Система автоматичного керування процесом екстрагування цукру з буряка

Система автоматичного керування процесом екстрагування цукру з буряка, що включає регулювання процесу екстрагування за вибраним критерієм на основі математичного опису об'єкта, яка відрізняється тим, що для керування температурним режимом роботи колонної дифузійної установки використовують адаптивну систему з еталонною моделлю. (19) (21) u200713851 (22) 10.12.2007 (24) 25.02.2008 (72) ЗАЄЦЬ НАТАЛІЯ АНАТОЛІЇВНА, UA, ЛАДАНЮК АНАТОЛІЙ ПЕТРОВИЧ, UA (73) НАЦІОНАЛЬНИЙ УНІВЕРСИТЕТ ХАРЧОВИХ ТЕХНОЛОГІЙ, UA (56) 3 30553 до застосування адаптивної системи керування процесом екстрагування цукру з буряка. Адаптивна система керування процесом дифузії призначена на певних інтервалах часу забезпечувати необхідну якість системи за рахунок зміни параметрів настройки регуляторів. Для керування температурним режимом роботи колонної дифузійної установки пропонується використати адаптивну систему з еталонною моделлю, в якій ціль адаптації співпадає з ціллю керування і полягає в забезпеченні близькості поведінки системи до поведінки еталонної моделі. На Фіг. представлена структурна схема адаптивної системи керування температурним режимом роботи дифузійної установки, яка складається з об'єкта керування (колонної дифузійної установки) - 1, блоку порівняння - 2, еталонної моделі - 3, блоку вибору та розрахунку критерію керування - 4, автоматичного регулятора - 5, блоку адаптації - 6. Система працює наступним чином: В якості еталонної моделі, використовується математична модель дифузійної установки, що виведена на основі теплових та матеріальних балансів, значення коефіцієнтів якої розраховуються для типових режимів функціонування з урахуванням конструктивних особливостей досліджуваного об'єкта, що приведена до виду в координатах стану: · x = Ax e (t ) + Bu(t ) + Fw () ; х t 0) = x 0; t0 = 0 , t ( де A, B, F - задані матриці чисел розмірності n ´ n , n ´ m , n ´ 1 відповідно, xe (t ) - вектор стану об'єкта керування, u(t ) - вектор керуючих дій, w (t ) - випадкові процеси в каналах керування. Рівняння автоматичних регуляторів має ) Ui (t= k p Dxi + i вигляд: k pi t ò Dxidt , а їх кількість Tiнi 0 кількості залежить від температур, що регулюються. При зміні властивостей об'єкта в процесі роботи розраховані настройки регулятора не забезпечують в подальшому необхідної якості і виникає необхідність пристосування системи до нових умов роботи. Блок адаптації автоматично змінює настройки регулятора, щоб забезпечити задану якість регулювання. Блок порівняння постійно порівнює координати стану об'єкта і еталонної моделі, якщо виникає різниця e x e - x ¹ 0 , то сигнал поступає на блок = адаптації. Задача якого полягає в знаходженні алгоритму адаптації r (t ) = Ft [x(t )0 , u(t )0 ] такого, щоб для будь-якого x Î X (набір невідомих параметрів об'єкта керування) в системі досягалась ціль і керування t t0 xp , x e ( )T ( ) I = ò x p - x e p xp - x e dt ® min , температури на виході Ti ,k p об'єкта де та еталонної моделі відповідно, Ti, k p - параметри настройки регуляторів, матриця Р задана 4 додатньо визначена матриця розмірності n ´ n (P > 0) . В загальному випадку ця матриця залежить від часу, а її значення визначають вплив кожної складової векторів координат стану та керування на критерій. Матриця Р може задаватися самостійно розробником оптимальної системи керування, на основі апріорної інформації від експертів або її значення може відповідати цілі окремої оптимізаційної підзадачі. Для даного об'єкта ця матриця буде змінюватися при моделюванні адаптивних регуляторів, визначатимуться найкращі її значення з точки зору якості перехідних процесів. Для синтезу контуру адаптації с системі використовуємо алгоритм швидкісного градієнта, який змінює керуючі змінні пропорційно градієнту швидкості зміни цільового функціоналу. Адаптація настройок регуляторів до змінюваних параметрів роботи об'єкта підтримує оптимальний температурний режим в дифузійній установці, що забезпечує зменшення втрат цукру в жомі.