Синтез та дослідження системи керування подачею дуття в мідеплавильний конвертор

Abstract

Предмет дослідження: Синтез та дослідження системи керування подачею дуття в мідеплавильний конвертор Об’єкт дослідження: Процес подачі дуття. Мета дослідження: Синтез та дослідження системи керування подачею дуття. Основними методами дослідження використаними для досягнення поставленої мети були: аналіз літературних джерел, декомпозиція, планування експерименту, статистичний аналіз даних, імітаційне моделювання, експериментальне дослідження, розробка програмного забезпечення, розробка людино-машинного інтерфейсу. В роботі проаналізована технологічний процес, структура об’єкта керування та вимоги до його функціонування. На підставі чого сформовані вимоги до апаратного забезпечення системи керування її функціонування та дослідження об’єкта керування. Розроблено структурну схему системи керування на підставі котрої з урахуванням вимог технологічного процесу обрані датчики та виконавчі пристрої системи керування. За результатами аналізу вимог до функціонування системи керування, датчиків та виконавчих пристроїв обрано пристрій керування VIPA 214-2BS33 та його модулі. На підставі обраного апаратного забезпечення розроблено функціональну схему автоматизації системи керування та схему електричну принципову системи керування. В результаті проведених досліджень розроблено план експерименту, за яким отримані експериментальні дані. Використовуючи експериментальні дані та аналіз структури і функціонування об’єкта керування проведена структурна ідентифікація, результатом якої є запропонована модель об’єкта керування у вигляді передавальної функції відповідної аперіодичній ланці першого порядку з запізненням. За результатами параметричної ідентифікації це припущення підтверджено та отримані параметри моделі об’єкта керування. На підставі параметричної та структурної ідентифікації розроблено імітаційну модель об’єкта керування в графічному середовищі Simulink математичного пакету MATLAB. Порівняння даних отриманих на моделі з перевірочними даними показало їх відповідність на 98.8803 %. Враховуючи аналіз об’єкта керування, його структури і функціонування та відповідність результатів моделювання, встановлено, що отримана модель є адекватною до об’єкта керування. Для об’єкта керування було розраховано та підібрано оптимальний регулятор, який доповнив систему керування. Перенесено до цифрової форми систему керування відповідно до розробленої моделі. Досліджено і проаналізовано систему на робастність до збурюючого впливу. Розроблено людино-машинний інтерфейс на базі програмного забезпечення для системи подачі дуття.