Разработка математической модели стадии нагрева резиновой смеси и синтез алгоритма управления нагревом с использованием принципа максимума Понтрягина

Бесплатный доступ

Статья посвящена разработке алгоритма управления стадией нагрева резиновой смеси для ЗАО «Воронежский шинный завод». Алгоритм предназначен для реализации на базе контроллера Siemens S-300 для управления резиносмесителем РС-270. Для составления алгоритма проведен системный анализ процесса нагрева как объекта управления и разработана математическая модель стадии нагрева на основе уравнений тепловых балансов, описывающая процессы нагрева теплоносителя в теплообменнике и дальнейшего нагрева им смеси в резиносмесителе. Получены динамические характеристики по температуре теплообменного аппарата и резиносмесителя. В виду сложности и нелинейности объекта управления – резиносмесителя, а также наличия методов и большого опыта управления данным аппаратом в промышленных условиях, алгоритм реализован с использованием принципа максимума Понтрягина. Задача оптимизации сводится к определению оптимального управления (подача греющего пара) и оптимальной траектории выходной координаты объекта (температура смеси), обеспечивающих минимальный расход пара при нагреве резиновой смеси за ограниченное время. Для этого математическая модель стадии нагрева записана в матричном виде, сформированы матрицы коэффициентов для каждого состояния управления, векторы управления и возмущения, получена функция Гамильтона и для построения оптимального управления и траектории выхода объекта найдены временные точки переключения. Анализ результатов модельных экспериментов и практических исследований при программировании контроллера, показал снижение расхода греющего пара на 24,4% при проведении стадии нагрева резиновой смеси.

Еще

Резиносмешение, математическая модель, алгоритм управления, управляющий контроллер, принцип максимума понтрягина

Короткий адрес: https://readera.ru/140229840

IDR: 140229840   |   DOI: 10.20914/2310-1202-2017-2-80-87

Список литературы Разработка математической модели стадии нагрева резиновой смеси и синтез алгоритма управления нагревом с использованием принципа максимума Понтрягина

  • Резниченко С.В., Морозов Ю.Л. Большой справочник резинщика. Том 1. Каучуки и ингредиенты. М.: Техинформ, 2012. 744 с.
  • Резниченко С.В., Морозов Ю.Л. Большой справочник резинщика. Том 2. Резины и резинотехнические изделия. М.: Техинформ, 2012. 648 с.
  • Красных В.Ю., Королев В.Н. Тепломассообмен. Основные формулы, задачи и способы их решения. Екатеринбург: УрФУ, 2012. 64 с.
  • Алексеев М.В., Юдаков А.А. Разработка математического описания и алгоритмов управления процессом резиносмешения//Сборник трудов XXVIII международной научной конференции ММТТ 28. 2015. С. 34-37.
  • Кудряшов В.С., Алексеев М.В., Юдаков А.А., Попов А.П., Чертов Е.Д. Разработка математической модели процесса резиносмешения и синтез корректирующего алгоритма управления температурным режимом процесса с использованием искусственной нейронной сети//Вестник ВГУИТ. 2016. № 2. С. 52-59.
  • Программирование с помощью STEP 7 V5.3: Руководство. Siemens AG, 2004. 602 с.
  • C?ndido J. J., Justino P. A. Modelling, control and pontryagin maximum principle for a two-body wave energy device//Renewable Energy. 2011. Т. 36. №. 5. С. 1545-1557.
  • Laschov D., Margaliot M. A maximum principle for single-input Boolean control networks//IEEE Transactions on Automatic Control. 2011. Т. 56. №. 4. С. 913-917.
  • Kim N., Cha S., Peng H. Optimal control of hybrid electric vehicles based on Pontryagin's minimum principle//IEEE Transactions on Control Systems Technology. 2011. Т. 19. №. 5. С. 1279-1287.
  • Карманова О.В., Шутилин Ю.Ф., Пименова Ю.А. Влияние типа активатора вулканизации на структуру и свойства резин//Вестник ВГУИТ. 2013. № 1 (55). С. 114-118.
Еще
Статья научная