автореферат диссертации по приборостроению, метрологии и информационно-измерительным приборам и системам, 05.11.13, диссертация на тему:Контроль параметров газовой среды в технологическом процессе гранулирования суспензий

На правах рукописи

БЕЛОВА НАДЕЖДА ВЯЧЕСЛАВОВНА

КОНТРОЛЬ ПАРАМЕТРОВ ГАЗОВОЙ СРЕДЫ В ТЕХНОЛОГИЧЕСКОМ ПРОЦЕССЕ ГРАНУЛИРОВАНИЯ СУСПЕНЗИЙ

Специальность: 05.11.13 - Приборы и методы контроля природной среды, веществ, материалов и изделий

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

6 ДЕК 2012

Томск-2012

005056564

Работа выполнена на кафедре проектирования и производства электронно-вычислительных средств Федерального государственного бюджетного образовательного учреждения высшего профессионального образования "Поволжский государственный технологический университет».

Научный руководитель:

Официальные оппоненты:

Стешина Людмила Александровна, кандидат технических наук, доцент

Даутов Осман Шакирович, доктор технических наук, профессор, кафедры радиоэлектронных и телекоммуникационных систем ФГБОУ ВПО «Казанский национальный исследовательский технический университет им. А.Н. Туполева», г. Казань.

Кулешов Валерий Константинович, доктор технических наук, профессор кафедры физических методов и приборов контроля качества ФГБОУ ВПО • «Национальный исследовательский Томский политехнический университет», г. Томск.

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования

«Тольяттинский государственный

университет», г. Тольятти.

Защита состоится «18» декабря 2012 г. в 15.00 часов на заседании диссертационного совета Д 212.269.09 при Федеральном государственном бюджетном образовательном учреждении высшего профессионального образования «Национальный исследовательский Томский политехнический университет» в зале заседаний ученого Совета по адресу: Россия, 634028, г.Томск, ул. Савиных, 7, ауд.215 (актовый зал).

С диссертацией можно ознакомиться в научно-технической библиотеке ФГБОУ ВПО «Национальный исследовательский Томский политехнический университет» по адресу: 630034, г.Томск, ул. Белинского, 55.

Автореферат разослан « ноября 2012 г.

Ведущая организация:

Ученый секретарь диссертационного совета, кандидат технических наук, доцент

—^ Б.Б.Винокуров

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы. Контроль параметров технологического процесса одно из эффективных средств достижения выпуска продукции высокого качества и важнейшая функция управления процессом. Для предотвращения потерь энергетических и материальных ресурсов в ходе технологического процесса гранулирования суспензий необходимо обеспечить своевременное получение достоверной информации о параметрах технологического процесса, с максимальной точностью измерительной информации в переходных режимах технологического процесса. Недостоверная информация о параметрах газовой среды, использующейся как несущей в процессе гранулирования суспензий, особенно в переходных режимах технологического процесса, является причиной «ложного» управления системой. Контроль таких параметров газовой среды как температура, давление, расход, влажность газовой среды и обеспечение оптимальных условий хода технологического процесса при быстроизменяющихся процессах тепло- и массообмена, является важной задачей для сохранения физико-химических свойств выпускаемого конечного продукта.

В диссертации представлен анализ работ известных отечественных и зарубежных ученых: В.П. Шевчука, Я. Пиотровского, П.В. Новицкого, Дж. Тейлора, В.А. Грановского, В.И. Лачкова и д.р., в которых исследованы вопросы точности при измерениях, предложены методики определения и повышения точности измерений. Авторами рассмотрены подходы к обеспечению точности измерительной информации о параметрах технологического процесса. Особенности технологического процесса в переходных режимах, качественные характеристики приборов контроля снижают возможность построения оптимальных алгоритмов управления процессом.

Таким образом, важной и актуальной задачей является контроль параметров газовой среды в процессе гранулирования суспензий, а именно обеспечение максимальной точности измерительной информации в переходных режимах технологического процесса.

Целью диссертационной работы является повышение точности измерений параметров газовой среды, создание алгоритмического и программно-технического обеспечения процессов обработки информативных сигналов и представления результатов измерений в системе контроля параметров газовой среды технологического процесса гранулирования суспензий.

Научная задача диссертации: совершенствование способа расчета и обработки информативных сигналов основанного на применении специальных методов адаптивной динамической коррекции, позволяющего повысить точность измерительной информации в системе контроля параметров газовой среды, с целью обеспечения качества готовой продукции

и эффективности работы системы автоматического управления технологическим процессом гранулирования суспензий.

Для решения поставленной задачи необходимо решить ряд взаимосвязанных частных задач:

- провести анализ факторов, влияющих на точность измерительной информации в каналах системы контроля параметров газовой среды в переходных режимах технологического процесса;

- разработать математические модели измерительных каналов системы контроля и имитационную модель системы контроля параметров газовой среды. Провести имитационные и экспериментальные исследования;

- разработать способ измерения параметров газовой среды, алгоритмическое и программно-техническое обеспечения его реализации. Предложенный алгоритм реализовать на лабораторной установке измерения параметров газовой среды;

- разработать методику выполнения измерений для проведения экспериментальных исследований.

Методы исследования. Для решения поставленной задачи использовались методы современной теории управления и'идентификации динамических систем, теории измерений и измерительных преобразователей, статистического оценивания параметров процессов и оптимальной фильтрации, имитационного моделирования и экспериментального исследования, вероятностно-статистической обработки результатов.

Научная новизна работы определяется следующими основными результатами:

- разработаны математические модели измерительных каналов системы контроля параметров газовой среды технологического процесса гранулирования суспензий;

- предложена имитационная модель системы контроля параметров газовой среды, позволяющая проводить многофакторные имитационные эксперименты;

- предложен способ измерения параметров газовой среды, позволяющий повысить точность измерительной информации в системе контроля параметров газовой среды в переходных режимах технологического процесса. Разработанный способ основывается на методах адаптивной динамической коррекции и аналитического конструирования агрегированных регуляторов;

- разработано алгоритмическое и программно-техническое обеспечение для реализации предложенного способа;

- разработана методика выполнения измерений.

Практическая значимость работы состоит в том, что предложенный способ и разработанное устройство реализованы в системе контроля лабораторной установки измерения параметров газовой среды, оснащенной

промышленными измерительными приборами для проведения многофакторных экспериментальных исследований.

Диссертационные исследования проведены в рамках программы:

«Участник молодежного научно-инновационного конкурса» («У.М.Н.И.К.») по государственному контракту № 6041р/8519 «Разработка новых образцов техники в области машиностроения, радиотехники и средств управления с использованием критических технологий»;

- «Развитие научного потенциала высшей школы (2009-2010 годы)» № 2.1.2/6206 «Исследование устойчивости и обеспечение инвариантности энергосберегающих систем адаптивного управления динамическими объектами»;

- ФЦП «Научные и научно-педагогические кадры инновационной России» на 2009 - 2013 годы проект № НК-136П (2).

Достоверность и обоснованность полученных результатов базируется на построении адекватных математических моделей, применении современных методов анализа измерительных каналов, согласовании теоретических положений с результатами, полученными в ходе естественного функционирования устройства по предложенному способу, а также на опыте внедрения и применения приборов контроля параметров газовой среды в технологических процессах гранулирования суспензий методом распылительной сушки.

На защиту выносятся:

- способ измерения параметров газовой среды, позволяющий повысить точность измерительной информации в системе контроля параметров газовой среды в переходных режимах технологического процесса;

- математические модели измерительных каналов системы контроля параметров газовой среды технологического процесса гранулирования суспензий;

- имитационная модель системы контроля параметров газовой среды технологического процесса гранулирования суспензий и результаты экспериментальных исследований;

- алгоритм обработки информативных сигналов и результаты измерений в системе контроля;

- методика выполнения измерений параметров газовой среды.

Апробация работы. Основные результаты работы обсуждались и

докладывались на 3-ей международной конференции молодых ученых и студентов «Актуальные проблемы современной науки» (г. Самара 2007 г.), Всероссийской НПК «Инновационные разработки вузовской науки -российской экономике» (г. Йошкар-Ола, 2008 г.), Международной научной студенческой конференции по естественнонаучным и техническим дисциплинам (г. Йошкар-Ола, 2008 г.) НТК профессорско-

преподавательского состава МарГТУ (г. Йошкар-Ола 2008 г., 2009 г., 2010 г.), Всероссийской междисциплинарной научной конференции с международным участием (г. Йошкар-Ола, 2007 г.), VIII Международной научно-технической конференции «Перспективные технологии в средствах передачи информации - ПТСПИ'2009» (Владимир-Суздаль, 2009 г.), (XXIX Российской школе по проблемам науки и технологий, посвященной 85-летию со дня рождения академика В.П. Макеева (г. Миасс Челябинская обл., 2009 г.), Второй международной научной конференции - «Математическое моделирование и дифференциальные уравнения» (Минск, Республика Беларусь, 2009г.); Международной научно-технической конференции «Проблемы автоматизации и управления в технических системах 2009» (г. Пенза, 2009 г.); Межрегиональной конференции «Моделирование и создание объектов энергоресурсосберегающих технологий» (г. Волжский, 2009 г.); IX Всероссийской школе-конференции молодых ученых «Управление большими системами» (г. Липецк, 2012); Расширенном заседании кафедры проектирования и производства ЭВС ФГБОУ ВПО «ПГТУ», 2012 г.

Публикации. Основное содержание диссертационной работы отражено в 18 печатных работах, в том числе, в 4 статьях периодичесГких изданий из перечня ВАК, в 3 других научных журналах, 7 материалах и 2 тезисах докладов. На предложенные технические решения получено 2 патента РФ на изобретение.

Реализация и внедрение результатов работы.

Полученные научно-технические результаты внедрены в производственный процесс ООО «Конси-Стекольный завод». Результаты исследований используются в научно-исследовательском процессе ФГБОУ ВПО «Поволжский государственный технологический университет». Разработанная структура устройства, способ для измерения параметров газового потока, обеспечивающий точность измерительной информации в системе контроля параметров газовой среды, используются в учебном процессе специальности 220500.65 «Проектирование и технология электронных средств» и специальности 210100.65 «Управление и информатика в технических системах» кафедрой «Проектирование и производство электронно-вычислительных средств» ФГБОУ ВПО «Поволжский государственный технологический университет» при проведении занятий по дисциплинам «Теория автоматического управления» и «Учебная научно-исследовательская работа студентов», «Информационно-измерительные системы и комплексы».

Личный вклад автора. Автором разработаны:

— математические модели измерительных каналов системы контроля параметров газовой среды технологического процесса гранулирования суспензий методом распылительной сушки;

— имитационная модель системы контроля;

- алгоритмическое и программно-техническое обеспечение системы контроля, позволяющее реализовать разработанный способ измерения параметров газовой среды;

- методика выполнения измерении параметров газовой среды на экспериментальной лабораторной установке.

Структура и объем диссертации. Диссертационная работа состоит из введения, четырех глав основного текста, заключения, приложений. Основное содержание диссертации отраженно изложено на 124 машинописных страницах и содержит 21 рисунок и 8 таблиц. Список использованной литературы состоит из 124 наименований.

КРАТКОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обоснована актуальность темы диссертационной работы, определены цель и решаемые задачи, сформулированы основные положения, выносимые на защиту, указана их научная новизна и практическая ценность.

В первой главе проведен анализ существующих способов измерения и приборов контроля параметров газовой среды в энергоемких технологических процессах. Описаны измерительные каналы системы контроля параметров газовой среды технологического процесса гранулирования суспензий.

Рассмотрены подходы повышения точности измерений в переходных режимах технологического процесса. Приведен анализ погрешностей, описаны источники их возникновения, рассмотрены методы и критерии оценки точности измерений.

Выявлено, что повышение точности измерительной информации в системе контроля в переходных режимах технологического процесса возможно за счет применения специальных методов адаптивной динамической коррекции, основанной на предсказании поведения системы по характеру изменения сигнала. На основе проведенного анализа сформулирована научная задача диссертации.

Во второй главе представлены математические модели (ММ) измерительных каналов системы контроля параметров газовой среды технологического процесса гранулирования суспензий. Исходными данными для разработки ММ являются общие законы сохранения масс, теплопередачи, а также конструктивные особенности приборов.

В измерительном канале «Температура» системы контроля используется термопреобразователь сопротивления платиновый ТСП-1187.

ММ измерительного канала «Температура», с учетом конструктивных особенностей датчика и свойств газовой среды, описывается уравнением: ¿Тгаза _ 1___2т11(Тга,а-Т4)

"н2° V Г1агаа г2 г3 А3

¿г

газа__;_^-----угаза -«/_ /1\

ду^ ™ 1 . 1 . Г, . 1 , . 1 Л1;

Мгаа

где Т,- температура газа, эквивалентная электрическому сигналу датчика; -действительная температура газового потока; а„ — коэффициент теплоотдачи газа; г,, г2, г3,-радиусы стального, алюминиевого и платинового слоев термопреобразователя соответственно; , Х2, X, -коэффициент теплопередачи стали, алюминия и платины соответственно, с„,- теплоемкость потока газа; М^ - масса газа; /- длина стержня термопреобразователя; - абсолютная влажность газового потока; -

объем измерительной линии трубопровода.

ММ измерительного канала «Давление», полученная на основе уравнения Менделеева-Клайперона, отображает взаимодействие датчика давления и газовой среды с учетом конструктивных особенностей датчика. Изменения в камерах 1 и 2 соответственно для датчика №1 (вход) описывается уравнениями:

Я Г, . ¿Т.

= г/Р _Р'"Ч + МД1 , (2)

л (31

М. = ^ ГС + ^и-МЙ 1, О)

<11 К2 1 л К2]

Изменения в камерах 1 и 2 соответственно для датчика №2:

арк2 - Я (г /р"2 -р т + (5)

где М„- массовый расход в 1-й камере датчика; Мвцх- массовый расход во 2-й камере датчика; Р®- давление в 1-й камере соответствующего датчика; Р® - давление во 2-й камере датчика; Р„ - давление на входе в 1-ю камеру датчика (Рвх= Р1); Рвы11 - давление на выходе из 2-й камеры датчика (Рвых= Р2); Р[, Р2 - давление датчика №1 и №2 соответственно; коэффициент местного сопротивления трубки на входе и выходе камер датчика.

Уравнения (2) - (5) описывают принцип действия датчиков давления, установленных на входе и выходе измерительной линии лабораторной установки. ММ измерительных каналов давления на входе и выходе системы контроля позволяют определить массовый расход газовой среды М. М^д/Р.-Р, , (б)

ММ измерительного канала влажности отображает изменение интенсивности излучения в системе, что является показателем

влагосодержания в газовой среде. На основании принципа действия оптического датчика влажности, используемого в системе, интенсивности излучения определяется по закону Ламберта-Бугера-Бэра и описывается выражением:

(7)

где 1, 10 - интенсивность монохроматического излучения на входе и выходе измерительной линии, эквивалентная электрическому сигналу датчика; к -коэффициент поглощения; абсолютная влажность газа; Ь - длина

оптического пути.

Поглощение монохроматического излучения зависит от параметров исследуемой среды, и определяется зависимостью:

=к /—, X Р„ V Т

(8)

Совокупность уравнений (1) - (8) образует ММ системы контроля и является основой для разработанной имитационной модели.

Адекватность ММ системы контроля подтверждена соответствием теоретических данных, полученных с использованием имитационной модели, с данными производственных испытаний действующей установки гранулирования суспензий Кировоградского завода твердых сплавов.

Результаты имитационного моделирования процесса измерения параметров газовой среды в системе контроля технологического процесса гранулирования представлены на рисунке 1.

О-1-т '«■*< I«™ ."«К* :с™. -—-*--

'йШтт

Темпфятур кК

....... -.....1 \ ...

_____X .......

* .......

V

\

.....^ \.....

а) ИК «Температура», К

9 T. . í'í / ас^и.вОйЛ ^сонго-гис

""............fflS^fgSaSiyiij"'***"**»

LiÎSO' 1.9749 1.9748 1.974 15746 1.9745 1.9744 1.9743 1.9742 1.9741 ; 1.97401 i 1.9739: 1.9738

- —

ш

•♦тДяалзш':« îfa входе, ВДе

-A--

10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 70 Time (iec)

85 90 95 tOO 105 110 ï 15 120 j

б) ИК «Давление» (вход), кПа

m а sjœ в®»!1

'J-^Xt .1.89601 Ъшяден» К лг, H i i i : i __ j......j

? l.8S>59 ......

j 1.8958 П\

: 1.8957 """ i \

.; 1.8956 ......

1.8955 ...... !

: 1.8954 ! ЛА„ j !

f" i ч :

j 1.8952 î" I

: 1.8951 i j... ...... .......i.............í......

; 1.8949

j i 1.8943 í 5 10 5 0 30 35 40 45 50 5 60 65 Time (sec) 0 75 &»«*» " rix _ JÇ

в) ИК «Давление» (выход), кПа

: зо.5о 30.25

I: зо.оо

-«-фшфоаъ; г/мЛ? ;

Л :

м

\

----- \ \

\ \

\ ч

\ X

......

в) ИК «Влажность», г/м Рисунок 1 - Результаты имитационного моделирования процесса измерения параметров газовой среды.

На рисунке 2 представлены вычисляемые параметры: давление в системе, расход несущей среды. Имитационная модель системы контроля позволяет проводить многофакторные имитационные исследования в переходных режимах технологического процесса ГС.

......

й'Шл

II: ШЩ^МШШМШЫЩ '

15358 1.9356 1.9354 1.9352

------—----------------------- ~ .....

1 --агзл« я« V. пст1 .... 1

/К

:П \

■ ! 11 \

г ....... — .......1...... —

л...». г- Ьг . I 1— Г Г 1 |

Тш« <ьес)

а) Изменение давления в системе, кПа. 11

<диа-о юид|эг Ш, вШ «а|а:а!в!0 ЕДиОа! вю'о'оНа с.а^а'е,»

Ш

■■ 1.51100 ! Масс ■»ВЫЙ МХ« , КГ 'С

/

1 \

1 1 \ .... ч

1.51060 .......

— *...... * ■

> 1.51050

10 1 5 20 25 30 35 40 45 50 5 60 65 70 7 Типе (вес) 5 20 85 9 0 95 100 105 110 115 120

б) Изменение массового расхода в системе, кг/с.

Рисунке 2 - Результаты имитационного моделирования вычисляемых параметров газовой среды.

В третьей главе разработан способ для измерения параметров газовой среды, позволяющий повысить точность измерительной информации в системе контроля параметров газовой среды в переходных режимах технологического процесса.

При разработке способа для измерения параметров газовой среды использовались математические модели измерительных каналов системы контроля, приведенные к виду «вход-выход», специальные методы динамической коррекции, а именно метод аналитического конструирования агрегированных регуляторов, основанный на предсказании поведения системы по характеру изменения сигнала. В результате математических преобразований и замены постоянных переменных константами, математические модели измерительных каналов системы контроля, представленные выражениями (1) - (8), преобразованы в НФК и описываются системой уравнений:

х, =

К,

К4

х„+ — х7+х, —-

7 6 К2

(х1->0;

х, = " ' [х9х + К6х1Л/х2-х2],

К„К<

X, =-

X,

к4к5

[х10х + К6Х1 д/хз — х2 ],

(9)

(10) (И)

(13)

(14)

где х1 - действительное значение температуры; х2, х, - действительное значение давления на входе и выходе датчика давления 1 соответственно; х4, х5 - действительное значение давления на входе и выходе датчика давления 2 соответственно; х6 - действительной значение влажности газового потока; х, - значение температуры, эквивалентное электрическому сигналу датчика; х2, х3 — значение давления, эквивалентное давлению в камерах 1 и 2 датчика давления 1 соответственно; х4, х5 — значение давления, эквивалентное давлению в камерах 1 и 2 датчика давления 2 соответственно; х6 - значение влажности, соответствующее электрическому сигналу датчика; К,-К17 -расчетные коэффициенты математической модели.

Ввод функций компенсирующих воздействий — управление по каждому измерительному каналу, обеспечивает движение системы в заданном многообразии.

С учетом ввода компенсирующих воздействий, система уравнений (9-13) представлена в терминах «вход-выход».

где Ву - коэффициент, определяющий фазовую траекторию движения вектора; U, — функция компенсирующего воздействия для каждого измерительного канала.

Уравнение min сопровождающего функционала J и асимптотической устойчивости в целом или в некоторой допустимой области имеет вид:

х, =B„(x,-x1)+U,

1 >

(15)

(16)

(17)

(18) (19)

где \j/(x) - некоторая функция переменной х

Уравнение экстремали имеет вид: .

Туа)+ч/ = 0,

где Т - константа, обеспечивающая движение вдоль заданного многообразия.

С ц" обеспечения движения вдоль заданного многообразия произведен последовательный ввод макропеременных в уравнения (15) -

^Макроперем^е измерительных каналов (ИК) представлены следующими выражениями: ИК температуры: V, = а.х,; ИК давления (вход):

М,3=«ЗЛ/^С; Ж Доение (выход): 4>4=а4^х4-х4,

Выполнив 4 последовательный ввод макропеременных в уравнение экстремали, ММ будет иметь вид: и1=х,-х,(1-а1).

(23)

(24)

(25)

(26)

и2 = А(х2 - х2)-в21[в„(х1 - х> х, - (а, - 1)]-Вцх1Л/х2 -х2 ;

_

из =-—(х3 -х2) —В31[Вп(х! -х,)+>4 -(а, -1)]-В32х!Л/х3-х2 ; Т, _

ид = —(х4 — х4)—В41[ВИ(Х1 -(а,-1)]-В„х,^-х4 ;

_

и5=-|-(х5 -х4)-В3,[ви(х,-х1)+х1-(а1-1)]-В52х1Л/х5-х4 .

По результатам расчета функций компенсирующих воздействий имитационная модель системы контроля дополнена соответствующими "ми. Результаты имитационного моделирования измерительных каналов параметров базовой среды при использовании предложенного способа

ПРе?™™ИамТСнного моделирования подтверждают эффективность пршГенения предложенного способа. Блок-схема алгоритма, реализующего ~ж нньШ способ, представлена на рисунке 4. Научная новизна да—го. и обоснованного способа измерения параметров

подтверждена патентом. (Патент №2423674).

Разработанное устройство для измерения параметров газовой среды включает в сХ да™ температуры, два датчика давления, установленные на^входе и выходе измерительной линии, блок обработки измерительной информации (интеллектуальный модуль), индикаторный блок и диафрагму до™Гно исполняется датчик влажности. Новизна решения подтверждена патентом РФ на полезную модель. (Патент №75045).

Система контроля параметров газовой среды, представленная на рисунке 5 реализована на лабораторной установке (ЛУ) измерения параметров газовой среды. ЛУ является макетом установки гранулирования суспензии Кировоградского завода твердых сплавов и включает в себя измерительную линию трубопровода с расположенными на ней ПИП, щит автоматики, и блок инициализации. Схема ЛУ представлена на рисунке 6.

.г,«» 0; ■ {■>:■) агуораш •

.....„

....... ......Ь М

«

....... || |\

!\

....... ;

....... \

...... ч

...... \ ч

...... ¿я__

«1— 5 50 55 0 65 70 5 0 85 90

а) ИК «Температура», К.

1.9750 азгоркгаа. ш

1.9749

; 1.9748 г1

1.9747 ......

1.9746 ...... Г: 1 1 :

: 1.9745

ч 15744 1' 1 ;

1.9743 |..... 1.....Г....... 1 1..... \ ........ ------

: 1.9742 .......

1.9741 ■1.9740 1.9739 'С г .......—••

; 1.9738 :: 1.9737

—— 0 45 50 55 60 5 70 75 0 85 90 95 100 105 110 115 и

Тш;е («с)

б) ИК «Давление» (вход), кПа.

-30.50 :j 30.25 f 30.00 ¡29.75 ¡29.50 29.25 ;29.00 i 28.75 28 5? s 28-25 :¡ 28.00

ЩШРЯЩИЩРЩЩ - •

-е-\У(!) -4-W0 óc¡ гфгорлтма - с алгоритмом

yi.......

! 4 \i Д......

:ii

т i 1...1..Л

i \

t "Л \

i....... .....К

L — —

1131! (КС)

в) ИК «Влажность», г/м3

1.8960 1 89*9

1.8958

1.895'

1.8956

- 5f3 ш ррглг a

-rSW-t:.' - «•«ИИфВНЧРМ.........

vi..... ......

......\......

/"••••....... \

к ... . . . v

N . 4

...x

0 5 10 15" 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 70 7! 80 85 90 95 100 105 110 115 120

Time (sec)

г) ИК «Давление» (выход), кПа.

Рисунок 3 - Результаты имитационного моделирования измерительных каналов параметров газовой среды с использованием алгоритма обработки измерений

Рисунок 4 - Блок - схема алгоритма, реализующего способ измерения

параметров

Измерительные приборы ЛУ являются промышленными датчиками и используются при измерении параметров на действующей установке гранулирования суспензий. Диапазон измерений датчиков согласован с условиями работы ЛУ.

-схь

Сушильная камера

{ХЗ-

г ......

1 ..... г

V

\/

111

я 5 2 с, К

чГ я й«

о ё, 2 *

о 5 В

5 э 3

АЦП

Микроконтроллер

т ы \/ \/

Интерфейсный блок

А Интерфейс с САУ или пультом оператора

Рисунок 5 - Структурная схема системы контроля параметров газовой среды.

г г , з:-.!«!

■ т.

* ь

1 1

I

I л

Рисунок 6 - Измерительная линия трубопровода лабораторной установки системы

контроля параметров газовой среды. 1 заглушка, 2 гильза для установки термометра, 3 - штуцер для установки манометра, 4 - двигатель, 5 - вентилятор.

В четвертой главе предложена методика выполнения измерений параметров газовой среды, представлены результаты экспериментальных исследований на лабораторной установке и выполнена оценка погрешностей измерительных каналов системы контроля.

Таблица 1- Результаты статистической обработки измерительной информации,

ско

Измерительный канал

«Температура» «Давление» (вход) «Давление» (выход) «Влажность»

Без алгоритма 1,279 0,656*10"3 0,637*10"3 0,233

С алгоритмом 1,135 0,631*10"' 0,620*10"' 0,164

Выполнена аппроксимация экспериментальных данных, и получены передаточные функции каждого измерительного канала.

На основе передаточных функций определены следующие качественные характеристики ИК: интегральная оценка качества; оценка по методу коэффициентов ошибок. По результатам экспериментальных данных выполнен анализ эффективности использования предложенного способа. Анализ качественных характеристик показал уменьшение интегральной ошибки в 2-14 раз, уменьшение коэффициентов ошибки в 2,5 - 4 раза в зависимости от ИК системы.

На основании разработанной методики выполнения измерений и экспериментальных исследований проанализированы априорные погрешности измерительных каналов: случайная погрешность, систематическая погрешность, погрешность гистерезиса, динамическая погрешность, дополнительная погрешность.

Таблица 2 - Значение погрешностей измерительных каналов системы контроля при С-=50°С________

д Ас Ан Адин Адоп

ИК «Температура»

Без алгоритма 0,3 0,016 0,34 0 0,008

С алгоритмом 0,3 0,009 0,01 0 0,0045

ИК «Давление» (вход)

Без алгоритма 0,5 0,007 0,012 0 0,004

С алгоритмом 0,5 0,005 0,01 0 0,003

ИК «Давление» (выход)

Без алгоритма 0,5 0,007 0,012 0 0,004

С алгоритмом 0,5 0,005 0,01 0 0,003

ИК «Влажность»

Без алгоритма 0,003 0,003 0,017 0 0,002

С алгоритмом 0,003 0,001 0,013 0 0,0006

При оценке погрешностей каждого ИК измерений выявлено, что основной составляющей, которая вносит погрешность в измерения, является погрешность Гистерезиса, возникающая вследствие инерционности датчиков. В результате вероятностно-статистической обработки экспериментальных данных выявлено, что ИК «Температура» в системе контроля обладает наибольшей погрешностью Гистерезиса. В результате применения алгоритма обработки измерительной информации погрешность Гистерезиса

уменьшается на 33 %.

В заключении сформулированы основные результаты работы и рекомендации по их использованию. Обозначены возможные направления

дальнейших исследований.

В приложении приведены дополнительные материалы, необходимые для изложения основных положений работы, и прилагаются документы, подтверждающие внедрение результатов диссертационной работы.

Основные выводы по работе:

1. предложен способ для измерения параметров газовой среды, основанный на Применении методов адаптивной динамической коррекции и аналитического| конструирования агрегированных регуляторов, позволяющий повысить точность измерительной информации в системе контроля параметров газовой среды в переходных режимах технологического процесса

гранулирования суспензий;

2. разработаны математические модели измерительных каналов, имитационная модель системы контроля параметров газовой среды;

3. разработана структура устройства, алгоритмическое и программно-техническое обеспечение для реализации предложенного способа;

4. разработана методика выполнения измерений параметров газовой среды на экспериментальной лабораторной установке;

5. выполнена оценка погрешностей измерительных каналов системы контроля параметров газовой среды.

ОСНОВНЫЕ ПУБЛИКАЦИИ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ

1 Стешина Л А Математическая модель системы измерения параметров газовых потоков. / Л.А. Стешина, Н.В. Белова // Автоматизация и современные технологии. - 2009. -№11.- С.36-38.

2 Белова Н В. Программно-аппаратная система измерения параметров газового потока. / Н.В. Белова, Л.А. Стешина // Известия вузов. СевероКавказский регион. Технические науки. - 2009. - №2. С. 18-20.

3 Белова, Н.В. Способ измерения и обработки параметров газового потока в процессе гранулирования суспензий / Н.В. Белова // Системы управления и информационные технологии, 4(38), 2009. - С. 73-77.

4. Белова H.B. Лабораторная установка для измерения параметров потоков многофазных сред. / Н.В. Белова, Л.А. Стешина // Современные проблемы науки и образования. [Электронный ресурс] - 2011. - №3.

5. Патент RU 75045 U1 G01N23/00. Устройство измерения параметров газового потока / Савиных А.Б., Стешина Л.А., Белова Н.В. (Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования «Марийский государственный технический университет»), - 2008104094/22; Заявлено 04.02.2008 // Изобретения (Заявки и патенты). - 2008. - №20.

6. Патент Ru 2423674 С2 G01N15/00. Способ для измерения параметров проточных многокомпонентных сред / Савиных А.Б., Стешина Л.А., Белова Н.В. - 2009119833/28; Заявлено 25.05.2009 // Изобретения (Заявки и патенты). -2011.-№19.

7. Белова, Н.В. Применение ПФЭ при измерении параметров газового потока. / Н.В. Белова, O.A. Малинина // Молодой ученый. - г. Чита. №4-2010. с. 65-70.

8. Белова, Н.В. Разработка эффективных планов проведения активного эксперимента технологических процессов гранулирования суспензий. // Н.В. Белова, O.A. Малинина // Ежегодная научно-техническая конференция профессорско-преподавательского состава, аспирантов и студентов МарГТУ - Йошкар-Ола, 2009.

9. Белова, Н.В. Система измерения параметров газового потока в трубопроводе / Н.В. Белова // Труды 3-й международной конференции молодых учёных и студентов «Актуальные проблемы современной науки». Естественные науки. Часть 12. Секция: НЕФТЕХИМИЯ, ОХРАНА ТРУДА. Самара. 2007. С. 4-6.

Ю.Белова, Н.В. Способ и алгоритм повышения динамической точности измерения параметров газовой среды / Н.В. Белова, Л.А. Стешина, И.О. Танрыведиев // Вестник МарГТУ, секция Радиотехника. - 2009. №2 (6). С.78-82.

П.Белова, Н.В. Алгоритм обработки информации при измерении параметров газового потока / Н.В. Белова // Наука и технологии. Тезисы докладов XXIX Российской школы, посвященной 85-летию со дня рождения академика В.П. Макеева. - Миасс: МСНТ, 2009.- С. 30.

12. Белова, Н.В. Анализ результатов имитационного моделирования при измерении параметров в процессе гранулирования суспензий. / Н.В. Белова, А.Б. Савиных, Л.А. Стешина // Материалы межрегиональной конференции «Моделирование и создание объектов энерго ресурсосберегающих технологий». - г. Волжский, 2009 г.

13. Белова, Н.В. Аппаратно - программный комплекс измерения параметров потоков многофазных сред / Н.В. Белова, Л.А. Стешина // Инновационные разработки вузовской науки - российской экономике: сб. статей. / Йошкар-Ола, Марийский гос. техн. ун-т, 2008. - С. 72-75.

14. Белова, H.B. Имитационная модель измерения параметров газового потока. /Сб. статей профессорско-преподавательского состава, докторантов, аспирантов и студентов МарГТУ по итогам НТК в 2009 г. - Йошкар-Ола: Марийский государственный технический университет, 2009. - С. 43-43.

15. Белова, Н.В. Оптимизация измерения параметров газового потока в переходных j режимах работы технологических процессов. / Н.В. Белова // «Математическое моделирование и дифференциальные уравнения»: тез. Докладов Второй международной научной конференции. Часть I. - Минск, Институт математики HAH Беларуси, 2009. С. 24-25.

16. Белова, Н.В. Проблемы управления динамическими объектами в энерго- и ресурсоемких производствах / Н.В. Белова, А.Б. Савиных, JLA. Стешина // материалы международной научно-технической конференции «Проблемы автоматизации и управления в технических системах 2009».-Пенза, изд-во Пензенский гос.ун-т, 2009.

17. Белова, Н.В. Разработка структуры измерительной системы параметров газовых потоков / Н.В. Белова, JI.A. Стешина // XI Вавиловские чтения: материалы конференции с международным участием. Йошкар-Ола, 2007.-С. 311 -1312.

18. Стешина!, Л.А., Проблемы контроля параметров газовой несущей среды. / Л.А. Стешина, Н.В. Белова // Материалы 8-й международной научно-технической конференции ПТСПИ'2009. - Владимир: Изд-во Владим. Гос. ун-т, 2009. - С. 204-207.

Подписано к печати 14.11.2012. Тираж 100 экз. Кол-во стр. 22. Заказ № 53-12 Бумага офсетная. Формат А-5. Печать RISO Отпечатано в типографии ООО «РауШ мбх» Лицензия Серия ПД № 12-0092 от 03.05.2001г. 634034, г. Томск, ул. Усова 7, ком. 046 тел. (3822) 56-44-54

СПИСОК СОКРАЩЕНИЙ.

ВВЕДЕНИЕ.

1. СОСТОЯНИЕ ВОПРОСА И ЗАДАЧИ ИССЛЕДОВАНИЙ.

1.1. Структура и состав системы автоматического управления.

1.2. Система контроля. Понятия и основы.

1.2.1. Методы проведения технических измерений.

1.2.2. Источники погрешностей измерений системы контроля.

1.2.3. Оценка точности измерения.

1.2.4. Методы повышения эффективности измерений.

1.3. Приборы контроля в системе автоматического управления технологическим процессом гранулирования суспензий.

1.3.1. Установка гранулирования суспензий методом распылительной сушки.

1.3.2. Особенности динамики газового потока в процессе гранулирования суспензий методом распылительной сушки.

1.3.3. Обеспечение эффективности работы системы управления процессом гранулирования суспензий.

1.4. ВЫВОДЫ.

2. РАЗРАБОТКА МАТЕМАТИЧЕСКОЙ МОДЕЛИ ПРОЦЕССА ИЗМЕРЕНИЯ ПАРАМЕТРОВ ГАЗОВОЙ СРЕДЫ.

2.1. Разработка математических моделей измерительных каналов системы контроля при управлении процессом гранулирования суспензий.

2.1.1. Математическая модель измерительного канала температуры газовой среды в установке гранулирования суспензий.

2.1.2. Математическая модель измерительного канала давления.

2.1.3. Математическая модель измерительного канала влажности.

2.1.4. Математическая модель системы контроля.

2.2. Построение имитационной системы контроля параметров газовой среды.

2.2.1. Построение имитационной модели системы контроля.

2.2.1. Проверка адекватности разработанной математической модели .53 2.3. ВЫВОДЫ.

3. РАЗРАБОТКА СПОСОБА И УСТРОЙСТВА ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ПАРАМЕТРОВ ГАЗОВОЙ СРЕДЫ В СИСТЕМЕ УПРАВЛЕНИЯ ПРОЦЕССОМ ГРАНУЛИРОВАНИЯ СУСПЕНЗИЙ.

3.1. Разработка способа для измерения параметров газовой среды обработки технологического процесса.

3.1.1. Способы обработки измерительной информации.

3.1.2. Разработка способа для измерения параметров газового потока в технологическом процессе гранулирования суспензий.

3.1.3. Оценка эффективности использования способа для измерения параметров газовой среды на основе имитационной модели.

3.2. Разработка структуры устройства системы контроля параметров газовой среды, как элемента системы управления технологическим процессом гранулирования суспензий методом распылительной сушки.

3.3. Алгоритм измерения параметров газовой среды в системе контроля технологического процесса гранулирования суспензий.

3.4. ВЫВОДЫ.

4. ПРАКТИЧЕСКОЕ ИСПОЛЬЗОВАНИЕ РЕЗУЛЬТАТОВ И ОЦЕНКА ПОВЫШЕНИЯ ЭФФЕКТИВНОСТИ ИЗМЕРЕНИЙ ПАРАМЕТРОВ ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО ПРОЦЕССА.

4.1. Лабораторная установка измерения параметров газовой среды.

4.2. Методика проведения экспериментальных исследований.

4.2.1. Планирование эксперимента.

4.2.1.1. Полный факторный эксперимент.

4.3. Оценка точности измерений в системе контроля по результатам экспериментальных исследований.

4.3.1. Оценка качественных характеристик измерительных каналов.

4.3.2. Оценка погрешности измерений измерительных каналов.

4.4. ВЫВОДЫ.

Одной из важных проблем при разработке систем автоматического управления с целью обеспечения качества выпускаемой продукции, энерго-, ресурсосбережение в различных технологических процессах является своевременное получение достоверной информацией о параметрах технологического процесса. Разработка способа обработки информативных сигналов, основанного на применении методов адаптивной динамической коррекции, на предсказании поведения системы по характеру изменения сигнала, способствует построению оптимального закона управления и позволяет решить поставленную задачу.

В диссертационной работе представлен способ измерения параметров газовой среды, позволяющий повысить точность измерительной информации в системе контроля параметров газовой среды. Способ разработан на основе применения специальных методов адаптивной динамической коррекции.

При проведении исследований разработаны математические модели измерительных каналов и имитационная модель системы контроля технологического процесса гранулирования суспензий, разработана лабораторная установка для измерения параметров газовой среды, позволяющая проводить многофакторные экспериментальные исследования. Выполнена проверка адекватности разработанных моделей, анализ экспериментальных данных и проведена оценка эффективности использования предложенного способа для измерения, что подтверждает достоверность и обоснованность результатов диссертационных исследований.

Актуальность темы.

Контроль параметров технологического процесса одно из эффективных средств достижения выпуска продукции высокого качества и важнейшая функция управления процессом. Для предотвращения потерь энергетических и материальных ресурсов в ходе технологического процесса гранулирования суспензий необходимо обеспечить своевременное получение достоверной информации о параметрах технологического процесса, с максимальной точностью измерительной информации в переходных режимах технологического процесса. Недостоверная информация о параметрах газовой среды, использующейся как несущей в процессе гранулирования суспензий, особенно в переходных режимах технологического процесса, является причиной «ложного» управления системой. Контроль таких параметров газовой среды как температура, давление, расход, влажность газовой среды и обеспечение оптимальных условий хода технологического процесса при быстроизменяющихся процессах тепло- и массообмена, является важной задачей для сохранения физико-химических свойств выпускаемого конечного продукта.

В диссертации представлен анализ работ известных отечественных и зарубежных ученых: В.П. Шевчука, Я. Пиотровского, П.В. Новицкого, Дж. Тейлора, В.А. Грановского, В.И. Лачкова и д.р., в которых исследованы вопросы точности при измерениях, предложены методики определения и повышения точности измерений. Авторами рассмотрены подходы к обеспечению точности измерительной информации о параметрах технологического процесса. Особенности технологического процесса в переходных режимах, качественные характеристики приборов контроля снижают возможность построения оптимальных алгоритмов управления процессом.

Таким образом, важной и актуальной задачей является контроль параметров газовой среды в процессе гранулирования суспензий, а именно обеспечение максимальной точности измерительной информации в переходных режимах технологического процесса.

Целью диссертационной работы является повышение точности измерений параметров газовой среды, создание алгоритмического и программно-технического обеспечения процессов обработки информативных сигналов и представления результатов измерений в системе контроля параметров газовой среды технологического процесса гранулирования суспензий.

Научная задача диссертации: совершенствование способа расчета и обработки информативных сигналов, основанного на применении специальных методов адаптивной динамической коррекции, позволяющего повысить точность измерительной информации в системе контроля параметров газовой среды, с целью обеспечения качества готовой продукции и эффективности работы системы автоматического управления технологическим процессом гранулирования суспензий.

Для решения поставленной задачи необходимо решить ряд взаимосвязанных частных задач:

- провести анализ факторов, влияющих на точность измерительной информации в каналах системы контроля параметров газовой среды в переходных режимах технологического процесса;

- разработать математические модели измерительных каналов системы контроля и имитационную модель системы контроля параметров газовой среды. Провести имитационные и экспериментальные исследования;

- разработать способ измерения параметров газовой среды, алгоритмическое и программно-техническое обеспечения его реализации. Предложенный алгоритм реализовать на лабораторной установке измерения параметров газовой среды;

- разработать методику выполнения измерений для проведения экспериментальных исследований.

Методы исследования. Для решения поставленной задачи использовались методы современной теории управления и идентификации динамических систем, теории измерений и измерительных преобразователей, статистического оценивания параметров процессов и оптимальной фильтрации, имитационного моделирования и экспериментального исследования, вероятностно-статистической обработки результатов.

Научная новизна работы определяется следующими основными результатами:

- разработаны математические модели измерительных каналов системы контроля параметров газовой среды технологического процесса гранулирования суспензий;

- предложена имитационная модель системы контроля параметров газовой среды, позволяющая проводить многофакторные имитационные эксперименты;

- предложен способ измерения параметров газовой среды, позволяющий повысить точность измерительной информации в системе контроля параметров газовой среды в переходных режимах технологического процесса. Разработанный способ основывается на методах адаптивной динамической коррекции и аналитического конструирования агрегированных регуляторов;

- разработано алгоритмическое и программно-техническое обеспечение для реализации предложенного способа;

- разработана методика выполнения измерений.

Практическая значимость работы состоит в том, что предложенный способ и разработанное устройство реализованы в системе контроля лабораторной установки измерения параметров газовой среды, оснащенной промышленными измерительными приборами для проведения многофакторных экспериментальных исследований.

Диссертационные исследования проведены в рамках программы:

- «Участник молодежного научно-инновационного конкурса» («У.М.Н.И.К.») по государственному контракту № 6041р/8519 «Разработка новых образцов техники в области машиностроения, радиотехники и средств управления с использованием критических технологий»;

- «Развитие научного потенциала высшей школы (2009-2010 годы)» № 2.1.2/6206 «Исследование устойчивости и обеспечение инвариантности энергосберегающих систем адаптивного управления динамическими объектами»;

- ФЦП «Научные и научно-педагогические кадры инновационной России» на 2009 - 2013 годы проект № НК-136П (2).

Достоверность и обоснованность полученных результатов базируется на построении адекватных математических моделей, применении современных методов анализа измерительных каналов, согласовании теоретических положений с результатами, полученными в ходе естественного функционирования устройства по предложенному способу, а также на опыте внедрения и применения приборов контроля параметров газовой среды в технологических процессах гранулирования суспензий методом распылительной сушки.

На защиту выносятся:

- способ измерения параметров газовой среды, позволяющий повысить точность измерительной информации в системе контроля параметров газовой среды в переходных режимах технологического процесса;

- математические модели измерительных каналов системы контроля параметров газовой среды технологического процесса гранулирования суспензий;

- имитационная модель системы контроля параметров газовой среды технологического процесса гранулирования суспензий и результаты экспериментальных исследований;

- алгоритм обработки информативных сигналов и результаты измерений в системе контроля;

- методика выполнения измерений параметров газовой среды.

Реализация и внедрение результатов работы.

Полученные научно-технические результаты внедрены в производственный процесс ООО «Гласстрейд-Стекольный завод».

Результаты исследований используются в научно-исследовательском процессе ФГБОУ ВПО «Поволжский государственный технологический университет». Разработанная структура устройства, способ для измерения параметров газового потока, обеспечивающий точность измерительной информации в системе контроля параметров газовой среды, используются в учебном процессе специальности 220500.65 «Проектирование и технология электронных средств» и специальности 210100.65 «Управление и информатика в технических системах» кафедрой «Проектирование и производство электронно-вычислительных средств» ФГБОУ ВПО «Поволжский государственный технологический университет» при проведении занятий по дисциплинам «Теория автоматического управления» и «Учебная научно-исследовательская работа студентов», «Информационно-измерительные системы и комплексы».

Использование результатов диссертационной работы в производственном, научно - исследовательском и учебном процессах подтверждается актами о внедрении и использовании.

Личный вклад автора. Автором разработаны:

- математические модели измерительных каналов системы контроля параметров газовой среды технологического процесса гранулирования суспензий методом распылительной сушки;

- имитационная модель системы контроля;

- алгоритмическое и программно-техническое обеспечение системы контроля, позволяющее реализовать разработанный способ измерения параметров газовой среды;

- методика выполнения измерений параметров газовой среды на экспериментальной лабораторной установке.

Апробация работы. Основные результаты работы обсуждались и докладывались на 3-ей международной конференции молодых ученых и студентов «Актуальные проблемы современной науки» (г. Самара 2007 г.), Всероссийской НПК «Инновационные разработки вузовской науки российской экономике» (г. Йошкар-Ола, 2008 г.), Международной научной студенческой конференции по естественнонаучным и техническим дисциплинам (г. Йошкар-Ола, 2008 г.) НТК профессорско-преподавательского состава МарГТУ (г. Йошкар-Ола 2008 г., 2009 г., 2010 г.), Всероссийской междисциплинарной научной конференции с международным участием (г. Йошкар-Ола, 2007 г.), VIII Международной научно-технической конференции «Перспективные технологии в средствах передачи информации - ПТСПИ'2009» (Владимир-Суздаль, 2009 г.), (XXIX Российской школе по проблемам науки и технологий, посвященной 85-летию со дня рождения академика В.П. Макеева (г. Миасс Челябинская обл., 2009 г.), Второй международной научной конференции - «Математическое моделирование и дифференциальные уравнения» (Минск, Республика Беларусь, 2009г.); Международной научно-технической конференции «Проблемы автоматизации и управления в технических системах 2009» (г. Пенза, 2009 г.); Межрегиональной конференции «Моделирование и создание объектов энергоресурсосберегающих технологий» (г. Волжский, 2009 г.); IX Всероссийской школе-конференции молодых ученых «Управление большими системами» (г. Липецк, 2012); Расширенном заседании кафедры проектирования и производства ЭВС ФГБОУ ВПО «ПГТУ», 2012 г.

Публикации. Основное содержание диссертационной работы отражено в 18 печатных работах, в том числе, в 4 статьях периодических изданий из перечня ВАК, в 3 других научных журналов, 7 материалах и 2 тезисах докладов. На предложенные технические решения получено2 патента РФ.

Структура диссертационной работы

Диссертация содержит введение, четыре главы основного текста, заключение, список использованной литературы из 124 наименований, приложения. Объем работы составляет 124 страницы машинописного текста, включая 21 рисунок, 8 таблиц.

4.4. ВЫВОДЫ.

1. Разработана методика выполнения экспериментальных исследований. В основе разработки методики используются методы оптимизации проведения экспериментальных исследований и проверки правильности выполнения измерений.

2. Разработан ПФЭ с целью проверки правильности функционирования используемой лабораторной установки и выбора оптимальных условий проведения эксперимента.

3. Проведены экспериментальные исследования. Выполнен сравнительный анализ результатов экспериментальных исследований с использованием разработанного способа и без него. Сравнительный анализ выполнен на основании оценки общей погрешности измерительных каналов и качественным характеристикам информативных сигналов. По результатам экспериментальных исследований установлено улучшение метрологических характеристик результатов измерения.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Главным результатом диссертационной работы является решение важной научно-технической задачи - совершенствование способа расчета и обработки информативных сигналов, позволяющего повысить точность измерительной информации в системе контроля параметров газовой среды, с целью обеспечения качества готовой продукции и эффективности работы системы автоматического управления технологическим процессом гранулирования суспензий и устройства для его реализации.

В результате поставленных в диссертационной работе задач получены следующие результаты.

- предложен способ измерения параметров газовой среды, позволяющий повысить точность измерительной информации в системе контроля параметров газовой среды в переходных режимах технологического процесса;

- разработаны математические модели измерительных каналов и имитационная модель системы контроля параметров газовой среды технологического процесса гранулирования суспензий;

- разработано алгоритмическое и программно-техническое обеспечение для реализации предложенного способа;

- разработана методика выполнения измерений параметров газовой среды для проведения экспериментальных исследований измерения параметров газовой среды на лабораторной установке;

- проведены исследования метрологических характеристик измерительных каналов параметров газовой среды.

1. Адлер, Ю.П. Планирование эксперимента при поиске оптимальных условий / Ю.П.Адлер, Е.В.Маркова, Ю.В.Грановский. М.: «Наука», 1976.-279 с.

2. Адлер, Ю.П. Введение в планирование эксперимента / Ю.П. Адлер. М.: Металлургия, 1968. - 155 с.

3. Акулич, A.B. Исследование движения частиц твердой фазы во вращающемся газовом потоке для решения задачи фракционной сушки материалов / A.B. Акулич, B.C. Сажин, А.Г. Егоров Теоретические основы химических технологий. Т.33.-1999. -№6. - С. 608-611.

4. Алгоритмизация в автоматизированных системах управления / Б.Б.Тимофеев и др.. Киев: Техника, 1972. - 240 с.

5. Алейников, А.Ф. Датчики (перспективные направления) / А.Ф. Алейников, В.А. Гридчин, М.П. Цапенко. Новосибирск: Изд-во НГТУ, 2001. - 176 с.

6. Бакластов, A.M. Проектирование, монтаж и эксплуатация тепломассообменных установок: Учеб. пособие для вузов / A.M. Бакластов, В.А. Горбенко, П.Г. Удыма; Под ред. A.M. Бакластова. М.: Энергоиздат, 1981.-336 с.

7. Белов, М. П. Технические средства оптиматизации и управления: Учебное пособи / М.П. Белов. СПб.: СЗТУ, 2006. - 1984с.

8. Белова, Н.В. Лабораторная установка для измерения параметров потоков многофазных сред. / Н.В. Белова, JI.A. Стешина // Современные проблемы науки и образования. Электронный ресурс. 2011. - №3.

9. Белова, Н.В. Применение ПФЭ при измерении параметров газового потока. / Н.В. Белова, O.A. Малинина // Молодой ученый. г. Чита. №4-2010. с. 65-70.

10. Белова, Н.В. Программно-аппаратная система измерения параметров газового потока. / Н.В. Белова, JI.A. Стешина // Известия вузов. Северо-Кавказский регион. Технические науки. 2009. - №2. С. 18-20.

11. Белова, Н.В. Разработка структуры измерительной системы параметров газовых потоков / Н.В. Белова, JI.A. Стешина // XI Вавиловские чтения: материалы конференции с международным участием. Йошкар-Ола, 2007.-С. 311 -312.

12. Белова, Н.В. Способ и алгоритм повышения динамической точности измерения параметров газовой среды. / Н.В. Белова, JI.A. Стешина, И.О. Танрыведиев // Вестник МарГТУ, секция Радиотехника. 2009. №2 (6). С. 78-82.

13. Белова, Н.В. Способ измерения и обработки параметров газового потока в процессе гранулирования суспензий// Системы управления и информационные технологии, 4(38), 2009. С. 73-77.

14. Берлинер, М.А. Измерения влажности. / М.А. Берлинер. Изд. 2-е, перераб. и доп. - М.: «Энергия», 1973. - 400с., ил.

15. Бирюков, C.B. Методы и средства измерений: Учебное пособие / Бирюков C.B., Чередов А.И. Омск: Изд-во ОмГТУ, 2001. - 88 с.

16. Блохин, В. Г. Современный эксперимент: подготовка, проведение, анализ результатов / В. Г. Блохин и др..; Под ред. О. П. Глудкина / — М.: Радио и связь, 1997. — 232 с.

17. Бояринов, А.И. Методы оптимизации в химической технологии / А.И. Бояринов, В.В. Кафаров 2-е изд. - М.: Химия, 1957. - 576 с.

18. Вавилов, В.Д. Интегральные датчики / В. Д. Вавилов.

19. Нижегород. гос. техн. ун-т. Н. Новгород, 2003. - 503 с.

20. Вовна, A.B. Алгоритм и имитационная математическая модель измерительного канала температуры при обработке экспериментальных данных / A.B. Вовна, A.A. Зори, В.П. Тарасюк // Известия ЮФУ. Технические науки. 2010. - №5. - С.70-74.

21. Воронов, В.Г. Автоматическое управление процессами сушки / В.Г. Воронов, З.Н. Михайлецкий. К.: Техника, 1982. - 112 с.

22. ГОСТ 19.701-90. Схемы алгоритмов, программ, данных и систем. Условные обозначения и правила выполнения. введ. 1992-01-01. - М.: ИПК. Издательство стандартов, 1992. -24 с.

23. ГОСТ 8.009-84. Нормируемые метрологические характеристики средств измерений. введ. 1986-01-01. - М.: ИПК Издательство стандартов, 1984.-27с.

24. ГОСТ 8.207-76. Прямые измерения с многократными наблюдениями. Методы обработки результатов наблюдений. Основные положения. введ. 1977-01-01. - М.: Издательство стандартов, 2006. - 10 с.

25. ГОСТ Р 8.563-2009. Методики измерений. введ. 2009 - 12 - 15. М.: Стандартинформа, 2010. - 20 с.

26. ГОСТ Р8.596-2002. Метрологическое обеспечение измерительных систем. Основные положения. введ. 2003 - 03 -01. - М.: Госстандарт России, 2003.-24 с.

27. Грановский, В.А. Методы обработки экспериментальных данных при измерениях / Грановский В.А., Сирая Т.Н. Д.: Энергоатомиздат. Ленинград, отд-ние, 1990. - 288 с.

28. Джексон. Р.Г. Новейшие датчики: Пер. с англ./ Р.Г. Джексон. М.:1. Техносфера, 2007. 384с.

29. Джонсон, Н. Статистика и планирование эксперимента в технике и науке: Методы и планирование эксперимента. Пер. с англ. / Н. Джонсон, Ф. Лион М.: Мир, 1981.- 520 с.

30. Долинский, A.A. Оптимизация процессов распылительной сушки. / A.A. Долинский, Г.К. Иваницкий. К.: Наукова думка, 1984. - 238с.

31. Дроф, Р. Современные системы управления: Пер. с англ. Б.И.Копылова. / Р. Дроф, Р. Бишоп. М.: Лаборатория базовых знаний, 2002. -832с.

32. Елизарова, Т.Г. Лекции Математические модели и численные методы в динамике жидкости и газа. Подходы, основанные на системах квазигазодинамических и квазигидродинамических уравнений. / Т.Г. Елизарова // М.: Физический факультет МГУ, 2005. - 224 с.

33. Заико, А.И. Состояние и перспективы комплексного подхода к определению погрешностей измерений / А.И. Заико // Уфа: УГАТУ. 2007. -Т9, №6. - С. 23-32.

34. Зайцев, Г.Ф. Теория управления и регулирования. / Г.Ф. Зайцев. -2-е изд., перераб. и доп. К.: Выщашк. Головное изд-во, 1989.-431 с.

35. Захаров Ю.В. Математическое моделирование в технологии электронных средств. Й-Ола: МарГТУ, 2003. - 62 с.

36. Захарченко, В.Е. Контроль достоверности значений параметров в АСУТП / В.Е. Захарченко // Автоматизация в промышленности. 2008. - №7. - С.10-14

37. Зори, A.A. Критерии оценивания эффективности информационно-измерительных систем / A.A. Зори, В.Д. Коренев // Известия ЮФУ. Технические науки Тематический выпуск. 2008. - №2. - С.40-46.

38. Иванова, Г.М. Теплотехнические измерения и приборы: учебник для вузов / Г.М.Иванова, Н.Д.Кузнецов, В.С.Чистяков. М.: Издательство МЭИ, 2005.-460 с.

39. Капустин, Н.М. Автоматизация производственных процессов вмашиностроении / Н.М.Капустин и др.; Под ред. Н.М.Капустина. М.: Высшая школа, 2004. - 415 с.

40. Касаткин, A.C. Оценка эффективности автоматизированных систем контроля. / А.С.Касаткин, И.В. Кузьмин. М.: Энергия, 1967. - 80 с.

41. Касилов, В.Ф. Справочное пособие по гидрогазодинамике для теплоэнергетиков./ В.Ф. Касилов. М.: Издательство МЭИ, 2000. - 272 с.

42. Клаассен, К.Б. Основы измерений. Электронные методы и приборы в измерительной технике: Пер. с англ. / К.Б. Клаасен. М.: Постмаркет, 2000. - 352 с.

43. Коваль, Н.И. О проблемах измерения насыщенного пара: Материалы Четвертой Российской научно-технической конференции «Энергосбережение в городском хозяйстве, энергетике, промышленности». / Н.И. Коваль, Шароухова В.П. Ульяновск, 24-25 апреля 2003.

44. Колесников, A.A. Синергетическая теория управления (Инварианты, оптимизация, синтез). / A.A. Колесников. Таганрог; М. Гос. радиотехн. ун-т; Энергоатомиздат, 1994. - 344с.

45. Котюк, А.Ф. Датчики в современных измерениях. М.: Радио и связь, Горячая линия - Телеком, 2006. - 96 с. - (Московская радиобиблиотека; Вып. 12777).

46. Кочетков, В.Н. Гранулирование минеральных удобрений. / В.Н.Кочетков М., «Химия», 1975. -224 с.

47. Кузьмин, И.В. Оценка эффективности и оптимизация автоматических систем контроля и управления. / И.В. Кузьмин. М.: Советское радио, 1971. - 296 с.

48. Куликовский, K.JL, Купер В.Я. Методы и средства измерений. / K.JI. Куликовский, В.Я. Купер. М.: Энергоатомиздат, 1986. - 448 с.

49. Лыков, М.В. Сушка распылением / М.В.Лыков. М.: Пищепромиздат, 1955. - 120 с.

50. Манин, А.П. Системный подход к проблеме моделирования информационно-измерительных комплексов / А.П. Манин // Известия Вузов.

51. Северокавказский регион. Естественные науки. Приложение. 2004. - №7. -С. 22-32.

52. Методы планирования и обработки результатов инженерного эксперимента: Конспект лекций (отдельные главы из учебника для вузов) / H.A. Спирин и др.; Под общ.ред. H.A. Спирина. Екатеринбург: ГОУ ВПО УГТУ-УПИ, 2004. - 257 с.

53. Методы планирования эксперимента Электронный источник. http://elib.ispu.ru/library/lessons/Kazakov/

54. Ми 2233 2000. Обеспечение эффективности измерений при управлении технологическими процессами. Основные положения. М.: ВНИИМС Госстандарта России, 2000. - 7 с.

55. МИ 2439-97. Метрологические характеристики измерительных систем. Номенклатура. Принципы регламентации, определения и контроля. -М.: ВНИИМС Госстандарта России, 1997 8с.

56. Миронов, Э.Г. Методы и средства измерений. Учебное пособие. / Э.Г. Миронов. 2009 г. - 463 с.

57. Михеев, М.А., Михеева И.М. Основы теплопередачи. / М.А. Михеев, И.М. Михеева. М.: Энергия, 1977. - 320с

58. Муромцев, Д-Ю. Методы и алгоритмы синтеза энергосберегающего управления технологическими объектами: монография / Д.Ю. Муромцев. Тамбов; М.; СПб; Баку; Вена: Изд-во «Нобелистика», 2005.-202 с.

59. Налимов, В.В. Статистические методы планирования экспериментальных экспериментов / В.В. Налимов, H.A. Чернова. М.: «Наука», 1965.-340 с.

60. Налимов, В.В. Теория эксперимента. / В.В. Налимов. М.: Наука, 1971.-208 с.

61. Никитин, A.B.Параметрический синтез нелинейных систем автоматического управления: Монография / A.B. Никитин, В.Ф. Шишкин. Под ред. В.Ф. Шишлакова. СПбГУАП. СЛб., 2003. - 358 с.

62. Нинул, A.C. Оптимизация целевых функций. Аналитика. Численные методы. Планирование эксперимента. / A.C. Нинул. -ФИЗМАТЛИТ, 2009. 336 с.

63. Новицкий, П. В. Основы информационной теории измерительных устройств / П. В. Новицкий. Л. : Энергия, 1968. - 248 с.

64. Новицкий, П.В. Оценка погрешностей результатов измерений. 2-е изд., перераб. и доп. / П.В. Новицкий, H.A. Зограф. - Л.: Энергоатомиздат. Ленинград.отд-ние, 1991. - 304 с.

65. Новые идеи в планировании эксперимента. / Под редакцией В.В. Налимова. Издательство «Наука», Главная редакция физико-математической литературы, М., 1969 г. - 334 с.

66. Номенклатурный каталог ПГ «Метран» 2001г. Челябинск: Книга, 2001.-386с.

67. Орнатский, П.П. Автоматические измерения и приборы. П.П. Орнадский. 2-е изд., перераб. и доп. - Киев: Вища школа. Головное изд-во,1983. - 455с.

68. Основные термины в области метрологии : словарь-справочник / , М. Ф. Юдин и др.; Ред. Ю. В. Тарбеев . М. : Изд-во стандартов, 1989 . -113 с.

69. Павлов, В.И. Оптимизация функционирования измерительных систем / В.И. Павлов // Известия томского политехнического университета. Т.317,- 2010. №4. - с. 104-106.

70. Патент Ru 2091576 Е 21 В 47/00. Измерительная линия и способ измерения газодинамических параметров / М.Н.Середа и др. (Северный филиал ТюменНИИГипрогаза). №93032698/03; Заявлено 23.06.1993 // Изобретения (Заявки и патенты), 1993. - №3

71. Патент Ru 2159847 Е21В43/00. Устройство и способ контроля характеристик газового потока / Кононов В.И., Березняков А.И., Облеков Г.И., Харитонов А.Н., Малков A.B., Жильцов А.И. 2008. №10.

72. Патент Ru 2423674 С2 G0INI5/00. Способ для измерения параметров проточных многокомпонентных сред / Савиных А.Б., Стешина JI.A., Белова Н.В. 2009119833/28; Заявлено 25.05.2009 // Изобретения (Заявки и патенты). - 2011. - № 19.

73. ПБ 08-624-03 Правила безопасности нефтяной и газовой промышленности.

74. ПБ 12-529-03 Правила безопасности систем газораспределения и газопотребления.

75. Петров, Б.Н. Принципы инвариантности в измерительной технике / Б.Н.Петров и др.. М.: Наука, 1976. - 244с.

76. Петров, В.В. Основы динамической точности автоматических информационных устройств и систем / В.В. Петров, А.С. Усков. М.: Машиностроение, 1976. - 212 с.

77. Петухов, И.В. Эргатические системы: техногенная безопасность Текст.: монография / И. В. Петухов, J1. А. Стешина. Воронеж : Научная книга, 2012. - 280 с. : ил., табл.; 21 см.

78. Пиотровский Я. Теория измерения для инженеров / Я. Пиотровский. М.: Мир, 1989. - 335 с.

79. Преобразователь измерительный разности давлений САПФИР-22 ДД-Вн. 65 с.

80. Пытьев, Ю.П. Методы анализа и интерпретации эксперимента / Ю.П. Пытьев. М.: изд-во Моск.ун-та, 1990. - 286 с.

81. Пытьев, Ю.П. Методы математического моделирования измерительно-вычислительных систем. Изд. 2-е, перераб. / Ю.П. Пытьев. -М.: ФИЗМАТ ЛИТ, 2004. 400 с.

82. РМГ 29-99. ГСИ. Метрология. Основные термины и определения. М.: ИПК Издательство стандартов. - 1999. - 44с.

83. РМГ 64-2003. Обеспечение эффективности измерений при управлении технологическими процессами. Методы и способы повышения точности измерений. М.: ИПК Издательство стандартов. - 2004. - 13с.

84. Рудобашта, С.П. Нестационарная массоотдача частиц сферической формы / С.П. Рудобашта, Э.М. Карташов // Инженерно-физический журнал. -1997. Т. 70, № 6. - С. 930-936.

85. Рыков, В.В., Математическая статистика и планирование эксперимента. / В.В. Рыков, В.Ю.Иткин. М.: Российский государственный ун-т нефти и газа им. И. М. Губкина, 2008. - 210 с.

86. Селиванова, З.М. Интеллектуализация информационно-измерительных систем неразрушающего контроля теплофизических свойств твердых материалов. / З.М. Селиванова. М.: Издательство Машиностроение-1, 2006. - 184с.

87. Сергеев, А.Г. Метрология. Карманная энциклопедия студента: учебное пособие. / А.Г. Сергеев, В.В. Крохин М.: Логос, 2001. - 376с.

88. Солдаткин, В.В. Анализ погрешностей и методы повышения точности измерительных приборов и систем: Учебное пособие. / В.В. Солдаткин, В.М. Солдаткин. Казань: Изд-во Казан.гос. техн. ун-та, 2009. -248с.

89. Солодов, A.B. Теория информации и ее применение к задачам измерения и контроля / A.B. Солодов. М.: Наука, 1967. - 432с.

90. Солодовников, В.В. Теория автоматического управления техническим системами: Учеб. пособие /В.В. Солодовников, В.Н. Плотников, A.B. Яковлев. М.: Изд-во МГТУ, 1993. - 492 е.: ил.

91. Солодовников, В.В. Теория сложности и проектирование систем управления / В.В. Солодовников, В.И. Тумаркин. М.: Наука: Физматлит, 1990.- 168 с.

92. Справочник машиностроителя: В 6 т.; Под ред. Н.С.Ачеркана. 3-е изд., исправ. И доп. - М.: Машгиз, 1961. - 740с. - Т.2.

93. Стахеев, И.В. Основы проектирования процессов и аппаратов пищевых производств / И.В. Стахеев. Минск: Высшая школа, 1972. - 304 с.

94. Стешина, Л.А. Математическая модель системы измерения параметров газовых потоков. / Л.А. Стешина, Н.В. Белова // Автоматизация и современные технологии. 2009. - № 11. - С.36-38.

95. Стешина, Л.А. Синтез устройств систем управления процессом гранулирования суспензий твердых сплавов: Дис. канд. техн. наук / Л.А. Стешина. Марийский гос. техн. ун-т. - Й-Ола, 2003. - 133с.

96. Стешина, JI.A., Проблемы контроля параметров газовой несущей среды. / Л.А. Стешина, Н.В. Белова// Материалы 8-й международной научно-техничесой конференции ПТСПИ'2009. Владимир: Изд-во Владим. Гос. унт, 2009. - С. 204-207.

97. Техническое описание и инструкция по эксплуатации 2В0.289.106 ТО, 1992.-71 с.

98. Тихомиров, В.Б. Планирование и анализ эксперимента (при проведении исследований в легкой и текстильной промышленности). / В.Б. Тихомиров. М.: Легкая индустрия, 1974. - 262 с.

99. Третьяк, Л.Н. Обработка результатов наблюдений: Учебное пособие. Л.Н. Третьяк. Оренбург: ГОУ ОГУ, 2004. - 171с.

100. Туз, Ю.М. Структурные методы повышения точности измерительных устройств / Ю.М. Туз. Издательство «Вища школа», 1976. -256с.

101. Федоров, В.В. Теория оптимального эксперимента (планирование регрессионных экспериментов)./ Федоров В.В., монография. Изд-во «Наука», 1971.-312 е., илл.

102. Хартман, К. и др. Планирование эксперимента в исследовании технологических процессов. Пер. с нем. / К. Хартман и др..- М.: Мир, 1977. 552 с.

103. Чернышева, Т.И. Математическое моделирование электронных измерительных средств при оценке их метрологической надежности. / Т.И. Чернышова. // Вестник ТГТУ. 2010. - Том 16. - №4. - С.770-775.

104. Чернышова, Т.И. Повышение метрологической надежности аналоговых блоков измерительных систем / Т.И. Чернышова, Н.З. Отхман, Л.И. Рожнова // Вестник ТГТУ. 2009. - Том 15. - №1. - С.80-84.

105. Чуликов, А.И. Математические модели нелинейной динамики. / А.И. Чуликов. 2-е изд., испр. - М.: Физматлит, 2003. - 296с.

106. Шевяков, A.A., Яковлева Р.В. Управление тепловыми объектами с распределенными параметрами / М.: Энергоатомиздат, 1986. - 208с.

107. Шопин, А.Г. Построение информационной среды технологического процесса / А.Г. Шопин, Н.А. Архипова / (Группа компаний «CMC Автоматизация»)

108. Draper, N. R. and Stoneman, D. M. (1968). Factor changes and linear trends in eight-run two-level factorial designs. Technometrics, 10, 301-311

109. El4-440. Внешний модуль АЦП/ЦАП/TTJI общего назначения на шину USB 1.1. Руководство пользователя. Москва, 2005. - 28 с.

110. G.E.P. Box, К.В. Wilson. On the Experimental Attainment of Optimum Conditions. J. Roy. Statist. Soc., Ser.B, 1951,13, №1.

111. Modeling and simulation of airflow in sponted bed dryers / A.S. Tranca, M.L. Passos, A.L. Charbel, G. Massarani // DriningYechnol. 1998. -Vol. 16, №9-10.-P. 1929-1938.

112. Hemdi A. Taha, Introduction to Operations Research, 7th Edition. Hardcover, from English. / Hemdi A. Taha Publishing House "Williams", 2005. -912 p.