автореферат диссертации по информатике, вычислительной технике и управлению, 05.13.07, диссертация на тему:Оптимальное управление прочностью бетона в бетонных и железобетонных изделиях путем коррекции состава на базе микроЭВМ



МОСКОВСКИЙ ОРДЕНА ТРУДОВОГО КРАСНОГО ЗНАМЕНИ АВТОМОБИЛЬНО-ДОРОЖНЫЙ ИНСТИТУТ

На правах рдкописи В 3 К д о к X д н г

НДК 691.32:820.179:658.012.011.56

ОПТИМАЛЬНОЕ ЗПРАВЯЕНИЕ ПРОЧНОСТЬЮ БЕТОНА В БЕТОННЫХ И 1ЕЛЕ30БЕТ0НННХ ИЗДЕЛИЯХ ПЗТЕМ КОРРЕКЦИИ СОСТАВА Нй БАЗЕ НКР03ВН

05.13.0? - Автоматизация технологических процессов и производств (в строительстве)

Автореферат диссертации на соискание дченой степени кандидата технических надк

1_

МОСКВА 1992

J

Р-аСота аиюшсна ив кафедре автоматизации производственных процессов Московского ордена Трудового Красног-о Знамени автонобиnkHD-дороаиог-о института.

НаучньЯ руководитель: доктор технических наук, профессор

ГОРШКОВ Е.А.

Официальные оппоненты: доктор технических наук, профессор

академик академии транспорта БАРАНОВ Л.А. 1

кандидат технических наук, дзцэнт ВАСЬХОЗСКИЯ A.M.

Беду1чая организация: БН'ЛИяелезоЙатон

Защита состоятся MQV&.____ 1992 г. в ЛЬ??. час

на заседании специализированного совета Д 053.30.07 при Ушановсхо.ч ордена Трудового ¡<рлоног*о Знамен* шгсмоёмльяо-,АО-ролл or. институт« а ауд„

Отзызы в доух экземпляр«*, заясреннъ^е печать**, просим направлять по адресу 125 829, ГСП—47, Москгза, Ленинградский проспект, МА£И — уме нежу секретарю.

С диссертацией ножно ознакомиться в £ и б л я отеке МА£а». Телефон для спрагок — 155—03—28.

Автореферат разослан ".

.......1992 г.

Ученм секретарь спгциализироаанчопо совета

кандидат технических наук, доцгнт

ШХАЙЛОВА М.Е.

- 1 -

1 I ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

| Актуальность, работы

I Ведущую роль, а строительной индустрии Социалистической -^■^---^^^¿¡(еспублики Вьетнам играет крупнопанельное бетонное строительство. Производство сборных железобетонных изделий в цехах, на заводах доказывает свое преимущество в строительстве: высокое условие механизации, быстрое применение достижений научно—технического прогресса, удобнее упр&аление, высокая эффективность труда, лучшее качество, экономия исходных материалов и а итоге — снижение стоимости продукции.

Во Вьетнаме стабильно эксплуатируют заводы ЖНИ, импортируемые из бывшего СССР, КНР, Польши, Германии, Ч^анции. Ежегодно по стране производится около Ь мли.кЗ сборных железобетонных конструкций.

Однако прочность железобетонных изделие варьируется от партии к партии и от изделия к изделию. Диапазон вариации прочности бетона на заводах бывшего СССР достигает 30%, а средние вариации составляют 12-14Х. В СРВ он еще вше. Анализ вариации прочности бетона на заводах £БИ показывает, что диапазон ее изменения достигает 36%, а а некоторых случаях — 40%, определяет необходимость введения запасов прочности о среднем на 30%.

Учитывая огромные масштабы производства железобетона, а также относительную дефицитность и высокую стоимость цемента среди строительных материалов, проблема снижения вариации прочности бетона, а, следовательно, снижения нормативных запасов, ею обусловленных (что в конечном итоге приводит к экономии цемента), приобретает особое значение.

Таким образом, проблема создания автоматизированной системы управления технологическим процессом производства сборного железобетона с целью стабилизации прочности бетона имеет большую значимость в народном хозяйстве России и Социалистической Республики Вьетнам*

Диссертационная работа выполнена в соответствии с целевой комплексной программой "Автоматизация производства конструкций крупнопанельного домостроения" (раздел "Создание автоматизированных систем управления технологическим процессом и производством"), утвержденной постановлением Госстроя СССР N—14 от

16 февраля 1989 года.

Цель работы заключается а создании автоматизированной системы коррекции состава бетонной снеси с целью минимизации распалубочной прочности бетона в условиях реальных вознуцаюших воздействий и многосменной работы предприятий.

Методы исследования;

Теория вероятности и математической статистики _

Метод анализа и синтеза цифровых систем управления.

Метод имитационного моделирования.

Теория системы управления базами данных (СУБД).

Методы идентификации динамических процессов на основе теории цифровой Фильтрации.

К защите представляются г

экспериментальные исследования по идентификации вознуьдоо— ■чих воздействий в технологическом процессе производства сбор— нопо железобетона в России и СРВ;

результаты моделирования и оптимизации управляемого процесса по отклонению;

структура, алгоритм системы управления технологическим процессом в условиях квазирмтиичесхого возмущения, обусловленного многосмениьн характером вьпуска продукции.

Научная новизна работы

Разработана система управления прочностью бетона в производстве сборного железобетона в условиях квазиритнического возиуь^ния, обусловленного нногосненньи характером вьпуска продукции.

Практическая ценность работы заключается в разработке автоматизированной системы управления прочностью бетона путем коррекции состава бетонное снеси по результатам испытания качества исходных материалов, снижении вариации прочности бетона на 30-401 от имеющегося уровня, что приводит к экономии цемента до 3-71 за счет снижения средней распалубочиой прочности.

Реализация результатов работы

Разработанная автоматизированная система управления внедрена на Тушинском ДОК <г- Москва) и принята к внедрению на Ханойских заводах сборного железобетона, о чем имеется решение Ханойского Промстрояпроекта.

Апробация результатов работы

Основные результаты работы докладыаапмсь и обсуждались на Международной конференции нолодых ученых в области бетона и железобетона (Иркутск, 1990 ), на научно-исследовательской конференции МАЛИ (Посква, 1991).

Публикации

Основное содержание работы опубликовано в 3 статьях.

Структура и об-ьен работы

Диссертация состоит иэ введения, четърех глав, вьводов, списка использованной литературы, приложении и содержит JSit. страниц всего нашин описи ого теста, рисунков , yfO таблиц, УОк

наименования библиографии и 2 приложения.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во" введении обоснована актуальность» темы, сформулированы цель исследований, задачи и основные положения, выносимые на защиту.

В первой главе проведен обзор и анализ систем стабилизации прочности бетона продукции заводов 3S5U.

Прочность изделия формируется в течение длительного технологического цикла в условиях воздействия множества факторов, вследствие чеио является величиноя случайной и изменяется от партии к партии. Изменчивость бетона по прочности вызвана изменчивостью технологических факторов, обусловленных вариацией характеристик, входящих в него компонентов (цемента, песка, крупного заполнителя) и нестабильностью режимов технологического процесса (погрей«ости дозирования строительньос материалов, добавок, неравномерностью перемешивания бетонной смеси, нестабильностью уплотнения, неустойчивостью температурно—временного режима теплоелажностной обработки ).

Общие закономерности, показывающие зависимости свойств бетона от ноножества технологических факторов, исследованы в работах Ахеердова H.H., Баженова Ю.М.Э Берга О.Я., Боженова П.И., Боломея И., Гершберпа O.A., Горчакова Б.И., Груыко И.Н., Гордона С.С., Десова А.Е., Довжика В.Г., Дорфа Б.А., Кайсера /I.A., Комара А.Г., Малюои И.Г., Мчедлова-Петросяна О.П. , Рати-нова В.В., Рейнедоффа 3., Рыбьеаа И.А., Скраптаева Б.Г. и других.

Одним из направлений работ по решению проблем стабилиза—

- А -

ции прочности бетона является создание системы управления по возмущению, основанное на анализе показателей качества исходных компонентов бетонной смеси и режинов технологического про— цесса, расчета по получении« значениям отклонений прочности бетона от заданного уровня и затеи формирование управляшцих воздействий, компенсирующих возможные отклонения.

Приведенные исследования позволяют с ' достаточной для практики точностью рассчитыаать состав бетонной смеси, отвеча— шция заданной прочности бетона при определенных параметрах технологического процесса, и являются основой регланентмруемых документов по коррекции и подбору состава бетонной снеси, вы— пуиэнных НИИЖЕ, ВНИИжелезобетон , МИСИ, ВЗИСИ и другими организациями. Однако в данных рекомендациях подбор состава, его коррекция осуществляются при постоянных характеристиках качества бетонной смесиу технологических режинов. А в условиях производства данные параметры непостоянны.

Применение ниогофактормог-о регрессионного анализа при подборе состава сравнительно просто позволяет построить математические модели различной степени сложности. Эти модели адекватно описывают данные, полученные в ходе экспериментальных исследования на заводах ХЕИ. В этих моделях отражается связь между показателями качества исходных материалов, режимами технологического процесса и прочностью бетона.

Однако параметры, определяющие связи изменений характеристик исходных материалов с прочностью бетона и подвижностью бетонной смеси, непостоянны, и варьируются в широких пределях. Для решения данной проблемы в работах Дорфа В.А., Вознесенкого В.А., Младое ой П.В. Хаюлгина Ю.Г. , Ыеима В.И. предлагается те— куцая адаптация иногофакторных моделей на основании заводского контроля качества материалов и бетона. В этих работах предложены алгоритмы коррекции состава бетонной смеси по результатам контроля качества исходных материалов с прочностью бетона.

Такие подходы позволили повысить Эффективность управления, однако из— эа отсутствия в данных работах учета динамики исследуемых процессов существенная часть'вариаций технологических факторов не компенсировалась.

В работах Горммоаа В.А., Суворова Д.Н.,Зыкина И.П., Каси-новой Б.И., Нециевсмоя К.А. Сформулированы принципы управления

прочностью бетона по отклонению, синтезированы системы управления, ориентированные на компенсацию стационарного возмущения как во всем диапазоне,так и на локальных участках стационарности. Б силу практического отсутствия измерительные систем качества системы управления по отклонению имеют более высокую значимость и практическую полезность в реальных условиях заводов сборного железобетона России и Вьетнама.

Однако технологический процесс производства сборного железобетона не является непрерывным процессом. Наличие ■ двухсменного режима работы на заводах России и СРВ, а также выходных дней дает основание предположить, что возмущения, имеющие место в разных сменах не принадлежат одной генеральной совокупности, поскольку зрелость бетона, выпущенного второй сменой, а среднем вьше на 200-300 градуса-часое. Это обстоятельство позволяет считать, что весьма значительная составляющая вариации технологических параметров не компенсируется вышеуказанными методами. Не случайна то обстоятельство, что, как отмечали авторы систем управления по отклонению, эффективность ее применения (величина компенсации вариации прочности бетона) для двухсменных производств меньше, чем для односменных.

Проведенный анализ работ, связанных с управлением технологическим процессом производства сборного железобетона, позволил сформулировать следующие задачи ,решение которых необходимо для синтеза системы управления прочности бетона в условиях возмущающих воздействий, принадлежащих различны« генераль— ньн совокупностям:

провести исследования динамических рядов изменения характеристик бетона с целью определения параметров, характеризующих нестационарность;*

разработать имитационную модель технологического процесса производства железобетонных изделий как объекта управления по отклонению, учитывающую реальную динамику возмущения режима топлоалажносткоя обработки;

провести исследования по анализу эффективности модели при возмущениях, действующих в условиях производства на имитационной модели;

обосновать выбср целевой Функции оптимизации и управляющих параметров;

синтезировать алгоритм коррекции состава бетонной снеси по результатам испытания бетона на прочность, минимизирующий вариацию расггалубочной прочности в условиях возмущения;

разработать программное обеспечение СУБД для микроэвм, реализующей управление прочностью бетона;

исследовать эффективность разработанноя автоматизированной системы.

Вторая глава посвящена экспериментальным исследованиям по оценке динамических свойств процессов изменения контролируемых входных возмущающих воздействий в технологическом процессе производства сборного железобетона и идентификации их моделей.

Для анализа частотных свойств технологических параметров были использованы выборочные автокорреляционные функции, полученные на предприятиях сборного железобетона Вьетнама (заводы ХБИ "Ханой", "Суаинай", "Чаутхой") и России ( заводы ЖВИ N-6, N-2).

Бее процессы изменения технологических характеристик идентифицировались моделями авторегрессии (из—за доказанной обратимости моделей авторег*ресси и -скользящего среднего для характеристик исходных материалов, полуфабриката и режимов технологического г^роцессд) • Передаточная функция фильтра, моделирующего входное возмущение объеккта управления, выла получена в виде

го "белого шума".

Анализ этих моделей показал, что их порядки, как правило, составляют 2-3. За редким исключением отдельные значимые параметры моделей наблюдались при 4—м и 5-и порядках.

В табл.1 приведены основные технологические факторы, влияющие на изменение прочности бетона , фильтры, описывающие процессы их изменения и диапазоны изменения парапетов данных фильтров.

(1)

W

где

0(1 — параметры модели авторег'рессии ; Р — порядок модели ;

/L — среднее кеадратическое отклонение входно'

Таблица 1

1 Характеристика °<.| 1 Ы . 1 о<5 1 *5 1 1

I 1 Активность 1 ----- 0.3...0.7) 0... I 0.2 1-0.1.. ■ .0.11 1 1

1 Тан кость гкмола 0.2...0.61 0... о:2 1-0.2.. .0.11 1

|Норкальная густота 1 1 1 1

1 цементного теста 0.3...0.71-0.1. ..0.31-0.2.. .0.21 1

| Начало срока схв. 0.1.-.0.41-0.2. ..0.21-0.4.. .0.2|-0.3...0.1 -0.2..-0.1|

|Конец срока схв. 0.1...0.4| 0.2. ..0.31-0.4.. .0.21 0.2...0 -0.2...0.1|

1 Ь 0.1...0.61-0.2. -.0.21-О.1.. .0.21 1

1 <4 0.4..,0.7| 0.1. ..0.2| 1 !

1 0.2...0.Ы-0.2. ..0.11-0.1.. .0.1| 1

1 Е> 0.1...0.7|-0.4. ..О.Ц-О.1.. .0.2! !

(Показатель 0.1.-.0.61-0.2. ..0.41-0.1.. .0.11 1

|Модуль крупности 0.1...0.61-0.3. ..0.31-0.2.. .0.11

|Вяахность песка 0.4...0."7|-0.3. ..0.21-0.1.. .0.2| 1

{Влажность цгбня 0.4...0.71-0.2. ..0.31-0.2.. .0.11

]3агрязн. песка 0.2...0.5| 0.2. ..0.41-0.2.. .0.2| 1

(Загрязн. щебня 0.2...0.61 0.1. ..0.31-0.2.. .0.21 1

(Падвигность 6.с. 0.3...0.7| 0.1. ..0.31-0.1.. .0.11 1

Рис.1. Диапазон изменения автокорреляционных функций зрелости бетона: а- при односменной работе; б- при даухсненнов работе; в- пои работе с выходными днями

- в -

Как показал амализ, порядок и параметры моделей всех технологических факторов не изменяются при переходе от односменного к двухсменному режиму работы, за исключением автокорреляционных функция зрелости бетона (рис-1). Если диапазон ее изменения практически не изменяется, то характер двухсменной работы качественна отличается от односменного. Аналогичный эффект обнаруживается при рассмотрении автокорреляционных Функций зрелости бетона при наличии выходных дней. При анализе динамики распалубочной прочности бетона данные эффекты не значимы: как на вьетнамских так и на российских заводах производится корректировка состава бетона в сторону снижения расхода цемента с учетам выходных и праздничных дней (процесс этой корректировки эффективен, ио не оптимален).

Анализ показал, что изменение всех рассмотренных технологических характеристик (включая и зрелость бетона) можно идеи!— тифицироеать стационарными ноделями авторегрессии.

Передаточная Функция фильтра, описьвакхцего изменение зрелости бетона при односменном производстве имеет вид (1), где «= 0,4 ... 0,7; ОС2= о,1 ... 0,3.

Данный процесс имеет относительную высокую степень низко— частотности изменения, что иллюстрируется его автокорреляционной функцией, диапазон изменения которой представлен на рис.1,а. Порядок модели авторегрессии, описывающей изменения зрелости бетона в первые смены, не превышает 2-го.

Зрелость бетона в изделиях, выпущенных во 2-ю смену, приводит к наличию систематического смещения зрелости:

ЛТг.2, = Л Тс^.си + ДТ? , (2)

где^Т^у ^ — отклонение зрелости бетона второй смены от первой, обусловленное систематическим изменением продолжительности цикла;

А '"Г* — случайное отклонение зрелости, вызванное нестабильностью режима термообработки.

Анализ процесса изменения зрелости бетона при двухсменном производстве показал что, процесс также стационарен (рис.1,6). Идентификация данного процесса позволила получить передаточную Функцию фильтра 4-го порядка вида (1), где

0</ = 0.1 ... 0.4; 0<л = -0.2 ... О.З;

= -0.3___0.1; = -О. 1___0.2 .

При анализе процесса изменения зрелости при работе с вы— ходньии днями, автокорреляционная Функция которого представлена на рис.1,а, доказана возможность описания данного процесса моделью авторегрессии более высокого порядка (до А—го). Передаточная функция соответствующих фильтров имеет следующие параметры:

= 0.3 ... 0.7; = -0.2 ... 0.4;

= -0.3 ... О ; Ы.^ = -0.3 ... О ;

0<£-= -0.4___-0.1; <^6= -О.З___О.&.

В отличие от автокорреляционной функции зрелости автокорреляционная Функция прочности характеризуется меньшими значениями коэффициентов автокорреляции, что обусловлена совокупным влиянием других технологических факторов. Однако характер (знаксперемекность) функции подобен характеру автокорреляционной функции зрелости бетона. Это доказывает доминирующее влияние в общем изменении возмущения во вторые смены систематического отклонения зрелости бетона.

Полученные модели изменений технологических Факторов совместно с моделями изменения зрелости бетона легли в основу имитационного моделирования изменения прочности бетона.

Третья глава посвящена моделированию процесса изменения распалубсэчноа прочности бетона.

Задачами моделирования процесса изменения распалубочноя прочности являются:

анализ динамики обобщенного технологического фактора, отражающего совокупное влияние как контролируемых и неконтролируемых в условиях производства характеристик исходных материалов, режимов технологического процесса;

синтез инитационной модели на основе моделей изменения данных характеристик;

исследование эффективности си стены упоавления качеством бетона.

Проведенный в предыдущей главе анализ возмущений в процессе Формирования прочности позволил получить структуру модели возмущений.

Изменение прочности бетона может быть описано в виде

- Ю -

где Х( — 1— я технологическая характеристика, влияющая

на изменение прошости бетона; Эй

,. — частная производная прочности бетона по в*|

характеристике XI .

Модель процесса формирования прочности представляет собой совокупность моделей звеньев, отражающих динамический характер их изменения, статические связи этих изменений с изменением прочности бетона ■ звена чистого запаздывания, списывающего снизь изменения прочности бетона с цементио—водный отношением.

Структурная схема модели еозмуь«ений показана на рис.2 и включает в себя следующие звенья:

звено формирования изменения технологических' характеристик (в модель включены активность цемента - Яц, нормальная густота цементного теста - НГ, тонкость помола - ТП, сроки схватывания - НСС ■ КСС, влажность песка и щебня - Ш П и и)ц, загрязненность песка и щебня — УП и УЦ, показательно , модуль крупности песка 14с, показатели оценки грансостааа щебня — Мф , 6} , а$ , е^, и зрелость Сетона). Звено формирования зрелости бетона позволяет моделировать односменном, двухсменный режим работы и двухсменном с еыходикии днями - 1^4 , "

звено Формирования изменения прочности- бетона, вызванного изменением неучтенных Факторов Д'

звено расчета изменения прочности бетона, вызванного изменением технологических характеристик;

звено чистого запаздывания, моделирующее связь цемент— но-водиого отношения с прочность» бетона -К«?"*,

Алгоритм моделирования прочности бетона включает в себя : блок ввода параметров моделей авторегрессии, моделирующих изменение технологических характеристик, сменность работы, объем моделирования;

блок получения массива случайных импульсов, поступающих на вход Фильтров аи-горегрессии;

блок моделирования массива технологических характеристик, основанный на переда том н ой функции Фильтров, полученных в процессе идентификации технологических характеристик;

блок расчета изменения прочности бетона,вызванного изменением технологических характеристик. При постоянном значении

«I ' .

п«>

п(г)

пШ

п<г>

па>

п(2)

п<г)

л(г>

п«»

п(2)

п«>

п«)

п«>

па>

па)

па>

г

"1

па>

па>

Мт7 (X.)

Мее (г) -1 /энсс Р1

да: (г)

У</ксс(2)

лксса;

э«

'/зксс

"|Д ф ксс&)

■¡дфоипСг)

М'я

[лфЯСг)

У/ик (20

^/эМк

АфНк(г)

УЛд>4. ^

(г)

СГл

лфкСг)

УУТП (г)

ДЯ (.2)

Рис.2. Модель возкук«емия в процессе формирования прочности бетона

Ц/В это изменение является возмущением, обусловленном нестабильностью технологических характеристик. Идентификация произ— . водилась на основе уравнения Юла—Уоркера.

Суммирование значения фильтров изменения контролируемых и неконтролируемых характеристик дает'значение обобщенного технологического фактора, являющегося обобщенным возмущением в управляемом процессе.

Моделирование также показало, что значения зрелости бетона, изготовленного в различные смены и предвыходные дни, не принадлежат к одной генеральной совокупности (рис.3).

Полимодальность функций распределения градусо-часов проявляется и в совокупном возмущении, хотя и не столь ярко вьчэа— женно, что объясняется влиянием на возмущенна других факторов', а также нелинейностью связи "прочность бетона — зрелость".

На модели была проведена идентификация процессов изменения прочности бетона во вторые смены и в предвьосодные дни. Как показал анализ, модель фильтра возмущения, отражающего влияние всех технологических характеристик описывается стационарнынк Фильтрами авторегрессии с порядком не выше 4. Причем характер автокорреляционной Функции для вторых смен и предвыходных дней такой же, как и для автокорреляционной Функции прочности в первую смену. Моделирование позволило получить модель возмущения при совместном рассмотрении всех его значений (в первые, вторые и предвыходные смены). Результаты проведенных исследований по моделированию и идентификации прочности бетона представлены в табл.2.

Рис.4 иллюстрирует процесс раздельной идентификации возмущения в первые, вторые смены и предвыходные дни. В табл.3 представлены ■ соответствующие параметры передаточных.

Несмотря на то, что совокупное изменение возмущения описьвается стационарндеи моделями, сравнительный анализ по остаточной дисперсии показал, что при синтезе моделей изменения прочности бетона во вторые смены и в предвьосодныг дни относительная погрешность при раздельной рассмотрении в среднем на 12-15% ниже, чем при совместном. Анализ доказал целесообразность синтеза трехконтурной системы управления процессом с раздельной идентификацией возмущения.

В четвертой главе произведен синтез системы управления

40

30 20 10

частость, % 1-я

смена

13 -

2-я

предаык.

дии

л

¿к

-240 -160 -00

ВО 160 240 320 400 480 ДТ^.г.ч.

частость X

10 8

4

2 О

6 -3 -2 -1 0 1 2 3 4 5 4. Лф.Мпа Рис.3. Частость распределения изменения зрелости (а) и прочности (6) бетона

Таблица 2

| Параметры | Односменный Двухсменный 1Рабата с вых.днями|

1 ^ 1 0.3...0.7 0.2...0.7 | 0.2...0.5 |

1 <*х 1 0.1...0.4 -0.2...0.2 1 -0.2...0.1 |

1 С<5 1 -0.4...-0.1 | -0.1.„0.1 |

1 1 0.1...0.3 | -0.1...0.2 1

1 А(- | -0.2...0.1 |

1 а6 1 1 0.2...0.6 |

Возмущение в предвыходные дни

Рис.4. Ряды изменения возмущения

Таблица 3

Параметры | 3 1-е смены | Во 2-е смеиы | В предвыходные дни |

-:-1

I 0.3...0.7 | 0.2...0.Д I 0.2...0.4 I

*** I 0.1...0.4 | 0.1...0.4 | |

«з | -0.1...0.1 | | !

- 14 -

прочности бетона с целью снижения его вариации.

Минимизация дисперсии прочности бетона как целевой Функции оптимизации

(3)

при описании возмущения авторегрессионной моделью

= -Л-г

к»*

позволила получить оптимальное звено коррекции каждого контура в виде

^ ; Г г) - _ А

кг-' ^ о»

где з - порядковый номер контура управления;

1 — порядковые номер паранетра подели обобщен— ного технологического фактора;

и*5>(г) — передаточная Функция обобщенного технологического Фактора.

Учитывая нестабильность параметрических моделей возмущения, в системе предусмотрена текущая модификация и идентификация значений прочностей по каждому каналу.

Структурная схема управления'прочностью бетона по отклонению показана на рис.5. Систена управления включает в себя 3 контура управления: односменном, двухсменный и при работе с выходньии днями. Общая структура управляемого процесса включает следующие блоки:

1. Объект управления, состоящий из динамического эвена связи цементна~еоднага отношения расхода с изменением прочности бетона

кг'" (б>

и формирующего фильтра, моделирующего изменение неконтролируемых и неуправляемых характеристик, определяемых выражением . Л__

2. Блоки модификации прочности бетона, позволяющие оценить значение отклонения прочности при отсутствии коррекции ценейтно-водиого отношения и нестабиленостей режима тепловлак—

Рис.5. Структурная схема сметены управления по отклонению

ностмой обработки при односменной, двухсменной работе и при режиме работы с выходными днями , в основу которых залажено управление

= - кг.'4

' О (8)

Данные блоки формируют вектор модифицированной прочности

AR = | ARtM AR«.4 ... Д Rj.il

(9)

3. Блоки идентификации моделей изменения обобщенного тех— иалогического фактора. Данные блоки вычисляют паранетр передаточной Функции фильтра возмущения ( Л- , , 0(р ).

4. Блоки вычисления величины коррекции цементно-водного отношения. Данные блоки на основании параметров передаточной Функции Фильтра возмущения вычисляют величину оптимальной коррекции цементно-еодного отношения

Л. е- ~ М

АФь - - Т & ■

в т К ¡-о

(10)

Система управления прочностью бетона путем коррекции цементно-еодного отношения анализирует 30-40 значений обобщенного технологического Фактора, предшествующих моменту коррекции определяет параметры нодели изменения обобщенного технологического Фактора и вычисляет необходимую величину коррекции цементно-еодного отношения.

Исследования эффективности системы управления, проводив— щиеся на имитационной модели, показали возможность снижения вариации прочности бетона до 12—15% от имеющегося уровня. Причем эффективность компенсации неконтролируемых и неуправляемых Факторов во вторые снены работы при многоконтурном управлении выше на 17—20% по сравнению с одноконтурны! управлением и практически не отличается от-эффективности управления при односменном режиме работы.

Практическая реализация системы управления прочностью бетона осуществлена на базе персональных микроэвм, совместимых с IBM PC AT/XT в среде dBASE. При этом оперативное управление состава бетонной снеси с целью минимизации вариации прочности бетона совмещено с автоматизированным введением всей лабораторной документации, связанной с задачами управления качеством (журналы контроля качества исходных материалов, прочности бе—

тана, статкарт и т.п.). Система внедрена на Тушинском заводе ДСК (г. Москва). Версия системы на вьетнамском языке, где СНи — Пы и ГОСТы СССР заменены соответственно Норнами и Госстандар-тани СРВ, рекомендована для реализации на заводах сборного железобетона СРВ.

ОБЦИЕ ВЫВОДЫ ПО РАБОТЕ

1. Анализ технологического процесса производства сборного железобетона на заводе железобетонных изделий как объекта управления и систем управления прочностью бетона позволил оценить состояние проблемы стабилизации прочности бетона, сформировать концепцию управления, направленную на развитие управления составом бетонной смеси по отклонению на основе анализа возмущений, обусловленных вариацией показателей качества исходных материалов, полуфабриката, режимов технологического процесса.

2. Анализ динамических рядов характеристик исходных материалов, поступающих на заводы железобетонных изделий, и полуфабриката позволил получить параметрические модели, описывающие процессы изменения характеристик в реальных условиях. Идентификация этих процессов позволила получить передаточные Функции Формирующих фильтров для характеристик исходных материалов и полуфабриката бетона в условиях двухсменной работы и при наличии выходных дней. ,

Разработана имитационная нодель изменения распалубоч— ной прочности бетона. Модель позволила исследовать технологический процесс Формирования прочности бетона и синтезировать автоматизированную систему управления твхнлогическим процессом .

4. Доказано, что бетон, выпущенный в первой, второй сиенах и в предвыходные дни, не может быть отнесен к одной генеральной совокупности. Эффективность управления по отклонению с введением отдельных контуров для условий работы во 2—ю смену и в предвыходные дни е среднем на 17—202 вше по сравнению с одноконтурным управлением.

5. Автоматизированная система оптимального управления прочности бетона а железобетонных изделиях на базе никроЭВМ позволяет скомпенсировать влияние совокупного изменения харак—

теристик исходных Материалов , уменьшает вариацию прочности бетона, что снижает расход цемента на 5—TL.

Ь. Разработанное математическое обеспечение для совместимых микроЭБП типа IBM PC XT/AT позволяет осуществлять автоматическое управление прочности бетона, 'производить обработку результатов испытаний цемента, заполнителей и прочности бетона, выдавать всю отчетную документацию лаборатории заводов железобетонных изделий.

Основные положения диссертации отражены в следующих работах:

1. Адаптивная автоматизированная система стабилизации прочности бетона / Горшков В.А., Касимова Б.Р., Нециевская К.A., By Куок Хунг.: Материалы 22-й Международной конференции молодых ученых в области бетона и железобетона. Иркутск, 1990. С.177-179.

2. Горыков Б.А., Бу Куок Хунг. Управление прочностью бетона путем коррекции состава // Автоматизация процессов производства железобетонных конструкций и изделий. М.:МДНТП, 1990. -с. 24-26.

3. By Куок Хунг1. Проектирование завода ЗИЗИ на базе Ру— HwcKDra технологического оборудования // Строительство промышленных предприятий. Ханой. 198¿». N—2. С. 9—11. (На вьет—' намеком языке).