся известными технологическими критериями формования, сфэр*»улиров шашни, очевидно, К.Я.Брагинским; ^опг ~ оптимальная длительность формования; ~ диаметр яукезвцы стоила;, - длина :

зоны вытягивания; ¿о ~ температура поступающей иа вирсбстку стекломассы; А^Г - производительность линии ГВТ; - кэ-:

личестзо годных изделий, выработанных за единицу аргмеш;

- комплексной аэродинамический показатель (КАП),, описываемый ниже; То - период колебаний диаметра луковицы стекла; -. ЖО - степень гровиевния дрота стекломассы; сС - угол нэп- ; лона дрота стекломассы; Ро - равнодействующая действующих р процессе вытягивания сил;^^»»^ распределение температуры газо- .' вого пространства по длине питателя ^пиг ;' С~ распределение температуры газового пространства по длине мундштука рабочей камеры; <5~- вариация функции; ^Г; Л }кортзк заданных (расчетных) ч

Декомпозиция задачи упрсгйх&ния срар.чиробаяизЬ-! ртекяа трубок.

Глобальная задача—— управления

Технологи-ческис

управления

Частные цели

управления

Частное задачи

управления

Управляющие срункции САУ ФС

Режим реализации Функции

Есв,-Те

Щ'аг-д. тшС,

И -сгго (зГ-6)

\Н=Н

|

х

© 1 I©

и-К

. I :

I

1

(С /&4СШУ&цШ)

1 г

¿.-Л* 1т*яг Цпит.)

1® ® ®

ТехноАЬгич^тий аЗъехгл

Обозначения

У

значений ®хнологических ¡переменных; /?/ Р - соответствен-

но -свтоматичэсггнй, ■ сз томатизироз яннкй . диалоговый и ручной реяша .реализации .управляющих функций.

'йункциональная структура ТО СЛУ ЕС представлена на рис. 2,а . .;Еа5ор -тройки переменных ( ^ ¿¿иг J ) производится

з хода мероприятий по подготовке линии ГВТ к автоматизация. Дошл •рзкомсадации по выбору . Обоснована целесообразность ор-

ганизации прямоточного охлаждения стекла и питателе печи и проти-воточного охлаждения стекла на мундштуке. Предложенная схема отопления питателя печи включает предварительное скиганиэ топлива в специальный топочной камере в начале питателя. Стабилизация темпэ-■рзтура стекломассы на выходе из питателя производится одноконтурной <схамсЯ ¡регулирования по отклонений. Алгоритм стабилизации сте-щени'-щтис€«ия дрота стекломассы формализует известные действия ^перяторэ-'Г'/ИО.'льзям линии ГВТ.

'Основном -зяймвнтом структуры ТО САУ ВС является ПР АР. Пока-

I

зало, что-зсспреигаодшость геометрических размзроз-выработанной , стеклотрубки об«спачи>автоя стабилизацией■иа-ведаклем значении специальным образам организованного'-«эй{ротояие по Лапласу которого-имеетг&ид

гЕдаК ^ -двойка г«8страегмых<?яоа[$ф!И?^нт«5,

-щэраторы апериодических Фзезьеа "1-го порядка -с -эддаидаздаш »коэффициентами пропорциональности, и в?(5) -. изображения .текущих значений расхода и давления подаваемого на раздув воздуха.

Подробно проанализированы все аспекты функционирования ПР "ЛР. Показано,что структура подсистемы относится к классу высокоточных . в смысла М.В.Мзерова, разработана эвристика настройки Н-парамэтра

<1

а

'В

'Ь

•Й

P В-

1

I

i-,

1 ь,

5 í

5

с:

16-

* j : » !

4Ji

—

a

с; !

я

I

-с

Cf

-¿Ff

s; fe

a

s

c:

a c:

a <c

■6

4 Л

QT

c?;

i i

O

a

-f

■J"

г

• 1

> a

ti i o , o o tí P 3 e- 3 V Hi 5 ç 8 S- r- -ï

Rsèflf

î- î , ü 5 s t

S3 «iu

s ®

HJli-ß

i с ^ s

[— Я & Q- 0 is? ^

Ç Я ? Г I " ;jf

U. I г С 1 . .

ais

с; g h о

s с

с с с и

п

(j4-j <5 g

1 íll1 li î S J«

4.

:<]

В

I

4L

s

с; с. £

(I) непосредственно на линии ГВТ в процесса ее работы.

Экстремальное управление производительностью линии ГВТ проиэ-зодится ПУ ПЛ, осуществляющей шаговый поиск оптимальной длительное-, ги формования изделия. ТО САУ 2С является иерархической в смысле ' '¡¡.Мзсаровича - двухуровневая система принятия решений. Возможность продставленщиврархичэсной САУ как децентрализованной по функциональному признаку обусловлена использованием при декомпозиции ТО САУ принципа координации согласованием частныхгздач управления. ■ Практически это означает, что ПУ П.Ч не корректирует задания ЯР АР,' ПР Щ и ПР ТР при изменении производительности в технологически реальном диапазоне регулирования, а эти подсистемы автономно парирует вознкнизщйэ при этом технологические возмущения.

В сг^тязрто.ч шздвде проведен анализ функционирования внедренной ТО САУ 5С, исс;:3дсз2.ча применимость развитой идеологии синтеза ПО САУ СС в других отраслях промышленности, поставлены задачи дальнейших теоретических и экспериментальных исследований линии ГВТ и САУ К.

Экспериментально подтверждена эф$эя?иэность алгоритма стаби- . лизации комплексного аэродинамического показателя (I) и реализованных мероприятий по подготовке лит)и ГВТ к автоматизации.;' ;

Анализ функционирования показал, что перспективной являемся структура подсистемы регулирования режимных параметров формования . в составе типовой САУ включающая автономные контура ствбияизв-ции Н-парвметра (I) и стабилизации аэродинамического сопротивления линии ГВТ (функциональная структура перспективной ТО САУ СС ' представлена на рисунке2,б), При этом в статике всегда ,

где ^ ■- Э8ДЯНН09 значение аэродинамического сопротивления линии ГВТ (в^прлдполокении ламинарного течения воздуха внутри сте-

клотрубки). Из (2) следует, что в статике выполняются равенства

Перспективная структура ПР РП представлена на рис. 3. Элементной базой подсистемы и всей ТО САУ ФС являются коммутируемые и/ 'или конфигурируемые технически© средства.

Стабилизация аэродинамического режима (2) обеспечивает парирование технологических возмущений изменением вязкости поступающей на выработку стеияошссы адекватны» управляющим воздействием -изыенениеи теплового регзвда рабочей камеры, при этом стабилизация Н-параметра (I) ышшиэирует чувствительность даиетра зоны раздува к возмущениям, вносиглги поккцушей зоэд (фор&ованвя стекло-трубкой (дшшатр которой уке Не стабилизируется). В рззультато сохраняются исходные условия форыованм (3) в зоне раздува.

Развитая идеология синтеза ТО САУ ФС бала попользована при. синтезе алгоритма рагуляроваюш тешэратурного ражкыа циркуляционных контуров электропечей струйного нагрева алшшшевых слябов. Разработанный регулятор динамической структуры с безударкщ пе-раюшчениеа структура (трехпознциошшй регулятор с регулируемый. управгяид1а воэдэйстейш в зоне "нор^а") является техншаскн оп-тшляьнш. Кая к в случае регулирования азродкгеиачеоного федака фораования,использование добавочного 'кнфараацкошого чшшгла чхэрз-дачк воздействия позволило избежать пострознкя ТШ -регуляторов (для стеклотрубкя добавочным информационным кекалсы я&лязтся. : Н-гарометр, для электропечи струйного нагрева - текпер&тура воздуха перед калорифером). :

Использование информационных обратных связей, приводящее, в общем случае, к построению даогоконтурных САУ, требует от разработчика глубокого понимания физической сущности автоматизируемых технологических процессов, тем самым выдвигая в центр проектирования САУ вопросы структурной идентификации объектов управ-

ленил, и ориентирует разработчика на структурные методы синтеза САУ.

" В заключении сформулированы основные результаты и выводы проведенных теоретических и экспериментальных исследований.

В приложениях приведены материалы теоретических и экспериментальных исследований линии ГВТ, 'результаты анализа функционирования известных и разработанной САУ ФС".

ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ И ВЫВОДЫ

1. Формализована концепция технически оптимальной ® сшгсле В.В.Солодовникова САУ Ш как децентрализованной, гйшщувствитель-ной к вариациям параметров разомкнутой системы, построенной в терминах моделей "вход-выход". Показано,что кетодояотая синтеза технически оптимального алгоритма управления включает -построение. структурно избыточной линейной модели объекта управлешя,построение образа оптимального регулятора как регулятора с бесконечно.. больниц коэффициентом пропорциональности (или использование сгюга турных методов синтеза управляющих воздействий),построение труб**: швишизирувцеа в смысле В.А.Якубовича последовательности

торов. , . .

2. Обоснована структура децентрализованной САУ 'фешшвув-щей функции экстремального управления производительность» линии. ГВТ, стабилизации' технологических возмущений на линкз ГВТ и оперативного управления формированием стеклянных труб.

3. Разработан экстремальный регулятор подсистехш управления производительностью с составе типовой САУ $С, реализующий шаговы: поиск ыиницуш себестоимости стеклотрубки с ограничением снизу на выход годных изделий.

4.Показано, что стабилизация технологических возмущений на линию ГВТ может быть сведена к задаче минимизации чувствительнее тей температуры поступающей на выработку стекломассы и угла пая-

— с.1 - ■

2й?!$ дроея к вариация тезгаологичзсккх ппр^очрсз. Еззребогагы мероприятия по подготовка линии ГВТ к сатсияткаацяи, вклотссэдэ организации прямоточного охзсг.дот!л еиевакаавсы в патгталз, оргя-кяэгцио противсточного охлаждения стекясысссы на цупдзтука рс,бэ-чзй камера и рекомендации по зкЗору угла наклона дрота.

5. Ргзребетана матвмеяичэезиэ модели ргздуза луяозицц етозла а вытягиэеиия"дрота. Показано, что колебательность'геомотркчасппх разыерез стекпотрубки обусловлена налопзгшем рйзночпстотпж половший, воэиикшдос пелвдстзио волиоэого точения стекломассы по цундитуку, нспраркямого изменения диаметра лукозица при сэ внтя-гизаяии и скачкообразного изыскания длин» зокн фэрмоэкшя при охлаждении дрота. Установлено, что зоспрэизаодиаость геоматричэетп: размеров стеклянных труб не сбеспэчиэаэгея регулированием по от-яяояегшп с использованием .изменения расхода воздуха как управляющего воздействия вследствие структурной кауетойчизести замкнутой системы.

6. Показана,что ппоргтияноа упргзлениэ формоэсииеы закличзе?-са а стабилизации диаметра эок! раздува (луксэицц) п стабилизации етопени провисания дрота. Нормализован алгоритн функционирования ; подсистемы регулирования степени прописакия дрота в сэетазе типовой САУ гтпроксимируса;ий действия оператора линии ГВТ с ив-пользоаанивм а качестве управляющего воздействия стопами открытия окна рабочей камеры.

7. Установлено, что стабилизация диаметра зоны раздува можат быть сведана к задаче минимизации чувствительности периода колебаний диаметра'луковицы'к вариациям аэродинамичзехих параметров' формования - давления к расхода подаваамого на раздув воздуха. Синтезированы структура подсистемы регулирования оэродингуичес-нэго режима формования (ПР АР) и составе типовой САУ §С и алго-

риты функционирования. Показано, что по отношению к регулированию диаметра сформованной с^еклотрубки подсистема является подсистемой регулирования по возмущению, по отношенив к регулированию диаметра луковицу - подсистемой косвенного регулирования, а по етношенио к регулировании периода колебаний диаметра луковиц -высокоточной в смысле М.В.Меерова. Разработана эвристика параметрического синтеза алгоритма управления непосредственно на линии ГВТ в ходе ее работы.

8. Экспериментально подтверждены работоспособность и эффективность ПР АР и мероприятий по подготовке линии:ГВТ к .автоматизации . Достигаемый технико-экономический зДфзкт .выражается в увеличении выхода родных изделий на 2т20 % .в зависимости от типоразмера вырабатываемой стекяотрубки.

9. Проведен анализ функционирования П? АР. Обоснована перспективность использования на линиях ГВТ в составе типовой САУ

6(5 подсистемы .регулирования режимных параметров формования, включающей автономные контуры стабилизации комплексного азродинами-. ческогр показателя, представляющего собой взвешенную сумму текущих значений расхода и давления подаваемого на раздув воздуха, . * перемещением регулирующего органа на трассе воздухоподвода и ста-бивизации аэродинамического сопротивления линии ГВТ перемещением шибера на окне рабочей камеры.

10. Показана возмоююсть применения развитой в работе идео-\ логии синтеза ТО САУ в других отраслях промышленности на примере

регулирования температурного режима циркуляционных контуров влектропечей струйного нагрева алюминиевых слябов. Определено, что,условием эффективного практического использования ТО САУ яв-' ляется возможность организации дополнительных информациогатых ;; каналов передачи воздействий или реализации методов структурного

- на -

синтеза САУ.

Основные положения диссертационной работа изложены в следующих публикациях. •

1. АСУТЛ производства стеклотрубок / В.С.Костогрызов, О.Н. Шаров» В.А.Дикий, С.Г.Батюк, В.В.Йсаенко, А.А.Михеев // Аннотации научно-исследовательских работ, выяолнвнных в 1979 г.Киев: Ин-т автоматики, ÎS8I. - С.75.

2. Устройство автоматического управления производительностью линии вытягивания стеклотрубок / В.С.Костогрызов, В.З.Ляхович, В.Г.Игдал, С.Г.Батюк, В.С.Врковская // Аннотации научно-исследовательских работ, выполненных в 1980 г. - Киев: Ин-т автоматики, 1982. - С.75-76.

3. Устройство автоматического управления производительностью линии вытягивания / В.З.Ляхович, В.Г.Игдал, С.Г.Батюк // Аннотации научно-исследовательских работ, выполненных s 1031 г. -Киев: Ин-г автоматики, 2984. - С.57.

4. A.c. I178705 СССР, С 03 В 17/00. Способ управления процессом формования изделий ватягнваииеы с подачей внутрь изделия воздуха на раздув / В.С.Костогрызов, С.Г.Батюк, А.А.Шосеов. -Опубл. 15.09.85. Бал. 34.

5. A.c. II78705 СССР, С 03 В IVШ. 'Устройство управления процессом форыования -изделий вытягиванием с -подачей внутрь изделия воздуха на раздув / 'В.С.Костогразой, С.'Г^Батак, А.А.Ии-хеев. - Оцубл. 15.09^85. 'Бйа. $34. .

6. Гусев S.E., Баток С.Г. .'Решения по ^аатш^тязации -процесса вытягивания стеклотрубок ка эаводэ "Друшая ;Горшх" // Заюш-

I

чительный отчет о НИР. l> гос.регистрации 01850021433. - Инв.

• —г...... \

$ ВНТИЦентра 02.85.0 05389.. - 1985. - 37 е.'. ' . .

! ' ' "i

7. Bttffcît &r.í. Структура оператора обратной свлsu CBCTeui стабпднзоцзи «ешература грощаго воздуха циркуляционного контура оЛомропота струйного кагрзса // Автоглткчаское ущиьленно ííflTaíJ^l'OTOCIBMa ЛроцоССЕгЗЗ. UszsyaOBCHBÖ сборзгк НСучКЦЯ трудов. - Цагнстогорсп: iiannworopcsœû ордена Трудового фасного ¡знатока го^о-сэтлй£2@гггазсЕйй Енсяетуг- ш. Г. H. Носом, - 1990. -Ö. 46 - 63 * .7

Г/??"'" '","".—•,.;■„ • ■ • -"'. ' '. ■'. - п.,

J Biüsratyt aBtoesmtt» ï*ï»/£)£) 2м.