Исследование работы системы экстремального регулирования технологического параметра Текст научной статьи по специальности «Электротехника, электронная техника, информационные технологии»

УДК 658.52:331.103.255

ИССЛЕДОВАНИЕ РАБОТЫ СИСТЕМЫ ЭКСТРЕМАЛЬНОГО РЕГУЛИРОВАНИЯ ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО ПАРАМЕТРА1 А. Б. Коробейникоеа, A.A. Шарапова

Магнитогорский государственный технический университет им. Г.И. Носова, Россия, г. Магнитогорск ann.sh. [email protected]

Экстремальное регулирование - это способ автоматического регулирования, состоящий в установлении и поддержании такого режима работы объекта управления (ОУ), при котором достигается экстремальное (минимальное или максимальное) значение некоторого критерия, характеризующего качество функционирования объекта.

Условием работы СЭР является наличие унимодальной статиче-.

-

мую исходную информацию об объекте (для этого на управляемый объект подаются пробные воздействия, изучается реакция объекта на эти воздействия и выбираются те из них, которые изменяют целевую функцию в нужном направлении), а затем на основе полученной информации вырабатывают рабочие воздействия, обеспечивающие до.

Структурная схема системы экстремального регулирования (СЭР) при использовании способа поиска экстремума по выходному параметру Z(t) представлена на рис. 1.

На вход логического элемента сигнум - реле (СР), определяющего

-

ющий цикл работы микропроцессорного контроллера, подается текущее значение разности AZ(t) = Z(т) - Z(t - 1)тях , т. е. разность между текущим значением входного параметра Z(t) и его максимальным запомненным значением, достигнутым за прошедший интервал време-.

Здесь Z(T)=Z(t)n и Z(T-1)=Z(t)n_ соответственно значения

-

.

1 Статья подготовлена под руководством доцента, к. т. н. С. М. Андреева

<1/Тор+1 21 (т! /^Г/тзр+1

р р

"1 Ах

¡ОУ.

Фильтр

г(т)

РК

1

дгн тср

И

ЗУ

2(т)та

И/Тир Х(т) ИКУ а(Т) Л ТР и(т) СР

ч Щ

эс

Рис. 1. Структурная схема СЭР; ОУ - объект управления; ЗУ - запоминающее устройство; ЭС - элемент сравнения; СР - сигнум-реле; ТР - триггер реверса; ИМ- исполнительный механизм постоянной скорости

Если

величина разности

п-момент времени

А2(т)п=г(т)п-г(т)тахп_^ больше нуля, то выбранное в п - момент времени значение сохраняется и на последующий п+1 -момент времени. Одновременно запомненное максимальное значение ~2(-т)тахп-1 сбрасывается и запоминается новое большее значение 2(т) .

Если текущее значение величины разности ^<т)п в п-момент времени становится меньше нуля и больше по абсолютной величине, чем принятая зона нечувствительности • т0 вы~

бранное в п-момент времени направление изменения Х(т)п в п+1

-момент времени меняется на противоположное, т. е. производится реверс исполнительного механизма (ИМ).

Одновременно с реверсом запомненное максимальное значение 2(т)тах в запоминающем устройстве сбрасывается и запоминается текущее значение ^ <1)п .

Выходная контролируемая величина выходного параметра оптимизируемого технологического процесса //'т)п подается одновременно на вход запоминающего устройства (ЗУ) и на вход элемента сравнения (ЭС).

-

ние выходного параметра ^(т)п . На уменьшение величины параметра

2(т)п ЗУ не реагирует и помнет только значение /. (т) . достигнутые в предыдущие моменты времени.

Выходной сигнал ЗУ, равный /. (т) . поступает непрерывно на вход ЭС с обратным знаком (инверсном виде).

На выходе ЭС формируется сигнал д2(т)п =2(т)п ~2(т)тахп_-| , который поступает на вход логического элемента - СР.

Если А2(т)п<0 ^ х е выходная величина оптимизируемого процесса уменьшилась по сравнению с ранее достигнутым максимальным значением, то значение ^ <1) п сравнивается с заданной величиной зо-

ны нечувствительности в СР.

А2(7)я , то СР сра-

Как только выполняется условие батывает. При срабатывании СР на его выходе формируется импульс и(т) . который перебрасывает триггер - реверса (ТР), изменяющий значение на противоположное.

При срабатывании ТР одновременно с реверсом ИМ (изменением знака ) происходит сброс в ЗУ запомненного значения

Лг(т)п =/,(т)п -/(т:)тахпи запоминается текущее значение ^(т)п и

т. д.

В общем виде текущее значение выходного параметра 2(т) оптимизируемого процесса определяется:

т т +

^з , 2

ат

где т3 "тз ^

Т0"тоб

Оптимизирующий алгоритм управления (ОАУ) в СЭР с запоминанием экстремума содержит программную реализацию логических условий формирования двух сигнум - функций.

Управляющая функция Щт) определяется в соответствии с условиями:

Щт) =+1 5 щи Z(x)-Z(x)mgx+AZ-^>0 ; Щт)=-15 щ>и 0 .

Управляющая функция Щт) определяет текущее значение переключающей функции <т(т) в соответствии с условием [1]: если и(т)=+1 ; то ст(т+1)=ст(т) ; если и(т)=-1, то ст(т+1)=-ст(х). Для исследования работы СЭР статистического типа и проверки правильности ее работы была создана экспериментальная установка, полностью имитирующая работу реальной системы

.

Лабораторная установка собрана для получения статических и динамических характеристик с применением разных методов

.

Целью системы управления является поиск максимального

параметра объекта, как в ручном, так и в автоматическом режиме

-

дачи данных с установки на электронную вычислительную машину (ЭВМ) через сеть «Транзит».

Схема экспериментальной установки, представленная на рис. 2, содержит два исполнительных механизма постоянной скорости, закрепленных на неподвижной станине напротив друг друга [2].

Выходные валы ИМ соосны. На валу ИМ2 закреплена лампочка.

-

тальный дрейф статической характеристики (изменением положения выходного вала ИМ2 с лампочкой). На валу другого исполнительного механизма ИМ1 закреплен фотодиод. Он фиксирует освещенность от лампочки, т. е. напряжение фотодиода пропорционально освещенно-.

Лампочка и фотодиод могут перемещаться в двух параллельных плоскостях. При этом точка максимального приближения фотодиода к

.

-

ставлены на рис. 3.

ЭВМ «

Блок шлюза

-220 В

им:

ифд БУТ-20

Ремиконт Р-130

ИМ 2

I//' // /> // // // // // ' // //'~1

Рис. 2. Схема экспериментальной установки

/ /

✓ 3

1 N

\

\

4

/

/

/

/

{

/

/ /

✓

О 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 70 75 SO S5 90 95 100 Положение вала ИМ1, %

Рис. 3. Статические характеристики экспериментального стенда: 1 - при 0% хода положения валаИМ2; 2 - при 25% хода положения вала ИМ2; 3 - при 50%хода положения вала ИМ2; 4 - при 75%хода положения валаИМ2; 5 - при 100% хода положения вала ИМ2

Траектория переходного поискового процесса приведена на рис. 4.

Время, с

Рис. 4. Траектория изменения во времени выходного значения напряжения фотодиода ¿(т)

По рис. 4 видно, что для поиска максимального параметра ОУ, система производит дрейф статической характеристики вверх на 3 мВ в точке А. Время, затраченное на поиск экстремума, составляет 125 секунд.

Траектория поиска экстремума статистической системы оптимизации в фазовых портретах зависимости выходного сигнала 2(х) от положения вала ИМ1, % представлена на рис. 5.

30 40 50 60 70 80 90 100 Положение б ала ИМ 1, %

Рис. 5. Траектория поиска экстремума статистическог/ системы оп-

тимизацгш

Экспериментальная установка производит эффективный поиск максимума технологического параметра в условиях близких к реальным.

СЭР обеспечивает устойчивый поиск максимального значения оп-.

-

.

Сп и со к литературы

1. Парсункин Б. Н., Андреев С. М., Ахметов У. Б. Оптимизация управления технологическими процессами в металлургии: Монография. - 2-е изд. - Магнитогорск: ГОУ ВПО «МГТУ», 2009. - 198 с.

2. Парсункин Б. Н., Андреев С. М. Построение контуров систем автоматического регулирования на микропроцессорном контроллере Ремиконт Р-130: Учеб. пособие. - 2-е изд. - Магнитогорск: ГОУ ВПО «МГТУ», 2009. - 242 с.

УДК 621.3

ПОСТРОЕНИЕ ВЕКТОРНЫХ ДИАГРАММ

В ПРОГРАММНОМ ПАКЕТЕ MATLAB O.A. Сарапулом, А. С. Маклаков, М. С. Лукманов

Магнитогорский государственный технический университет им. Г.И. Носова, Россия, г. Белорецк [email protected]

-

тивным средством отображения координат электромагнитных систем, позволяющим понять и проследить процессы в них. К сожалению, в настоящее время общедоступные программы, специализирующиеся на построении векторных диаграмм, встречаются крайне редко. В пакете Matlab имеется специальная функция, разработанная для построения векторов комплексных чисел [1], но в ней отсутствуют специальные возможности для построения, например, сумм векторов, что необходимо при расчете электротехнических схем. Кроме того, данная функция не имеет разработанного внешнего интерфейса, что было бы удобно для пользователя. С целью ликвидации указанного пробела авторами статьи разработана программа «\ c_diag_gui». предназначенная для

.