Автоматизація процесу керування багатокомпонентним ваговим дозуванням на основі ідентифікації параметрів віброживильника.

Abstract

Дисертація присвячена розробці системи керування процесом дозування з метою підвищення його швидкодії. Для виконання досліджень процесу дозування розроблені орієнтовані на це математичний опис і імітаційна модель, якими враховуються кінетична енергія матеріалу, що падає в бункер, й нелінійність статичної характеристики віброживильника; розроблена і виготовлена фізична модель. Методами фізичного експерименту, регресійного аналізу, імітаційного моделювання визначені параметри об’єкта керування, отримані аналітичні залежності для статичної характеристики віброживильника і динамічної похибки сигналу зворотнього зв’язку, обумовленої падінням матеріалу. На підставі отриманих залежностей розроблена методика ідентифікації, що дозволяє визначити статичну характеристику віброживильника у початковій стадії дозування при невідомій висоті падіння матеріалу. На основі проведених досліджень, отримані аналітичні залежності для розрахунку за результатами ідентифікації дозатора параметрів регулятора, що забезпечують максимальну швидкодію процесу без втрати точності дозування.

Диссертация посвящена разработке системы управления процессом многокомпонентного дискретного весового дозирования. Целью исследования является повышение быстродействия процесса дозирования путем использования его начальной стадии для идентификации статической характеристики вибропитателя, высоты падения материала и формирования на основе полученных данных сигнала управления, позволяющего сократить продолжительность заключительной стадии дозирования без потери точности. Для выполнения исследований процесса дозирования разработаны ориентированные на это математическое описание и имитационная модель, которые учитывают кинетическую энергию падающего потока и нелинейность статической характеристики вибропитателя, разработана физическая модель, которая сохраняет в сигнале обратной связи по весу дозируемого материала соотношение полезной составляющей и динамической погрешности, обусловленной падающим потоком. Методами физического эксперимента, регрессионного анализа и математического моделирования определены параметры объекта управления, получены аналитические зависимости для статической характеристики вибропитателя и динамической ошибки сигнала обратной связи. На основании полученных зависимостей разработана методика идентификации, использующая в качестве тестового смещенный синусоидальный сигнал. Указанная методика основана на минимизации разброса точек статической характеристики вибропитателя путем варьирования предполагаемого времени падения материала. Разработан идентификатор, использующий фазовый сдвиг между мгновенной производительностью в точке касания падающего материала и тестовым сигналом для определения высоты падения материала, являющейся параметром вычислителя мгновенной производительности. Указанный идентификатор позволяет определить статическую характеристику вибропитателя в начальной стадии дозирования при неизвестной высоте падения материала. Разработана система управления, основными элементами которой являются блок модуляции, формирующий тестовый сигнал и блок идентификации, который на основе управляющего сигнала и реакции объекта управления определяет его неизвестные параметры. Разработана структура регулятора, учитывающего динамическую погрешность сигнала обратной связи, обусловленную падающим потоком сыпучего материала. Получены аналитические зависимости для расчета на основании результатов идентификации дозатора параметров регулятора, обеспечивающих максимальное быстродействие без потери точности дозирования.

The thesis is devoted to a synthesis of a control system of the dosing process in order to increase its operating speed. For the dosing process investigation, mathematical description and imitating model oriented on this are developed, which consider kinetic energy of the material, falling into the silo, and nonlinearity of the static characteristic of the vibrating feeder, laboratory device is developed and produced. With the methods of physical experiment, regression analysis, simulation modelling parameters of the control object are defined, analytical dependencies obtained for the static characteristic of the vibrating feeder and a dynamic error of a feedback signal, caused by the falling stream. Basing on the found dependencies, the identification technique is developed, allowing to define the static characteristic of the vibrating feeder on the initial stage of dosing with the unknown height of falling of the material. On the basis of the carried researches, analytical dependencies obtained for calculation, basing on the results of the doser identification, of the regulator parameters providing the maximum operating speed without loss of dosing accuracy.