автореферат диссертации по информатике, вычислительной технике и управлению, 05.13.07, диссертация на тему:Развитие научных основ автоматизации процессов магнитного обогащения руд с целью энергосбережения

■ ШЙИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ,УКРАИНЫ ГОСУДАРСТВЕННАЯ ГОРНАЯ АКАДЕМИЯ УКРАШН

pre Oil

- 3 OUT ВД6

На правах рукописи

ГОЧУРА Евгечх* Втахъввшг

.РАЗВИТИЕ НАУЧНЫХ ОСНОВ АВТОМАТИЗАЦИИ ПРОЦЕССОВ МАГНИТНОШ ОБОГАЩЕНИЯ РУД С ЦЕЯЫ) ЭНЕРГОСБЕРЕЖЕНИЯ

Спецнальнветь:

05.13.07 - "АВТОМАТИЗАЦИЯ ТЕЯЮЛОГНЧЕСШ ПРОЦЕССОВ и производств*

АВТОРЕФЕРАТ

Дявеертацим на еомекаиив учёной етепгаи доктора «езгикчееких паук

Д»епропетро1вк V1996

ДЕРЖАВНИИ УН1ВЕРСИТЕТ "ЛЬВТВСЬКА ПОЛ1ТЕХН1КА

//¿г правах рукопису

УДК 621.365.2.078

ЛОЗИНСЬКИИ

Орест Юл1анович

СИСТЕМИ КЕРУВАННЯ РЕЖИМОМ ДУГОВИХ СТАЛЕПЛАВИЛЬНЫХ ПЕЧЕЙ НА ОСНОВ1 ЙМОВ1РН1СНИХ МОДЕЛЕЙ ПРОЦЕСЮ

Специальность 05.13.07 - Автоматизащя технолопчних процеав та виробництв

Автореферат

дисертацп на здобуття паукового ступени доктора техшчних наук

Льв1в - 1996

Дисертащя с рукописом

Робота виконана в Державному ушверситетч "Льв1вська полггехшка"

ОФ1Ц1ЙН1 ОПОНЕНТИ:

ПРОВ1ДНА ОРГАН13АЦ1Я:

- доктор техшчних наук, професор Грищенко Анатолш Зиновшович,

- доктор техшчних наук, професор Андр1енко Петро Дмитрович,

- доктор техшчних наук, професор Семенцов Георгш Никифорович.

1нститут шбернетики HAH Украши.

Захист дисертацп вщбудеться грудня 1996 року о 14 год. на

засщанш спещал1зовано1 Ради Д 04.06.16 при Державному ушверсите-т1 "Льв1вська полггехшка" за адресою: 290646, м.Льв1в, вул. С.Бандери, 12, корп. 10, ауд. 51.

3 дисертащею можна ознайомитись у науково-техшчнш б1блютещ Державного ушверситету "Льв1вська полггехшка"

Автореферат розшланий " X/_ 1996 р.

Учений секретар спец1ал13овано1 Ради

канд. техн. наук ^З^оС ®ашкУРак Ю.З.

ЗАГАЛЬНА ХАРАКТЕРИСТИКА РОБОТИ_________________________________

Акт уальшсть проблеми. Техн1чнип прогрес 1 розвиток вп'чпзшшо-¡"1 > 1 ■ чшюбудушшня неможлив! бея застосування високояккинх гт<»•!••!! I еилашв. Норшочергово значения и од\-ржаит таких сталей 1 силишв мае електрометалурпя. Но ттапгялыл дпшипчна галузь про-%!!!(• •••>пчсп н оскишьому деся гилггп, тому и») електропсяи даю'1Ь ¿могу значно знизити енергетичш затрата, шдвшцити пжрт'ь рег}"-1 «втпматияацп, ршко зГн.пыпити птвкдкють та переору протшання технолопчних процес1в, створювати принципов» нов1 технологи одержання матер1ал1в, яш забезпечують економно мате-р1алышх 1 енергетпчних ресурсов та вимоги захисту В1Д забруднення навколишнього середовища. В останш роки ¿снування Радянського Союзу р1чний еконояпчний ефект В1Д впровадження нових електро-печей в металурпю ! машшюбудуна ни я сташжиг. 1.10 млн. руГ. 'К'!«.!!' (палсилавилып ис» зайияли арош'дт- ¡шсие ' мет.пурр) СМЛеИ, ¡НО .Н'МОВИЛп актуальшсть ВДчСКОИаЛеННЯ !СН\'МЧИХ I <'::.')-¡•'•пия ннвнх спсто.м к'еруВНШШ ix «■•лектрпчннм режимом. ¡Кч>Г>Х1Д(ИСТЬ ЦИХ роГмТ ШД ГВерДЖ.УСЛ ВСЯ ЩС 1 П1.М, Щи Техшко-'.•!,■ ЧЮМ1ЧШ иокапники робо та ДСП, так! як витрати електриенер: I; на переробку тони» сталь штенсившсть нагршу шталу 1 час розплавлення шихти, термш нормально! ексштуатацп пбчлднаяня. ■■■.икрема елекя ро;ин. 1 шнп показнпки аначною \ирщо впзначаю! I/. я характером елеитричноги режиму. Останнш повинен зминоватись так, щоб забезпечити оптимальний переб1г тепловпх 1 хелпчнпх процеслв в ДСП. Тому необхкчно ролп'.тяч'иати ;с I •: • .•••руп.чнн ; нк.ми ч| мая ч-алп! а урахуванням конкрегнпх сяп\яшя! ! Я; :.м;с;у 1 :,.. 11 задач, яка пото'""'!"! рппп'ггяати. .ул"',1':: : ь повно . ,1 ,'т. я-■'я я:"''I '"-ч 1 оптимальне:-» к-я \я „■1 як;. Нчхед 'я,я и^и'К!

1, еру г.а ння електрпчннм режимом ДСП повинна бути багатофункшо-чалвнпю, з таким набором способов розв'наупання частковнх задач.

бн забеянечував рашональне ведения плавки я макспмалышм шиЯ-ппкенням до оптимального в умовах випадкових збурень. Проблему <. 1вореиня тако! система керування на сьогпдш не можна

вважати розв'язаною 1 тому кожне нове решения, чи новий шдхщ в цьому плат, потр1бно вважати своечасним.

Сказане вище шдкреслюе необхдапсть розробки систем керування електричним режимом ДСП, яю базуються на адекватних моделях об'екта керування 1 яш розв'язують задач1 оперативного визначення ситуаци в дуговш печ1, формування для ще! ситуацп набор1в алгоритм! в визначення потр1бних режилпв, формування вектор1в керую-чих вплив1в для стабинзаци заданого режиму як традицшними, так 1 новостворюваними способами 1 системами.

Мета роботи та задач! дослвдження. Метою роботи е розвиток тео-рп систем керування електричним режимом ДСП на основ! його ймов^ршсних моделей, розробка нових високоефективних, багатощ-льових таких систем, метод1в ситуацшного керування ними, а також метод1в синтезу керуючих вплив!в у цих системах при випадкових збуреннях.

Для досягнення ще1 мети необхщно розв'язати таш задач!:

• розробити ¡ерарх1чну структуру системи керування електричним режимом ДСП 1 побудувати алгоритм-диспетчер керування процесом плавления шихти;

• розробити математичш модел! розтзнавання технолопчних ста-дш, визначити ¡[¡формативы! параметри 1 реальш закони IX розподкмв;

• розробити метод розтзнавання технолопчних стадш плавления шихти з прогнозуванням моменэтв переход!в;

• розроби л програми ! пристро! для реал1зацп процедури розшз-навання стад1й плавления шихти;

• визначити критерп 1 розробити принципи формування характеристик координат електричного режиму ДСП;

• розробити математичну модель електричного режиму, як процесу змши сташв протягом технолопчно! стада;

• розробити методи синтезу потоюв керуючих вплив^в, як! оптимь зують ймов1рн1сть та час знаходження режиму в робочих станах;

• розробити математичш модел1 ьметоди'синтезу систем регулю-вання-"електричного режиму ДСП, яю оптим1зують дисперсп одновим1рного 1 трпвюмрного векторев струму дуги;

• розробити епещальш пристро! 1 алгоритмы для реал1зацн синтезованих керуючих вплив^в;

• розробити математичш модел1 1 методи синтезу багатомасових електромехашчних систем перемщення електрод1в при випадкових збуреннях;

• розробити метод формування керуючих вплив1в для пофазно! автоном1зацп електричного режиму ДСП;

• розробити тдсистему шформацшного забезпечення. На захист виноситься:

• ¡ерарх1чна система керування електричним режимом ДСП ; структура алгоритму-диспетчера керування процесом плавления шпхтп;

• розвиток методу розтзнавання технолопчних стадш плавления шпхтп з урахуванням корельованосп ¡нформативнпх параметр1в у р13ш1х фазах ДСП;

• спос1б керування електричним режимом ДСП за допомогою регу-лювання струму дуги змшою шдуктивносгп регульованого дроселя;

• математичш модел1 1 методи синтезу потоков керуючих вплив1в, яю забезпечують задаш значения ймов1рносп 1 часу знаходження режиму в робочих станах;

• математичш модел1 1 методи синтезу потогав керуючих вилив1в, що забезпечують бажане значения штегралъного показкнка - лиспе реп регульовано! координата;

• метод керування багатомасовими системами перемещения елек-трод1в за повним вектором стану при випадкових збуреннях;

• метод автоном1зацп електричного режиму в фазах ДСП;

• метод щентифшацп коротких замикань за значениями постШно! складово! струму дуги;

• техшчна реал!защя систем розтзнавання технолопчних стадий,

систем формування дисперсш струм1в дуг, систем формування перемш;ень електрод1В, а також систем автоном1заци електрачного режиму за фазами ДСП, виконаш на р1вш винаход1в.

Основш 1де1 1 розробки, яи ваносяться на пахнет, належать авторов!.

Методи дослщжень. В основу дос.тйджень покладено метода тепр'п автоматичного керування, статистично! данамнеп систем керування, теорп випадкових процеав, а також результата робгг прошдннх вченнх в облаеп електродугового нагрту. Наукой"! положения шд-тверджувалися результатами експериментальнпх досл^джень, як1 проводилися шляхом фшачного \ математичного моделювання роз-роблених принцишв 1 систем, в лабораторн та на дночих дуговах сталеплавильних печах.

Наукова новизна роботи полягас в розробш:

• методу розтзнавання технолопчних стадш в ДСП за тривим1р-ним вектором густина шформативних параметров;

• методу синтезу тривгшпржп густана шформативних параметр!в для розпод1л1в, яш вщр1зняються тд нормального;

« методов синтезу поток!в керуючих вплпв1в, яга забезпечують зада-ш значения ймов!рност1 1 часу знаходження ДСП в робочах станах:

• метод!в синтезу потоку керуючих вплив1в, як1 забезпечують задана!! ревень дисперсп регульовано! координата;

• узагальнено'1 математично"! модел1 багатомасового мехашзму перемещения електрод^в 1 методу синтезу систем» керування перемещен ш електредов за повним вектором стану при випадковах збуреннях;

• методу синтезу керуючих вплшпв регулятор1в перемпценпя електрод!в, якл автоном1зують електричшш режим за фазами ДСГТ;

• систем розтзнавання технолопчних стадш плавления шихта в ДСП, систем формування дисперсш регульованих координат ) систем оптам1зацп перемнцень електрод1в;

• спосоСив 1 прастрот адаптацп систем керування електрачнам режимом ДСП до змшюваних умов функцюнуваннн.

Практична цшшсть роботи: _________________________________________

V-розроблено"■ алгоритм-диспетчер керування електричним режимом плавления шихти;

• розроблено алгоритм 1 програми для розтзнавання технолопчних стадш плавления шихти в дугових сталеплавильних печах;

• розроблено метод оцшки ефективност! стабкшзацп координат електричного режиму ДСП !снуючими ! проектованими регуляторами;

• розроблено ушверсальну математичну модель тримасово!" систе-ми мехашзму перемвдення електрод1в;

• розроблено швидкод^ючий контур регулювання струму дуги;

• синтезовано аналтячний вираз для густини розподшу тривим1р-ного вектора, коли розподш в1др1зняеться в!д нормального;

• синтезовано вирази для розрахунку середшх значень часу перебування системи в неробочих станах;

• синтезовано аналпичний вираз для спектрально! густини регу-льовано! координати при стохастичному керуванш;

• розроблено пристро! для розтзнавання технолопчних стадий плавления шихти, як автономно за фазами, так 1 в цкпому для трифазно! дугово! сталеплавильно! печ1;

• розроблено пристро! для реал!зацп принципу стохастичного керування електричним режимом дугових сталеплавильних печей:

• розроблено пристро! для автоном!зацп режиму за фазами ДСП;

• розроблено пристрш для захисту В1Д довготривалих контакт!в електрод1в з шихтою.

Реал!зац1я в промисловост! 1 в навчальному процесс Основш результат» теоретичних ! експериментальних дослщжень та впровад-ження розроблених принцип!в: ситуац!йного керування електричним режимом ДСП, щентифжацп технолопчних стадш розплавлення шихти, стаб^зацп режиму ДСП при випадкових збуреннях, формування керуючих вплив1в багатомасових мехашзм^в перем!щення електрод!в, автоном1заци електричного режиму за фазами ДСП перев!реш на ддачих дугових сталеплавильних печах

Донецького 1 Молдавеького металургшних заводш, Волгоградського заводу "Красный Октябрь", Лешградського виробничого об'еднання "Невский завод", а також Льв1вського заводу "Автовантажник".

Результати роботи використовують у навчальному процеа в лек-цшних курсах "Автоматизащя типових технолопчних процеав", "Математичне моделювання електромехашчних перетворювач1в 1 систем", в лабораторному практикум!, курсовому 1 дипломному про-ектуванш при шдготовщ спещалклчв за спещальшстю 7.092208 "Електропривщ та автоматизащя промислових установок 1 технолопчних комплекав", а також при тдготовщ мапстр1в за програмою "Кероваш електромехашчш системи".

Апробащя роботи. Основш положения 1 результати дослщжень обговорювали: на восьми Всесоюзних симпозиумах, конференщях 1 нарадах у 1975-1989 рр.; на чотирьох семшарах шституту електро-динамжи АН Украши в 1989-1993 рр.; на девяти МЬкнародних симпоз1умах, конференщях I семшарах у 1992-1995 рр.; на Другш украшськш конференцп з автоматичного керування - "Автоматика-95", Льв1в, 1995; на наукових конференщях Льв1вського полпгехшчного шституту [ ДУ "Льв1вська пол1техшка" в 1974 -1996 рр.

Публжацп. За результатами виконаних у робо'п дослщжень опуб-лжовано 114 друкованих праць, одержано 23 авторських свщоцтва СРСР, 1 патент Росшсько! федерацп 1 1 патент Украши.

Структура 1 обсяг роботи. Дисертащя мштить 367 сторшок основного тексту проинострована 124 рисунками на 74 сторшках 1 12 таб-лицями, складаеться з вступу, чотирьох глав, заганчення, перелшу лггературних джерел у юлькост1 194 назв та 4 додатк!в.

ЗМ1СТ РОБОТИ

У встуш показано наукову новизну та практичну цшшсть роботи, обгрунтовано п актуальшсть, сформульовано мету дослщжень, задач!, яш необхщно розв'язати, а також основш положения, винесеш на захист.

У першш глав! на основ! анализу лггературних джерёл" 1 проведе-нихдослщжень показано, що система керування електричним режимом ДСП повинна бути багатофункцюнальною I розв'язувати пщчас плавки тага задач! И ращонального ведения: 1) розтзнавання технолопчних стадш плавления шихти; 2) вибору ! встановлення ра-цюнальних у цих стад!ях електричних режим1в; 3) стаб1шзацп цих електричних режим!в; 4) недопугценшсть контакт1в електрод!в ! шихти з недопустимими зусиллями.

Для створення моделей керування проанал!зовано проблему керованосп 1 спостережност1 в ДСП. Показано, що система стабшь заци електричного режиму ДСП е керованою 1 спостережною в класичному розумшш цих понять. Проблема керованост! технолопч-ним процесом зводиться до визначення його стада г формування для системи стабинзацп електричного режиму задаючих вплив!в, ят-а забезпечують ращональне ведения плавки в цш стадн. Проблема спостережност1 для тако! системи виливасться в пошук вектора шформативних координат 1 вим1рювання хюго складових з метою за-безпечення роботи алгоритму розтзнавання технолопчних стадий, та шших алгоритмов встановлення рацюнальних електричних режи-м1в. Задача повно! автоматизаци роботи ДСП полягае в створенш двох взаемозалежних систем керування - системи керування техно-лопчним процесом плавления стал! ! системи стаб!л!заци електричного режиму. Остання вимагае формування потр1бних динам1чних характеристик мехашзму перемкцення електрод!в. Доведено, що керування процесом плавления стал! в ДСП повинно балуватися не на суб'ективнш оцшц! еитуацп обслуговуючим персоналом 1 прийнятт1 ним в1дпов!дних рннень, а на анал!з! комплексу чиннишв, що характеризуют процеси, як! протжають в печ!, формальному вибор! моменту для втручання в хвд плавки. Це призводить до висновку про необхщшсть створення автоматизовано! системи керування ! передач! функцш сталевара ц!й систем!. Електроплавка стал! в ДСП - це. складний ймов!рн!сний процес ! розв'язати задач! керування цим процесом у межах детермшовано! модел! не

можливо. Тому прюритетною стала задача анал1зу випадкових процес)в координат ДСП 1 формування керуючих вплив1в тако! автоматизовано! системи на основ1 теори статистичних рнлень.

Анал1з електромехашчних САР перемщення електрод1в дае змогу зробити висновок, що резерви шдвищення 1х швидкодп класичними методами вичерпаш. Показано, що суттевого зменшення часу вщновлення режиму можна досягти за рахунок введения в структуру САР нового контуру регулювання, який мае набагато бьчьшу швидкодио шж контур, керуючим впливом якого е перемнцення електрод1в.

Принципово новими для стабипзацп електричного режиму ДСП е системи, яш базуються на формуванш, вщповщного реальному ви-падковому процесов1 збурень в об'ект^ процесу керуючих вплив1в.

П р о а н а л 1 з о в а н о технолопчш стада плавлення шихти 1 встанов-лено рацюнальш електричш режими для кожно! стада. Виходячи з цього, окреслено коло задач, як! необхщно розв'язати, 1 розробити методи IX розв'язання. Щ методи були взят! за основу розробки алгоритм1в, яю реал1зують частков1 задач! керування \ входять у склад загального алгоритму керування електричним режимом ДСП.

Для реал1заци процесу керування розроблено алгоритм-диспетчер. Показано, що рацюнальне ведения процесу плавлення шихти можливе лише з допомогою автоматизовано! системи, побудовано! за ¡ерарх1чним принципом. П реал1зуе алгоритм-диспетчер керування процесом плавлення, забезпечуючи в кожнш технолопчнш стад!'! потр1бний електричний режим з вщповщними уставками потужност!. Коротко робота системи ситуацшного керування режимом дугово1 сталеплавильно! печ! зводиться до:

• визначення ситуаци в ДСП, шакше кажучи, визначення техно-лог1чно1 стада, в якш на даний момент знаходиться плавка;

• обчислення необхщних уставок системи стабшзацп режиму, як! визначають за частковими алгоритмами 1 1х наб1р продиктований директивою на стадно;

• забезпечення в умовах вппадкових зоурень стабш1зац11_режиму з високою точшстю.

У другш глав! наведено модел1 розшзнавання технолопчних ста-дш розплаву шихти за одновтнршши 1 тривиппрними густинами ¡н-формативних параметр1в. Доказано, що внаслщок детермшованого чергування сташв, у систем! розшзнавання треба розглядати один з двох можливих сташв. При вщомому вектор! шформаттгених пара-метр1в Х = {х/, х2, х„) !х статнстичн! рояподьтл для сташв

Л/, !—к,к+1, як1 необхщно розтзнавати, виглядатимуть як

Критерш для формування вирщувального правила, за допомогою якого одержану сукупшсть параметр!в потр!бно вщнеети до одного з можливих сташв, знайдено на основ! анал!зу в!домих критерии при-йняття р!шення. Найбельш дощльним виявився критер1й. я кии грун-туеться на застосуванн! формули Баеса

до р{х,)^р[лк)-р{х11л^ + р{л1,,1)-р{х1/лк,1) ; Р{А,) - нпрюрш

ймов1рност1 появи значения х- шформативного параметра у шдповщшй стада, частков! умовш ймов!рност!.

М!рою ймоверност! стану /1; служить апостерюрна ймов!ршсть

часу продес плавления стал! в ДСП .^находиться в /-й тохиолопчшй стад!!. Тод1 вир!шувальне правило з урахуванням похибок "фальшиво! тривоги" ! "схиблення ц!.;н" запишеться як:

/ {Х/А^ = / [{х,, х2..... хп)/А,]

ймоверност!, як! визначають за статистичними даними; Р^х^/А;1) -

тобто ймов!рн!сть ппотези, зпдно з якою у даний момент

якщо

якщо

Тут С i В - вщповщно верхня i нижня границ! прийняття ркпень, причому В < 1 i С > 1. Якщо вщношення ймов1рностей таке, що

в < —-г- < с ,

Р{х/Ак)

то проводиться повторне дослщження. Апрюрна ймов!ршсть Р{А[) кнування дано! стадп обчислюеться як значения интегрально! функ-ци витрати електроенерги в данш стада, а частков1 умовш ймо-BipnocTi P^XjJAj} знаходяться як ординати функцш густин розпо-

дшв / (-V///4/) = fi{xj)- Доведено, що експериментальш одновим!рш розподиш щформативних параметр1в таких, наприклад, як вдоюсш середньовипрямлеш значения друго!, четверто! i шосто! гармошк струму дуги i шших з достатньою для практики точшстю апрокси-муються рядами, складовими яких е похщш вщ нормально! густини

С С

}{х) = С0 ■ фЫ + --J ■ ф'(х) + • ф"М+.. ■ ,

де Cv - постшш коефпценти, tpv(x) = (-/)v • Hv(x) ■ фШ - noxiflHi нормального розподшу, Hv{x) - полшоми Чебишева-Ермп"а, зокрема, рядами Грамма-Шарлье i Еджворта. Для випадшв, коли м1ж шформативними параметрами фаз ДСП ¿снуе 'прна корелящя, знайдено вираз для густини розподшу тривим1рного вектора шфор-мативних параметр1в у вигляд1, придатному для адаптацп розподшу до змшюваних умов функцюнування виходячи з:

/ _/ f(xh х2, ..., хп) = (2-п)'2" -[detR] 2 ■ехр

,-^-{Х-М)т -К~' ЛХ-М)

де К - кор ¿ляцшна матриця багатовим1рного розподшу; fy- - другий змннаний центральний момент; К~' - матриця, обернена до кореляцищо1 матрицу (X - М)т ■ К'1 ■ (X - М) - добуток матриць, який визначаеться квадратичною формою

п

КФ = х я,Дх-, - /«,) • [х, - /Ну) ;

Таблипя 1

Ч;к' îïiл I [vouipiiocTi Чн MMOBipHnOTi Ми

поча- Значения шформатнв>ш\ оочнслеш за Iipoi'i- oöMMC.'ieiu за прой-

1 К у параметра за фазами ОДНОПИМфЧП.М шла TDUBHMÏpMMM : i г; а

IUÜU- ;иконом зм:на W'ÍOIIOM ;>м!на

;ччнч рО 5ПО'].|Лу с гад! и розподьту стадш /

-'ч Гп К п: p, Р

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

12.1 10.7 7.5 1.000 0.000 •

17 \ в 0(к 11.0 7.7 15.2 10.6 11.8 4.7 0.999 0.897 0.001 0.103 Hi 1.000 0.000 ni

11.9 10.3 7.2 0.999 0.001

1Тлв -Ос 11.0 7 3 14.2 10 2 11.2 4.5 0.9S9 0 70S 0.011 0.292 ni 1 000 0.000 Hi

11.2 10 4 6.7 0 994 0 006

10.0 13.3 10 3 0.736 0.264 H! 0.999 0.001 m

6.9 10.0 4 7 0.497 0 503

10.3 9.4 6 3 0.720 0.280

<,■■,- 1 )! К 9.2 12.1 9.6 0.120 0.8S0 Ill 0.816 Ü.184 H¡

С.2 9.1 4.4 0.112 0.888

9.7 9.3 5 8 0.287 0 713

1 - ji ). 3.3 10.8 9.3 0.026 0.974 так 0.371 0.629 так

5.3 8.2 3.5 0.016 0.984

10.0 8.8 6.0 0.278 0 722 i

! ^ ■ I1), 5.8 5.9 11.1 8.4 9.3 4.0 0 024 0.041 0.976 0 959 i а к 0 345 0.655 так

9.6 8 4 5.7 0.070 0.930

|'К,Ч г,п, 8.9 10.S 9.1 0.015 0.985 так 0.050 0.950 так

4.2 8.8 3.8 0.010 0.990

8.8 7.8 5.7 0.011 0.989

1 !)\в 20с 8.4 4.0 10.9 8.5 9.2 3.9 0.013 0.007 0.987 0.993 так 0.006 0.994 так

Таблиця 2

Час ш'д Ймовфносп Чи Ймовфнос-п Чи

поча- Значения ¡нформативних обчислеш за прой- обчислеш за прой-

тку параметрш за фазами одновим1рним шла тривимфним шла

плав- законом змша законом змша

ления розподму стадш ? розпод!лу стадж ?

X, х2 хз р; р; Р, Р2

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

11.0 10.9 9.0 1.000 0.000

|5хв 00с 12.7 14.0 5.3 0.567 0.433 Н1 0.999 0.001 ш

10.0 12.6 11.0 1.000 0.000

9.7 9.3 8.0 0.924 0.076

11.5 12.1 4.2 0.019 0.981 ш 0.227 0.773 так

8.5 11.1 9.9 0.998 0.002

8.5 7.7 7.0 0.040 0.960

15.\в "№с 10.5 10.3 3.2 0.001 0.999 Н1 0.001 0.999 так

7.3 9.7 9.1 0.862 0.138

8.3 7.1 6.6 0.009 0.991

1ЙЧВ 00. 10.0 9.9 2.8 0.000 1.000 ш 0.001 0.999 так

7.5 9.7 9.1 0.902 0.098

8.4 7.4 6.4 0.010 0.990

1Ь\1, 20с 9.8 10.0 2.2 0.000 1.000 ш 0.002 0.998 так

7.9 9.9 9.4 0.967 0.033

8.0 6.8 6.0 0.002 0.998

1бхв 10с 9.2 9.3 1.8 0.000 1.000 ш 0.000 1.000 так

7.4 9.6 9.1 0.872 0.128

7.3 6.4 5.7 0.000 1.000

1 7м. 00о 8.5 8.6 1.4 0.000 1.000 ш 0.000 1.000 так

7.1 9.0 8.6 0.644 0.356

7.2 6.1 5.4 0.000 1.000

17хв 8.0 8.0 1.4 0.000 1.000 так 0.000 1.000 так

7.0 8.4 7.9 0.413 0.587

7.8 6.1 5.3. 0.000 1.000

17ха Юс 7.0 6.6 1.3 0.000 1.000 так 0.000 1.000 так

6.4 7.8 7.8 0.142 0.858

7.1 5.5 4.8 0.000 1.000

№к 5.9 5.5 1.2 0.000 1.000 так 0.000 1.000 так

5.0 6.9 6.7 0.011 0.989

А" = |л'(, х,, ..., ,„Г, М=|тл ..., /^|Г-_матриц!-стовпщ випадкових

значень г...... 1 1х математичних спод1вань; л, - елементи

матриц! Кг'.

П1сля перетворень одержимо / (*/; -чг; хз) 1

(2 ■ к)/2 -ага2- о3ф +2- г12 ■ '/•:•';.•'; Г[3 ~1[3

\ 0.5 \l-ros , »2

*ехр\~——--5-^-г - —Г" +

| 1 + 2- г12 ■ г13 ■ г23 - г[2 - г{3 - г23 I

Лч - т) ■ -щ) + 2- П2^3~зГ'3 ■ (-*/ - т,) ■ {х3 - щ) +

Процедура розшзнавання технолопчно! стад!! при викорисганш густини розподшу тривим1рного вектора шформативного параметра структурно не вщр!зняеться вщ под1бно'1 процедура при викорис-танш одновимгрних розподш1в. Результати, отримат тд час експе-риментальних дослщжень (табл.1 1 2) показують, якщо плавления протшае без яких-небудь "нештатних" ситуацш, система автономного розшзнавання стади за фазами ДСП \ система, яка використовуе для розшзнавання тривим1рт густини корельованих параметр1в, визначають перехщ з1 стади на стад1ю одночасно. Коли ж плавления проходить з вщхиленням вщ норми, що зумовлено неоднорщшстю х1м1чного складу шихти, нер1вном1ршстю 11 розмицення тд електродами 1 шшими причинами, при викорис-танш для розшзнавання одновимгрних розподипв шформативних параметр1в мае м>сце затримка на дв[ хвилини в визначент моменту переходу 31 стада в стадно в однш з фаз. Експериментальна перев!рка на дночих печах тдтвердила правильшсть роботи системи розшзнавання за тривимфним вектором.

Показано, що в ситуащях, коли роапод!л тривим1рного вектора вщр1зняеться вщ нормального, розшзнавання стадш потрйно

проводити з використанням густин, яга можна одержати шляхом розкладу тривим1рного нормального закону в ряд, що дае змогу, при досладженш корельованих за фазами випадкових значень, оперувати з !х галыисними характеристиками, такими як степей! коефщ!ент!в кореляцп. Для цього використано апарат характеристичних функцш г вщоме положения про те, що остання представляе собою л-кратне перетворення Фур'е диференцшно! функцп розподшу /(х;, х2, ..., хп). Тод!

I

/ (х„х2,х3) = —-у- I / /2 (г„г2,гзу

(2-я)'

ехр

-} (:гХ1+22-х2+г3-х3)

де X/, х2, х3 - випадков! складов! тривим!рного вектора А';

<2 [г,,г2,гз) = М

ехр

/' [г, ■ х, + г2 ■ х2 + г3 ■ х3)

- характеристична

функц!я системи трьох випадкових значень X/, х2, х:], яка для нашого випадку мае вигляд

Я [г,, г2, г3) = ехр [/ ■ (г/ • т, + г2 ■ т2 + г3 ■ т3)• (а? • г/ + • г\ +

+о| • г| + 2 ■ г/ • г2 • ■ а2 • п2+2 ■ г, ■ г3 ■ о1 ■ <у3 ■ г,3 + 2 ■ г2 ■ г3 ■ с2 ■ о3 ■ г23)] г - аргумент характеристично! функцп.

Розклавши складов! ехр [-г, ■ гу • а[ ■ Оу • /¡у] в ряд за значениями

другого моменту ¡, пров!вши штегрувашга при р!зних к!лькостях члешв ряду, одержимо вираз для тривим!рного диференц!йного закону розпсчшу у вигляд! розкладу за степенями коеф!ц!ент!в кореляцп м!ж !нформативними параметрами р!зних фаз

/ х2, х3) —

1

•III

/

оI ■ о2 ■ а3 1=01=011=0 И- / •'■ к!

Хг) — №■) | (

■т.

Ф

х, - т.

•Ф

'12 43

- т,

■Н,

■ т,

■ф

х, - т.

о.

Враховуючи те, що технолопчш стад!! плавления в ДСП завжди чергуються у визначенш послщовност!, розроблено математичну модель розтзнавання стад!й з прогнозуванням момента !х зак!н-чення. Ефективн!сть використання запропонованого методу шюструе

23

рис.1, де показано змшу ймов!рностей кожноьз-чотирьох стадо"! у -час),- ввдзначенГ моменти переходу з одше} технолопчно'1 стада на шшу на основ1 решень сталевара, яга не завжди збтаються з моментами реальних переходов. Так, на рис.1 друга стад1я наступила рашше вщ визначеного сталеваром переходу, приблизно па 3 хв, а момент переходу з друго! стада на третю на 2 хв шзшше. При впзначенш моменту "Пщвалка" розходження становить 61'льше 5 хв.

Рис. 1. Графики зм^ни ймсдарностей технолопчних стадш.

Для реал13аци запропонованих моделей розроблено та програмно реализовано алгоритми розтзнавання, а також низку спец1ал1зованих пристрош, захищених авторськими сшдоцтвами. Ефектившсть роботи розроблених систем шдтверджена промисловою експлуатащею.

У третш глав! розглянуто теоргю формування характеристик координат електричного режиму ДСП. Показано, що штегральною характеристикою взаемоди керуючих вплив1в 1 збурень в об'ект! по-вшшц бути дисперая регульовано! координати струму чи по-тужност! дуги, П Ж використовують для синтезу ЩЛЬОВО! фуНКЦП системи автоматичного регулювання електричного режиму ДСП. Виконаний синтез системи регулювання на баз1 математично!

модели, яка описуе змши сташв електричного режиму ДСП тд дгею збурень 1 керуючих вплив!в.

Ця модель виходить з того, що потужностп дуг у фазах вщповща-ють задании значениям для ведения плавки, або В1дхиляються вщ них в допустимих, чи недопустимих межах (режими к.з. та обриви дуги). Значения вщхилень щентифшуються ¡з станами, частина з яких е бажаними або можливими з погляду ведения плавки, а час-тина - недопустимими, як[ можна зарахувати до умовно аваршних сташв. Сам факт 1 час перебування дугово! печ1 в тому чи шшому сташ мае ймов1ршсний характер. Отже, постае завдаиия форму-вання таких керуючих вплив1в, яш звели б до мп-пмуму ймов1рнють перебування технологичного процесу в небажаних станах. На основ! проведених досл!джень встановлеио, що процес змши сташв в ДСП е розривним марювським процесом, а потж штервал!в м1ж випро-буваннями е пуассошвським потоком. Тод1, для тако! системи, яка може перебувати в л-станах, можна записати таке векторно-мат-ричне р1вняння:

ЛР-М)

<И

де Р{1) = | Р,и), Р2и), Р3№, ... штенсивностей переходу

■=т-А, о

А- матриця розм!ром (п X п)

РпЬ)

Рис. 2. Граф сташв електричного режиму в дуговш електропеч1

Вид!лимо в межах кожно1 стадп техиоло-пчного процесу плавления стал! в ДСП таю стани:

стан "О" - режими вс1х трьох фаз вщпо-вдають уставкам регулятор!в 1 в тч вводиться задана

потужшсть;

стан 1'1" - потужшсть одше! з фаз знаходиться в межах допустимого вщхилення;

стан "2" - потужност! кожио! з двох фаз знаходяться в межах до-

пустимих вщхилень; стан "3" - потужност1 кожно! з трьох фаз знаходяться в межах до-

пустимих вщхилень; стан "4" - в однш фаз1 ДСП потужшсть дор1внгое нулевё, внаслщок

короткого замикання або обриву дуги; стан "5" - недопустим! режими - нульов! значения потужностей

у кожнш з двох або трьох фаз ДСП. Стани "0"-"4"вщносяться до допустимих, стан "5"- до небажаних.

3 урахуванням реальних ситуацш у дуговш електропеч1 граф сташв мае вигляд, зображений на рис.2, де штенсивност1 переход!в класифшоваш в дв1 групп: штенсивност! збурень Я ! ¡нтенсивност1 лжвщацп порушень режиму и.

Тод! матрица А для вказаного графа запишеться як:

В1д стану: О

0Í

1

\>i

О щ,

3 ? о

о о

о о

2 О

te fe О

До стану: 3

О

О

-ÍV32+h>)

Ив

О

4 О h,

hi

5 О

О

о i о

-W+fe+fe+^í) hs fe -fe

Для того, щоб знайти вирази для ймов!рностей сташв, в яких пере-бувае технолопчгош процес плавления стал1, запишемо р!вняння (*) в операторнш форм1, гпслн чого, зробивши необхщш перетвореннп, отримаемо

де Р{0) - В - 0, 0, 0, 1, 0 - вектор початкових умов.

ГПсля операци обернення матрищ \\г>Ё - л|, одержимо в

загальному вигляд! вираз для вектора ймов1рностей сташв

\\т

О, о, 0, 0, 1, о

Р{5) = --

АМЁ-А}

де

ИТ

йег - А]

Ащ\вЁ-А\ I - транспонована матриця мшор1в. Встановивши функцп Р0{5) /¿Ы 1 '¿х оригшали Я0(/, ц, ?..) + Р5[(, ц, Я.), можна анальзувати перехщш процеси зшни ймов!рностей сташв при дп потокш збурень 1 керуючих вплив1в, вщповщно з штенсивностями Я 1 /л. Враховуючи те, що для синтезу САР з потр1бними штенсивностями вщновлення ¡Лп першочергове значения мають усталеш значения ймов1рностей сташв, в матриц! А вилучимо, наприклад, стовпчик 4, а заметь цього гад ставимо одинищ як елементи, отримаш з умови ймов1рност1 повно! групп п0д1й. Тод!

РАк=В ,

де Ак - нова матриця, одержана вказаним шляхом. Розв'язавши це р1вняння ввдносно Р, одержимо

р = В А4 = 8 ~Ми' М44' Ц7"

к йегЩ

де Мц (¡—0,1,..., 5; ]=4) - мшори матриц! Ак , ! вщповадно

Мо., р -М„ М24

П - . . г ^ т . -

° ¿е* [4] ' ' </е* [Лк] ' 2 </е* [Ак] '

Р ~М3! п п ~ММ

Г з = ~ Г7~Т . г4 = , Кч =

ае [Ак] ' йе1 [Ак] ' йе1 [Л,] '

Щоб обчислити значения вагових коефвден'пв в ¿ток графа, зображеного на рис. 2, позначимо штенсившсть переходу з стану "О" (зона 1) в стани "1", "2", "3" (зона 2) для одше! фази через вщповщно, штенсившсть переходу з сташв "1", "2", "3" (зона 2) в стани "4" ! "5" (зона 3) для одше'х фази через к2. Тодк \gi-3-k,, \i2~2-ki , Х23=к,, ^"Н ~ к2 I

^24 — 2 - ¡¿у х ~ 3 • , = 2 • 1

Гнтенсивностч переходу, hkí зумовлеш роботою-системирегулю-вання одте'! фази позначимо через т. Тод1

\í¡0 = т , [i2i = 2 ■ т , = 3 ■ т , ¡i7/ = ш ,

ц12 = т , = да , ц5/ = 2 ■ т .

Одержан! в загальному вигляд1 складов! розв'язгав для ймов1рност1 кожного стану знаходяться як :

М0! = -б ■ т3 [б ■ т-(т + к2) + k2 ■ [k¡ + 2 ■ к2]\ ,

Мм = 18 ■ т2 ■ к, ■ [б • т ■ (т + к2) + k2 ■ {к, + 2 ■ к2)\ ,

М2, = -/8 ■ т2 ■ к, \к2 ■ {2 ■ т + к2) + 2 ■ т ■ k¡ ■ (.3 • т + 2 ■ к2)} ,

М3) = 12- т2 - к,- [k2 ■ (т + к2) + 3■ к, ■ {k, + k2)} ,

М.м = -/<5 • т ■ к, ■ к2 ■ [2 ■ т2 + 4 ■ т ■ (к, + k2) + 2 ■ kj + 5 ■ к, ■ k2 + 2 ■ kj] ,

М54 = 18 ■ к, ■ k2 ■ [2 • т2 • к2 + 4 ■ т-(к, ■ k2 + k¡) + 2 ■ к2, ■ к2 + 5 ■ к, ■ k¡ + 2 ■ к32\ ,

del\ =-36-т5 -36-rré -l^-108-пг1 ■k,-12-rri? -kj -I9S- т3 -к, ■ к, -

~10S ■ т3 ■ к] -174 ■ ni ■ к, ■ А| ~ ¡9S ■ т2 ■ kj ■ к, - 36 • т2 ■ kj -162 ■ т ■ к2 • k¡ -

-IOS-т- к, ■ к3 -36■ т■ kf ■ к2 -36■ kj ■ -90 ■ kj ■ l4 -36■ к, ■ kf2 Отриман! залежносп дають можливють синтезувати значения íh-тенсивност1 керуючих вплив1в у функц11 заданих значень iÍMOBip-ностей сташв. Зокрема, для забезпечення заданого значения fiMOBip-hoctí "5"-го стану вираз для згадано! ¿нтенсивност! мае вигляд

т > -к2 ■ ln PjJtt()

На основ! синтезованих значень т можна сформулювати вимоги до проектованих САР потужност! та проанал!зувати досконалкть ¡сну-ючих.

Для забезпечення заданого часу знаходження системп в режимах, коли значения потужностей чи струм!в дуг перебуваготь поза зоною директивно визначених допустимих вщхилень, будемо виходи-ти з наступного:

• режимна координата, наприклад потужн!сть дуги oflHiei фази, може знаходитися в зош допустимих вщхилень (стан "О");

• минув викид режимно! координата в зону в!дхилень бшьших в!д директивно-заданих (стан "1");

• режимна координата прийняла значения з облает, близько! до

обриву дуги чи короткого замикання (стан "2"). Вважатимемо, що переходи в стани "1", "2" здшснюються, як вже згадувалося, з штенсивностями k¡ i ко в'щповщно, а вщновлюються режими з допомогою керуючих вплив1в, як! мають штенсивност1 m¡ i m¡. Введения до розгляду керуючих вплшпв з р1зними штенсивностями, вщпрацювання вщхилень ввд заданого режиму зумовлено не-оГшдшстю суттевого збьчьшення штенсивноеп вщновлення при виход1 режимно! координата в стан "2". Електромехашчш чи елек-тропдравл1чш регулятори не можуть забезпечувати тако! inTeHCHBHocTi. í'i можна реал1зувати тшьки принципово новими контурами регулювання режиму. Обчислюючи кшьшеть викид!в режимно! координати за той чи шший р1вень протягом якогось заданого пром1жку часу tp як Na — tp ■ p(ci) i Nb = tp ■ p{b), з

урахуванням вщомих вираз1в для середньо! юлькост! вшадав в одиницю часу стацюнарно! випадково! функцп за р1вень "а"

де х - математичне спод1вання процесу x(l) ; cv, 0¿ середньоквадратичш вщхилення процесу x{t) i похвдно! вщ цього процесу x{t); а - заданий р1вень випадкового процесу x(t) i для середньо! тривалосп викиду за той же ревень у вигляд!

де t -T0-rTt +Т2; Tq -тривалгсть знаходження системи в 3ohí до-

пустимих вщхилень режимно! координати; а = ± 7%, b= =ь 35% - однаков1, яш знайдеш шляхом анал1зу реестрограм активно! потужност1 дуги методом кривих нагромаджених частот.

де Ф j ~ значения штеграла Лапласа, одержимо вирази для

час!в перебування режимно! координати в станах "1" i "2"

Запропонований метод сш!тезу_ керуючих" вшшшв САР електрич-_ного-режгшу~ДСП зводиться до формування такого '¿х потоку, який взаемодночи з потоком зоурень, забезпечить потр1бшш р!вень дис-персп, а цеп р1вень, своею чергою, однозначно впзначить середш трпвалост1 знаходження системи в неробочому 1 робочому станах протягом часу роботи

У четверти! глав! наведено математичш моделг 1 струкгури систем реал!занп керуточих вшшв!в, як\ формуготь бажаш характеристики координат електричного режиму ДСП. Розглядаються електромеха-шчш системи, де керуючий вплив представляе собою сигнал прогнозу збурення, системи, яю для реал!зацп потр!бно1 штен-сивност1 потоку керуючих вплив1в використовують принципово нов!, для ДСП, контури регулювання, системи стабЬпзанн координат режиму ДСП шляхом формування контрваршнтного до зоурень пронесу керуючих вшшв!в. багатомасов1 системи з керуванням за пов-Ш1Л1 вектором стану в умовах вппадкових зоурень, системи формування характеристик координат ДСП а вилученням непродуктивних рух1в електрод1В, а також !х контак_пв я шихтою при недопустим!« зусиллях.

Показано, що в основу функцюнувашш перших покладено принцип корекци керуючих вплив1в шнуючих елоктромехашчних чи електрог1,правл!чш1х регулятор!в з допомогою про) нолованого па час .".ашзпеннн в систем! сигналу вщ збурення. ПристрШ для корекци синтезовано на основ! поеднання принцип!в теорп швар;антност! ! теорп екстраполяци випадкових пропеош. Зокр> ма до. .ед'-ио, шо рттгтглл кмрокш 1 сисгемп р'тулювания е.чектрпчного режиму ДСП чотиа-и бут сформульований яг!дпо з виразом

. , У)'У' . , / . , _к^_

" ' ="/ ад:Шр)-щСр)"1 (Р1' Щ[р)• г2(р)• щ,(р).щ{р)'

де /(/;)- збурення, що д1ють на систему;

передавальн! функцп елемешчв системи; ер1° - оператор еКСТраПО-

ЛЯЦП.

Показано, що полюси спектрально! густини випадкового процесу збурень в ДСП, який необхщно прогнозувати, е простими. Тод1 з урахуванням сумарного затзнення хе к, одержаного внасл1док анроксимацн перехщно! функцп 1 чистого затзнення в систем!, синтезований фшьтр мае вигляд

Дослщження характеру збурень дае змогу зробити висновок, що структура ф!льтра залишаеться постшною, змшюються лише його коефкценти, значения яких визначають через потр1бш нул1 \ полюси спектрально! густини за знайденими виразами /

Ь = й =

е-в-т.

1 л в~и ■ л

Л'С05А-Хеа ~ д. н -этА-Хе

А2 + В2 - В ■ Н . я созА-хе1[ ----БША-Хев

де у, = ¡Н - нуль;

= -А + ]'В ; Л^ - А + ¡В - полюси спектрально! густини.

Для забезпечення адаптацп модел1 об'екта 1 прогнозуючих ф!ль-тр!в до змшюваних умов функцюнування розроблено 1 програмно зреал!зовано вщповщш алгоритми. Результати промислово! експлу-атаци коректор1в з прогнозуючими фшьтрами показали, що дис-перс1я струму дуги зменшуеться на 35 %.

Однак, р1зко збшьшити штенсившсть потоку керуючих вплив1в можна тш; ":и новими способами \ законами !х формування. Одним з таких спос.')б1в е використання, поряд з електромехашчним, елект-ричного контуру, який мае високу швидкодш ! як регулюючий вплив використовуе змшу значения реактивного опору дроселя, ввшкненого в коло первинно! обмотки шчного транформатора. Екв1валентний шдуктивний ошр дроселя можна мшяти, шунтуючи його парою зустр1чно-паралельно включених тиристор1в на визначену регульовану частину швперюду напруги живлення. Для розв'язання задач анал1зу 1 синтезу швидкодночого контуру

регулювання струму дуги створено математичну модель, яка описуе процеси---в - такому магштно-тиристорному регулятор! напруги (МТРН) з урахуванням його нелшшно! характеристики. На основ! принципу енергетичного балансу знайдено внрази для статично! характеристики 1 диференцшного коефнпента гпдсилення МТРН. Показано, що найбьчьш нрийнятним для задач1 формування потр1бних динам1чних показниклв струму дуги е налагодження контуру регулювання цього струму, виходячи з умов модульного оптимуму.

Для оцшки можливостей формування в систем! з швидкодшчим контуром регулювання струму р1зних вид!в зовниишх характеристик електрично! установки в симетричних 1 несиметричних режимах розроблено метод розрахунку екв1валентних шдуктивних опор1в дросел1в МТРН.

Таблнця 3

11оказпики функцюнунання дослшжуваних САР Дос.и'джуваш структура

одноконтурна дноконтурна

Струм дуги, Л 11032 1 1032

Дисперпн струму дуги, 4 8-4 О6 0 9 4 О6

Потужшсть дуги, Вт 2.68*106 2.93*106

Дисперая потужностк 1.17-40'- 0.59 4012

Потужшсть електричних птрат, Вт 549221 524765

Продуктившсть печ1, т/год 7.688 8.469

Результата пор1вняння ефективност1 робота звичайно! одноконтурно! електромехашчно! САР 1 розроблено! двоконтурно! (з про-поршйно-штегральним регулятором струму та постаЪшм сигналом завдання) наведеш в табл.о.

Як- видно ¡з таблицу пропонивана система регулювання суттево зменшуе дисперсно струму дуги 1, як наслщок, потужшсть втрат. Впровадження вказано! системи на машинобуд!вних 1 електромета-лургшних заводах дае змогу значно збшьшити продуктившсть ДСП

(близько 10 %), знизити затрати на виплавку одше! тонни стал! i шдвищити як1сть продукцп.

Розроблено метод синтезу вектора керуючих вплив)в (стохастич-ний метод стабЬпзацп координат), суть якого полягае в наступ-ному.

Заданий р1вень дисперсп регульовано! координати при лшшних залежностях, яш описують процеси в системах регулювання елект-ричного режиму ДСП, забезпечуеться шляхом додавання двох контрвар1антних випадкових нормально розпод1лених npoqeciB x(t) i y{t) з дисперс1ями of i а2. Процеси x(t) i y{t) представляють собою,

вщповщно, прирости регульовано'1 координати z(t), яш зумовлеш д1ею в систем! процесу збурень f(t) i сформованого спещальним керованим генератором ГВП випадкового процесу U3(t), вщповщно. Частотш спектри цих процейв вщповщають один одному. При додаванш вказаних процейв одержимо процес змши регульовано'! координати z(t), диспероя якого визначатиметься як

of = о2к +Оу + 2 ■ гху -ах оу ,

де г - коеф1щент кореляци м1ж випадковими процесами x(t) i y(t). При виконанш умови а^ = а^ дисперая координати z(t) може змшю-ватисл В1д of = 4 ■ о^ при ковар1антних процесах x(t) i y(t) з коефщь ентом кореляци гкц - 1 i до of = 0 при контрвар1антност1 вказаних процес!в, тобто при гху = -/. Отже, шляхом змши у вказаних межах коефвдента кореляци, можна змшювати, вщповщно, дисперсш of регульовашл координат!! z(t), або шдтримувати 'i'i на заданому piBiii of = const. Детально розглянемо принципи формування контрвар1антного випадкового керуючого впливу y{t) шляхом вщповщного часового змщення процесу випадкових збурень, тобто реал!зацп в систем1 процесу суперпозицп сигнал1в x(t) i y{t) = x[t-t0) , де tg - часове змш;ення самого процесу x(t). Тод1, при умов! що x(t) i y{t) - стащонарш i стацюнарно зв'язаш випадков! процеси запишемо спектральну густину 'ix суми так

5г(ш) = S.,(со) + Sv(co) + ■ Sx (со) + е'т ■ Sx (to).

3 врахуванням останнього одержимо впраз для дисперсГг /}; регу-лъовино! координати-у вигдяд!

П. --- -- • ] 5,(0)) ■ |<К/ы)|"1/(о= - -¡[2 + 2- гол{(о ^^М • |<И/(о|"^со .

71 О К и

I ■ а'

до Ф/ ■ <')|| - квадрат модуля передавально'! функпп системи.

ТТрн з.мпп в межах 0 < /;

<0

створюетьсн можлившть регулю-

!а ги дисперсш Ог вихщно! координати в дгапазош О 5 I), < /• /),. а

кнуе в!дп0в1дне значения

це значить, дли ^пданого гг

лп;1

чг.соио!ч змнцення Ця формула справедлива, якщо сигнали х(0 ! у{1) прикладеш до одше! I 'пе! ж точки. У випадку, коли вони будуть прикладен) до р1зних точок, необхщно сигнал керування довести через вщповщну передавальну функщю до точки прикладання збурень. Проте вс1 наведен! вшце викладки стогу* ш.ся лише тих систем, збупеннгт я.ких м.«ку. ь спектрально г\ спш\ з явно кгра-.кч-иим ¡ню м V п\ <ькш с.\:у:$! ччсют. а рсяиодН ет рта пи р. мп а чае пин частотно! >> д'апазчну с нег.начнпм.

■Л',!,)

У <п УЛ о

—>

н -^

V

ч

-5 е-'»" -

Рис. 3. Структурна схема системи з стпхастичшш пршишпом керування.

Можна одержати вираз для дисперса регульовано1 координати I в загальному випадку. Нехай маемо систему рис. 3, в якш сигнал Хг вщ спещального генератора випадкового процесу проходить через передавальну функщю 11?; (я) приведения сигналу Хг до точки прик-ладення збурень, смугов! фшьтри та елементи часових затримок. Це11 сигнал разом ¡з сигналом збурень впливае на систему,

передавальна функщя яко! по вщношенню до збурень дор!внюе

W3Ë(s).

При вивод1 формули для спектрально! густини регульовано! ко-ординати у випадку п канал1в керування скористаемось методом формування цieï залежност1, як рекурентно! формули. Приймемо для початку, що включаеться два смугопропускаючих фшьтри з вщповщними часовими затримками i, що Wg{s) для загального випадку передавальна функщя каналу збурень. Тод1

z{t) = y0{t) + y,(t) + y2(t) , а його кореляцшна функщя прийме вигляд

1 Т 1 Т 1 Т 'о 'о 'о

1 7 1 Т 1 Т

о 'о о

1 7 I 7 1 7 + 7dx+f\y2(t)-y,{t+x) dx+fjy2{t)-y2{t+x) dx

'о 'о 'о

Знаходячи у oit), y/U), у як згортки в!д ¡мпульсних реакщй вщ-

гюв1дних канал!в i входного сигналу, теля операщй множення i усе-реднення, шляхом математичних перетворень, одержимо вираз для спектрально! густини Sz (со) у вигляд!

= }|Ф0(/«)Г + |Ф/(/ю)|2 + |Ф2(/0>)Г +

+ 2 ■ /^(со) • ЛДсй) • со5[ф;(со) - фДш) - со ■ t0I] + + 2 ■ Д?(со) • Л2((л) ■ cos|q>2(a>) - Ф0(со) - со ■ t02] + + 2 ■ ЛДсо) • Л2(ш) • cos[q)2(co) - фДсо) + со • t0J - со • /02]} • Sx^ (со), де А0(со); Л,(со); Л2(со), ф2(со); фДсо); ф0(со) - амшитудно i фазово-час-

tothî характеристики канал1в передач. Проробивши аналопчш перетворення i для чотирьох канал1в передач!, одержимо загальну формулу для спектрально! функци вихщно! координата у випадку п канал1в передач! (п= 0,1,2,3...)

Г я ; п /

= Х|ф,(/®)|2 + ЛД«)* -----------------

________________— [¡=0!---------■/="

* X А-(ю) ■ (со) - фДю) - со ■ гт + СО • /0/] | • 5д-зй(со)

Для пошуку значения р^вно як 1 центрально! частоти соог смугового фшьтра, а також шлькост! включених в роботу ф1льтр1в, розроолено 1 програмно реал1Эовано спешалышй алгоритм багато-факторного пошуку мш1муму математичного стотвання Л|[о| Анал1з результата дослщжень показуе, що при

розгляд1 системи ДСП, як автономно! трифазно! системи, ви-користання викладеного вище стохастичного методу керування дае змогу одержати зменшення дисперсп регульовано! координати на (70 ... 80)%. При поширенш принципу стохастичного керування на випадок трившшрно! системи регулювання електричного режиму ДСП показником точност1 шдтримування заданого режиму е дисперс)я тривим1рного вектора г2, Зпдно з нашими

представлениями цей вектор можна сформулювати так

и(г,, г2, г3)7 = ¿¡[х,, х2, х3)Т + д2(у,, у2, у3)7 . де о:(х,, х.), - вектор корельованих м1ж собою прирост1в стру-

м!в фаз, як1 появляються за рахунок керуючих вплив!в регулятор1в перемпцення електрод!в, змш довжин ! град1атв дуг, перерозподьтнв струм1В за фазами ДСП, зумовлених першим законом Шрхгофа; д2{у1, У2, Уз) ~ вектор прироста струм!в фаз,

зумовлених д1ею стохастичних керуючих вплив1в.

3 урахуванням кореляцшних взаемозв'язшв м1ж процесами в фазах ДСП знайдемо дисперсп вектор1в V 1 и/, як детермшанти вщпо-В1дних кореляцшних матриць Кг 1 Ку. Тод! при формуванш матрищ Кг з Iíyльoвими елементами головно! д!агонал1, ефектившсть засто-сування стохастичного керування для тривим1рно! системи ДСП ви-разимо таким чином

йегКг < ¿е1К% ,

28 де

detКг = 2 ■ о^/ • сРх2 ■ с%3 • гх1х2 ■ гх1х3 ■ гх2х3 , Кх = • • ох3 ■ (/ + 2 • • • гл2>л;3 - - гх1х2 - .

аб° г1,х2 + Гх1.хЗ + г'2,хЗ < 1 .

при -/ < гх,_х2 </;-/< гх,л3 <1 ; -/ < < /. Враховуючи те, що на початкових стад1ях плавки, внаслвдок бурхливого характеру електричного режиму в фазах ДСП, значения коефвдент1в кореляцп не перевищують 0,4, можна зробити ви-сновок про бшыи шж двократне зменшення дисперсп тривим1рного вектора струм1в.

Дослщження ефективностт стохастичного способу керування координатами електричного режиму проводили також 1 на цифровш мо-дел1 ДСП, в структур! яко) використовували швидкодпоч1 електри-чш контури регулювання струм1в дуг. Функциональна схема тако1 системи показана на рис 4.

Д1 С Л !> А

Рис. 4. Функциональна схема модел! САР електричного режиму ДСП.

Складовими частинами ще! системи е три швидкод!юч! контури регулювання струм1в дуг та трифазна система живлення дугово! електропеч!, кожна фаза яко! е об'ектом регулювання вщповщного контуру. Кожей контур регулювання струму дуги мштить магштно-тиристорний регулятор напруги МТРН, блок формування вектора керуючих вплив1в БФВКВ, який складаеться \з двох каналов. У кожному канал! послщовно з'еднаш смуговий фшьтр СФ та елемент

часовси затримки ЕЧЗ вхщного__сигналу,— реалшований на

цифровому всепропускаючому фшьтрг Регульований дросель маг-штно-тиристорного регулятора напруги вв!мкнений у коло первично!' обмотки шчного трансформатора. Керуючим впливом цього контуру служать прирости шдуктивност! АЬр()р регульованого

дроселя МТРН. Система живлення ДСП на рис. 4 представлена елементами заступно! схеми в кожшй фазк регульованого дроселя ¿р(5р магштно-тиристорного регулятора напруги; струмообмежуючого дроселя \ ситового трансформатора Ьтр, коротко! мереж1

^кч та напругою дугового пром!жку Система живлення

шдключена до джерела трифазно! симетрично! напруги. Моделювання випадкового процесу, адекватного до процесу ре-альних збурень, що ддать у дуговому пром1Жку ДСП, виконувалось цифровим трифазним генератором випадкового процесу ГВП. Кожен з трьох його вихщних сигнал)в подавали в модель дуги та блок фор-мування вектора керуючих вплпв1в. Зпдно з ц1ею схемою розроблено алгоритм та програму цифрового моделювання електричного режиму ДСП-6 з використанням швидкодшчо! сто-хастично! системи регулювання струм1в дуг.

На рис. 5 показан! процеси змши напруги ¿/¿(0 та струм1в ¿¿(О дуг, отримаш при симулюванш електричного режиму стада про-плавлення колодяз1в без використання принцитв стохастичного ке-рування (рис. 5,6) та з використанням синтезовано! структури блока формування вектора керуючих вплив1в (рис. 5,в).

Результата статистичного опрацювання процес'ш, показаних на рис. 5 . наведеш в табл.4. Анал1з значень дисперсп струм1в дуг, яи отримаш в сера математичних експеримен'пв для р1зних техноло-пчних пер10Д1в електропеч1 ДСП-б показав, що використання розробленого стохастичного способу дае змогу регулювати, змен-шуючи, дисперсда струм1в дуг ДСП в д1апазош 1:3,0.

1 оо.оо

1 оооо.оо

5000.00

и. о . о б

1 оо.оо

1 оооо.оо

5000,00

1 оо.оо

в)

Рис. 5. Процеси змши напруг дуг и^) а) та струм1в дуг Ф) ДСП-6, отримаш в структур! без використанням принцишв стохастичного керування б) та з використанням синтезовансн структури блока формування вектора керуючих вплив1в в).

Таблиця4

------Струю САК !\00рЛ1ПМ ПГ " "'.Н'ЫРИ'ШОГО [)('■,КИМУ - САК з викориетлпннм СТОХЛСТИ'ШОГО способу САК пел никорис! лшя схоластичного способу

и„, 113.9 115 7

115.3 116 6

Ь'ас 115 С 116 9

/. 13 28 13.92

!,, 12.14 12.08

Тс !! 711 11.003

//-. 19.13

5.738 16.5

Ас 6.095 17.16

Для багатомасових систем, якими е мехашзми перемщення електрод1в, створено математичш модел1 керування за повним вектором стану. 1х пор1вняльний анал13 прив1в до висновку, що електромехатчна система перемещения електрод^в повинна оттисуватясл тримасовою модоллю. Для практично! реал1заци <:ист< ми автоматичного регулговання перемпцення електродлв за повним вектором стану розроблмю методи 1 пристрш ^нформащй-ного .-¡аГи-апечеиня, а також узагальнену кшематичну схему трима-еоыи м<де.гп мехашзму перемицення електрода. Проведено дослад-ження керованосп ! спостережност) тримасово! модел! механизму перемпцення електрод1в з швидкод!ючим контуром струму для перев!рки можливост] синтезу модального регулятора. Показано, що дли забезпечоння уыови спостережност! в та-кш систем! мусить безпосередньо вим!рюватися координата перем!щення електрода. Досл!джено вплив сп!вв!дношення м;ж електромехатчними сталими часу на дшиш^чш показники таких систем. Розроблено тримасову систему перемпцення електродш ¡з спостер:гачем. Отрпмаш ропультатп показують. що динам!ч1Й показники координати пририспв довжиии дуги практично зб!гаються в САР з безпосеред-шм вим!рюванням вс!х координат ! в САР ¡з спостер!гачем. Запропо-новано метод синтезу багатомасових систем, якими е мехашзми перемпцення електрод!в 1 яга п!ддан! ди випадкових збурень, проводи-ти як синтез системи за повним вектором стану. Вводячи до

розгляду такий показник якост1 як коефщ!ент згладжування, з урахуванням передавальних функцш замкнутих дво- I тримасових систем перемещения електрод1в:

1ИГ / ^ Д'эЫ Тм1-Тм2-Тс-Тгёе1[рЁ-А2}-К4

Щ\р) = " - , . =-р—:-- ,

ЧЫ ТмГТм2.Тс-Тгйе1[рЕ-А2]

щ(р) = Т«! ' ' Т«2 ' Т<=23 ' 7■тгйеАрЕ~А3} -К6

А Цр)

тм1 ■ Тс12 ■ Тм2 ■ Тс23 ■ Тм3 • 7) • йе^рЁ - Д,]

де А2 I А3 - матриц! системи з двомасовою 1 тримасовою моделями мехашзму перемпцення електрод1в ! вираз1в для спектральних функцш, сформовано фуикцюнали:

1

Кзгл сх|, Я 0

с14(/со)4 + ^{¡со)3 + ^{¡(о)2 + £*/(/©)

+4з(/(у) +с1,{}со) + (10

сй(/со)6 + с5(/й>)5 + с4{1со)4 + с3(/й))3 + с2{]с1})2 + с,¡(о

2 а с1со а2 + а>2 '

2ай(0

ег

+ ОГ2

'А.Сб{]'<»)6 + с5{1'0))5 + с4{]а>)4 + с3{1со)3 + с2(/ш)2 + с,¡а + с0_ де коефицента с/1 с е функщями параметров систем.

Задан! значения цих функцюнал1в забезпечують шляхом оргаш-заци зворотних зв'язгав за вс!ма координатами - складовими пов-ного вектора. Знайден! в результат! параметричного синтезу значения коефщ!ент!в К/ -ь К4 для двомасово! модели, ! К/ + Кц для тримасово! забезпечують в!дпов!дно значения функцюнал!в р2 =0.2054 ! /;•} =0.2158. У той же час при налагодженш САР за стандартною бшом1альною формою значения таких функцюнал!в е вщповщно = 0.5845 ! Г3 = 0.5448, що вказуе на пршу яккть системи. Щ результата п!дтверджують ефективн!сть запропонова-ного способу синтезу багатомасових систем з випадковими збурен-нями.

Для формування керуючих вплив!в, як1 забезпечують пофазну автоном!зацно режиму ДСП, створено модель об'екта ! системи ке-рування, яка дае змогу з урахуванням специфнш процеыв в ДСП, розр!зняти вщхилення струм!в дуг фаз, причому ! Т1, що з'являються внасл!док керуючого та збурюючого вплив1в вщпо-

в1дних фаз, 1 т1, що виникають за рахунок перерозподыу ~струм1в за -фазами ДСПГ

Цю нову модель можна представити у вигляд! сукупност! трьох однофазних моделей, вихщш координати яких - де середньовипрям-леш струми дуг, а оператори зв'язку мЪк цими струмами визна-чають на основ1 ймов!ршсного анал1зу та кореляцшних взаемо-зв'язк!в процес^в у шчному простор! ДСП. Граф ше! модел; для за-гального випадку зображено на рис С.

Рис. 6. Граф системи автономного регулювання електричного

режиму ДСП.

~ коефвденти тдсплення каналов напруги та струму г -1 фа-зи; W"tij{p), Щ/{р) - передавали» функци ДСП за напругою i струмом дуги i -т фази; Щ(р) - передавальна функщя регулятора i-I фази; fg, - струми дуг при роз1мкнешй нульовш точгц (модельш значения); fa - збурення за напругою дуги, яш д1ють в ДСП;; ¡ад, /<}д, /<зс - фактичш середньовипрямлет значения струм1в дуг окремих фаз.

Запропонована модель описуеться системою р1внянь для прирост 1в середньовипрямленого струму кожно! з фаз ДСП у такому виглядк

Оэл ~ /эа) = и А - Та) + а/ • (/эа - Ьв) + Р/ ■ (Л>с - /ас) . {'-,)в -Тьв) = (/в ~ ¡в) + «2 ■ (/ад - Ьа) + Рг • {¡ьс ~ /ас) , ('ас - Ьс) = {¡с - 7с) + «з • [¡ъа - Тм) + Рз • (/ав ~ Ьв) . де 73/1, /дд, /дС - математичш спод1вання середньовипрямлених значень струшв дуг фаз ДСП; 1А, , 7С - математичш спод1вання середньовипрямлених струм1в фаз модел^ тобто струм1в фаз при роз1мкненш нульовш точцг, а;, а2, О-з, Р/, Рг< Рз - коефвденти

зв'язку м1ж приростами струм!в окремих фаз.

Ц1 коефщ^енти визначають за методом найменших квадрат1в. Для прикладу, прироста струму у фаз! А формують функцюнал Р/) У вигляд1

и

На„ р,) - 1[(/л; - /л) + а, • (/йв; - Тзв) + р, • {¡за - Ьс) ~ {¡ш - Ьа)}2 ■ 1=/

Записавши аналопчш вирази для струм1в фаз В \ С \ дослщивши IX на м1Н1мум за параметрами а, 1 р;, знайдемо коефщ1енти зв'язку м1ж струмами ДСП, як функцп середньоквадратичних в!дхилень 1 коефвдетлв кореляцп

ал ' {ГАВ ~ ГАС ■ ГСв) ~ аА" • (гл*в ~ ГА"С ' гСв)

«/ = Р/ =

а2 =

«з =

Рз =

{гас ■ ов ■{'- гвс)

О А ■ ~ ГВС " гАв)~ °л* ' {ГА'С ~ ГА'В - ГВС.)

ос -{¡-гвс) гв<с ■ гса )

<3в ■{пы ~ ГВС • гсл) - ' (ГВ*Л -

Од -('-/лс) - гд*л ' ГАС )

Од ■ {гвс. ~ ГВА ' ГСА ) ~ °В• ' {Г1)*С. ■

■{ГСА Ос ' (' - гАс)

- гсв ' гВА) " аС* ' {ГС*А ~ ГС*В ' гдл)

■ {гсв ОД -{}~ГАв)

- ГСА • ГЛв) - ре* ■ (гс*в ~ ГС'А ■ гАв)

ов-{1~глв)

Практична реал1зац!я запропоновано! модел1 за допомогою струк-

тур, захшцених авторсышми свщоцтвами,_дае_змогу корегуватп'к«?-рутч] С1ТПгал1Г{зегулятор1в електрпчного режим).' ;>а струмом. 3 ви-користанням таксл модел1 досягаеться автономност1 електрпчного режиму за фазами ДСП, що, своею чертою, значно шдвищуе продуктивность електродугово! печ1.

Показано також, що в умовах р!зкого несиметричного наванта-ження сингезовану систему незалежного керування необхшно вдо-сконалити шляхом введения релейного контуру блокуваннл ВХОД1В регулятор]в тих фаз, де к.з. вщсутне. На основ1 лоичних аргументе, яга в!дпов1дають наявност! або вщсутност! к.з. у вщповщних фазах, проведено лопчний синтез системи блокування регуляторов. Дослщ-жено, що надшною ознакою р1зного роду к.з. на електродах печ1 е наявшсть постшних складових в струмах фаз 1 що ввдношення максимального значения постгшки складово! до ностшнпх складових струлнв дуг 1нших фаз не залежить в1д ступеня напруги шчного трансформатора 1 дор1вшос приблизно двом. Практична реалшашя запрогкшованого способу формування керуючого впливу зд1Йснена в пристро! для незалежного регулювання електрпчного режиму ДСП, якш'г захшцений авторським свщоцтвом. Промислов1 дос.гндщ випро-бування тако! системи довели и ефектившсть.

У додатках наведено тексти програм 1 результата досл^джепь САР ДСП, а також документа про впровадження розроблених систем 1 пристроив з шдтвердженням IX ефективность

Основш результата роботи

1. Показано, що створення моделей, яга адекватно описують процесп в ДСП, повинно базуватися на ймов1ршсних характеристиках цих процеав. На щи основ! розроилена багатофункщональна система керування електричним режимом печ! з 1ерарх1чною структурою, взаемод!я м\ж елементами яко! координуеться алгоритмом-диспетчером ситуащйного керування.

2. Розроблено методи, математичш модел! 1 комплексш системи роз-шзнавання технолопчних стадш плавления шихти для реальних густин розподиив одновим1рних \ тривим!рних вектор1в ¡нформа-

тивних параметр!в. Тага системи дали змогу суттево шдвиицити точшсть розшзнавання. Розходження з р1шеннями висококвал!ф!-кованого сталевара становить дв1, а в деяких випадках 1 п'ять хвилин.

3. Розроблено математичну модель електричного режиму ДСП як процесу змши сташв 1 запропоновано метод синтезу потогав ке-руючих вплив!в, яга забезпечують задаш значения ймов!рност1 1 часу перебування системи в робочих станах. Кр!м того, вказана модель лягла в основу методики для визначення ефективност1 ¡снуючих 1 проектованих САР електричного режиму ДСП.

4. Розроблено методи синтезу потогав керуючих вплив1в за заданими значениями дисперси струмш дуги як штегрально! характеристики взаемоди потогав збурень 1 потогав керуючих вплив1в.

5. Розроблено математичну модель 1 структуру шдсистеми реал!зацп керуючих вшпннв, яга формують бажаш р!вш дисперсп струму дуги 1 яга представляють собою прогнозоваш на екв!валентний час зашзнення в систем! перемщення електрод1в значения збурень.

6. Для формування потр1бних потогав керуючих вплив1в паралельно з кнуючими системами перемщення електрод!в необхщно засто-совувати контури регулювання струму дуги шляхом змши !ндуктивност! регульованого дроселя. Розроблено математичну модель такого контуру з магштно-тиристорним регулятором напруги. Реал1зац!я за допомогою цього контуру зовшшньо! характеристики ДСП з дшянкою стабинзацп струму дуги дозволяс суттево покращити техшко-економ!чш показники печь

7. На основ! розроблено! математично'! модел! ймов!ршсних взасмо-зв'язк!в м!ж процесами в ДСП синтезовано закон формування потоку керуючих вплив!в. Створена на баз! цього закону система регулювання електричного режиму ДСП дае змогу зменшувати дисперсто режимно! координата на величину вщ тридцяти п'яти до семидесяти в!дсотк!в.

8. Запропоновано проводити- синтез - багатомасових систем перем1-щень електрод1в, яш перебувають шд д'1ею випадкових збурень, за значениями штегрального показника на основ1 коеф!щента згладжування в поеднанш з принципами керування за повним вектором стану. Така система бишш шж в два рази ефектившша з погляду перерегулювання, шж синтезована за повним вектором стану традицшним методом.

3. Розроблено метод синтезу передавальних коефщ1ент1В м1ж струмами фаз ДСП 1 створена система керування, яка попереджуе непотр1бш реакцп регулятор1в перемщення електрод1в, що авто-ном1зус режими в фазах ДСП.

Ю.Довготривал1 контакти електрод)в 1 шихти з недопустимими зу-силлями пропонуеться ¡дентифшувати за значениями постшних складових струм1в фаз. На основ1 тако1 ¡дентифжапп розроблено метод корекцп вхщних сигнал1в регулятор1в електричного режиму 1 створена шдсистема керування, яка 1х оперативно лж-В1дус \ р13ко зменшуе поломки електрод!в.

П.Ефектившсть розроблених систем 1 пристро'1в для розшзнавання стадш \ стаГн.шзацп електричного режиму шдтверджена результатами IX промислово'1 експлуатацп на дугових електропечах До-нецького 1 Молдавського металургшних заводов, Волгоградського заводу "Красны:! Октябрь", Леншградського виробничого об'ед-иання "Невский завод", а також Льв1вського заводу "Автовантажник". Сумарний ефект вщ впровадження вказаних систем \ пристрош на згаданих металургшних заводах за першд з 1:>;н; до 1!)!Н) рр становив 1012709 крб.

Осгюртп паччж'ини дисертпци впсв1Тлепо в роботах:

I. Ло.лшсысий О.Ю. Математична модель технолопчного процесу для анал1зу 1 синтезу керуючих вшшв1в систем регулювання електричного режиму сталеплавильних печей//Теоретична електротехнжа: Респ. наук.-техн. зб.- Льв1в, "Вища школа", 1995, вип. 53, с. 50-58.

2. Лозинский О.Ю. Нахождение трехмерных плотностей распределений координат систем автоматики с учетом различных степеней коэффициентов корреляции// Автоматизация производственных процессов в машиностроении и приборостроении: Респ. межвед. научн.-техн. сб.- Львов, "Вища школа", 1988, вып. 27, с. 14-19.

3. Лозинский О.Ю., Костинюк Л.Д., Перевознюк В.Я. Автоматизированная система распознавания стадий плавки в ДСП// Электротехника, 1987, № 3, с. 23-24.

4. Лозинский О.Ю., Перевознюк В.Я., Эдемский В.М. Автоматизированное распознавание технологических стадий в ДСП по трехмерному вектору информативных параметров// Изв. Вузов. "Энергетика", 1988, № 7, с. 41-45.

5. Денис БД., Лозинский О.Ю., Костинюк Л.Д., Перевознюк В.Я. Метод определения технологических стадий процесса плавки и прогнозирования моментов их окончания в дуговой электропечи // Электротехника, 1985, № 2, с. 8-10.

6. Лозинский О.Ю., Марущак Я.Ю., Эдемский В.М. Распознавание технологических коротких замыканий в дуговых сталеплавильных

печах// Изв. вузов. "Энергетика", 1990, N 9, с. 58-61.

7. Бардачевский В.Т., Лозинский О.Ю., Костинюк Л.Д., Паранчук Я.С. Алгоритм-диспетчер управления электрическим режимом дуговой сталеплавильной печи. //Электромашиностроение и электрооборудование: Респ. межвед. научн.-техн. сб. -Киев, Техшка, 1985, вып 39, с. 43-51

8. Лозинский О.Ю., Костинюк Л.Д.,Паранчук Я.С., Перевознюк В.Я., Сметанюк Я.Б. Автоматизированное распознавание технологических стадий расплавления шихты// Электротехника, 1986, №9, с. 39-42.

9. Денис БД., Лозинский О.Ю., Марущак Я.Ю. Демпфирование упругих колебаний электродов в дуговых сталеплавильных печах //Изв. вузов "Электромеханика", 1988, № 6, с. 84-88.

Ю.Бардачевский В.Т., Лозинский О.Ю., Паранчук Я.С. Метод расчета трехфазных цепей дуговых электропечных установок //Электромашиностроение и электрооборудование: Респ. межвед. научн.-техн. сб. 1989, вып. 43, с. 61-66.

П.Лозинський О.Ю., Марущак Я.ГО. Тривим1рна стохастична модель системи регулювання електричного режиму дугово! сталеплавильно! печ1// Автоматизащя виробничих процес^в в машпнобу-дуванш ! прила добуду ваши: Респ. м1жв1д. наук.-техн. зб.-Льв1в, "Св1т", 1993, вип. 31, с. 7-11.

12.Лозинский О.Ю., Паранчук Я.С. Разработка и исследование системы автоматического регулирования электрического режима дуговых электропечей малой и средней мощности//Автоматизация производственных процессов в машиностроении и приборостроении: Респ. межвед. научп.-техн. сб. - Львов. "Вища школа", 1987, вып. 26, с. 12-15.

1 З.Лозинский О.Ю., Паранчук Я,С. Математическая модель силовой цепи магнитно-тиристорного преобразователя напряжения для регулирования температуры в технологических установках//Автоматизация производственных процессов в машиностроении и приборостроении: Респ. межвед. научн.-техн. сб. - Львов, "Вища школа", 1988, вып. 27, с. 9-13.

14.Лозинский О.Ю., Паранчук Я.С. Определение коэффициента усиления дуговой электропечи по напряжению статистическим методом /Автоматизация производственных процессов в машиностроении и приборостроении: Респ. межвед. научи -техн. сб. -Львов, "Стт", 1990, вып. 29, . с. 32-35.

15.Лозинський О.Ю., Марущак Я.ГО., Костишок Л.Д. Гнформацшне забезпечення повного вектора стану системи регулятор перемь щення електрод1в - дугова сталеплавильна тч //Автоматизащя виробничих процемв у машинобудуванш та приладобудуваннк Респ. М1жвщ. наук.-техн. зб. - Льв1в, "Св1т", 1992, вип. 30, с. 10-14.

16.Денис БД., Лозинский О.Ю., Костинкж Л.Д. Информативность корреляционной функции тока дуги в распознавании интервалов

плавки// Электротехническая промышленность. Сер. Электротермия, 1978, вып. 10(194), с. 4-5.

17.Лозинський О.Ю. Методика визначення передаточно! функцй тч-ного простору дугово! сталеплавильно! neni за реал1зац1ями процеив// Питания теорц та регулювання електричних машин: BicH. JlbBiB. пол1техн. iH-ту. Льв1в, "Вища школа", 1978, №125, с. 15-21.

18. Денис Б.Д., Лозинский О.Ю., Паранчук Я.С. Система оптимальной стабилизации электрического режима ДСП с применением УВК// Электротехническая промышленность: Сер. Электротермия, 1979, вып. 11(207), с. 12-14.

19.Лозинський О.Ю., Паранчук Я.С., Маляр A.B. Дослщження електромехашчно! системи, що перебувае шд д1ею випадкових збурень// "Проблеми автоматизованого електроприводу. Теор1я i практика". Зб1рник праць конференцп з М1жнародною участю. Харшв, "Основа", 1995, с. 104-107.

20.Лозинський О.Ю., Паранчук Я.С., Мороз B.I. Синтез процесу керуючих вплив)в для електромехатчних систем, як1 перебува-ють шд д1ею випадкових збурень// "Проблеми автоматизованого електроприводу. Teopin i практика". ЗГлрник праць конференцп з м1жнародною участю. Харшв, "Основа", 1994. с.104-106.

21.Лозинський О.Ю., Марущак Я.Ю., Попова Н.Ю. Визначення опти-мальних параметр1в тримасово! системи при модальному регулю-ванш. /Автоматизац1я виробничих процеав у машинобудуванш i приладобудуванш: Украшський м1жвщ. наук.-техн. зб. - Льв^в, ДУ "Льв1вська полп'ехшка", 1995, вип. 32, с. 128-132.

22.Лозинський О.Ю., Паранчук Я.С. Регулювання дисперсп вихщно! координати шляхом формування випадкового керуючого впливу// Теор1я та модел1 пристро!в вим1рювально1 i перетворювально! техшки. 36. наук. праць 1нституту електродинамши АН Украши. Ки!в, 1993, с. 43-45.

23.Лозинский О.Ю., Капысь М.А., Сметанюк Я.Б. Формирование дисперсии регулируемой координаты в электромеханических

сиен-мах со ' л'-'!апным характерен возмущеникА/ Преобралова-м;е г...мУ' энергии- в энергешческих и

.л, ¡иРпЛЦ!!,!-,:'!".; АН УССР, ТТтггг. 1001 г, 1ВЯ-1Н1. ¿4.А.С. АА1ЧЧА дЧ.Ч.ЛА Ату.ллл.р л; аг - •: л лл.еиеД мш зи нр;\.<нс.'П - . - .- ; !).■('.' < ЛЧККЛЛ. ГГ С.ПА .'. Г'"":*. Я Б Смета нюк.

¡1.Ю.л!ар>1исчк. и»:уил. а ¡А! . , ,\ л 15. А.С. '.АУЛ''7'" (с'с'рр* \>тпойство для определения технологических стадии ил,ли. и-11.1/1 г "у1"'""»" .«лгк^оис1;:: /12 /\".п-иис, ОЛО-Лозииский. Л.Д.Костинкж и др. - Опубл. в Б.И., 1985. ЛЯ 1 1.

2(5.А.С. 1394474 (СССР). Устройство для определения стадий плавления шихты в дуговой трехфазной электропечи /О.Ю.Лозинский, И Я.Перевознюк, Я.Б.С.меташок и др. - Опубл. в Б.И., 1988, № 17.

2 V (' 1 Л'' Д .. : (.Ч..Ч " • ; Ч ГЛ л л : л:1 " ее: .е 1 : - ".'"."лтт .".итог'1'рьяной

ЧЧлАлепл" V ь::Н) (лАрапкИ и-.::ч .,••': . л -л ллеллл<л' р.ч \7;ч.» I 1 К ) Л < ЛЛ Ч 1< 'I Л Л ГЛ. Л .Д.К( .С 1 "Л ■ '' ; 1 в ' А.; . ■ е лл Л Л: •>£(• ( б. !.

в бюлетеш 'Промислива влисиа.::.'л л • А ' 1. .\ ( "1 3Г.71 "А 'СССР) потоп мощности дуговой многофазной

■ еалл: |)( те'ч I . ( ) Ю Ло.тнгк л, •. ' А " А. - л л1 л ; . -, \ л. ; у ;

1988, № 2.

30.Лозинсышй О.Ю. Узагальнена математпчна модель тримасово!

'.'К' 1'ромеха!пчне! сч'с-; ( м:: "гл"; «■''"»•-"пп-техтчно!

кинферспц:: а мккмаред:¡. л- '-'л. - . ■ .■.■■.■'. л,

л' 1 нар.о;г.1:еннн нро(Ь Тихона Г-.-Г. ЛЛ.. А: ' - Н1г,_1По

31.Лозинскии О.Ю., Паранчук Ат С , .' 4л ллл лл. А4 4 . Алл;, л л ■

Быс1тродействующая система управления электрическим режимом дуговой сталеплавильной печи// Материалы 1-ой Международной конференции по электромеханике и алек 1 ротсхиолопш. Суздаль. 1994, с. 124.

32.Лозинський О.Ю. Керовашсть та спостережшсть тримасових електромехашчних систем// Пращ науково-техшчно! конференцп з м1жнародною участю присвячено! 100-р1ччю вщ дня народження проф. Тихона Губенка. Льв1в, 1996, с. 110-113.

33.Лозинський О.Ю. Метод анал!зу ефективност! керуючих вплив!в в технолопчному процеа електрометалургп стал!// Пращ 2-o'i Украшсько! конференщ! з автоматичного керування. "Автоматика-95", Льв1в, 1995, т. 5, с. 64-65.

34.Лозинський О.Ю. Дослщження на цифровш модел! САК елект-ричним режимом ДСП i3 стохастичним принципом формування сигналу керування// Пращ науково-техшчно! конференцп з м1ж-народною участю, присвячено! 100-р!ччю вщ дня народження проф. Тихона Губенка. Льв!в, 1996, с. 114-118.

KpiM цього, результата роботи висв!тлеш в ¿нших публ!кац!ах, список яких наведений в дисертацп.

Особистий внесок автора в роботах, виконаних у ствавторств! полягас в постановщ задач! досл1джень, розробц! теоретичних поло-жень систем розп1знавання технолог1чних стадш, систем формування BeKTopiB керуючих вплив!в, як1 оптим!зують електричний режим дугових сталеплавильних печей, систем формування перемщень електрод!в, як! автономгзують електричн! режими в фазах ДСП i зменшують кшьгасть контакт1в електрод!в з шихтою з недопустимими зусиллями, а також у постанови! i проведенш експериментальних дослщжень.

abstract

О. Lozynskiy. Control systems of the arc furnace regimes that based on the probable models of the process. Manuscript of the thesis for doctor of science degree. Specialty 05.13.07 - Automation of the tehnological process and manufacture. State University "Lviv Polytechnic", Lviv, 1996.

The methodology of the creation of the elcctric regimes arc furnace situation control systems, that include: elaboration of the controller algorithm of the arc furnace electric regimes situation control system at the period of the scrap

smelling; mathematical model and system of the scrap smelt tehnologycal stage discern, that based on the state of the statistical decision theory; mathematical model of the arc furnace electric regimes .is a proccss of the stage changes; mathematical models, method of the syntheses and system of the control influence^ tto'.v forming that ensure песе?»агу mean of integrated index -dispersion of the arc current; mathematical model and me.'hod of the polymass clectrode transferred system syntheses that undergo of accidental influences; the phase autonomysation methods of the arc furnace clcctric regimes; method of the short circuit identification by means of constant component of the arc current and elaboration of the equipment for control and regulation of the steel smelt tehnologycal processes have been worked out at the thesis.

Iilaboraied methodologies present the totality of the decisions grounded on the base ol mathematical modeling and optimization of the smelt tehnologycal piivcss; applications of the tchnology stage discern systems and electric regime's stabilization s\ stems. Their realizations carry essential contribution into development of the proccss of steel smelt automation by arc furnace.

аннотация

Яоапнский Орест Юлианович. Системы управления режимом дуговых сталеплавильных печей на основе вероятностных моделей процессов. Рукопись диссертации на соискание ученой степени доктора технических наук. Специальность: 05.13.07 - Автоматизация технологических процессов и производств. Защита состоится в Государственном университете "Льв1вська полггехшка", г. Львов, 190С г.

В диссертации разработана методология создания систем ситуационного управления электрическим режимом дуговых сталеплавильных печей, включающая: разработку алгоритма-диспетчера системы ситуационного управления электрическим режимом ДСП в период расплавления шихты; математические модели и системы распознавания технологических стадий плавления шихты, основывающиеся на положениях теории статистических решений; математическую модель электрического

режима ДСП как процесса изменения состояний; математические модели, методы синтеза п системы формирования потоков управляющих воздействий, которые обеспечивают требуемое значение интегрального показателя - дисперсии тока дуги; математическую модель и метод синтеза многомассовых систем перемещения электродов, подверженных случайным воздействиям; метод автономизации электрического режима по фазам ДСП; метод идентификации коротких замыканий по значениям постоянной составляющей тока дуги, а также розработку комплекса приборов и устройств для контроля г! управления технологическим процессом плавления стали.

Разработанная методология представляет совокупность обоснованных научно-технических решений на основе математического моделирования и оптимизации технологического процесса расплавления шихты, внедрения систем распознавания стадий технологического процесса расплавления шихты и систем стабилизации электрического режима, реализация которых вносит существенный вклад в развитие автоматизации процесса выплавления стали в

Ключов/ слова: алгоритм, програма, густпна. розгюд1л, ймов1р-шсть, вектор, стохастичний, кореляцшна 1 спектралып функцп, модель, керування, дугова сталеплавильна шч, матриця, момент, контрвар1антнпй, коефнцент. маса, автонолнзащя, автоматизация.

ДСП.