автореферат диссертации по информатике, вычислительной технике и управлению, 05.13.07, диссертация на тему:Теоретические основы создания автоматизированной системы управления технологическими процессами переработки зерна

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ РЕСПУБЛИКИ КАЗАХСТАН КАЗАХСКИЙ НАЦИОНАЛЬНЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ

Р Г 5 ОД На правах рукописи

БЕ 1С Б ЛЕВ ЛИАНГЕЛЬДЫ

УДК 664.7.05-52(075.8)

ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ СОЗДАНИЯ АВТОМАТИЗИРОВАННОЙ СИСТЕМЫ УПРАВЛЕНИЯ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИМИ ПРОЦЕССАМИ ПЕРЕРАБОТКИ ЗЕРНА

Специальность 05.13.07 — «Автоматизация технологических процессов и производств»

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени доктора технических наук

АЛЛМТЫ, 1994

Работа выполнена и Алмаптекой филиале •

Жамбылского Технологического института.

Научный консультант

Ведущая организация

Официальные оппоненты:

д.т.н., профессор

сыздыков д. ж.

Институт автоматики Национальной Академии наук Республики Кыргызстан.

доктор технических наук, профессор АЙСАГАЛИЕВ С. А.

доктор технических наук ЦЕХОВОЙ А..Ф.

доктор технических наук ИЗТАЕВ А. И.

Защита состоится «

1994 года

в 14.00 ч. на заседании Специализированного Совета Д 14.13.03 Казахского Национального технического Университета по адресу:

480013, Алматы, ул. Сатпаева, 22.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Казахского Национального технического Университета.

Автореферат разослан «

.1994 года.

Ученый секретарь специализированного Совета, к.т.н., доцент

МЕДЕТОВ М.

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ Актуальность проблемы. Республика Казахстан являэтся крупным фоизводитолем зерна, как для внутреннего потребления так и на жспорт.с ОбВДШ объемом в МИЛЛИОНЫ Т01Ш в год. Состояние тохнологи-[еского оборудования отрасли не соответствует современному уровни м в количественном, ни в качественном отношении, что выдвигает па [ервый шин проблему быстрого подъема научных и проектно-конотрук -■орских работ по созданию новых и реконструкции имевшихся техноло -ий переработки зерна. Автоматизация отрасли находится на низком ровне и ограничивается в основном стабилизирующей системой пар ¡мерой технологического процесса. Слаба компьютеризация, не все важ -не параметры процесса контролируются, нет программ и моделей, изико-математическое описание процессов с целью их автоматизации о удовлетворяет всем необходимым требованиям использования комцью-ерного моделирования и управления.

Таким образом актуальность проблем« заключается в эрспективности и • необходимости разработка теоретических редпосылок, методов и' средств для реализации автоматизированных ■ютом управления процессами и аппаратами переработки зерна.

Цель работа. Цельи диссертации Является разработка юретических основ построения систем звтоматизйройанного давления технологическими процессами переработки зернаt с йсполь-гааннвм шитадаоншх мазгематаческих и физических моделей.

Элементарное звено - вальцовый станок и рассев из 5 последо -1телышх сит со дерзай 1 вход и б выходов. Учйткйая наличие на аьзаводв десятков звеньев и многих Других аппаратов необходимо ¡елать вывод о нввозмоясности создания имитационной модели, полное-ю адекватной такой мшгофакторной й многбевязной системе, описи -омой тысячами уравнений. Но имитационная модель в системе регули-

рованая не есть копия объекта в компьютере , и долзна решать сзоз специфические задач;!. Учитывая эти обстоятельства в настоящей работе в рамках проблемы ставилисё следувдиэ задачи:

1. Физико-математическое описание рада слозшых технологических про-цэссов - измельчения, просеивания,, акспрессвой сушки;

2. Разработка специальных'катодов и средств (датчиков) автоматического контроля сложных параметров и научных исследований - термографический метод, акустический датчик режима работы мельницы, трибо -метрические и другие влагомеры;

3. Идентификация имитационных и физических моделей локальных аппаратов к операций переработки зерна и систем шогосвязного управления;

4. Повышение уровня подготовки студентов, приобщение их к научной е изобретательской работе.

Методика. Приведенные в работах результаты теоретически ис -следований обоснованы экспериментально и подтверждены испытаниям ж реализацией на производстве.

Были использованы оригинальные метода исследования и экспериментальные установки,разработанные автором и при его участии и руководства, в частности, локальный электроакустический датчик дроб -ления и измельчения, трибо-термографический метод исследования.

Примененные фнзико-матеыатаческш метода отвечают современному уровню и достаточны для обоснования сделанных выводов.

Научная новизна. Разработаны теоретические основы построения системы автоматизированного управления технологическими процессами переработки зерна отличающаяся тем, что в ее структуру в качества идентификатора входит имитационная модель объекта. Такой подход козш считать достаточно общий, представляющим новое направление в автоматизации сложных объектов в ряда отраслей.

Предложен п обоснован метод- вдёнтифякацш неттзциошюй модели з пространства изображений. Для ЕдоитифзкзциЛ; параметров процессов измельчения и просеивания зерна предложен; и использован метод прэ -образования функций распределения времени-, пребывания продукта в отдельных аппаратах и сложных системах в кинетические уравнения.

Основные научные положения, выносимые на защиту.

(

1. Физико-математическое описание процессов я аппаратов дробления и кзшльчендя, основанное на разделении механизмов истирания и раздавливания, позволившее составить и решить интегродиФЗЬерэн -цкзльное уравнение гранулометрического состава выходного продукта.

2. Статистическая модель процессов псэвдоожихения для разделения продуктов измельчения, названного периодическими колеба-■нняма сета, позволившее установить"неизвестный ранее факт образования подъемкой силы, зависящей от градиента интенсивности колебаний и определяет©® кинетику деияения крушшх частиц вверх, а мелких вниз»

3. Способ и математическое обоснование экспрессной сушки зерна в условиях прерывистого обогрева л колебаний текпвратури, обес -пэчгозкцкй существенное ускорение процесса при использовании внсокой предельной тещтерзтуры.

4» ¡Тодсзетема тдоззровакия э централизации контроля СЛУ

тп ш,

основанные на математической и физическом подобии объектов и Ш®?8ЦШНЕШ ШД9Л8Й ШЛЫШЦ, ССТ=

5. Натода ш средства экспериментального исследования а автоматического контроля злазкости н ряда других параметров, входящих э структуру САУ ТП Ш.

Связь с плановыми работами. Все работа по данной . проблем© зклвчагщсь в Координационный план Академии наук Республики (per.

N 01.83.0039015). а также в планы НИР Алматичского филиала Жамбылс кого Технологического Института Легкой и Пищевой Промышленност] (протокол Ученого Совета от 25.01.-90 г.), где проводилась основна! работа.

Апробация работы. Основные результаты опубликованы в монографии "Автоматизированные технологии переработки зерна" и г другю публикациях автора.

По ходу выполнения отдельных этапов, результата докладывали« на Международных (Пловдив, 1982; Москва 1990 и 1993), Всесоюзны* (Алма-Ата 1976, Куйбишев 1982, Москва 1984, Казань 1985, Ташкент 1986, Ленинград 1990) и Республиканских (Усть-Каменогорск 1977, Караганда 1989, Алматы 1982, 1992) конференциях и симпозиумах, а также в Инстиуте Мэханобр (С. Петербург), Московском технологическом институте пищевой промышленности и Институтах Национальной Академии наук Казахстана.

Результаты исследования теоретического характера публиковя -лись в Известиях АН КазССР, в Вестниках Минвуза СССР и Сельского Хозяйства Казахстана, в 3 монографиях. Новые способы,технологии и устройства, разработанные автором и в соавторстве, защищены автор -скими свидетельствами.

Практическая реализация и экономическая эффективность работы.

Испытания и внедрение проводилось на Алматынском, Кокшетауском и Акмолинском мелькомбинатах и др. предприятиях. Суммарный экономический эффект от внедрения результатов работы составляет свыше одного миллиона тенге в год.

Публикации. По проблеме, Изложенной в настоящей работе опубликовано 52 научные работы, В той числе 3 книги: монография "Конт -[юль и регулирование процессов дробления и.грохочения руд", Алматы, Изд. "Наука", 1977 - 8 п.л.; Учебное пособие "Автоматизированные

технологии переработки зерна", Алштм, Изд. "Мвктеп", 19ва -12 п.л. и учебник "Автоматика июне енд1рют1к процесстерд! автоматтандыру", Алматы, Изд. "Б1Л1М", 199-4 -*1б п.л.; Ю методических указаний для студентов, утвержденных Ншшстерством образования Республики Казахстан (1983 (2), 1984 <Э>, 1986, 1987, 1988, 1990, 1993).

Основные материалы диссертации опубликованы: в материалах Международных (5 работ}, ВС8С0Ш1ШХ (7 работ), Республиканских (7 работ) конференций, в сборниках трудов (5 работ) в Вестниках АН Республики, Минвуза СССР и сельхознаук Казахстана (9 стэтей) и в виде тезисов докладов на конференциях (4).

Структура « объем работа. Диссертация состоит из введения, восьми глав и основных выводов (всего 283 стр. с рисунками), списка литературы и приложений. В приложениях приведена акты пнедрб1шя результатов диссертационной работ« па аернопврерабатнващих предприятиях и в учебный процесс вуза.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ Глава 1 посвящена анализу современного состояния проблемы и перспективам создания САУ ТП ПЗ, что позволило обосновать следующие вывода:

1. Элеватор и мельзавод представляют, собой большую систему хранения и переработки зерна, автоматизация'которой в настоящее время ограничивается прямыми локальными системами, весьма далекими от современного уровня компьютеризации.

21 Известные теоретические работы в области основных технологически процессов переработки зерна имейт качественный характер а не удовлетворяют в помай мере требованиям автоматизация а имитационного моделирований.

3. Экономические критерии оптимального регулирования в усло-

виях ранка, не сформулированы математически с достаточной полнотой.

4. Контроль главных параметров осуществляется вручную, без связи с' автоматическим регулированием. Отсутствует в литературе разработки и предложения по централизации измерений важнейших пара-мэтров.

Исходя из всего изложенного, разработка систем« автоматкзи -рованного управления, содержащей имитационную модель переработки' зерна, представляется актуальной проблемой.

В главе 2 технологий» процессы и аппараты зерноперераОативап -щих предприятий рассматриваются как объект, автоматизация и имитационного моделирования. Дается подробный ^анализ структуры и задач технологических процессов, подсистемы транспортировки и хранения зерна, механической переработки и гвдротормичоския процессов к аппаратов.

Показана возможность сглаживания колебания свойств зерна в соответствие с уравнением

i 1 + cos ml = 0 (1)

Стоимость этих колебаний рассчитывается из затрат на компенсаций неритмичности производства к создание системы ритмичности выпуска оа счет наличия требуемых запасов.

В главе 3, - "Теория основных процессов переработки зерна" -приведены новые результаты по раскрытию эндосперма, механике изме -льченйя в вальцовых станках, просеиваний и сушке зерня, используемые при разработке имитационной и физичесних моделей..

Дифференциальную функции распределения содержаний эндосперма мояно записать в виде

i i

£*(СJ а - * * - , ' [2)

(Г+с) (Elc +Í - с)

где .с - среднее содержание ценных компонентов в исходном зерне; с -

В

содпржашта в частица дробленого продукта; К -коэффициент, зависящий от форш и размеров агрегатных" включений и частиц дробленого про -дукта. .

Важно определить зависимость количества эндосперма, уходящего с

оболочкой, от среднего составе сростков, которуа мохаю назвать функцией потерь. Она определяется как интеграл от шютности распределения содержаний, умноженной на содержание в данной Фракции:

1 . л 1 1

Ч(С) = / с-Р(с) с1с = -В ^{14-К'"0) 1п(Г+с>| (3)

Полученные выражения для дифференциальной (Р.), функции распределения я функции потерь (3) характеризуют исходный продукт, подготовленный к измельчению.

• Процесс разделения продуктов измельчения по размерам частиц тесно связан с выделением полезной фракции и таким образом с вффэктивностьа всего • производства. Этим, однако, еще по исчерпывается его значение, поскольку в САР он используется в качестве выработки критерия шита измельчения л для моделирования при экстремальном регулирования.

Изввстяна творкк процесса сортирования на ситах крайио кэдос-таточнн для ¡^пользования в указанных целях. Псевдоожижвшгой слой материала упрощенно* представляется состоящим из горизонтально рас -положенных елоей, движущихся друг относительно друга. Главннм недостатком шляется имданвнив из теории различия в размерах частиц при т дзиюнии. На практика яра этом можно было ба окидать закры -тия всех мфэретий сита крупными частица?« и остановки процесса,

Однако, на - практике нередко на&шдветсй всплывагош крупных честяц, Дая® более тяйвлах На поверхность »т/учей среды о условиях вибраций, например, на транспортера. №э*ат*зм этого йвлецкл з лйтора^рв отсутствует й на практике пя кейаиаоваяся, хо*я по

нашему мнению он является определяющим.

Оптимальное протекание процесса просеивания зависит от того, насколько быстро мелкие частицы материала продвигаются вниз к поверхности сита, а крупные вверх, освобождая ее. Эти движения совершаются под действием сил, возникающих вследствие градиента плотности случайных толчков, ударов и импульсов давления частиц, вызванных гармоническими колебаниями рабочей поверхности рассева.

Плотность импульса Viz) определяется как произведение среднего импульса случайных толчков и(а) на среднее число толчков в единицу времени на единицу поверхности п:

1/(2) = nuls) (4)

Средняя скорость колебаний частиц „.изменяется по экспоненциальному закону

Z

о

Viz) = Уо е~ (5)

где Уо - средняя скорость случайных колебаний частиц, лежащих на поверхности сита. '<

Параметр к = ——— зависит от частоты колебаний короба рассева

и его Можно нвзвать показателем скорости распространения импульса вглубь среды. С00тв0тствукщим выбором ш, в следовательно и к, можно подучить оптимальный режим работы рассева.

Если частицы имеют одинаковый удельный вес, одинаковую, средами скорость случайных колебаний на уровне z, то елементарная составляющая силы, действующей на частицу в вертикальном направлении будет:

df а 2 urn 4-le Т

z

a-z

i-t—зг-) гг

dz„ (6)

g

да n - число ударов в единицу времени на единицу площади; Р - вэс зстицы; g - ускорение силы тяжести.

Горизонтальные состовлящиэ сил взаимно уравновешиваются, и

сила, действующая на каждую частицу, со стороны среда будет равна:

_ ? _ _ _

?(2) = В п т\в - Б1г (7)

где В = ■ кэ - постоянный коэффициент; рг - удельный вес

частицы.

Эта сила обеспечивает равновесие квадой частицы на данном уровне псевдоожиженной среда.

Выражение для дополнительной силы Р(з), действующей на частицу радиусом г в среде со средним радиусом г будет

Р(а) = -Щ- гг[|гг(г+г)-2гЭ| 1' (в)

Анализ уравнения (б) показывает, что равновесие частицы Р(а}=0 соответствует случаю, когда г=г. Если частица имеет радиус меньше среднего, подъемная сила отрицательна и частица движется вниз, если жо г>г, то Р(а)>0 и частица всплывает вверх, что позволило расчитать кинетику.

В глава 4 описаны разработанные автором физические и имитацаон -ные модели САР ТП ГО, в частности, модели шльнинч и сита, - физи -чвские и имитационные', модели цикла измельчения и моделирование ди-намичоских характеристик системы измельчения,

В выборе методов физического моделирования основных аппаратов--вальцового станка й секционного сита главную роль играет назначает® моделей, 8 именно использование их в системе автоматического регулирования» в частности экстремального, когда нет? необходимости в подобий объектов и Моделей. Конструкции ах онасаны ниже.

Как я физическая, математическая модель не может быть подлостью адекватной всей реальной технологической схеме, что было бы. неразумно й невозможно. Для конкретно поставленной Цели использования математической схема в система регулирования достаточно,

чтобы реакция модели, ее сигналы, отвечали реакциям объекта в поиске оптимального режима.

Рассмотрим кинетику йзвлэчения эндосперма в одноступенчатой машине периодического действия, состоящей из четырех драных систем.' Поток мелкой фракции - муки пропорционален количеству эндосперма в машине:

где î - константа скорости рассева; и -, емкость сита; у - содержа > ние. ...

Проинтегрировав (9), получим

q = tv е'п, (10)

где 7о- начальное содержание муки в сяте.

Поток оболочек - отрубэй, проходящих в муку, подчиняется тому se закону:

'= ~ <Р v г» ГШ

где <р - некоторая постоянная; Г - плотность отрубей в сите.

Интегрируя (11), получаем

Q(t) = Г« о"^, (12)

где Гв- начальное содержание отрубай в скте .Концентрация эндосперма определяется отношением

. .. jdv e"f 1

° ~ , „, --f tn ,, «-<pt 7 V 0 + Г« &

О

Промышленные скстемы представляют собой серии последовательно соединенных М8шн - ваяшвнх мэльннц о набором гат. •

Изменение состава питания по изшшам при измэльчешш и рассеве во всей системе машин, равнозначно изиекашш этого состава по времени. Поэтому аналитические зависимости, ошсьшаюидз изменение состава в системе» является для всего цикла кинетическими уравнениями. ;•'-..■'.

Обозначим через рк. и Рк. соответственно потоки аздосперма и

оболочек в муку из машины 1, а через рЛ и Р - потоки в отруби той система. Потоки в муку для одной машины определяются соотношениями (9) и (10). Потоки вддоснернэ и оболочек в отруби равны:

= РГ . (15)

I

Уравнения материального баланса в стационарном репшмэ соотве-

I

тствошю голою вэд:

Р?о= ?к» (16>

РГ =?*?,. (17)

о х к

Подставляя соотношения (9) и (14) в (16),а (10) и (15) в (17), после простых преобразований получим: •

Ъ = 70<1+ тг . (18)

Г, = Го(1+ <р>"\ (19)

Используя (18) и (19), уравнения (9) и (10) для штоков муки я (14) н (15). для потока отрубей первой системе перепаяем в виде:

£ " Т0С1+ -у- 1'20)

рк1= <р г) Го{1+ (?Г%. (21)

? ?в<1* тг (22)

Р Го(1+ <рГ. '. ' (23)

Для второй систем потоки в муку соответственно будут равьш:

Ркг= * V т2, ' , (24)

Кг У у ги,- 1г5)

Потоки отрубоЗ второй система равна:

: ' Ря2=? Т2. ' (26)

?„г=?Г2. * (27)

Используя уравнения материального баланса, находам содержания, во второй система:

: 7г= То(1+ !)"% (28)

;; га= Го(1* Ф.Г". (29)

Подставляя значения содержаний в соотношения (24)-(27), перепишем их в виде:

Ркг= * V 7„И+ -р-- 1У2, (30)

Р„г= Ф и Го(1+ у)'*, (31)

рхг= р *>~г> <32>

Р>(2= Р фГг, (33)

Аналогичное рассуждение можно провести для последующих систем. . Содержание в последней - и-ой системе равны:

ии {)-", (34)

Гы= Г0(1+ -р- Ф>~". (35)

Потоки эндосперма и оболочек из К-ой системы в отруби равны: р«»= -р-

Рхк= Р Го(1+ -р- Ф)"' ^

Суммарные потоки эндосперма и оболочек со всех и-систем равны: I Р,«=р -Т" <38>

р ГоЕ1- «+ -т- «р»""]. ГЗЭ)

Уравнения (3б)-(39) описывают кинетику процесса измельчения одной ступени, содержащей ряд сит и мельниц.

Рассмотрим двухступенчатую схему цикла измельчения. На первой ступени происходят разделение, в результате которого получаем муку и первичные огруби,которые постулат на вторую ступень для дойзвлечения. Продуктами доизвлечения являются готовая мука заданного ка -

чества и возвратные отруби, которые объединяются с исходным питани-*.

ем и могут возвращатся на первичнуй стадии. Кинетика двухступенча -того процесса в стационарном режиме описывается следующей системой уравнений, вытекающих йз условий материального баланса:

рк&= гр v' р,„>[2- п* 1

<? Г„+ ) [а- <1- фГ'], (41)

?„,= (Р 7о+ ?„„>»+ -у- (42)

Кг » Го+ Р«,>И* тг- «3>

где Р1 и входнш потоки в первуэ и вторую ступени;

[Г и Ни- число систем соответственно в первой и второй ступенях.

Подставляя вырашшш (46) в (40) и (47) в (42), определим потоки в отруба:

1- (I* л""1.,

рк&=------_»---- --- руо, (48}

4-И + г) "+ (П -ст— *) Л "

ГХГ 1£ II

1- (1+ -р— <р> 1

рк&=- ----_»--- --- РГо. (49)

1-И+-р—<Р> (1+ -р—<р> 1С1+ -у— <р)

Заменяя п уравнениях (4б> и (.17) и Рк& их значениями (48) и (49) к подеташш затем ря1г и Рк1/в (42) и (43), для пото -ков отрубей первой ступени после несложных преобразований получки выражения:

{14 £)'"*

■о. I м, ь г;

1-С1+ -р— £) 'Ч (1+*> *(!+ -{4- 1)

% л

я;

1- (1+ <?)

Р =-----!--- -__ Р гв. (51)-

'*+ (1+ ф> *«+ — ф> "

Для н8Хо:ЛДекйЯ потоков о муку заменим в уравнениям

(44) и (45) Кх значениям»! из (48) к (49):

1- (1+ 1)""''

1-

141+ *>" "+ и* -р— '(н *>

£ т « в

*%

-ы

г 1- (П <0 1 .

р„а,в 1--------|р гв.

I 1-(14. у) "+(1+ « ф> »(1+ « ф>

Концентрация эндоопер«а в муке рассчитывается по формуле: ош» ц '> . ■ (54)

Кз рассмотрен;« йййэ¥йчвСккк зсвистаэстэй даш такой простой схема, как двухстутюнчетой окбйа. цшьяа тамэльчеипя.видно, насколько сложны взашше сэязй «тушиши и как сильно влияние параметров обеих ступеней аа качества Готоеой муки, что предопределяв? необходимость исдользоваййй мзтацйоняой модели оптимизации.

Кщштака многоступенчатого процесса опяснваотся уравнениями, аналогичными уравнениям (3б)-(39). Цель оптимизации представляется \ а вида дололштодыт уравнений состояния процесса на выходе пос -додавЛ ступени. Так как цель всего процесса состоит в получении . дал, я общем виде ее можно сфор?.1улировать следующим образом: долу-чешш-.максимэльного количества муки вддгщзюго качества при данных фиксированных условиях шм в усдоввдх ринка получение максимума прибыли.

Кинетические уравнения мшзгдатутенчатого процесса с известными начальными условиями позволяют пайта на каждой ступени такие удовлетворяете заданным огргдачогода« значения упрввлящдас переменных, яри которых целевая функция достигает максимума.

В результата ксслэдорэадШ, одасанных в настоящей глава, раз -работая ношй мэтод ютеет'пгюсиога описания и анализа кинетики шогостуцопчатых процессов, ооповзннзЗ на представлении таких процессов в вида структурной тредаточннэ функции которой определяются футсцияк! ресяродолшсм зрвкеш! реакций составляющих

стадий взаимодействия. Рйтод псззолязт получать аналитические вара/

•шт кагатачесжи заваедаютаЗ с парамачрама, характврйзрзщаш отдельные СОСТЗВЛЖКР'Э СТЭД555.

Зная ющагаку процзосоа, цозао обратно определять динамические характеристики отдольпиз: спларзтоз я структурах охш.ь

Глава 3 - "Д|Щ?в§зкац)®1 ' параметров моделей" посвящена «здуквщ важшм поярооаг« Ейятещгошша тдзлял как идентификатору в СДР ТП ПЗ; алгоритм'щщарвЕШурпчэской идонтЕфякащш регрзсиокнкх зависимостей; идетозрдаЕЧЯЛ шдэли с?упэш! цшма измельчения; идентификации параметров процаооа изглэльчашя э пространстве изображений. Здесь природам лишь некоторые методы н результата.

Рарсдатрим ряФзту СДР цшма измельчения как линейного объекта.

В этом случав реальный технологический процесс представляется модель», структура которой может быть задана следующим уравнением связи мезду выходной переменной'у Б момент времени Hh, входными из- . меряемыми переменными 3ti и входной управляемой переменной и в тот же момент времени:

г>

y(N) = ^g.x. (N) + ^и. (55)

I я»

Задача идентификатора состоит в построении оценок g* параметров модели g^ в каждом к-м такте на основе текущих результатов из-, морений и предыдущих оценок (адаптивный подход к построению модели). Наиболее приемледа использование следующего алгоритма идентификации:

г»

У(Ю-]> g*(N-1)xt (N) g^(N) - gfW - 1> + -- s(N) (55)

7 + 5 < (N)

где 7 - положительный параметр. Увеличение у повышает точность модели, но уменьшает скорость сходимости алгоритма. Точность модели можно также повысить S помощью многократного (повторного) .использования алгоритма идентификации.

В САР ТП ПЗ целесообразна иерархическая структура. Адаптивные системы работает в реальном времени и оптимизируют работу отдельных технологических объектов на основе критериев оптимальности и ограничений. Критерии задаются с помощью адаптивной модели всего объекта в целом, создаваемой в' идентификатора, входящем в состав' САР, работающей вне реального времени и осуществляет согласование локальных критериев и ограничений для отдельных подсистем, исходя из заданных показателей качества функционирования всей системы в целом.

Рассмотренные свойства САР с имитационной модель© я опыт, их практического испытания на Акмолинском комбинате и применения позволяют сделать вывод об их простоте, эффективности и достаточной

универсальности для управления технологическими процессаьш. Это дает возможность утзэрвдзть, что они будут служть основой для создания таповня систем управления технолох-яческиш процессами для аналогичных объектов.

Для раскрытая влияния составлякцих стадий многоступенчатого процесса на его гашетику в целом, бил разработан мэтод, основанный на представления такого процесса в ввде структурной схемы, состоящей кз звеньев, передаточные функции которых определяются функциями распределения врэкэни реакций состашищих стадий,

Функция раскр&д»Л8Нйя времени реакции J(t) определяет доли продукта реакции, образующегося в данный момент времени t за интервал времени At, и по сгаслу является дифференциальной плотность» распределения аналогично дифференциальной функции расп -ределения шотностн вероятности. Кинетическую зависимость cè(î) выхода продукта реакции о? времени при этом можно рассматривать как штегральную плотность распределения, т.е.

ait) = / W(i) fit (57)

о

В большинстве случаев, для учета влияния составляющих стадий

на кинетику сложного процзсса, функции распределения времени рэак -«

цйй стадий.Ж. Ш глогу? бить представлены в внда

У m = К ®гр С- EU), (50)

где параметры FL шеи? скисл зффэкишных констант скоростей сосуаалягщнг стадай будь то хвг-шесккв превращения или физические

явлзкия.

Процессу, состоящему кз двух последовательных стадий с функция;® распределения времени реакций 111Ч) и соотавтстзуп» передаточные функции (р ) и îi2 (р), определяемые преобразование:* Лапласа,функций У((t) и 7гИ). Общая передаточная функция процесса

WCp) находится как произведение передаточных функций звеньев: W(p) = Wt(p)*ff>(p) = Ь [У, ft)] • Ъ [y2(t)J, (59)

где Ь - оператор преобразования Лапласа.

Осуществляя обратное преобразование Лапласа общей передаточной функции Wfp) получим общую функцию распределения времени реек -дни У ft >:

Ht) - I"1 [Н(р>1. (60)

а затем к кинетическую зависимость выхода конечного продукта aft) по формуле (57) юш непосредственно как

ait) =r; [-SJEL], (61)

что является обратным преобразованием Лапласа:

t • W(p) = Р • X ezp (- р t)*a(a) at, . (62)

о

Приведенная последовательность преобразований не зависит от вида функций распределения времени реакций составляющих стадий которые могут быть описаны более сложными выразаняякк, чем (58), но при этом от должны удовлетворять условию норвдровдная

7 У. ft) dt = 1,

о

аналогично функциям распределения' щюткоогд шролткооти шга импульсным переходным Функциям в теории евтотич&ошго управления.

Описание кинетики отдельных стадий с помецш функций распре -деления времени реакций позволяет использовать дшшй подход и для более сложных многоступенчатых процессов, вклшаящвх последовательные» параллельные к обратимые стадии. Так общая функция распределения времени yet) процесса, состоящего из двух параллельных стадий, определяется по формуле .

y(t) ~ yjt) . / yji) йп + y2(t) • / ¥t(t) dt, (63)

I t

¿шляющейся формулой полной вероятности в дифференциальной фор® и вытекающей иэ аналогии функций распределения времени и дифференциа-

льной фуащи раопродолшм шютноота вороптноста непрерывной случайной величшш.

Пркмоюм преобразований Лаляасва й . обеим частям Формул»

(63) й обозначай ■ •

получим ÏÏ(p) а >/12(р) + (р), где ïï(p) = Ь [УСШ - общая передаточная функция. В отличив от процесса, состоящего из двух последовательных стадий, в данном случае принципиальным является взаимное влияние функций распределеш!я временя составлящих стадий на соот-ветствущие им передаточные функции. Аналогичное взаимное влияние имеет место для прямой и обратной стадий в обратимом процессе.

Любой сложный многоступенчатая процесс, включахэдий в себя последовательный, параллельные и замкнутое стадии, можно представить в виде соответствующей ому структурной схемы, в которой гсаздой отдельной стадии отвечает отдельное звено. Передаточные функцта звеньев определяются функциями распределения времени реакций составляющих стадий с учетом взаимного влияния, где это необходимо. Общая передаточная функция процесса ïïfp) находится по правилам преобразования структурных схем теории автоматического управления, а кинетические зависимости a(t) выхода конечного продукте процесса определяются соотяоаэшшд! (57) дли (61).

Разработешшй метод использован для описания кинетики цикла измельчения зерна.

Образование продуктов, кроме. трех стадий с функциями распределения времени реакций ?4(1), 7z(îî0 7a(t), соответствующих приведенным ваше процессам, вкзючаэт э себя стадии образования отрубей с функцией распределения времени 74(t). и отражает возможный меха -ш:эм образования про&Шйуточюто продукта. Соответствующая структур-

вая схема включает в себя звенья, передаточные функций которых определяются функциями распределения времени процессов У Ш, 1=1+4. '

Ограничиваясь представлением функций распределения времени процессов ЗМ*> составляющих стадий в виде (58) и осуществляя преобразования, получим выражения передаточных функций по каздому выходу:

К (р+Кэ+ К,)+КаК, = (р+К,+ К2) (р+Кэ+ К ) •

К2 \

Н« (Р> = (p+^+RJ (р+Кэ+Я4Г'

2 4 (66)

где Kt, К2, Кэ, К4 - эффективные константы скоростей составляющих стадий.

Полученные выражения передаточных функций представляют собой аналитический вид кинетических зависимостей образования . муки в пространстве изображений по Лапласу.

Осуществляя преобразование (61) передаточной функции Wi(j>) в виде (65),получим аналитическое выражение кинетической зависимости образования муки:

a(t) = ао+ at- ехр [- (Kt+ К2) XI + аг> exp I- (Кэ+ KJ t], (67)

где -

. _ к, + к„к,

а,--(К1+ Kz) (Кз+ KJ »

ж К» а»--(К^НК^-Й,-^) •

_ Анализ установленной зависимости показывает, что максимальный

выход муки в рассматриваемом взаимодействии ограничен величиной ао I определяется соотношением констант скоростей всех составляющих зтадий. Полученная методом переда точгшх функций математическая модель кинетики взаимодействия существенно полнее, чем известные уравнения, описывает реальный процесс. В ней частично отражен механизм взаимодействия, учтено влияние образования промежуточных фаз. Параметры модели могут быть определен« путем идентификации по экспериментальным данным. Такими данными являются экспериментальные зависимости извлечения эндосперма от продолжительности, цикла. Идентификация параметров модели (67) по экспериментальным данным представляет самостоятельную задачу.

Выражения кинетических зависимостей для последовательных, параллельно-последовательных и обрэтиш-послэдователыгнх процессов и реакций имеют как правило вид громоздких трансцендентных функций. Поэтому при любом методе минимизации основное время тратится на многократное вычисление значений целевой функции и ее производных по каждому кз определяемых параметров.

Разработанный метод идеяткфикажи ккззтахи цикла измельчения состоит в (^едущем. При построении математической модели кинетики таких процессов методом передаточных функций, первоначально получаем изображение Т?(Р) кинетической зависимости а<Л), являющейся оригиналом. Соотношение кегзду изображением и оригиналом определяется интегралом (625.

ИзоСраЕЭЕйя имеют вид алгебраических дробш-рацкональных функций комплексной Переменной р, аналогично виду передаточных функций динамических систем, описываемых обыкновенными линейными дифференциальными уравнениями. Определение параметров таких функций возможно осуществлять в пространстве изображений путем преобразования экспериментальных данных, полученных в пространстве оригиналов.

Для этого необходимо используя соотношение (62) для ряда действительных значений переменной р численным интегрированием экспериментальных кинетических кривых а^П) определить ряд значений изображений а?(р), являкхцихся отображением исходных экспериментальных данных в пространстве изображений.

При кусочно-линейной апроксимации экспериментальной кинвта -ческой кривой аэ(1), применяя для определения значений интеграла {62) метод трапеций, для определения значений изображения аэ(р) получим формулу:

где Ъ.= —-——1--тангенс угла наклона какого-либо от -

i

резка в интервале t^ t £ î К - число точек зксперимантальной кинетической кривой aa(t).

Последующая Sидентификация в пространстве изображений осуществляется путем минимизации суммарного отклонения значений 5 (р), получешшх по экспериментальным данным численным интегрированием, и значений й{р), рассчитанных по аналитическим зависимостям для тех же значений переменной р. Целевая функция в этом случае также может быть представлена как суша квадратов отклонений. ■

Для цикла измельчения была составлена математическая модель кинетики выхода муки, с учетом образования промежуточной и сходовой фаз и получено аналитическое выражение (67) зависимости извлечения a(t) эндосперма от времени пребывания цикла. Это выражение представляет собой многочлен, состоящий из свободного члена ао и двух экспоненциальных, причем свободный член а^ и предэкспоненциальные

а

э

а (t ) - а (t )

множители и а2 выражаются аналитически через эффективные кон -стаяты скоростей , К2, Кэ и К^ составляющих стадий цикла.

Идентификация параметров модели в виде (67) по эксперимента -дьным данным с использованием метода наименьших квадратов представляет достаточно сложную задачу даже в постановке ее на ЭВМ. Поэтому идентификация параметров кинетической модели наш осуществлялась не по виду оригинала (67), а по виду его изображения по Лапласу-Карсону (65), путем преобразования экспериментальных данных в про -странство изображений, аналогично известному методу оценки параметров передаточных функций. .

Для идентификации использовались результаты кинетических экспериментов в виде зависимостей извлечения эндосперма из зерна от продолжительности цикла t для • трех значений режима рассева (частоты колебаний): 333 кол/мин, 400 кол/мин, 420 кол/мин при постоянной амплитуде. Эксперементы проводились на физических моделях. Наличие предельного извлечения определяется потерями в

сходе. Значения изображений рассчитывались по формуле (68) на.ЭВМ

по предварительно составленной программа.

В главе б, - "Подсистема контроля" - приведены материалы, имущие наибольшее значение для реализации САР ТП ПЗ, а именно централизация контроля, контролируемые параметры GAP и приборы, методы и приборы для определения влажности зерна, точность и надежность . автоматических измерений.

На крупных зерноперерабатывающях'заводах Казахстана централи -зация не только целесообразна, но и, по нашему мнению, совершенно необходима для автоматизации, это объясняется потребностью большого числа сложных измерительных приборов и, наличием на мельзаводах многих однотипных секций.

Точная* привязка всех контролируемых параметров к одному

моменту времени позволяет быстро устанавливать связь между ними и оперативно решать сложные технологические задачи.

Из. спектра случайных колебаний помольной партии зерна можно сделать заключение, что амплитудой 15-минутных колебаний практически можно пренебречь, а по составу, стекловидности, содержании клейковины и другим параметрам измерение один раз в час можно считать вполне достаточным. При длительности одного измерения около 1 кинуты это позволяет с помощью обегающего устройства обслуживать одним прибором до 50 точек контроля.

Из нескольких возможных способов передачи проб от места взятия к измерительному устройству наиболее перспективной, является транспортировка проб по узкому трубопроводу при повышенном давлении, создаваемом сайтам воздухом. 0 помощью известных пробоотборных устройств проба определенным объемом передается по трубопроводу диаметром 15-20 мм к измерительному устройству, развивая скорость, соответствующую турбулентному характеру потока, препятствующему выпаданию отдельных частиц при любой форме трубопровода.

В диссертации приведены разработки автора по методам и прибо -рам для взвешивания зерна, электроакустическому преобразователю, контролю белизны муки, крупности сыпучего материала.

Отдельно рассмотрим вопрос определения влажности зерна.

Необходом целый ряд различных методов и средств определения влажности, чувствительных к содержанию в зерне вода в различных ее состояниях к положениях. В первуи очередь необходимо определение поверхностной адсорбированной вода. Экспрессный влагомер, предлагаемый наш, основан на измерении коэффициента внутреннего трения по величине угла откоса сыпучей зерновой среда.

Использование экспрессного влагомера представляется аффективным на пунктах погрузки зерна, приемных пунктах, а также в хранили-

ix и на некоторых операциях.

Глава 7, как заключительная, посвящается непосредственно САР 1 ПЗ. Сна включает экономические критерии регулирования, экстрема-,но9 регулирование измельчения, САР цикла измельчения и оптимиза -а) тевологических процессов переработки зерна.

Задача формулирования связи между производительностью мельниц извлечением эндосперма из зерна сводится к экономической задаче -гыскашш связи между стоимостью потерь в отрубях и производятель-5СТЫ0.

Попытки заменить экономические характеристики некоторыми физи-5скиш качественными и количественными оценками продукта производ-гва могут привести к грубым ошибкам.

Искомая связь выражается в виде определения некоторого постоян-

эго значения содержания эндосперма в отрубях - г. Эквивалентная ей

вличина - степень извлечения е, равна

о

е - ° ~ г k

о о, - г *

к

де о - содержание з исходном зерне, а ок - в выходной муке.

К условию поддержания заданной величины средних потерь можно до-авить еще очевидное условие максимума средней производительности Р, ;ель управления процессами переработки зерна, можно сформулировать ак стремление к максимальной средней производительности при усло-ии сохранения заданного значения средних потерь в отрубях:

Р = Р 5 £ = г„, •

mtxx " О

Для регулирования производительности в зависимости от сорта зер-га часть оборудования и рабочей силы переключается на переработку »ерна из II сорта в первый, что обеспечивает оптимальный режим по жономическому критерию, т.е. по прибыли.

правление обеспечивает средаш производительность Р, которая рав-ia постоянной производительности Р неуправляемого процесса, откуда

можно подучить

с.+с.

Г —V-1- в р , С -¡.с «*ЛЦ>_ = ---- = 4--= с (69)

Г -. <= уНГСП . » I

е * г у С - о

Эта важная формула даэт возможность количественно оценит эффективность автоматизации, сроки окупаемости капитальных затрат При стабяяышх свойствах зерна, когда о = 0, автоматизация н требуется вовсе, а чем о больше, тем необходимее становитс управление процессами.

В стоимость муки входит как стоимость переработки, так первичная стоимость зерна, определяемая в настоящее время рынком как и цены муки различных сортов.

Реальный ранок.со свободным ценообразованием ввиду чрезмерног запаздывания и других причин оказывается непригодным в качеств прямого регулятора.В связи с экономической оптимизацией и особенн с созданием автоматизиррваюшх систем управления на основе ндата цыонных моделей выдвигается весьма актуальная задача построения ма тематической модели ршхка, способной работать в быстром масштаб времени.

Образование цени г. на продукт зависит от соотношения мэзду спросом б. и предоо&ением р^. Введем подвеэюсть спроса у.к> котору определим, как прирост спроса, рассчитанный на единицу прироста цё ны:

.

7,„ - (70)

Аналогично вгому для подвихяоста предяоЕвяия и ш:шо овпасать

* . * ,

Все величина 1\к, Г1к н и. к опрэдэлялжш с помощью раша путем поиске. В пределах отраоли ата задача'эквивалентна еедаче а\

Ж

-мального распределения ресурсов, однако семи ресурсы должны быть зйдены из условия оптимизации для всей отрасли.

Рассмотрим обычный ход поиска минимума г по так называемому мо->ду градиента: сначала необходимо запомнить значение Tt, при неко-эром значении pki, после чего, не меняя остальных параметров, ув&-гаить регулируемый параметр до значения pis и измерить новое знз-51пю потерь г2. Если окажется, что ra<rs, то есть t=tz ~ х^сО, > рк снова увеличивается до тех пор, пока г станет равной кула; в зотивном случае рк уменьшают, в соответствии.с условием:

зи регулировании нескольких параметров минимум г по одному из них вещается в зависимости от значений других, ввиду чего поиск прокз->дится многими последовательными пробами; на каздую та шх необхо-то затратить время, нэ меньшее собственного времени аппарата ("Î5 и. ), так что состав и свойства глатеряала за время поиска могут доственно изменяться и слеавнив зз минимумом г окз:г.ется н&возмоа-ш. Дяя устранения этой- трудности предложено находить экстремум )3 участия объекта, с помощью малкк коделнрущих аппаратов, обла-звдих малым временем запаздывания.

Существенное уменьшение времени поиска • достигается во-первых, гагодаря использовании двух моделей, работающих в разных условиях, , во-вторнх, ввиду того, что аналогичная пара моделей установлена га каждого регулируемого параметра, и поиск экстремума осуществляйся не последовательно по каждому параметру, а одновременно по

;ем. Эта задача решается на имитационных моделях, также входящих в

>

ilP. /

Прямое регулирование всех многочисленных параметров большой сис->мн,.какой является переработка зерна, невозможно, ввиду наличия южества случайных возмущений, сложности и неизвестности больного

числа параметров и зависимостей, отсутствия датчиков ряда вел1г и тому подобных важных причин. Вследствие этого, сжж автоматизированного управления является поисковой, зкстремалы системой (рис.1).

Основным звеном или подсистемой в этом случав является реалы технологическая схема переработки зерна, в которую кроме хран« и переработки еще включается внешний транспорт, обеспечивающий i такие системы на входе и разгрузку на выходе.

Технологическая схема связана (стрелки одинарные) с поставщик; зерна и потребителями продуктов его переработки. -Кроме того, i элементы этой подсистемы методически, то-есть информационно связ; с управляющими органами, а также с физическими моделями процесс) через них с имитационной математической моделью и, наконец, с сз темой регуляторов САР-1,2,3 (стрелки двойные на рисунке) объект«

Использование этой слошой связи объекта с регуляторами че; систему физических к математических имитационных моделей являй необходимым вследствие того, что поиск экстремума в реальной сир' ые, обладающей большим собственным временен, запаздыванием и другими признаками больших систем, не эффективен или навозмоан.

Оштшйзация технологических процессов по экономическим крнтер: зависит от ршжа зерна за продуктов его переработки, что не монет учитываться ыатематической модельи. Кроме того, спэцифака произв ства зерна ато его сезонность а зависимость от случайных погодек другщс условий. Все ато необходимо предусматривать в модели, : ссльзуа кзтоды теории исследования операций, теории больших снс и случайных колебаний. Учитывая эти фактора, в иршщЕшгальнуй сх включается как управляющие органы НШ и вузы соответствующего п филя. Министерства, крупные предприятия Казахстана.

Не основе настоящей принципиальной схемы планируются актуаль

Piíc.l, Принципиальная схема САУ ТП ПЗ.

научно-исследовательские, конструкторские и проектные работы, устанавливаются связи с технологическими.лабораториями, вычислительным:

центрами, экономистами.

Глава .8, - "Испытания и реализация", - включает в себя испытания пневмотранспортировки проб для централизации-контроля, частичи использованные при внедрении САУ, стабилизация) влажности зерна, по ступающего на измельчение, дискретное регулирование с имитационной моделью и использование результатов в учебном процессе.

Целью испытания и использовадад щавмотранспортировки проб яв -лилось, во первых, обеспеченна испытатой систем автоштнеског регулирования и, во вторых, подучеадв необходимых дадацх для коне труировзшя схема централизации контроля процессов хранения и п&ре работки зерна.

Проба транспортировалась по своему фрубоярораду без дополнитзль ного давления к циклону, расположенному на расстоянии. Юм. При атс потерь проба обнаружено т было. ,Для транспортирования на большя расстояния, части пробы предварительно через цивдон собирались бункере, расположенном вблизи ы&ста отбора, поодэ чего о помощ! компрессора транспортировались через трубопровод, собранный в В1у сложной системы общей дашой порядка юом, ко второму циклону. Трз бощювод собирался из водопроводных труб диаметром 15 №4 с шмону муфт, угольников и сварка, Длл проверки кщетшш транспортиров! проб били бшюлн&ш стщзлъто толодовашт тщтшя турбулентное потока и плотности -суспензии на ьромл шходэ пробы. В отличие < трубопровода, где турбулентность срособствует переносу тверд фракции» в цдклоаа турбулентность препятствует отдэлошш твердо: от воздуха, ввяду чего бил использован специальный циклон с гитар болическиш образующими. ; .

Важнейшим показателем овддаешй эффективности и, соответственн целесообразности автоматизации является амплитуда и периода случе

элвбаний параметров, характеризуй!^ количество и качество и продуктов переработка. Чем сильнее эти колебания тем больше пения режима от оптимального и тс-м больше пользы можно ждать томатики. .

¡ел рассмотрен!! с целью оценки эффективности автоматизации вход арямэтры приемки зерна на Алматннском мелькомбинате. Наиболее ектггояш представляется для прогнозе зФГвктяетюста САУ исполь-ко случайных колебаний влажности зерна, поступающего на та-енке, т.к. ее влияние на извлечение мукц хорошо известно, од~ нспытанйя оказались затруднительный*. Работа в этом направле-родожалась на Кокшатауском кодькомблнэте. :я лучшго ряадолоняя оболочек и зндосперкз, т.о. большего вн-мука, необходимо максимальное различие в кх механических свой:, что достигается при мэкояйальном различии в их алажзости. •мера известных типов ае реагируя? на эту величину, ■зультаты испытаю«* подтвердили преимущества трибометрического 1Мврз в качество датчика в систем регулирования увлажнения ! перед I драной системой. В большинстве случаев общий выход всех 3 сортов повышался нэ 1-1,2^« о<? 75 До 76,8^. Случаев 1Ш1Я выхода муки прзкткчостсл отмечено ко б:гло. зчественно отмечалась я зависимость выходе муки от общего вла-

ржания, в соответствий с псшзаштяшг злактровлаГомэра. сономический эффект от использования тркбомзтр;гчэского влвгом?-зассчитанный по пошшекив среднего общего шкода порядка

доставляет по ценам но 1993 год около 3000 ру&й&й (на 1т зерна), аение выхода приходится, в основном, но муку высшего сорта. В )те на 1 год получим ЗОООр х 2СЮТ г 30Ода к» руб/год.

злее полное испытшгаз и частичное мщратй САУ бшто г-нпыпоно таэлшском комбинате.

аз.

Схема выработки муки высшего и второго сортов на Акмолинской комбинате содержит 22 вальцовые системы - мельница-рассев, 31 сортировочную систему к 5 дополнительных рассевов. С каждого сходг рассева снимается 2-5 выхода различных продуктов, поступающих ш последовательно или параллельно соединенные другие системы. Так® образом, схема представляет собой чрезвычайно сложно организованную многосвязную „ с прямыми и обратными связями систему,, точно? математическое описание которой может содержать сотни уравнений сс ! многими нестабильными параметрами. Возмущение в любой точке схем : через некоторое время отзовется в той шш иной форме на все: | передних и задних системах и приведет к снижению эффективности ша аварии. Обычные, классические метода автоматического регулирована таких систем неприменимы.

Автоматизация производства, вообще говоряс оказывает влияние н£ технологию различных производственных процессов и здесь, казалос! бы, также следует ставить вопрос об укрупнении аппаратов и существенном упрощении технологической схемы. В зарубежной практике , известны попытки сокращения в небольших размерах технологически ! схем, одаако, лишь в двух случаях - или при производстве толькс ; муки и лшь одного сорта, либо в условиях переработки очень крутил объемов зерна. В условиях Казахстана, повидккому, существенные упрощений технологических схем переработки зерне ожидать не приходится. Единственным выходом' кз положения в совреткнш условиях является кокпьстеркзация, в частности использование ЭВЬ непосредственно в САУ, в качестве имитационной.модели.

Задача реализации САУ ТП 1В на Акмолинском комбинате на шгле еще в полной море ставиться и ограничивалась испытаниями чувствительности показателей к регулированию параметров систем, выборои систем дая опытного регулирования, испытанием в рехоше советчике

\

1 34

1 •

ютера, определением эффективности.

Критерием служил максимум прибыли (прирост стоимости, »считанный на 1 месяц), получаемый от реализации всей продукции в шоставимых ценах (с учетом индексации).

Эффективность САУ оценивается в 50 тысяч тенге в месяц. В рвяль->м спектре случайных колебаний параметров СЛУ вполне удовлетвори ->льно обеспечивает слежение и выбор оптимального режима. Кроме то>, отдельные системы и датчики использовались и внедрялись на Кел-(ровском ХПП и Кокшетауском винно-водочном заводе.

Результата, приведенный в диссертации, использовались в учебном хщессе. Выпущен в издательстве "Бкчтм" учебник объемом 16 п.л.. зомо того, изданы учебное пособие "Автоматизированные технологии эреработки зерна" ("Мектеп" 12 п.л.), и 11 методических указаний, учебный процесс внедрены два лабораторных комплекса по проблеме литациошюго моделирования и контроля.

основные вывода ■

1, Разработаны теоретические основы построения системы нвтомэ-лзированного управления технологическими процессами переработки эрна* содержащей имитационные и физические модели процессов л ¡тарэтов. Такой подход является новым направлением в автоматизации ложных объектов и применим й в ряде других отраслей. Предложена ршцшшвльноя схема САУ, содержащая имитационные и физические одели технологических процессов переработки зерна, включающая кономические критерии, связи с поставщиками и потребителями, в акя® математическую модель рынка зерна- и его- продуктов, сследованы' варианты математической формулировки целевых функций и ыработаны критерий систем автоматического регулирования и птимизвции технологических процессов переработки зерна.

2, Выполнено физико-математавдскрв описание процесс язмельчэнля зерна, как элемента имитационной модели. Установлю! связь распределения выходов продуктов измельчения от соотношаш работ раздавливания и истирания в вальцовой мельнице. Найде} оптимальное их отношение для раскрытия эндосперма.

3, Для построения имитационной модели выполнено физико-матемг тическое описание процессов разделения по размерам и плотности пр< дуктов на колеблющихся ситах.Показано появление подъемной силы, з; висящей от градиента интенсивности колебаний и размера частиц.Уст; новлешшй новый механизм,использующий величину подъемной сиды,колз чэственно определяет кинетику процессов просеивания и стратификащ

Д. Кинетика процессов измельчения, просеивания .ц цик. измельчения зерна в целом использована для идентификации параметр< имитационной модели в' пространстве, изображений, что позволяет принцказ получать устойчивые значения статических и данампчесю параметров элементов п многоступенчатых структурпих систем.

5, Выполнено катематач&ское шдэларованке процессов сушки за; на в условиях колабепий тагдаара'хура. Показана зависимость глуби нагрева зерновки о*? пэриода код&бзнзй. Обоснована возшжшсть ус» рения процессов сунки сра сущсс'шзнком твшпешш температура.

6, Исследована, подсасшш трзгспортнровгж п хранения зерн Выполнен анализ' усрэдаэния свойств ооряа прл скашивании потоко: взятых из :раздашв зон. кракзнзя. .Показана' возмоагость снижен амплитуда случайных колебаний, уяучсонкя условий автоыатичаско регулирования процессов переработки помольной партии.

7, Разработана подсистема. вкстраглзльного автоматического рэг дарования цикла. .измельчения ' зерна. с использованием физическ моделей мельниц и сит. Предлоаены. конструкции этих моделирующ аппаратов, работающих в ускоренной ыасштабэ времени и обеспечивай

Out- I -.

го выходным продуктам требования к подобию с реальным объектом.

8. Исследована подсистема централизации и автоматизации юля физико-химических параметров продуктов и процессов САУ ?П »основана организация при предприятии центральной лаборатории гематизацил отбора и транспортировки проб. .

9. Исследованы контролируемое параметры, необходимые для [зации САР. Показано,, что известные и выпускаемые промшв.тгвяно -преобразователи физических величин удовлетворяют требованиям шодства лишь на 15-20%. Предложен локальный электроахустичес -датчик, который может быть использован в ряде процессов хрзне -г переработки зерна, а также предложен способ и устройство для юля средней крупности продуктов цикла измельчения. Внедрение позволило получить экономический эффект 500 тысяч рублей в год >нах 1932 года).

10. Учитывая особое значение вляаноста зерна при его хранении рерзботке, предложен ряд методов и средств контроля общей гости, а тагсю распределения влажности в зерновке.Показано,.что годготовке зерна к измельчению в раньте системах особое значе -шеет влажность оболочек, обеспечивающая оптимальное раскрытие яерма и. повышение качества муки. 'Ввиду этого, предложен и »ан трибомвтричекий способ определения поверхностной влаги и >йства для его реализации.

11', Выполнена испытания трибометрического влагомера на Алма -сом и Кокшетауском мелькомбинатах.Испытания показали, что конт-распредвланзш влажгостя в зерновке является достаточно актуа -! и может быть осуществлен в тесной увязке с проблемой авт'ома -ци процессов переработки зерна с использованием имитационных ¡еских и математических моделей. Экономический эффект от внед -[ трибометрического влагомера на Кокшетауском комбинате хлебо -

продуктов от повышения среднего общего выхода муки на \%, составил 180 млн.рублей в год (в ценах 1993 года) или около 3000 рублей на 1 тонну зерна. - .

12, Испытания и частичное внедрение САУ ТП ПЗ, содержащей имитационную модель, выполнен« на Акмолинском мелькомбинате. Критерием служил максимум прибыли с учетом вс-ьх затрат и цен на муку разного сорта. Эффективность САУ по сравнению с неавтоматизированным процессом, составляет около боо т тенге в год.

Суммарный экономический эффект от внедрения диссертационной работы в различных предприятиях Республики Казахстан составляет около 1 млн тента в год.

13, Внедрение в учебный процесс-лабораторного программно-тех -нического комплекса, предназначенного для знакомства обучающихся с основами построешя систем управления на базе имитационной модели технологических процессов, а также методов и приборов контроля позволило существенно улучшить качество усвоения соответствующего ма -териала и уровень знаний студентов. . .

4

СПИСОК • ' ,

основных публикаций по теме диссертации

1. И.Г.Грияман, А.Б.Бекбавв Исследование шума конусной дробилки с целью автоматического регулирования. Изв. АН КазССР серия физ.-мат. Н 6, 1971г.j

2. И.Г.Гринман, А.Б.Бекбавв К теории грохочения. Изв.АН КезССР серия фйз.-мет. N г, 1972г.,''

3. В.Б.Ордабаей, А.Б.Бекбаев Методика и аппаратура для исследования акустических характеристик щюцессов измельчения руд с целью автоматического регулирования. Изв.Ан КазССР серия физ:-мат N 2, 1972г.;

т

4. И.Г.Гринман, А.Б.Бекбаев 0 сегрегации частиц в процессе юхочення. Изв. АН КаеССР серия физ.-мат. N 4, 1972г.;

5- И.Г.Гринман, А.Б.Бекбаев Математическое описание тгроцес-I грохочения как объекта" автоматического регулирования. Изв. АН )зССР серия физ.-мат. N 6, 1972г.;

6. И.Г.Гринман, А.Б.Бекбаев К кинетике процесса грохочения. >в. Ан КязССР серия физ.-мат. к 2, 1973г.;

7. И.Г.Гринман, А.Б.Бекбаев Роль конвективной диффузии в юцессе окислительного обжига. Материала Всесоюзного совещания по энадию, А-Ата, 1976г.;

8. А.Б.Бекбаев Некоторые принципы оптимизации процесса дроб-тип руд. Сборник трудов молодых ученых Казахстана, А-Ата, изд. Ззука", 1976г.;

9. А.Б.Бекбаев, В.Х.Денисов Схема включения гидроциклонов. ' Зорник трудов молодах ученых Казахстана, А-Ата, изд."Наука", 97бг.; .

10. А.Б.Бекбаев Некоторые . принципы создания АСНИ.. еспубликанская научно-практическая конференция по цветной етэллургш г. Усть-Каменогорск 1977г.;

11. А.Б.Бекбаев, Е.Б.Грант К определении оптимального ре: т-:а грохочения сырьевых компонентов в производстве неорганических еплоизоляционных материалов. Республиканская научно-практическая юнференция по цветной металлургии г.Усть-Каменогорск, 1977г.;

12. И.Г.Гринман, А.Б.Бекбаев Контроль и регулирование [роцессов дробления и грохочения руд. А-Ата,' изд."Наука", 1977г.;

I

13. И.Г.Гринман, А.Б.Бекбаев Способ ¿даМвренцизльно термя -шского анализа и устройства дня его осуществления. Автовское. сви -1етельство К 805155, 19.02.81;

14. А.Б.Бькбаан, А.А.Бажанов Трибометрический метод иамьре-bsii влажности зерна. Сборник "Соваршенствов&шш теории, токийкй и ?охшлопга сушки", Йосква,'. 1901г.;

15. А.В.Бекбаев Исследование некоторых, характеристик просеи-вещего агрегата с целыи оптимизации режимов работ. Материал! Международной конференции "Автоматиэоци» процессов пищепо? щюмышленности" г.Пловдив, Болгария, 1582г.;

16. А.В.Бекбаев, М.Е.Ескеиров К вопросу централизации и регулирования технологических процессов. Материалы Мевдун&родноЗ конференции "Автоматизация процессов пищевой промшлешюсти" г.Плов -дав, Болгария, 198гг.;

17. И.Г.Граяман, А.В.Бекбаев .Перспективы•автоматизация научных исследований .в пищевой промышленности. Труда росаубликанско! конференции да АНИ, г.А-Ата» 1982г.;

18. И.Г.Гринман, А.В.Бекбаев Исследования трибометрич&скоп метода анализа как объекта регулирования. Труда ресдубликанс-ко: конференции но АНИ, г.А-Ата, 1982г.;

19- А.В.Бекбаев, Е.Е.Абдураимон О механизма катодного вое. становления.цинка в комплексних растворах. Тезисы докладов Боесош Ной межотраслевой конференции, г.Куйбышев, 1982г.;

20. А.В.Бекбаев, Е.К.Абдураимов 0 некоторых закономерности влияния пульсирующего тока на электродные процессы. Тезисы докладе Всесоюзной межотраслевой конференции, г.Куйбышев, 198гг.;

21. А.Б.Бэкбаав, В.Я.Щулъкин Методические указания по дан ломному йровктировашю '.предприятий., пищевой .промышленности до студентов сйбциальйости "Хранение и технология Переработки -зерш (честь э.-Юкгроснабй'йИяя). Мшвуз-КазССР,. АФДТРПП, 1982г.;

22. А.Б.В&кбаев, М.Г.Ахмеджайов,- В.Й.Шулькйн Методич^сх* /хазаЯлЯ по джшмноиЦу проектированию зр&дариятай .пкц&вой лрог*й

эшюсти для студентов технологических специальностей (часть авто -этизации). Минвуз КазССР, Научно-методический кабинет, 1983г.;

23. А.Б.Бекбаев, М.Г.Ахмвджянов, Р.П.Шулькин Методические «ю&ния по дипломному иртктировани?) предприятий пищевой проммш-зшгости для студентов технологических специальностей (электротех -аческая часть), Минвуз КазССР, Научно-методический кабинет, 1983г.

24- А.Б.Бекбаев Контроль влагосодержанил зерна и продуктов итания. Труды всесопзяой конференции по интенсификации процессов ядевой промышленности, г.Москва, 1984г.;

25. А.Б.Бекбаев, Э.Ф.Колесникова, К.К.Шалбаэв Процессы и ап-братн пищевых производств. Методические указания по курсовому иро-ктарованим для студентов специальности 1002, 1007 (общял часть), шюуз КазССР, Научно-методический кабинет, 1904Г.;

26. А.Б.Бекбаев, Э.Ф.Колесникова, К.К.Шалбаев Процессы и эн-аратн пищевых производств. Методические указания по курсовому про-ктироваш® для студентов специальностей 1002, 1004, 100? .(ректифа-ация). Минвуз КазССР, научно-методический кабинет, 1984г.;

27. А.Б.Бекбаев, Э.Ф.Колесникова, К.К.Шалбаев Процессы и ап-■арзтн „пищввнх производств. Методические указания по курсовому про-ктированию для студентов специальностей 1002, 1004, 1007 (выпари -Ш9). Минвуз КазССР, Научно-мвтодическцй кабинет, 1984г.;

28. А.Б.Бекбаев, Э.Ф.Колесникова, К.К.Шалбаев Процессы и ап-гаратн пищевых.производств. Методические указания по курсовому про-ктировашю для студентов 'специальностей 1002, 1004, 1007 (сушка).

!инвуз КазССР, Научно-методический кабинет, 1984г.;

i ,

29- А.Б.Бекбаев, м.м.Орымбетов Идентификация динамики пос -годоватолышх аппаратов в пространстве изображений. Материалы III 1сбсоюзной няучйо-технической . конференции "Программное, ¡лгоредцческое й техническое обеспечение АСУТП", г.Ташкент, 1986г.'

30. А.В.Бвкбаев, М.М.Оримбетов Автоматизация контроля влажности зерна. Изв.вузов "Пищевая технология" JS 5. 198бг;

31. А.Б.Векбаев, М.Р.Ахмеджанов Автоматика и автоматизацш производственных процессов,. Рабочая программа. Методические указа -

- дия и задания по выполнению контрольной и курсовой работы для сту -дектов-заочников специальности 0517 "Машины и аппараты гстцевш производств". Минвуз КазССР, Научно-методический кабинет, 1986г.;

32. А.Б.Векбаев, Е.Е.Абдуракмов Материаловедение. Методические указания и контрольные задания для студентов специальности юс "Технология хранения и переработки зерна". МВССО КазССР НЖ, 1987Г

33- А.Б.Векбаев, 0. В. Крашенинникова Электрооборудование предприятий общественного питания. Методические указания по дипломному проектированию для студентов специальности 1011. МВСО КазССР, РУМК по ВО, А-Ата, 1988г.;

34. А.Б.Векбаев, Б.Б.Еурибаев, А.Е.Вдовина Оптимизация про цесса уборки колосовых культур. Вестник с/ж науки Казахстана, й 11 1988г.;

35. А.В.Бвкбаев' Автоматизированные технологии переработк зерна. Изд."Мектеп", А-Ата, 19взг.;

36. А.Б.Векбаев Контроль.трибометрических свойств сыпучег материала. Материалы Республиканской межотраслевой научно-техничес кой конференции "Проблема, опит создания и использования средсд контроля и АСУТП в технологическом перевооружении производства" г.Караганда, 1939г.;

37. А.Б.Векбаев, А.Е.Вдовина ,. О .чувствительности приемник оптического излучения. Материалы научно-методической конференц? "Электрическое освещение и облучение*', г.Ленжп'рад, 1990г.;

38. А.Б.Векбаев, А.Е.Вдовина Ускоренная сушка зерна в уож виях колебания температуры. Вестник с/х нэук Казахстана J6 8, 19901

39- А.В.Бекбаев, К.К.Шапбаев, М.Г. Ахмеджячов, А.Джурумбаев Трибометрический метод контроля влажности зерна. В сб."Контроль, упраапенип и автоматизация в современном производстве",г.Минск,1990

4'"». А.В.Бекбаев, К.К.Шалбаев Измерение расхода и энталыши двухфазных потоков. В сб."Контроль, управление и автоматизация в современном производстве", г.Минск, 1990г.;

41. А.В.Бекбаев, М.Г.Росляков, М.Г.Ахмедаанов, А.Джурумбяев Прибор для контроля влажности зерна. Материалы международного симпозиума "Экспресное определение качества зерна и зернопродуктов" г.Москва, 1990г.;

42. А.Б.Бекбяев, М.Г.Ахмедаанов Автоматика и автоматизация технологических процессов. Методические указания к выполнению кур -совой работы.Рсяубликвнскай научно-методический кабинет,А-Аты,1990

43. А.В.Бекбаев, Т.Тулепбаев Алгоритм непараметрической идентификации регрессионной зависимости.В сб.применение измерительной, информационной и вычислительной систем. Межвузовский сборник научних трудов, 1990г.;

44. А.В.Бекбаев, М.Г.Ахмеджанов, А.С.Уртембаев Использова -те тренажеров имитаторов автоматизированных производств при подготовке технологов-операторов. В сб."Научно-методическое и организационное обеспечение непрерывной подготовки студентов вузов в области управления качеством метрологии и стандартизации", г.Владимир, 1991г.;

45. А.В.Бекбаев, А.Е.Вдовина, А.С.Уртембаев Чувствительность приемника оптического излучения. Журнал "Светотехника" Л 4, 1992г.;

46. А.В.Бекбаев, М.Г.Ахмеджанов, А.С.Уртембаев Устройство для определения влажности зерна в штоке. Авторское свидетельство № 1807365, Ю.10.1992Г.;

47. А.Б.Бекбаев, Б.Б.Еурибаев, . Б..Длинбетов. Участке сту дентов во внедрении результатов научных работ вузов в современны условиях. Материалы -международной ялучно-практаческой коиференци "Рынок и высшее образование", Алматы, 1933г.

48. А.Б.Бекбаев Моделирование и прогнозирование рынка зерн и зернопродуктов Республики Казахстан. Международная конференци "Современное мукомольное производство и перспективы его развития" Россия, Москва, 1993Г.

49. А.Б.Бекбаев, М.Г.Росляков, О.А.Алмзбеков. К вопросу сое даиия автоматизированных технологий переработки зерна. Международ ная конференция "Современное мукомольное производство и перспвктш его развития", Россия, Москва, 1993г.

50. А.Б.Бекбаев, Т.М.Найденова. Разработка и описание аяг< ритмов методом блок-схем. Методические указания. Алматы, РНК МО Р1 1993г.

51. А,.Б.Б&кбаев е Автоматика жэне енд: р1 стч к проц&сстерд! аз томаттавдыру. Алмэты, "Ана тин", 1934г. ,

52. А.Б.Бекбаев, А.Е.Вдовша, У.У.Утешев Инфракрасная суш: растит&льнкх продуктов в условиях переменного облучения. . -Веста с/х науки Казахстана, 1994 (в печати).

Амаиквлда Бекбавв

АСТЬ'К еНДЕУ ТЕХНОЛОГШЫК ПРОЦЕСТЕР1НЩ АВТСлЧАТТАДЦЫРЬШГАН БАСКАРУ 2ГГЙЕС1Н Н¥РУДЩ ТЕОРЛЯЛЩ НЕГ13ДЕР1.

Нумнстз вдраканда технологиялнк процестеп мвп аппараттардая тацнялык жэне физ2£калнц модельдэрт бар автокаттандцрылган к^ру syfiaciH nvpy, сынзптан етшзу жзяе енд1р!скв енпзу авдагы автордащ sypri зген зерттеулор1 ш д нэп зи щрытнндесы ti pi лгбн. Соиымен катер процестер мен эппараттардн тэориялыч ■гада царастару турели, модельдэрдд кещстютеп ksckih туриаде нткфикацкялау турзлы, керил1кт1 буындардан жэне кот сатыдн дрюпц кинетякаси ту рады, одбек иэтижеын снна^тан ©тк1зу жэнэ ык ецдеу каст порандарына евдчзу туралы мэлшаттер бер1лген.

Amangeldi BeMsaev

iHEREBICAIi BASIS 0? CHEASION 0? AUTOMATIZE SYSTEM OP CONTROI, 0? 2HS (PECHOIOGICAL PROCESSES IN PROCTBSEiG 0? DRAIN

In this work the author gives the main results of hia earches which dedicated on elaboration testing and introduction automatize system of control, which contains imitations! and sioal models.

Here given some facts oi theoretical studies of the prooesaea . apparatus identifoation of models in spaoe of imago,' Icinetio3 of

looal sections and multi-stage productions, the results of tings and the introduction in grain processing enterprises.

Подписано в печать 22.05.1994г. Тираж юо экз. Форма? 60s34 1/16. Бумага типографская № 1 Объем 2.0 уч.-изд.л. Заказ }&$&$

Республиканский издательский кабинет г.Алмата, ул.Жарокова, 215