CC BY
0FOSFORLI UN ISHLAB CHIQARISH JARAYONI RUDALARINI BOYITISHDA AVTOMATIK ROSTLASH UCHUN PID KONTROLLERI PARAMETRLARINI
TANLASH
Sattarov O.U. [0000-0002-2652-2902]
Navoiy davlat konchilik va texnalogiyalar universiteti, PhD, dotsent,
E-mail: [email protected]
Annotatsiya. Fosforli un ishlab chiqarish jarayoni rudalarini boyitishda avtomatik rostlash uchun PID rostlagichli nazorat tizimining parametrlarini tanlash muhim ahamiyatga ega. Ushbu maqolada, fosforli un ishlab chiqarishdagi jarayonlarni avtomatik boshqarish va PID rostlagichdan foydalanib nazorat tizimini sozlashning muhim jihatlari ko'rib chiqiladi. Fosforli rudalarni boyitish jarayonida PID rostlagichining parametrlarini optimal tanlash orqali mahsulot sifatini oshirish, jarayonni yanada samarali boshqarish va energiya iste'molini kamaytirish mumkin. Maqolada PID rostlagich har bir komponentining ahamiyati, uning sozlash usullari va amaliy qo'llanilishi tahlil qilinadi. Bu texnologik jarayonlar boshqarish va rudalarni boyitish samaradorligini oshirish uchun muhim ahamiyatga ega.
Kalit so'zlar: kuydirish pechi, yuqori harorat, rostlash parametrlari, model, intellectual boshqarish, algoritm.
Аннотация. Важно подобрать параметры системы управления с ПИД-регулятором для автоматической регулировки при обогащении руд в процессе производства фосфорной муки. В данной статье рассмотрены важные аспекты автоматического управления процессами при производстве фосфористой муки и настройки системы управления с помощью ПИД-регулятора. Оптимальный подбор параметров ПИД-регулятора в процессе обогащения фосфористых руд позволяет повысить качество продукции, более эффективно управлять процессом, снизить энергозатраты. В статье анализируется значение каждого компонента ПИД-регулятора, методы его настройки и практическое применение. Это важно для управления технологическими процессами и повышения эффективности обогащения руды.
Ключевые слова: печь сжигания, высокая температура, параметры регулировки, модель, интеллектуальное управление, алгоритм.
Abstract. It is important to select the parameters of a control system with a PID controller for automatic adjustment during ore dressing during the production of phosphorous flour. This article discusses important aspects of automatic process control in the production of phosphorous flour and control system settings using a PID controller. The optimal selection of the parameters of the PID controller in the process of processing phosphorous ores makes it possible to improve product quality, manage the process more efficiently, and reduce energy consumption. The article analyzes the significance of each component of the PID controller, its tuning methods and practical application. This is important for managing technological processes and increasing the efficiency of ore processing. Keywords: combustion furnace, high temperature, adjustment parameters, model, intelligent control, algorithm.
Kirish
Fosforli un ishlab chiqarish jarayonida rudalarni boyitishda kuydirish pechlari boshqarish obyekti sifatida olingan bo'lib uning kirish va chiqish kattaliklarini o'zaro bog'likligi hamda boshqarish algoritmi va modellarini quyidagi tartibda tahlil qilib chiqildi. Fosforli rudalarni kuydirish jarayonini tavsiflovchi asosiy ko'rsatkichlar sifatida quyidagi o'zgaruvchilar aniqlandi: boshqarish kattaliklari
U={u1,u2}
LO bu yerda,u1 - mahsulotining massaviy sarfi, u2, - gaz sarfi;
chiqish kattaliklari
Y={yi, y2}
bu yerda, yi- pech ichki harorati , y2 - chiquvchi mahsulot konsentratsiyasi; tashqi ta'sirlar
F={fk mn, famh, fsdb}
bu yerda fkmn - kiruvchi mahsulot namligining o'zgarishi, famh - atrof-muhit haroratining o'zgarishi, fsdb - so'rib olinayotgan mahsulot denamik bosimi o'zgarishi. Fosforli rudalarni kuydirish jarayonining ma'lumotlari va konseptual modelini quydagi to'plam shaklida yozish mumkin:
Zrk={U,X,Y,F}; U={ui, u2}; Y={yi,y2}; F={fkmn, famh, fsdb}; Fosforli rudalarni kuydirish jarayoni boshqarish obyekti sifatida tahlil qilinib, uning strukturaviy sxemasi 1-rasmda keltirildi.
Ü1 _* J7!
s U1 >2
/ /
1-rasm. Boshqarish obyektining strukturaviy sxemasi
Amalga oshirilayotgan eksperimental tadqiqot asosida boshqarish ta'sirlarni uzatishning asosiy rostlash kanallari bo'yicha jarayoning dinamik xarakteristikalari asosida quyida ishlab chiqilgan ifodalar keltirilgan:
1. u1^y1 : ( 12,5p2+1,48p+0,03)yi(t)=(2,1 p+0,345)ui (t) ;
2. Ul ^ y2: (8,7p2+0,623p+0,051)y2 (t)=(0,995p+0,298)u1(t) ;
3. u2 ^ yi: ( 10,2p2 + 2,564p+0,679)y1(t)=(1,53p+0,458)u2(t)
4. u2 ^y2: ( 5,1p2+0,13p+0,045)y2(t)=(0,98p+0,1506)u2(t) .
Ishlab chiqilgan dinamik modellarning tahlili asosida eng ahamiyatli rostlash kanali sifatida
u2 ^ y1 «pechga kirish gaz sarfi - pech ichki harorati» olindi. Ushbu roslash kanali eng kichik inersiyaga ega bo'lgani bilan tavsiflanadi. Shuning uchun, boshqarish tizimini sintezlashni boshqaruvchi parametr - pechga kirish gaz sarfi asosida amalga oshiramiz. Fosforli un ishlab chiqarish jarayoni, odatda, tog' jinslaridan fosforni olish uchun yuqori haroratli kuydirish reaktorlarida amalga oshiriladi. Ushbu jarayonda pech ichida haroratni barqaror ushlab turish muhim, chunki bu fosforli unning to'g'ri erishiga va mahsulot sifatining yuqori bo'lishiga ta'sir ko'rsatadi [1,2]. Bundan tashqari, haroratni avtomatik ravishda boshqarish, mahsulot sifatini ta'minlash bilan birgalikda, pechning ishlash muddatini uzaytirish va energiya sarfini kamaytirish imkoniyatlarini yaratadi. Boshqarish obektida qo'llaniladigan PID rostlagich parametrlarini tanlashning samarali usuli — bu boshqarish tizimini identifikatsiya qilish va avtomatik sozlash orqali optimal qiymatlarni aniqlashdir. Bu jarayon bir necha bosqichlardan iborat bo'ladi. Pechning haroratiga nisbatan PID rostlagichini sozlashdan oldin, tizimning dinamikasi, ya'ni pechning haroratini qanday o'zgartirishi va qanday reaktsiyalar qaytarishi aniqlanishi IQ kerak [3,4,5]. Fosforli un ishlab chiqarishda pechlarining haroratini 570° C ga
Journal of Advances in kK-V-T? AUTOMATION
Engineering Technology Vol.4(16), 2024 W7v AND CONTROL
yetkazilishi uchun PID parametrlarini boshlang'ich tanlash uchun quyidagi umumiy yondashuvlar ishlatilishi mumkin:
1. P (Proportsional): P rostlash qonuni bu tizimning parametri o'zgarishi haroratga qanday ta'sir qilishini aniqlaydi. Yuqori proporsional qiymati tizimning harorat o'zgarishiga tez javob berishiga yordam beradi, ammo juda katta qiymat xatolikning ortishiga olib kelishi mumkin.
2. I (Integral): Bu parametr tizimning uzoq muddatli xatoliklarini to'plash uchun ishlatiladi. Integral rostlash qonunidan foydalanish, tizimning inobatga olinmaydigan xatoliklarni kamaytiradi, lekin juda katta chetga chiqishla tizimning barqarorlikdan chiqishiga olib kelishi mumkin.
3. D (Deffirinsial): D rostlash qonuni obekt parametrini sozlash tizimning o'zgarish tezligini hisobga olib, noaniqliklarni kamaytiradi va tizimning meyoriy ishlashini ta'minlaydi.
Bu boshqarish obyekti tizimini boshqarish uchun fizika va kimyo jarayonlarining matematik modelini yaratish kerak bo'ladi [6,7]. Quyida bu jarayonlarni tasvirlash uchun asosiy tenglamalar keltirilgan bo'lib shu jumladan, energiya balansini tenglamasi: Pechda kuzatiladigan asosiy jarayonlar - bu yondirish, reaktsiya va issiqlik o'tkazish jarayonlari.
Ruda sarfi g^ — pechga tushadigan fosforli un rudasi miqdori. Gaz sarfi g^ — pechga yuboriladigan issiq gaz miqdori.
Pechning haroratini (T_pech) nazorat qilish uchun umumiy energiya balansini quyidagicha ifodalash mumkin:
g * h + g * H = g * H + m * H en
ruda ruda ïSgaz gaz iíout ±±out 1 "''lost lost (I)
bu yerda: Hruda — rudaning issiqligi, H gaz —gazning issiqligi, Hout — chiqindi gazining
issiqligi, Hlost — tizimda yo'qotilgan issiqlik energiyasi va mlost - tizimda yo'qotilgan issiqlik massasi.
Boshqarish obyektini kimyoviy reaktsiyalarini hisoblashda fosfor oksidi (P2O5) ni olish uchun quyidagi kimyoviy reaktsiyalar sodir bo'ladi:
Ca (PO4 )2 + 3C ^ CaO + 2P2 O5 + 3CO2 (2)
Bu reaksiya natijasida hosil bo'lgan P2O5 konsentratsiyasi Cmahsulot mahsulot sifatida
olinadi. Ruda va gazning sarfi bilan reaksiyaning tezligi ham o'zgaradi.
Pech harorati Tpech va gaz sarfi Qgaz o'rtasidagi bog'liqlik quyidagicha bo'lishi mumkin:
Tpech f (gruda ' Qgaz ) ^^^
bu yerda, f — pech harorati bilan bog'liq funksiyadir va bu haroratning o'zgarishi asosan gaz sarfi va rudaning sifatiga bog'liq bo'ladi.
Boshqarish obyektining kirish va chiqish parametrlarini o'zaro bog'liqligi ruda sarfi gmcb va gaz sarfi ggaz pechning chiqish parametrlarini, ya'ni mahsulot konsentrasiyasi Cmah va pech haroratini boshqarish uchun muhim o'rin tutadi.
Pech harorati bilan mahsulot konsentrasiyasining bog'liqlik tenglamasi quyidagicha:
Cmahsulot g( gruda ' ggaz ' Tpech ) ^^
Tanlab olingan boshqarish obyektini boshqarish modeli ishlab chiqish uchun yuqoridagi tenglamalardan foydalangan holda, tizimning matritsa shaklida ifodalanishi mumkin [8,9]. Bu tizimda ruda sarfi va gaz sarfi kirish parametrlar sifatida ishlatiladi, pech harorati va mahsulot konsentrasiyasi chiqish parametrlariga aylantiriladi, boshqarish tizimi modelini quyidagi shaklda ifodalash mumkin:
Journal of Advances in
Engineering Technology Vol.3(15), 2024
AUTOMATION AND CONTROL
(t ^ pech f \ ai1 ai2 * (o ^ zC-ruda + ( ^ ]
c \ mahsulot ^ a 21 a 22 v Ogaz ) 1 b2 )
(5)
bu yerda 811,812,821,822 — tizimning o'tish koeffitsiyentlari bo'lib, ular ruda va gazning harorat va konsentratsiyaga ta'sirini ifodalaydi. b 1 va b2 — tashqi omillar ta'sirini. Pechning harorati va mahsulot konsentrasiyasini optimal darajada ushlab turish uchun PID boshqaruv algoritmi yoki boshqa mos boshqaruv strategiyalari qo'llanilishi mumkin.
d dt
d
lit ) = Kp e(t ) + Ki. J e(r)dt + Kd — e(t )
6)
Ushbu jarayon boshqarish uchun PID rostlagich parametrlarini tanlashda ko'plab usullar mavjud bo'lib, lekin umumiy yondashuvni Ziegler-Nichols usuli bilan quyidagicha tavsiflash mumkin. Bu usul PID rostlagichining parametrlarini tanlashda keng qo'llaniladi. PID Parametrlarini sozlashda alohida e'tibor berish kerak bo'lgan omillar, bular pechning dinamikasi: haroratning ko'tarilishi va pasayishi bilan bog'liq qiyinchiliklar[10-14]. Agar tizimning harorati juda tez o'zgarishi mumkin bo'lsa, bu P va D parametrlarini ehtiyotkorlik bilan sozlashni talab qiladi.
Ziegler-Nichols usuli bo'yicha PID parametrlarining boshlang'ich qiymatlari quyidagicha bo'ladi.
1-jadval
Tizim turini aniqlash Ku (kritik o'zgarish tezligi) Pu (kritik davr) P-rostlash qonuni bo'yicha I-rostlash qonuni bo'yicha D-rostlash qonuni bo'yicha
P-rostlagich Ku Pu 0.5Ku - -
PI-rostlagich Ku Pu 0.45Ku 1.2 * Pu -
PID-rostlagich Ku Pu 0.6Ku 2 * Pu 0.125 * Pu
Tizimning kechikishlari: Pechc a haroratni tez o'zgartirish qiyin bo'lis hi mumkin.
Kechikishlar, PID parametrlarini optimal darajada sozlashni talab qiladi.Tashqi ta'sir omillari: Pechning ichidagi atmosferaning tarkibi va tashqi haroratlar ham PID parametrlarini optimallashtirishda muhim rol o'ynaydi. Yuqorida ishlab ch iqilgan modelni PID rostlagich bilan tizimni rostlaganda, boshqarish tizimi xatoliklari quyida 1- va 2-rasmlarda berilgan.
2-rasm. Xatolik va kuchaytrish koefsenti orasida bog'liklik grafigi.
o-1-1-1-1-1-1-1-1-1-
-10 -a -6 -4 -2 0 2 4 6 8 10
dx/dt
3-rasm. Xatolikni o'zgarishi va itegrallash koefsenti orasida bog'liklik grafigi. Xulosa
Fosforli un ishlab chiqarish jarayonida 570° C da haroratni barqarorlashtirish uchun PID rostlagichi parametrlarini to'g'ri tanlash jarayoni tizimning samarali ishlashini ta'minlash uchun juda muhimdir. Optimal PID parametrlarini tanlash tizimni tez va aniq boshqarish imkonini beradi, shu bilan birga, energiya sarfini kamaytirish va mahsulot sifatini yaxshilashga yordam beradi. Boshqaruv tizimi, asosan, ruda sarfi va gaz sarfi yordamida pech haroratini va mahsulot konsentrasiyasini nazorat qiladi.Boshqaruv tizimini sozlashda tajriba va zamonaviy avtomatik tuning usullaridan foydalanish, ishlab chiqarish jarayonlarini yanada samarali qilish imkonini beradi.
Foydalanilgan adabiyotlar ro'yhati:
[1]. Source: Chentsov I. G. To the question about the form of uranium in phosphorites / Atomic Energy. Vol. 1, Issue 5. - 1956 / View Edition // Electronic Library /// History of Rosatom.
[2]. Zanin, Yu.N.; Zamirailova, A.G. Uranium in hypergenic phosphorites (in Russian) // GEOCHEMIA, 2007, No. 1, p. 38-53
[3]. Cheremisina O. V., Sergeev V. V., Fedorov A. T., Mikheeva V. Yu. V., Fedorov A. T., Mikheeva V. Yu. Intensification of leaching of rare-earth metals from phosphogypsum // Ore Enrichment. 2021. № 5. DOI: 10.17580/or.2021.05.08
[4]. Combined technology for producing compound fertilizers from low-grade phosphorites from Central Kyzylkum. Allamuratova, A., Erkaev, A., Reymov, A., Tairov, Z., Alimov, U. European Chemical Bulletin, 2022, 11(6), pp. 7-14
[5]. Khurramov, N.I., Rakhimova, G.S., Rakhmatova, Z.A., Nurmurodov, T.I. Obogashchenie Rud 6, 23-27 (2023). DOI: 10.17580/or.2023.06.04
[6]. Ilkhom Tagaev, Nodirjon Doniyarov, Anvar Asrorov, Islom Murodov, N.KH. Usanbaev, Uktam Temirov. Distinctive IR-Spectroscopic Features of Functional Groups of LowGrade Phosphorites After Microbiological and Acid Processing. Land Science; Vol. 2, No. 1; 2020 ISSN 2690-5418 E-ISSN 2690-4802. Published by IDEAS SPREAD pp. 43-54. https://doi.org/10.30560/ls.v2n1p43.
[7]. Khurramov N.I., Nurmurodov T.I., Erkaev A.U. Study of the content of rare earth elements in the phosphate rock of Aznek deposit and the development of
Ol
Journal of Advances in
Engineering Technology Vol.3(15), 2024
AUTOMATION AND CONTROL
methods of their extraction // Ore Enrichment. 2024. №2. C. 40-44. D0l:10.17580/or.2024.02.07
[8]. Yusupbekov, N. R., Mukhitdinov, D. P., & Sattarov, 0. U. (2021). P., & Sattarov, O. U. (2021). Neural network model for adaptive control of nonlinear dynamic object. Advances in Intelligent Systems and Computing, 2021, 1323 AISC, doi:10.1007/978-3-030-68004-6_30
[9]. Rashid Muminov, Sherali Yakhshiev, Jamshid Ravshanov, Zayniddin Oripov, Nodirbek Juraev, and Mahbuba Maxmudova. // Development of technical solutions for modernisation of the rotary feed mechanism of a quarry drilling rig / E3S Web of Conferences 486,AGRITECH-IX 2023 05007 (2024) https://doi.org/10.1051 /e3sconf/202448605007
[10]. Mukhitdinov, D., Kadirov, Y., Shamsutdinova, V., .Abdullaeva, D., Jumabaev, R.// Fuzzy MIMO model for efficient control of complex processes with uncertainties and nonlinearities//E3S Web of Conferences.- 2024, \525, 05008/ doi.org/10.1051/e3sconf/202452505008
[11]. Kalandarov I. I., Namozov N. N. Yer osti konlarida xodimlarni xavfsizligini ta'minlash individual qurilmalaridagi signallar kechikish vaqtini aniqlash modeli //Journal of Advances in Engineering Technology. - 2024. - №. 1. - C. 33-36.
[12]. Kalandarov I., Namozov N., Bozorov B. Analyses and algorithms of personnel safety in mines using event tree and Bayesian network method //E3S Web of Conferences. - EDP Sciences, 2024. - T. 531. - C. 03018.
[13]. Kalandarov I., Namozov N. N. LoRa signallari yordamida yer osti kon ishlarida xodimlar harakatlanish traektoriyasini aniqlash modeli //Digital Transformation And Artificial Intelligence. - 2023. - T. 1. - №. 4. - C. 146-148.
[14]. Vakhromeev A. G. et al. Geoecological monitoring of the "Mustaqillikning 25 yilligi" gas field //E3S Web of Conferences. - EDP Sciences, 2023. - T. 417. - C. 0400
O
