Спосіб керування температурним режимом скловарної печі

Реферат: Спосіб керування температурним режимом скловарної регенеративної ванної печі, причому система керування включає в себе декілька регуляторів, утворюючи ієрархічну систему керування, що складається з трьох рівнів: ПІД-регулятора, нечіткого регулятора та експертної системи, в яких ПІД-регулятор формує керувальний сигнал, що є сумою трьох складових, перша з яких пропорціональна розузгодженню вхідного сигналу та сигналу зворотного зв'язку, друга - інтеграл сигналу розузгодження, третя - похідна сигналу розузгодження, нечіткий регулятор оцінює ПІД-регулятор з метою підтвердження, чи задовольняє він задані критерії ефективності та оптимізує сигнал керування, експертна система узагальнює та аналізує дані в режимі реального часу, операційні спостереження та лабораторні аналізи, щоб зробити висновки і давати рекомендації для оптимального керування процесом виготовлення скла. UA 100182 U (54) СПОСІБ КЕРУВАННЯ ТЕМПЕРАТУРНИМ РЕЖИМОМ СКЛОВАРНОЇ ПЕЧІ UA 100182 U UA 100182 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 Корисна модель належить до області переробки матеріалів і може бути використана у системах керування регенеративною скловарною піччю із підковоподібним напрямком полум'я. Відомим аналогом даної моделі є модель [а.с UA 90052 U, МПК8 С03В 5/24; заявл. 11.12.2013; опубл. 12.05.2014.]. Недоліком даної моделі є те, що коли виникає необхідність підняти температуру у кінці печі, ПІД-регулятор піднімає витрату газу. При піднятті витрати газу на початку печі температура зростає значно швидше, призводячи до спінення поверхні скломаси, а це негативно впливає на показники якості скломаси, а саме збільшує кількість бульбашок у готовій продукції. Окрім цього, на неоднозначність та ускладнення задачі підтримки певного температурного режиму впливають як реальні фактори типу кількості і якості склобою у шихті, вологості шихти і т.д., так і абстрактні фактори, такі як "пам'ять скла". Найбільш близьким до пропонованого технічного рішення є спосіб керування тепловим режимом процесу скловаріння у три заданих моменти часу, визначають відхилення цих температур від заданих і виробляють три коректуючі дії, за сумою яких виконують корекцію витрати палива [а.с. 1738763 РФ, МПК8 С03В 5/24; заявл. 18.06.1990; опубл. 07.06.1992]. В основу корисної моделі поставлено задачу підвищити температурну однорідність скломаси та її якість. Ієрархічна структура системи керування передбачає багаторівневе керування процесом, і поділяється на три рівні: 1. Нижчий рівень (ПІД-регулятор) - пристрій в контурі керування зі зворотним зв'язком. Формує керувальний сигнал з метою отримання необхідних точності та якості перехідного процесу. ПІД-регулятор формує керувальний сигнал, що є сумою трьох складових, перша з яких пропорціональна розузгодженню вхідного сигналу та сигналу зворотного зв'язку, друга інтеграл сигналу розузгодження, третя - похідна сигналу розузгодження. Основною змінною в нашому випадку є температура в точці квельпункта, дотримання котрої на певному рівні дає можливість отримувати продукцію прийнятної якості. 2. Середній рівень (наглядовий рівень) - оцінює регулятор з метою підтвердження, чи задовольняє він задані критерії ефективності та оптимізує сигнал керування. За такий "наглядач", використовується регулятор, побудований на нечіткій логіці. 3. Вищий рівень (експертна система) - змодельоване середовище експертних знань. Експертна система узагальнює та аналізує дані в режимі реального часу, операційні спостереження та лабораторні аналізи, щоб зробити висновки і давати рекомендації для оптимального керування процесом виготовлення скла. Поєднання класичних підходів типу ПІД-регулятора та сучасних експертних систем, дозволяє вирішити багатовимірну задачу підтримки заданого температурного режиму скловарної печі, котра на даному етапі потребує втручання людини-експерта, сучасними програмними засобами. Корисна модель пояснюється кресленням, де представлена схема системи керування скловарною регенеративною піччю. Система керування працює таким чином. Сигнал завдання іде на суматор, де порівнюється з сигналом виходу з об'єкта. Похибка керування подається на входи ПІД-регулятора, нечіткого регулятора та експертної системи. ПІД-регулятор формує керувальний сигнал, що є сумою трьох складових, перша з яких пропорціональна розузгодженню вхідного сигналу та сигналу зворотного зв'язку, друга - інтеграл сигналу розузгодження, третя - похідна сигналу розузгодження. ПІД-регулятор та нечітка система, поєднані у каскадну систему. Показник температури дна печі подається до нечіткої системи, що формує задане значення для температури газового середовища. Температура газового середовища регулюється ПІДрегулятором, налаштованим для моделі скловарної печі. База правил нечіткої системи отримана від технологів та експертів даної галузі. Експертна система узагальнює та корегує сигнал керування ПІД-регулятора, що подається на вхід трубчастої печі. Запропонована ієрархічна структура автоматичної системи керування процесом скловаріння дозволяє нівелювати недоліки систем побудованих на окремих регуляторах шляхом поєднання їх в одну систему. 1 UA 100182 U ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ 5 10 Спосіб керування температурним режимом скловарної регенеративної ванної печі, який відрізняється тим, що система керування включає в себе декілька регуляторів, утворюючи ієрархічну систему керування, що складається з трьох рівнів: ПІД-регулятора, нечіткого регулятора та експертної системи, в яких ПІД-регулятор формує керувальний сигнал, що є сумою трьох складових, перша з яких пропорціональна розузгодженню вхідного сигналу та сигналу зворотного зв'язку, друга - інтеграл сигналу розузгодження, третя - похідна сигналу розузгодження, нечіткий регулятор оцінює ПІД-регулятор з метою підтвердження, чи задовольняє він задані критерії ефективності та оптимізує сигнал керування, експертна система узагальнює та аналізує дані в режимі реального часу, операційні спостереження та лабораторні аналізи, щоб зробити висновки і давати рекомендації для оптимального керування процесом виготовлення скла. Комп’ютерна верстка Л. Литвиненко Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Василя Липківського, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут інтелектуальної власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 2