Галай Василь Миколайович. Адаптивна автоматизована система управління технологічним процесом виробництва кварцових труб : дис... канд. техн. наук: 05.13.07 / Полтавський національний технічний ун-т ім. Юрія Кондратюка. — Полтава, 2007. — 181арк. — Бібліогр.: арк. 142-152.
Анотація до роботи:
Галай В.М. Адаптивна автоматизована система управління технологічним процесом виробництва кварцових труб. – Рукопис.
Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата технічних наук за спеціальністю 05.13.07 – Автоматизація технологічних процесів. – Кіровоградський національний технічний університет, Кіровоград, 2007.
Дисертацію присвячено актуальній задачі підвищення ефективності автоматизованої системи управління технологічним процесом виробництва кварцових труб шляхом впровадження високоефективних методів ідентифікації і адаптації, удосконалення та оптимізації її підсистем контролю діаметрів труб, в’язкості скломаси в зоні витягування блока в трубу та систем адаптивного квазіоптимального керування.
В роботі запропоновано нові більш точні методи контролю діаметрів труб, точність яких є головним показником якості вихідного продукту, а також контролю в’язкості скломаси, що є головним збурюючим фактором.
Для внутрішніх контурів регулювання запропоновано адаптивні робастні до зміни характеристик системи квазіоптимальні алгоритми автоматичного керування (САК) проміжних змінних.
Для зовнішніх контурів розроблено більш досконалі адаптивні САК з ідентифікаторами характеристик об’єкта керування, орієнтованими на найкраще вирішення задачі керування.
Систему реалізовано на сучасних засобах автоматики і обчислювальної техніки в ТОВ “Полтавський завод ГРЛ”. Економічний ефект від впровадження становить 56 000 грн. на рік.
У дисертаційній роботі запропоновано нове рішення актуальної науково – прикладної задачі: підвищення ефективності функціонування технологічного комплексу виробництва кварцових труб і, як наслідок, підвищення точності їх геометричних параметрів, шляхом розробки та реалізації більш досконалих методів контролю параметрів технологічного процесу та адаптивної стратегії керування з ноніусною ідентифікацією.
Найбільш важливі наукові і практичні результати, отримані в процесі досліджень:
Завдяки використанню відомих і розробленню нових ефективних методів та засобів автоматизації технологічного процесу виробництва кварцових труб, забезпечено суттєве підвищення показників якості вихідного продукту за геометричними характеристиками. Як результат, зменшення браку труб в середньому на 52% при підвищенні рентабельності виробництва.
На основі розв’язку варіаційної задачі Лагранжа розроблено метод контролю діаметрів труб, в якому додатковою умовою є поточний баланс об’ємів скла гільзи і труби в процесі витяжки. Реалізація метода зменшила середньоквадратичну похибку майже в 2 рази порівняно з простим усередненням.
Ноніусна реалізація фільтра Брауна забезпечила компенсацію часових запізнень в отриманні первинної інформації про діаметри від оптичних давачів. Це дозволило суттєво підвищити швидкодію та динамічну точність системи керування і, як наслідок, якість вихідного продукту.
На основі активного експерименту на апараті витягування, що проводиться до початку ТП ВКТ, побудовано і використано для подальшого контролю в’язкості скломаси математичну модель залежності в’язкості від вимірюваних параметрів електроприводу. Такий підхід ефективніший, ніж непряме визначення в’язкості за яскравістю скломаси, яка залежить, в першу чергу, від фізико-хімічної однорідності кварцу.
Різнотемпову багатовимірну АСУ ТП ВКТ декомпозовано на класи:
а) швидкодіючі внутрішні САК для регулювання внутрішніх змінних;
б) більш повільна, але більш точна двовимірна САК верхнього рівня для стабілізації діаметрів труб.
5.1. Для САК класу (а) в результаті аналізу на робастність оптимального і адаптивного алгоритмів запропоновано адаптивний підхід, що гарантує якість регулювання тиску азоту, та алгоритм квазідуального керування, де підсистема ідентифікації оптимізується за умови оптимуму показника якості керування при суттєвих відхиленнях параметрів системи.
5.2. Для САК класу (б), з метою забезпечення високої точності стабілізації вихідних змінних і об’єкту з нестаціонарною стохастичністю, запропоновано ноніусний принцип побудови моделі об’єкта, де, залежно від величини нестаціонарності, змінюється структура моделі, забезпечуючи збіжність процесу ідентифікації об’єкта і відповідно якість стабілізації і .
6. З метою забезпечення коректності процесу оцінювання параметрів використано спрощені лінійні моделі нелінійного об’єкту: точну лінеарізовану модель для обмеженої області стабілізації і визначають шляхом лінійної апроксимації, зміщених (внаслідок простої структури) але стабільних оцінок коефіцієнтів залежно від амплітуди відхилень змінних відносно базового режиму. Таким чином вирішено протиріччя між необхідністю зменшення діапазону відхилень змінних (щоб не впливала неврахована нелінійність) і неможливістю цього зробити внаслідок зростання співвідношення “перешкода/сигнал” та обмеженості часового інтервалу.
7. Виконані теоретичні та експериментальні дослідження за допомогою ЕОМ і на виробничому устаткуванні підтвердили достовірність основних теоретичних положень, сформульованих в роботі, показали працездатність і ефективність їх технічної реалізації.
8. Економічний ефект за рахунок впровадження результатів досліджень в АСУ технологічним процесом виробництва кварцових труб в ТОВ “Полтавський завод ГРЛ” склав 56 тис. грн. на рік.
Таким чином, у дисертації одержано нові теоретично та експериментально обґрунтовані результати, сукупність яких є суттєвою для розвитку автоматизованих систем управління та контролю технологічних процесів виробництва кварцових труб.
Публікації автора:
Галай В.М. Автоматизація контролю діаметрів кварцових труб // Вісник Кременчуцького державного політехнічного університету імені Михайла Остроградського. – Кременчук: КДПУ, 2007. – Вип. 4/2007(45) ч.1. – С.165-166.
Галай В.М. Контроль в’язкості скломаси в зоні витяжки кварцової трубки за параметрами моделі електроприводу // Вісник національного технічного університету “ХПІ”. Серія “Електротехніка, електроніка і електропривод”. –Харків.: НТУ “ХПІ”. –2005. –№45. –С.443-455.
Галай В.М. Обґрунтування ефективного алгоритму управління багатовимірним стохастичним об’єктом // Нові технології. –2005. –№2(9). –С.121-126.
Галай В.М., Сільвестров А.М. Ноніусний компенсатор запізнення в системі автоматичної стабілізації параметрів технологічного процесу // Вісник Черкаського державного технологічного університету. –2005. –№3. –С.113-115.
Галай В.М., Сільвестров А.М. Практична реалізація принципу дуальності в системах керування // Сб-к. трудов междунар. научно-техн. конф. - “Приборостроение 2004”. – Винница – Ялта, 2004. – С.154 – 159.
Галай В.М., Сільвестров А.М., Шефер О.В. Високоточне ноніусне адаптивне управління процесом скловитяжки в невизначених нестаціонарних умовах // Матеріали 10-ї міжнародної конференції по автоматичному управлінню "Автоматика - 2003", м. Севастополь, в 3-х т. – Севастополь: Вид-во СевНТУ, 2003 – Т. 1. –С.124 – 125.
Галай В.М., Сільвестров А.М., Шефер О.В. Ноніусна адаптивна високоточна система стабілізації стохастичних технологічних процесів // Системні дослідження та інформаційні технології. – 2003. – №1. – С.135 – 142.
Галай В.М., Сільвестров А.М., Шефер О.В. Структурно-варіаційний підхід до забезпечення збіжності процесу контролю параметрів і стану динамічних об’єктів // Системні дослідження та інформаційні технології. – 2003. – №2. – С.79 – 83.
Галай В.М., Сільвестров А.М. Високоточна ідентифікація і стабілізація об’єкта керування // Вісник Черкаського державного технологічного університету. – 2002. -№4.– С.13 – 18.
Галай В.М., Сільвестров А.М. Проблема автоматизації і оптимізації динаміки багатовимірних стохастичних об’єктів // Вісник технологічного університету Поділля, №2. – Хмельницький: ХДУ, 2004. –ч.1, том 1. –С.36– 39.
Галай В.М. Узагальнена постановка задачі ідентифікації об’єкта керування // Збірник наукових праць Морського університету кораблебудування. – Миколаїв: "МУК", 2005, №1. – С.124 – 129.
Галай В.М. Проблема ідентифікації складних об’єктів керування // Міжнар. наук.-техн. конф. "Сталий розвиток гірничо-металургійної промисловості – 2004", м. Кривий Ріг. Збірник доповідей. – Кривий Ріг: Видавництво КТУ, 2004. – Том 2. –С.210 – 211.
Сільвестров А.М., Галай В.М. Алгоритм поступового удосконалення АСУ ТП виробництва трубок // Тези доп. Міжнар. наук. практ. конф. "Інтелектуальні системи прийняття рішень та інформаційні технології". – Чернівці: ЧФЮІ, 2004. – С.188 – 189.
Галай В.М. Комп’ютерно-інтегрована система адаптивного керування багатовимірним стохастичним об’єктом // Матеріали IX Міжнародної науково-технічної конференції “Нові технологічні та технічні рішення в харчовій та переробній промисловості, сьогодення і перспективи”, 17-19 жовтня 2005 р. – У 2 ч. –К.:НУХТ. –2005. –ч.2. –С.51.
Галай В.М. Ноніусний підхід до побудови математичних моделей складних об’єктів керування // Тези доповідей Міжнар. наук.-техн. конф. “Інтегровані комп’ютерні технології в машинобудуванні” (ІКТМ 2006). –Харків: ХАІ. –2006. –С.130.
Галай В.М. Автоматичний контроль діаметрів труб в процесі їх виробництва // Тези доп. ХІІІ Міжнар. конф. з автоматичного управління (Автоматика – 2006). –Вінниця: УНІВЕРСУМ – Вінниця. –2006. –С.181.
Галай В.М. Автоматичне розпізнавання якості склоблоків у процесах виготовлення деталей освітлювальних ламп // Матеріали VІІ Міжнар. наук.-практ. конф. "Наука і освіта 2004". – Дніпропетровськ: Наука і освіта, 2004. – Т.64. – Технічні науки. – С.34 – 36.
Галай В.М. Підвищення точності оцінювання сигналів від первинних перетворювачів в системах автоматизації // Друга Всеукр. наук. техн. конф. молодих вчених і спеціалістів "Електромеханічні системи, методи моделювання та оптимізації". Тези наук. доп. – Кременчук: КДПУ, 2004. – С.15.
Галай В.М. Інтерполяційний та апроксимаційний підходи до оцінювання сигналів давачів в системах автоматизації // Матеріали ІІ Міжнар. наук.-практ. конф. "Сучасні наукові дослідження – 2006". Том 17. Технічні науки. – Дніпропетровськ: Наука і освіта, 2006. – С.32 – 35.
