автореферат диссертации по информатике, вычислительной технике и управлению, 05.13.06, диссертация на тему:Автоматизация технологических процессов пневмодозирования сыпучих строительных материалов с использованием управляемых пневмопитателей

На правах рукописи

,05061 евэ

Тан Цзэюй

АВТОМАТИЗАЦИЯ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ ПНЕВМОДОЗИРОВАНИЯ СЫПУЧИХ СТРОИТЕЛЬНЫХ МАТЕРИАЛОВ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ УПРАВЛЯЕМЫХ ПНЕВМОПИТАТЕЛЕЙ

Специальность 05.13.06 - Автоматизация и управление технологическими процессами и производством (строительство)

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

о ^пиУШ .> 1

Москва 2013

005061685

Работа выполнена в Федеральном государственном бюджетном образовательном учреждении высшего профессионального образования «Московский автомобильно-дорожный государственный технический университет (МАДИ)»

Научный руководитель: ИЛЮХИН Андрей Владимирович,

доктор технических наук, профессор, Зав. кафедрой «Автоматизации производственных процессов» МАДИ Официальные оппоненты: СУЭТИНА Татьяна Александровна

доктор технических наук, профессор, Зав. кафедрой «Автоматизация технологических процессов и строительных производств» Московской государственной академии коммунального хозяйства и строительства

АЛЕХИНА Мария Николаевна,

Кандидат технических наук, Заместитель начальника лаборатории ООО «Газпром ВНИИГАЗ»

Ведущая организация ООО « Компания Всероссийский научно-исследовательский институт специальных методов исследований (ВНИИСМИ)».

Защита состоится «3» июля 2013 г. в 10-00 на заседании диссертационного совета Д.212.126.05 при Федеральном государственном бюджетном образовательном учреждении высшего профессионального образования «Московский автомобильно-дорожный государственный технический университет (МАДИ)» по адресу: 125319, г. Москва, Ленинградский проспект д.64.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке МАДИ.

Отзывы на автореферат в двух экземплярах, заверенные печатью

организации, просим направлять в адрес диссертационного совета

университета, а копии отзывов присылать по электронной почте:

uchsovet@madi.ru

Автореферат разослан « ЗЯ> 2013 г.

Ученый секретарь диссертационного совета, кандидат технических наук, доцент

Михайлова Н.В.

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность работы. Пневматический транспорт широко применяют на предприятиях строительного комплекса. Однако он достаточно редко выполняет функции дозирования сыпучих материалов, не позволяя полностью использовать свои потенциальные возможности при реализации совмещенных процессов транспортирования и дозирования материалов в потоке. Для решения такой задачи необходимо не только вскрыть внутренний механизм работы пневмотранспорта, но и определить его возможности выполнять одновременно с транспортированием и операции дозирования за счет использования систем оптимального управления с определенной структурой и функциональным наполнением. Наиболее реальными объектами для такого анализа служат пневмопитатели различных конструкций:. Каждый из них имеет свои достоинства и недостатки и может быть рационально применен в соответствующих условиях. Однако использование пневмопитателей в качестве дозирующих устройств, кроме соответствия их стандартным техническим требованиям безаварийного функционирования, как устройств пневмотранспорта, требует выполнения дополнительных условий, главное из которых - обеспечение постоянства производительности, с погрешностью, задаваемой техническими условиями к системам дозирования. Это новое еще мало исследованное направление применения пневмотранспорта в строительном производстве

Анализ действующих пневмотранспортных систем показывает, что прослеживается общая тенденция для любых типов установок пневмоподачи — с помощью различных дополнительных устройств регулирования их производительности достичь более равномерной подачи материала и реализовать возможность приблизить их метрологические характеристики к характеристикам дозирующих устройств.

Эффективное пневмодозирование связано, в первую очередь, с

организацией оптимального режима устойчивого транспортирования материала с постоянной производительностью. Для этого наряду со схемами обслуживающей автоматики, пневмотранспортные установки снабжаются простейшими системами контроля и стабилизации отдельных параметров, технически реализуемых с помощью релейно-контактных схем или пропорциональных регулирующих устройств, которые не могут обеспечить режимы транспортирования материала с заданными погрешностями дозирования. Отсутствуют более сложные системы автоматического управления и оптимизации режимных параметров пневмотранспортных установок, которые могли бы обеспечить не только режим устойчивого транспортирования, но и - дозирования сыпучих материалов. Именно поэтому необходимо, разработать методы автоматического управления процессами наиболее эффективного и экономически выгодного транспортирования сыпучих материалов пневмонасосами различных типов, адаптируемых к организации совмещенных процессов пневмотранспорта рования и пневмодозирования.

Поэтому решение задачи управления случайными процессами устойчивого пневмодозирования сыпучих материалов пневмопитателями различных конструкций с использованием систем стабилизации и оптимальных по быстродействию автоматических систем регулирования, является актуальным.

Цель работы. Управление случайными процессами устойчивого пневмодозирования сыпучих материалов пневмопитателями различных конструкций с целью обеспечения их постоянной производительности с погрешностью, заданной нормативами, с использованием систем стабилизации и оптимальных по быстродействию автоматических систем регулирования.

Для достижения поставленной цели: • выполнен анализ зарубежных и отечественных источников и в первую очередь патентов по проблеме автоматизированного управления

процессами пневмотранспортирования сыпучих материалов, методов и средств их автоматизации;

• разработана модель пневмопитателя, как объекта управления процессами дозирования сыпучих материалов, отображающая в своей структуре и коэффициентах основные параметры пневмотранспортной установки, которые влияют на ее динамические свойства;

• выбраны методы автоматического управления и оптимизации параметров пневмопитателей, структурно и функционально адаптированных к условиям соблюдения режимных параметров пневмодозирования, обеспечивая тем самым не только устойчивое транспортирование, но и -дозирование сыпучих материалов;

• определено влияние изменения параметров настройки контуров управления автоматической системы пневмопитателя на существенное повышение равномерности потока аэросмеси в процессе пневмодозирования;

• решена задача повышения динамической точности системы на основе применения методов стабилизации и адаптивного управления, которые позволяют обеспечить требуемое качество динамических процессов при существенном изменении параметров пневмосистемы;

• выполнена экспериментальная проверка полученных результатов. Достоверность научных положений, рекомендаций и выводов Достоверность и обоснованность научных положений,

рекомендаций и выводов, предложенных в работе, подтверждены всесторонними исследованиями, выполненных с применением современных методов и технических средств.

Достоверность положений и выводов диссертации подтверждена положительными результатами внедрения ряда теоретических положений диссертации в промышленное производство строительных смесей, Методы исследования

Результаты диссертационной работы получены на основе комплексного использования методов теории автоматического управления, теории

вероятности и математической статистики, оптимальных систем и математического моделирования.

Научная новизна. Основным научным результатом диссертации является развитие теории и практики автоматического управления и оптимизации процессов

устойчивого пневмодозирования сыпучих материалов пневмопитателями различных конструкций с использованием систем стабилизации и оптимальных по быстродействию автоматических систем регулирования. Научная новизна работы заключается в разработке: критериальных функций оценки и требований к математическим моделям пневмопитателей, как объектов управления процессами дозирования сыпучих материалов и методов их автоматизации;

математической модели системы пневмодозирования со струйным питателем, как объектов управления процессами дозирования сыпучих материалов;

математической модели системы пневмодозирования с пневмовинтовым питателем, как объектов управления процессами дозирования сыпучих материалов;

методов автоматического управления и оптимизации параметров пневмопитателей, структурно и функционально адаптированных к условиям обеспечения режимных параметров пневмодозирования. Основные положения, выносимые на защиту: результаты анализа технологии и технических средств обеспечения процессов пневмодозирования сыпучих материалов со струйным и пневмовинтовым питателями, для получения потока материала с постоянной производительностью, позволяющие выработать научный подход и методические основы разработки моделей, критериальных функций и систем автоматизации, ориентированных на оптимизацию процессов пневмодозипования;

струйным и пневмовинтовым питателями, учитывающие физико-механические характеристики сыпучего материала, поступающего на пневмодозирование, и структуры систем автоматического управления и оптимизации параметров процессов пневмодозирования.

Практическая ценность. Результаты исследований в области автоматизации управления процессом пневмодозирования сыпучих материалов со струйными и пневмовинтовыми питателями, заключаются в том, что они являются практической базой для научно обоснованного выбора структуры, методов и средств автоматизации, критериев оценки и параметров настройки систем управления получением материальных потоков сыпучего материала с постоянной производительностью.

Испытание системы и её опытно-промышленная эксплуатация проводилась на бетонном ЗАО «Союз-Лес» (г. Москва).

Апробация работы. Основные результаты работы докладывались на международной конференции «Интерстроймех-2013», 2013г., научно-методических конференциях МАДИ (Москва 2012-2013 г.г.) и кафедре автоматизации производственных процессов МАДИ.

Публикации. Основные научные результаты диссертации изложены в 7 работах.

Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, пяти глав, общих выводов, приложения, списка использованной литературы, насчитывающего 93 наименований, и содержит 141 страниц, 48 рисунков, 7 таблиц.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении показана актуальность и сформулированы основные цели и задачи исследования.

Первая глава диссертации посвящена анализу работ, связанных с вопросами совершенствования технологии и автоматизации процессов пневмотранспортирования сыпучих материалов, определяя тем самым актуальность основных направлений диссертационных исследований.

Несмотря на существующий определенный опыт реализации автоматизированных систем управления пневмотранспортированием, все они, фактически, являются разомкнутыми. Необходимо определить возможности выполнять одновременно с транспортированием и операции дозирования за счет использования систем стабилизации и оптимального управления с определенной структурой и функциональным наполнением. Наиболее реальными объектами для такого анализа служат пневмопитатели различных конструкций. Подача сыпучих материалов, и в первую очередь цемента и порошка, на бетонных и асфальтобетонных заводах производится, как правило, шнековыми, барабанными и реже ленточными питателями, которые используются в качестве объемных дозаторов. Требования к точности дозирования при этом к ним не предъявляются. Использование пневмодозирования при всех его преимуществах, требует отбора только таких способов и устройств пневмотранспорта, которые могут обеспечить погрешность дозирования, заданную техническим регламентом.

Основные тенденции развития пневматического транспорта сыпучих материалов, связаны с обеспечением оптимальных параметров газоматериальной смеси и решением задачи снижения удельных энергетических затрат на тонну перемещаемого материала. Однако использованию пневмопитателей для операций пневмодозирования практически не уделяется внимания. Исключение составляют аэрационные питатели, которые из-за их неудовлетворительных метрологических характеристик не нашли широкого применения, в качестве дозаторов сыпучих материалов.

Надежность и экономичность работы пневмотранспортных установок зависит от выдерживания постоянной производительности при оптимальной скорости транспортирования. Её завышение приводит к увеличению расхода энергии, интенсивному износу материалопровода, а уменьшение скорости ниже критической - к возникновению аварийного режима. Поэтому при отсутствии автоматического регулирования предусматриваются

дополнительные запасы расхода воздуха и давления для обеспечения устойчивого транспортирования, что приводит к заранее спланированному перерасходу электроэнергии и колебаниям производительности пневмотранспортной системы.

Процессы пневмотранспортирования сыпучих материалов являются многосвязными с большим числом переменных параметров. При анализе работы пневмотранспортных установок приходится использовать разноплановые характеристики воздушной среды, транспортируемого потока материала и самого материалопровода. Эффективное пневмодозирование связано, в первую очередь, с организацией оптимального режима устойчивого транспортирования материала с постоянной производительностью.

Рабочие режимы пневмотранспортных установок, как правило, обеспечиваются, системами автоматизации, определяющих запуск, останов и поддержание безаварийного режима транспортирования. Однако практически отсутствуют более сложные системы автоматического управления и оптимизации режимных параметров пневмотранспортных установок, которые могли бы обеспечить не только режим устойчивого транспортирования, но и дозирования сыпучих материалов.

Широкое внедрение средств микропроцессорной техники на заводах строительных материалов и изделий, создает объективные предпосылки для разработки автоматических систем управления процессами пневмодозирования сыпучих материалов на основе новейших методов и средств автоматизации.

Выбор методов автоматизации процессов пневмодозирования должен опираться на модель, отображающую интегральные представления о перемещении неразрывного материального потока материала. Необходимо связать между собой основные характеристики дисперсной среды (расход, плотность, массу перемещаемого материала) и аэродинамические силы, создаваемые воздуходувной машиной. Представление пневмотранспортной

установки, как объекта управления, позволяет во многом упростить ее математическую модель, интегрально отобразив в ее структуре и коэффициентах только те основные параметры установки, которые влияют на ее динамические характеристики.

В ряде исследований были предложены модели пневмотранспортирования сыпучих материалов, которые могут служить исходным материалом для разработки математической модели пневмосистемы как системы пневмодозирования. Однако назначение рассмотренных моделей - это статическая оптимизация процесса пневмотранспортирования с целью оптимального согласования параметров потока в массопроводе или управление потоком материала в протяженном пневмопроводе. Эти модели оказываются мало пригодными для динамического описания пневмонасосов, как объектов автоматического регулирования. Требуется новый подход к синтезу модели пневмотранспортной установки учитывающий, в первую очередь, принципы и методы расчетов теории автоматического управления. Существуют объективные предпосылки для создания автоматических систем управления процессами пневмодозирования сыпучих строительных материалов на основе новейших методов и средств автоматизации.

Во второй главе разработаны функциональная схема и математические модель системы пневмодозирования со струйным питателем, методы и средства контроля ее параметров.

Процессы пневмодозирования сыпучих строительных материалов относятся к классу многосвязных с большим числом переменных параметров. Формирование расчетной модели системы, учитывающей все физические особенности процесса пневмотранспортирования, может привести к большой и практически неприемлемой размерности модели. Вынужденное усечение числа входных и выходных переменных приведет к заведомо неполной априорной информации о структуре и функциональных связях объекта. Сформированные на описанных принципах модели мало

пригодны для оперативного управления процессами пневмодозирования сыпучих материалов. Требуется иной подход к формированию модели процесса, учитывающей, в первую очередь, принципы и методы расчетов и проектирования, принятых в теории автоматического управления Система соотношений описывающих состояние пневмодозирующей установки (ПДУ), может быть получена исходя из многоканальной связи ее переменных (рис 1)

р2 н

йп

Рис.1. Пневмодозирующая установки как объект управления: Рг давление создаваемое камерным питателем на аэросмесь, поступающую в пневмопровод; ТУ- мощность установки; <2п - производительность загрузочного устройства;^- производительность компрессора, подающего воздух в пневмопровод, для аэрирования потока материала, Рг давление на разгрузочном конце пневмопровода

Для описания пневмодозирующей установки разработана модель и выбраны способы стабилизации и оптимального управления автоматическими системами пневмодозирования.

Производительность пневмопотока = + б3, определяется суммой производительностей вентиляторной установки дв и загрузочного устройства Q3 и представляет собой функцию двух переменных бп =/(х,Р): давления, создаваемого в пневмопроводе Р, и перемещения заслонки на выходе вентиляторной установки X, изменяющей расход 0„.

Линеаризация функция двух переменных Оп, с помощью разложения ее в ряд Тейлора при малых приращениях переменных х и Р в окрестностях точки номинального режима, связывает переменные в приращениях:

деп =

Переписав выражение (1), получим:

5в„

дх

Дх +

- х=ха

дР

АР-

(1)

&<2п=кхЬс-крАР=зп&,

(2)

р&Г 1С р —

дх дР _

Линеаризация функция 2„ представлена уравнением (2) вместе с коэффициентом в виде частных производных.

Из (2), опуская значок д и вводя новые коэффициенты К1 и Кг, получим К, вп

х-^*,*-*^; Р = Л -Ал „

(3)

где Рг давление на входе и выходе материалопровода; ,- площадь поперечного сечения материалопровода.

Уравнение динамики материалопровода, будет:

^ іг г

т— = і\ - Д., <И

д с >

(4)

где »г -масса материала в материалопроводе; V — линейная скорость аэросмеси; -сила давления, действующая на материал в

материалопроводе, Рс - усилие сопротивления материала.

На основе уравнений (3-4), построена функциональная схема процесса пневмодозирования пневмотранспортной установки (рис.2).

ЗУ ИМ

1° У <3п /О,

ар,

Др

1 Р' пп р2

1

Чер^

шв V вп Ду

0^0,

вп

АРг

Рис.2. Функциональная схема системы пневмодозирования

Выбор способа управления исходит из необходимости поддержания постоянства производительности установки <2П в процессе дозирования аэросмеси. Структура на рис.2, является достаточно общей для пневмопитателей различных типов. Ее отличительная особенность состоит в наличии двух входных переменных х и £>зу, которые могут быть использованы как управляющие воздействия при синтезе двухконтурной системе автоматизации процесса пневмодозирования, Первый контур системы управления может быть образован датчиком давления ДР, исполнительным механизмом загрузочного устройства ЯМ, и оптимальным по быстродействию регулятором АР,, предназначенным для стабилизации давления в материалопроводе, что позволяет решить две взаимосвязанные задачи: приблизить метрологические характеристики измерителя давления и расхода к наилучшим и организовать контур оптимального управления, уменьшив влияние изменения давления в материалопроводе на производительность установки..

Второй контур, включающий в себя датчик измерения производительности аэросмеси Дв, регулятор АР2 может осуществлять непосредственную стабилизацию величины расхода процесса пневмодозирования <2П.

Двухконтурная структура системы управления позволяет

стабилизировать производительность пневмотранспортной установки, используя ее не только для транспортирования, но и непрерывного дозирования сыпучих материалов в потоке.

Задача математического описания пневмопитателей как объектов регулирования сводится к решению интегрального уравнения Винера-Хопфа (5) относительно импульсной переходной функции объекта А"(0):

со

КХр(г)^\ях{т-в)-КШвл>0. (5)

о

где Х(\.) и р(1) -стационарные случайные функции на входе и выходе линейной динамической системы с передаточной функцией ^(р).

По найденной импульсной переходной функции определяется переходная и передаточная функции объекта:

о '-> а1 о '-1 а>+ р

Основными параметрами процессов пневмодозирования сыпучих строительных материалов являются: скорость потока аэросмеси, расход материала, давление в рабочем пространстве.

Анализ измерительных средств показывает, что наиболее просто реализовать метод измерения расхода по перепаду давления при использовании в качестве сужающего устройства классической трубки Вентури. Кроме того, использование метода измерения расхода по перепаду давления позволяет свести к минимуму используемое количество датчиков, поскольку один из датчиков можно использовать также в качестве датчика измерения давления.

В третьей главе исследуются линейные системы регулирования производительности пневмопитателя по входной производительности вентиляторной установки.

Наиболее наглядно связь технологических показателей качества процесса и стандартных оценок динамического процесса, принятых в терии автоматического управления, прослеживается в принятой структуре управления по изменению положения заслонки вентиляторной установки.

Основным моментом расчета системы управления является выбор ее качественных критериев оценки, исходя из технологических особенностей пневмотранспортировония. Наиболее приемлемой является квадратичная интегральная оценка: Л = Л,

(где Хр -отклонение регулируемой величины от ее нового установившегося значения), которая позволяет оценить неравномерность переходного процесса и время регулирования. Одновременно с квадратичной интегральной оценкой необходимо использовать линейную интегральную J'[ = \хрЛ

оценку (0 которая позволяет оценить, технологическую ошибку регулирования по окончанию динамического процесса.

Одновременная минимизация интегральных оценок и 72

оптимизирует процесс пневмодозирования по параметрам.

Рассмотрение вариантов управления по входной производительности системой пневмодозирования со струйным питателем, используя принцип построения систем непрерывного регулирования от простого к сложному, показало, что наилучшими динамическими свойствами обладают системы автоматического регулирования, с введением производных в закон управления (рис.За), а наиболее эффективным является пропорционально-интегральный закон управления, формирование которого осуществляется за счет введения форсирующего звена с передаточной функцией:

КМ = Тяр + \, (7)

где Ги - постоянная времени форсирующего звена.

Передаточная функция замкнутой системы примет вид:

К(Тир+1) ■ (В)

Ф(Р>

Тэ V3 +(Тэ +Тп>Р2 +(КТя +ЪР+К

Квадратичная интегральная оценка 1

/2 =

2а§

2 2 2 Ьра1 Ь0а2

2

і ьл а2__ЬдЬі ^

2а0(а^а2-а0а3)

а0 (а^а2-а0а3) включает в себя оценку системы с интегральным регулятором :

л = ./.

Ь1а2

ЬГЪ

2 2 7а (а а -а а ) 2 2 20 " О 1 2 0 3-1

(10)

Выражения (9) и (10) служат для выбора параметров системы из условия минимума У2 ■

Рис.3. Система с введением форсирования

На рис.4 показаны две кривые интегральных оценок без введения и с введением форсирующего звена: наблюдается смещение интегральных оценок У2 для второго варианта в область больших значений К, что не только делает возможным его увеличение, но и связанное с этим уменьшение

' А, ¿г

0 0,25 0,5 0,75 1 1,25

Рис.4. Кривые интегральных оценок без- и с- введением форсирующего звена

Неравномерность процесса пневмодозирования при этом будет уменьшаться. Найдем изменение оптимального значения Кап за счет появления в (10) дополнительного члена J2a:

К%2(ТП +Т3)

^20 _

2К[(КТ„ + 1)(Г„ +Т1)-КТТл

-Т..

<1К ¿К

Отсюда, вычисляя частную производную по К, имеем:

= 0. (11)

тп + т~

а при ТЭ=ТП=Т:

Таким образом, оптимальное значение коэффициента усиления с введением в систему форсирования увеличилось. Побочный эффект введения форсирования - возможность варьирования коэффициента К за счет параметра Ги.

В четвертой главе на основе принципа максимума решена оптимальная задача управления потоком аэросмеси пневмовинтового питателя за счет изменения производительности загрузочного устройства.

Модель пневмотранспортной установки содержит, кроме входной величины в виде изменения положения заслонки, канал изменения производительности загрузочного устройства, который может быть использован в пневмовинтовом питателе для управления производительностью установки (рис.2). Это позволяет синтезировать систему управления с дополнительным контуром управления по загрузке массопровода, корректируя с его помощью изменение величины расхода пневмовинтового питателя. К рассмотренному ранее контуру управления по каналу у~дп добавляется канал управления Р - дзу.

Объект управления - массопровод вместе с исполнительным механизмом описываются дифференциальным уравнением второго порядка:

д.гх сЬс

тах + ах = ш (14)

Л Л

где X - давление в материалопроводе; и - управляющее воздействие по изменению расхода материала, поступающего в материалопровод.

Синтезируем систему оптимальную по быстродействию методом фазовой плоскости. Запишем уравнение (1) относительно ошибки системы:

Т~ + - = -Ш (15)

Л Л

где 6 = х0 -х- ошибка системы.

Найдем уравнения фазовых траекторий, для чего перепишем уравнение (15) в виде двух уравнений первого порядка: с!Е ¿V

= (16) Т^-Ш-у. (17) Разделим уравнение (16) на (17):

^ = У—. (18)

¿у -Ш-у Проинтегрируем выражение (18)

£ = -Ту + ТкиЦки+ у\ + С. (19)

Полученное уравнение используется для построения семейства фазовых траекторий.

Определим постоянную интегрирования С из начальных условий £ = е о при у = у о и подставим в решение для ошибки

£ = е0-т(у-у0)+ Тки 1п| ки + у\-Тки 1п| Ш + 1. (2о)

Знак управляющего сигнала может измениться не более одного раза. Запишем уравнение (20) с учетом знака ¡7:

е = Е0-Т{у-у0)±ТШЦу±Ш\ + ТШЩу0 ±Ш\. (21)

Обозначим а= ± 1, тогда

£ = £0-Г(у-у0)+ oTkUln|y + akU\-oTkU ln|y0 + akU\. (22) Это уравнение соответствует траектории АВ (рис.5).

Рис.5. Фазовые траектории при оптимальном управлении

Уравнение фазовой траектории при нулевых начальных условиях, т. е. траектории, проходящей через начало координат s = 0, у = 0, является уравнением линии переключения ( MON). Эта траектория является единственной, по которой можно попасть в начало координат.

В точке А функция переключения ц обращается в нуль.

Синтезируем замкнутую систему оптимального управления, переводящую объект из положения х = 0, х = 0 при t = 0 в положение х = х„, х = 0 за минимальное время. Необходимо рассчитать коэффициенты обратных связей, линии переключения и функцию переключения замкнутой оптимальной системы.

dx

Обозначив — = у, уравнение (14) представим в виде двух уравнений: dt

Г—+ v = kU; dt * dx

ТГУ■ .

(24)

Записываем решения для х и у:

*(0 = С0/ + С1 + С2е-;1 y{t) = C,-aC2ea' . J

Если исключить из этих двух уравнений t , то получим зависимость х — f (у), т. е. фазовую траекторию.

Из второго уравнения системы (24) определяем t

(25)

a N0-у

После подстановки уравнений (24) и (25) в уравнение х (t) имеем

(26)

a N0-у а

Полученная функция х = f (у) является фазовой траекторией.

Построим фазовую траекторию для первого интервала управления (при разгоне). Эта траектория будет являться одновременно и линией переключения, так как имеется всего два интервала управления.

Подставив значения постоянных интегрирования и меняя у от нуля до значения Щ получим фазовую траекторию:

kU, akU kU kU-y (,тг, Ш

х = —In—--г--+--= kU In--у -Г.

a a[kU-y) а ос ^ kU - у J

Второй участок траектории (при торможении) будет также описываться уравнением (26), но только теперь постоянные интегрирования следует определить, исходя из новых начальных условий.

Получим:

si" 1ТТ У\ +ки ^ У\ + ки

С о = ~kU; С ■=*,+—-\Сг-~—-.

а а

Фазовая траектория будет описываться уравнением:

Ш + у

Уравнение фазовой траектории, если ее строить не из точки X], а из точки хю запишется как:

х =-ШТЫ-

ки

■+хп-у-Т.

(28)

Ш +у

Фазовые траектории при торможении даны на рис.6, а переходный процесс на рис.7.

Линия переключения

0,2 0,4 0,6 0,8 1,0 1,2 1,4 1,6 1,8 2,0 2,2 2,4 Рис.6. Фазовые траектории при оптимальном управлении

о вл ць ИЭ Ш Т>

Рис.7. Оптимальный переходный процесс

По фазовым траекториям определяем координаты х и у в момент переключения (х! у/) при заданном значении координаты х„

По значениямX/ ну 1, подбираются коэффициенты обратных связей. Функциональная схема системы с обратными связями дана на рис.7.

РЭ

Рис.8. Блок-схема оптимальной системы: РЭ -релейный элемент; 1-объект; 2-исполнительный механизм

Составим функцию переключения для момента переключения и конца управления:

у" = - /Л ~ Г2У, = 0; И = *ао ~ Г\*п = О,

откуда

Ъ.

2ад 2£Й '

По фазовым траекториям находятся у/ и у2 для различных хп.

Обратные связи по координатам х и у осуществляются с помощью датчиков, дающих на выходе величины в тех же единицах, что и гех\

Беря значения х и у с фазовой траектории, получаем значения функции переключения ¡л.

Изменение коэффициента уг и функция переключения ¡л показаны на рис.9. Решение задачи повышения динамической точности пневмодозирования на основе применения алгоритмов адаптивного управления,

позволяет обеспечить требуемое качество динамических процессов при существенном изменении параметров пневмосистемы.

Ц

0,60,5 ■ ОЬ ■

оз-0,20.10 о) Щ ¿3 Д4 Ц5 ¿1 о) вм ОМ { '

Рис.9. Зависимость коэффициента обратной связи у2 от промежуточной координаты и функция переключения ¡1 для замкнутой оптимальной системы

Разработана самонастраивающаяся система управления потоком аэросмеси пневмосистемы с эталонной моделью, которая позволяет обеспечить устойчивость и высокие качественно - точностные показатели процессов управления в широких пределах изменения характеристик объекта управления.

Глава 5, Посвящена практической реализации и экспериментальным исследованиям системы управления пневмодозированием

Практическая реализации и экспериментальные исследования системы управления пневмодозированием проводились в отделении дозирования минерального порошка с использованием пневматического винтового питателя

"їг'Ш*!

бетоносмесительной секций АБЗ. С помощью бесконтактного корреляционно-экстремального расходомера была проведена запись параметров пневмопотока и на основании полученных результатов найдена передаточная функция пневмосистемы.

Модель пневмодозирования включает в себя динамическое интегрирующее звено с изменяющейся постоянной времени, зависящей от массы транспортируемого материала т. Стабилизацию значения т можно осуществить с помощью самонастраивающаяся система с условной обратной связью, поскольку она, при относительной простоте реализации, отвечает поставленной задаче.

Структура самонастраивающейся системы показана на рис.10.

Рис.10. Самонастраивающаяся система При экспериментальных исследованиях процессов пневмодозирования пневматический винтовой питатель при отключении компрессорной установки превращается в традиционный шнековый питатель, а при неподвижном шнеке в аэрационный питатель.

Результаты испытаний пневмовинтового питателя минерального порошка с- и без-системы регулирования, представлены на рис.10 в виде графических зависимостей величины среднеквадратичной погрешности с от производительности питателя. Исходя из оценки качественных показателе работы питателей по минимуму среднеквадратичной погрешности,

наилучшим для подачи сыпучих материалов в системе пневмодоззирования является пневмовинтовой питатель снабженный системой автоматизации.

Рис.10. Зависимость среднеквадратичной погрешности от производительности пневмовинтовоого питателя: 1-без системы регулирования; 2-с системой регулирования Таким образом, внедрение разработанной системы управления

пневмодозированием позволяет стабилизировать технологический процесс

пневмотранспортирования сыпучих компонентов строительных материалов,

что приводит к повышению качества как самой строительной смеси, так и

изделий из нее, а также к экономии материалов.

ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ И РЕЗУЛЬТАТЫ РАБОТЫ

1. Пневматический транспорт широко применяют на предприятиях строительного комплекса. Однако он достаточно редко выполняет функции дозирования сыпучих материалов, не позволяя полностью использовать свои потенциальные возможности при реализации совмещенных процессов транспортирования и дозирования материалов в потоке.

2. Использование пневмопитателей в качестве дозирующих устройств, кроме соответствия их стандартным техническим требованиям безаварийного функционирования, как устройств пневмотранспорта, требует выполнения дополнительных условий, главное из которых - обеспечение постоянства

производительности, с погрешностью, задаваемой техническими условиями к системам дозирования. Это новое еще мало исследованное направление применения пневмотранспорта в строительном производстве.

3. Наиболее перспективными для использования в качестве дозирующих устройств, гибкости приспособления к меняющимся условиям производства, обладают системы оптимального управления процессами пневмодозирования пневмопитателей сыпучих материалов, структурно и функционально адаптированные к условиям технологического процесса.

4. Колебания нагрузки в пневмопроводе пневмопитателей вызывают динамические процессы, которые не обладают свойством самовыравнивания и приводят к неустойчивому режиму транспортирования и дозирования. Эффективное пневмодозирование связано в первую очередь с организацией режима устойчивого транспортирования с постоянной производительностью, за счет использования систем автоматизации и, в первую очередь, оптимальных по быстродействию автоматических систем управления, исключающих возможность выпадения частиц из потока.

5. Разработана, учитывающая случайный характер процессов в пневмопроводе, модель пневмотранспортной установки, исходя из принципов построения и методов описания систем, принятых в теории автоматического управления;

6. Для осуществления наиболее эффективного безаварийного режима функционирования пневмотранспортной установки разработана оптимальная по быстродействию система стабилизации режима устойчивого транспортирования, определены алгоритмы и вид процессов управления.

7. На основании принципа максимума решена оптимальная задача управления потоком дозируемой аэросмеси пневмосисгемы по максимуму быстродействия перехода системы из одного состояния в другое

8. Решена задача повышения динамической точности системы на основе применения алгоритмов адаптивного управления, которые позволяют обеспечить

требуемое качество динамических процессов при изменении параметров аэросмеси.

9. Проведена экспериментальная проверка полученных результатов, которая подтвердила эффективность разработанных систем стабилизации и оптимального управления процессами устойчивого пневмодозирования сыпучих материалов.

Основные результаты диссертации изложены в работах:

1. Марсов В.И., Колбасин A.M., Тан Цзэюй, Шухин В.В. Автоматические системы управления пневмодозированием // Электронный журнал «Науковедение», -М.:вып. 6, 2013г. С.47-50.

2. Марсов В.И., Колбасин A.M., Тан Цзэюй. Алгоритм управления оптимальной системой пневмодозирования сыпучих материалов //Сб. науч. тр. кафедры «Автоматизация и управление» - Грозный.: ГГНТУ, 2012г., С.24-29

3. Исаева М.Р., Шухин В.В., Тан Цзэюй. Экстремальная система аспирационного тракта пневмосистемы // Сб. науч. тр. кафедры «Автоматизация и управление» - Грозный.: ГГНТУ, 2012г.,С.24-29

4. Исаева М.Р., Шухин В.В., Тан Цзэюй. Автоматизированное управление процессами пневмодозирования // Сб. науч. тр. кафедры «Автоматизация и управление» - Грозный.: ГГНТУ, 2012г.,С.30-37.

5. Исаева М.Р., Шухин В.В., Тан Цзэюй. Модель процесса пневмодозирования мелкодисперсных материалов // Сб. науч. тр. кафедры «Автоматизация и управление» - Грозный.: ГГНТУ, 2012г.,С.38-45.

6. Марсова Е.В., Колбасин A.M.,Шухин В.В., Тан Цзэюй. Система экстремального регулирования потока материала в пневмосистеме // Научно-методический сборник трудов кафедры «АСУ, 2013 г С. 42-46.

7. Марсов В.И., Колбасин A.M., Тан Цзэюй. Процессы пневмодозирования сыпучих строительных материалов, //журнал «Механизация строительства», 2013 г. С. 52-58.

8. Зайцев Д.А., Марсова Е.В., Тан Цзэюй. Подъемно-транспортные, строительные, дорожные машины и РТК, // Сборник материалов 17-ой Московской Международной Межвузовской научно-технической конференции, Москва, 2013 г., С. 310-312.

Подписано в печать 30 мая 2013 г. Формат 60x84x16 Усл.печ.л. 1,0 Тираж 100 экз. Заказ №14

ТЕХПОЛИГРАФЦЕНТР Россия, 125319 , г. Москва, ул. Усиевича, д. 8 а. Тел.:8-916-191-08-51 Тел./факс (499) 152-17-71 Е-таіІ: 7tpc7@mail.ru

Оглавление

Введение.......................................................................................3

Глава I. Общие вопросы законодательной техники и дифференциации

уголовной ответственности..............................................................14

§ 1. Законодательная техника: понятие, основные элементы..............14

§ 2. Дифференциация уголовной ответственности: понятие и

средства......................................................................................24

Глава II. Превышение должностных полномочий: история развития нормы и

зарубежный опыт...........................................................................34

§ 1. История развития российского уголовного законодательства об

ответственности за превышение должностных полномочий.....................34

§ 2. Законодательный опыт зарубежных стран при конструировании

нормы о превышении должностных полномочий...................................60

Глава III. Понятие превышения должностных полномочий (ст. 286 УК

РФ)............................................................................................83

§ 1. Объективные признаки состава превышения должностных

полномочий.................................................................................83

§ 2. Субъективные признаки превышения должностных

полномочий................................................................................118

Глава IV. Виды превышения должностных полномочий. Вопросы дифференциации ответственности в рамках ст. 286 УК

РФ.............................................................................................149

§ 1. Виды превышения должностных полномочий. Разграничение со

смежными составами....................................................................149

§ 2. Дифференциация ответственности в рамках ст. 286 УК

РФ............................................................................................174

Заключение................................................................................205

Список литературы......................................................................209

Приложения...............................................................................230

2

Введение

Актуальность темы исследования. Часть 1 ст. 1 Конституции Российской Федерации (далее - Конституция РФ) гласит: Российская Федерация - есть демократическое федеративное правовое государство. Следует признать, что данное положение является скорее некой целью, к достижению которой все мы стремимся, и ее реализация во многом зависит от добросовестности государственного аппарата и аппарата органов местного самоуправления, которые должны служить примером для всего общества и не только создавать законы, но и соблюдать их. Президент Российской Федерации в своем Послании Федеральному Собранию от 12.12.2012 г. обратил на это особое внимание: «Ответственность за страну формируется не лозунгами и призывами, а когда люди видят, что власть прозрачна, доступна и сама «вкалывает» во имя страны, города, региона, поселка и каждого гражданина»1.

В литературе справедливо отмечается - должностная преступность составляет «один из элементов социальной коррозии, подтачивающей устои государственного управления»2, а превышение должностных полномочий «является одним из наиболее распространенных и опасных преступлений против государственной власти, интересов государственной службы и

Л

службы в органах местного самоуправления» , повышенная общественная опасность которого среди прочих должностных преступлений обусловлена специфическим характером действий должностных лиц, часто носящих насильственный характер, демонстрирующих вседозволенность власти и неуважение к правам и законным интересам граждан4.

Согласно статистическим данным Информационного центра УМВД России по Ярославской области за период с 2006 г. по 2012 г. на территории

1 См.: Послание Президента РФ Федеральному Собранию // Российская газета. 2012. 13 дек.

2 См.: Кравченко О.О. Злоупотребление должностными полномочиями: уголовно-правовая характеристика и предупреждение: Автореф. дис.... канд. юрид. наук. Владивосток, 2004. С. 3.

3 См.: Снежко A.C. Превышение должностных полномочий: законодательный и правоприменительный аспекты (по материалам судебной практики Краснодарского края): Дис....канд. юрид. наук. Краснодар, 2004. С. 3.

4 Примером таковых являются, в том числе, действия сотрудников отдела полиции «Дальний» в г. Казани, 09.03.2012 г. до смерти замучивших подозреваемого в совершении преступления Сергея Назарова.

которых формально-юридический, конкретно-социологический, метод социально-правового эксперимента, нормативно-догматического анализа, сравнительного правоведения и правового моделирования.

Теоретической базой исследования стали, во-первых, труды ученых по вопросам теории права, в частности, по проблематике законодательной техники и дифференциации ответственности. Во-вторых, труды ученых, ранее освещавших вопросы уголовной ответственности за должностные преступления, в том числе за превышение должностных полномочий, а также труды иных авторов как в области уголовного, так и смежных отраслей права, связанные с рассматриваемой темой.

Нормативная база исследования включает в себя: во-первых, дореволюционное и советское уголовное законодательство (Русская Правда, Судебники 1497 и 1550 гг., Соборное Уложение 1649 г., Артикул Воинский 1715 г., Генеральный регламент коллегий 1720 г., Общее учреждение министерств 1811 г., Свод законов Российской империи 1832 г., Уложение о наказаниях уголовных и исправительных 1845 г., Уголовные кодексы РСФСР 1922, 1926, 1960 гг.); во-вторых, современное уголовное законодательство (УК РФ); в-третьих, уголовное законодательство зарубежных стран (Австралии, Болгарии, Дании, КНР, Польши, США, Швейцарии, Японии, Азербайджана, Беларуси, Казахстана, Кыргызии, Латвии, Литвы, Таджикистана и др.); в-четвертых, международные нормативные правовые акты (в том числе Конвенция Организации Объединенных Наций против коррупции, Конвенция об уголовной ответственности за коррупцию); в-пятых, нормативные правовые акты, связанные с рассматриваемой темой (например, Закон РФ от 11 марта 1992 г. № 2487-1 «О частной детективной и охранной деятельности в Российской Федерации» (в ред. от 03.12.2011 г.), Федеральный закон от 30 ноября 2011 г. № 342-ФЭ «О службе в органах внутренних дел Российской Федерации и о внесении изменений в отдельные законодательные акты Российской Федерации» и др.).

Эмпирическую базу исследования составляют: во-первых, официальные статистические данные ИЦ УМВД России по Ярославской области о преступлениях, предусмотренных ст. 286 УК за период с 2006 по 2012 год как на территории Ярославской области, избранной в качестве базовой, как входящей в Центральный федеральный округ страны и в этом плане являющейся показательной, так и в целом по России; во-вторых, материалы опубликованной (в том числе разъяснения высших судебных инстанций страны) и местной судебной практики; в-третьих, результаты экспертного опроса 160 практических работников (исследование производилось методом случайной выборки, носило разведывательный характер и использовано автором для иллюстрации отдельных положений).

Научная новизна исследования определяется, прежде всего, целью исследования, избранным подходом к ее достижению и основными выводами, содержащимися в работе. Кроме того, исследование проведено с учетом последних изменений действующего законодательства и выходом в свет ряда новых постановлений Пленума Верховного Суда РФ.

Проведенное нами диссертационное исследование позволило сформулировать ряд характеризующихся научной новизной выводов и положений, выносимых на защиту:

1. Развитие дореволюционного законодательства России об ответственности за превышение должностных полномочий носило поступательный характер. В этом плане заметим, что, во-первых, трактовка превышения должностных полномочий по Уголовному уложению 1845 года (ст. 367) оказалась наиболее близкой к его современному пониманию и относительно совершенной с точки зрения законодательной техники. Во-вторых, уже на этой стадии предпринимались попытки дифференциации ответственности: наказание изменялось от законодательно неопределенных (по терминологии Соборного Уложения 1649 года: «что государь укажет смотря по делу») до конкретизированной системы наказаний по Уложению о наказаниях уголовных и исправительных 1845 года.

2. Признаки объективной и субъективной стороны основного состава превышения должностных полномочий в большинстве уголовных кодексов стран - бывших республик СССР, сходны с признаками, установленными ст. 286 УК РФ. При этом в ряде кодексов оценочным признакам состава дается законодательная расшифровка. Так, понятие «существенности» причиненного вреда и тяжких последствий раскрыто в УК Украины, «крупного ущерба» / «ущерба в крупном размере» в УК Республики Беларусь и Узбекистана, что отмечено нами в качестве положительного опыта, который заслуживает восприятия и российским законодателем. Так же как и замена признака «явности», как характеристики субъективной стороны состава превышения, прямым указанием на умышленный характер действия при превышении должностных полномочий (УК Узбекистана).

3. В целях повышения уровня законодательной техники полагаем необходимым расширить содержание межродового объекта превышения должностных полномочий, указав в наименовании раздела X УК не только на государственную власть, но и на органы местного самоуправления. Наименование гл. 30 УК считаем возможным изложить в следующей редакции: «Преступления против нормального функционирования государственного аппарата и аппарата органов местного самоуправления».

4. Наименование ст. 286 УК следует изменить на более точно передающее смысл состава: «выход за пределы должностных полномочий». Диспозицию ч. 1 ст. 286 УК с учетом выявленных нами проблем и предложенных путей решения, а также в целях минимизации оценочных признаков состава предлагаем изложить в следующей редакции:

«1. Умышленное совершение должностным лицом действия, выходящего за пределы предоставленных ему полномочий и повлекшее причинение крупного ущерба или иное существенное нарушение прав и законных интересов граждан или организаций либо охраняемых законом интересов общества или государства».

5. Превышение должностных полномочий (ст. 286 УК) мыслимо в четырех основных видах, поименованных в п. 19 постановления № 19, любые иные виды неправомерного поведения должностного лица не образуют состава превышения. В связи с этим указание Пленума Верховного Суда на то, что: превышение должностных полномочий может выражаться, например, в совершении должностным лицом при исполнении служебных обязанностей действий... (п. 19 постановления № 19), является излишним, не отвечает требованиям юридической техники о точности и определенности используемой терминологии, поскольку использование вводного слова например свидетельствует о якобы существующем отсутствии исчерпывающего перечня возможных видов действий при превышении.

6. Новелла законодателя - ст. 2853 УК, по нашему мнению, не является частным случаем злоупотребления (ст. 285 УК): умышленное внесение заведомо недостоверных сведений, подлог и уничтожение документов не могут входить в круг полномочий ни одного должностного лица, не являются внешне законными, а являются частным случаем действий, которые ни одно должностное лицо не вправе совершать, т.е. частным случаем превышения должностных полномочий. Деяние, описанное в ст. 2861 УК, напротив, не является частным случаем превышения должностных полномочий, оно должно быть отнесено к ст. 285 УК.

7. В контексте повышения качества техники построения примечаний, как приема законодательной техники, нам представляется целесообразным расширить смысловое содержание п. 3 примечания к ст. 285 УК, изложив его в следующей редакции: «3. Под лицами, занимающими государственные должности субъектов Российской Федерации, в статьях настоящей главы и других статьях настоящего Кодекса понимаются лица, занимающие должности, устанавливаемые конституциями, уставами и иными законами субъектов Российской Федерации для непосредственного исполнения полномочий государственных органов».

и

8. В конкретном муниципальном образовании главой органа местного самоуправления, на наш взгляд, могут признаваться только два лица: либо глава муниципального образования, возглавляющий местную администрацию, и председатель представительного органа, либо глава муниципального образования, одновременно являющийся председателем представительного органа, и лицо, назначаемое на должность главы администрации по контракту, в связи с чем разъяснение Пленума Верховного Суда РФ относительно смыслового содержания понятия «глава органа местного самоуправления», данное им в постановлении № 19, следует признать неполным, ограничивающим круг лиц, подпадающих под признаки квалифицированного состава ст. 286 УК.

9. В целях минимизации оценочных признаков уголовного закона и установления четких критериев наказуемости, нам представляется целесообразным изложить п. «в» ч. 3 ст. 286 УК в следующей редакции: «...с причинением тяжкого вреда здоровью или смерти, а равно с причинением средней тяжести вреда здоровью двум или более лицам».

10. Представляется необходимым признание в качестве дифференцирующего (особо квалифицирующего) признака превышение должностных полномочий, совершенное группой лиц, группой лиц по предварительному сговору или организованной группой. Такое решение, на наш взгляд, позволит наиболее полно проводить дифференциацию ответственности и соответствует всем правилам конструирования квалифицированных составов.

Теоретическая и практическая значимость исследования. Результаты настоящего исследования имеют значение для дальнейшей теоретической разработки проблем, связанных с составом превышения должностных полномочий, в том числе в вопросах законодательной техники и дифференциации ответственности. Кроме того, возможно использование материалов исследования в учебном процессе. Практическая значимость проведенного исследования состоит в том, что сформулированные в нем

12

Глава I. Общие вопросы законодательной техники и дифференциации

уголовной ответственности § 1. Законодательная техника: понятие, основные элементы

Под словом «техника» в русском языке понимается совокупность приемов, применяемых в каком-нибудь деле1. Возникновение и развитие техники правотворчества неразрывно связано с появлением и развитием процесса законотворчества, где она выступала как способ практической реализации правовой идеи, ее материализации2. «Если на известной ступени истории возникает идея (концепция, доктрина) права, то юридическая техника есть средство (инструмент, способ) ее материализации, «привязки» к

■у

реальным условиям» . Понимая необходимость тщательного создания законов, их адекватного изложения, сохранения в тексте закона смысла правовой идеи, Петр I требовал от подчиненных: «Все прожекты зело исправны должны быть, дабы казну изрядно не разорять и Отечеству ущерба не чинить. Кто прожекты будет абы как ляпать, того чина лишу и кнутом драть велю — в назидание потомкам»4. Зависимость качества правового материала от уровня законодательной техники подчеркивал и основатель кибернетики Н.Винер, который писал: «Теория и практика права влекут за собой две группы проблем: группу проблем, касающихся общего назначения права, понимания справедливости в праве, и группу проблем, касающихся технических приемов, при помощи которых эти понятия станут эффективными»5.

В настоящее время научный интерес к проблемам законодательной техники неуклонно растет, что вполне обоснованно: низкий уровень качества нормативно-правовых предписаний, выраженный в межотраслевой и

1 См.: Ожегов С.И., Шведова НЛО. Толковый словарь русского языка. М., 2009. С. 798.

2 См.: Кругликов Л.Л. Проблемы теории уголовного права: Избранные статьи, 2000-2009 гг. Ярославль, 2010. С. 83.

3 См.: Муромцев Г.И. Юридическая техника: некоторые аспекты содержания понятия // Проблемы юридической техники: Сб. статей / Под ред. В.М. Баранова. Н. Новгород, 2000. С. 24.

4 Цит по: Законотворчество в Российской Федерации / Под ред. A.C. Пиголкина. М., 2000. С. 242.

5 См.: Винер Н. Кибернетика и общество. М., 1958. С. 29.

внутриотраслевой несогласованности последних1, способствует нарушению прав и свобод граждан, создает благоприятную почву для безнаказанного осуществления общественно опасной деятельности2.

В общей теории права вопрос о понятии законодательной техники остается дискуссионным3, при этом последняя нередко отождествляется с юридической техникой4. Такое отождествление вызвано существованием «широкого» и «узкого» подходов к определению понятия юридической техники. Согласно «широкому» подходу юридическая техника отождествляется с правом в целом, либо лежит в его основе, либо отражает несколько элементов правовой действительности. «Узкий» предполагает, что юридическая техника присутствует лишь в одной сфере права -законодательной, при этом «широкий» подход преобладал в западноевропейской, а «узкий» - в советской правовой литературе5.

В настояще�