розглянуто алгоритм ресурсозберігаючого управління динамічними режимами в багатосекційних сушильних установках, який можливо використовувати в інформаційно-керуючої системи для синтезу оптимальних керуючих впливів в реальному часі. Наведено постановка задачі ресурсозберігаючого управління і приклад її рішення для п'ятисекційний сушильної установки.

Анотація наукової статті з електротехніки, електронної техніки, інформаційних технологій, автор наукової роботи - Грибков Олексій Миколайович, Артемова Світлана Валеріївна


Algorithm of resource-saving control of dynamic modes of multisectional drying units

Algorithm of resource-saving control of dynamic modes in multisectional drying units which may be used in information-management system for synthesizing optimal control actions in real time has been considered. Statement of problem of resource-saving control and the example of its solution for five-sectional drying unit are given.


Область наук:

  • Електротехніка, електронна техніка, інформаційні технології

  • Рік видавництва: 2008


    Журнал: Известия Томського політехнічного університету. Інжиніринг ГЕОРЕСУРСИ


    Наукова стаття на тему 'Алгоритм ресурсозберігаючого управління динамічними режимами багатосекційних сушильних установок'

    Текст наукової роботи на тему «Алгоритм ресурсозберігаючого управління динамічними режимами багатосекційних сушильних установок»

    ?складе не більше одного опалювального періоду (для даної станції цей період складе 4 міс.). Термін окупності істотно залежить: від виду палива, що спалюється (вугілля, газ, мазут); вартості палива, що спалюється; питомих витрат палива на вироблення та відпуск продукції (електроенергії); собівартості продукції (електроенергії).

    Як видно на рис. 7, значення питомих витрат палива на вироблення електроенергії при використанні розробленої схеми з відведенням тепла від зворотної мережної води у всьому діапазоні температур зовнішнього повітря значно нижче, ніж при схемі без відводу тепла. Розроблена схема на теплофікаційному турбоагрегаті типу Т-115-8,8 ЛМЗ дозволяє знизити питомі витрати палива

    на 3,5 ... 13,85% в залежності від / "." .. Дана обставина дозволяє істотно економити паливо на вироблення і постачання електроенергії.

    висновки

    Розроблено схему підігріву повітря котлів зворотного мережною водою, що дозволяє істотно поліпшити показники роботи ТЕС. На досліджуваній станції з теплофікаційних турбоагрегатом типу Т-115-8,8 ЛМЗ впровадження запропонованої схеми дозволить знизити питомі витрати палива на 3,5 ... 13,85% в залежності від температури зовнішнього повітря. Низький термін окупності (близько 4 міс.) Підкреслює ефективність і раціональність впровадження пропонованих схемних рішень.

    СПИСОК ЛІТЕРАТУРИ

    1. Гіршфельд В.Я. Режими роботи і експлуатації ТЕС. - М .: Енергія, 1980. - 288 с .: іл.

    2. Трухнов А.Д. Стаціонарні парові турбіни. - М .: енергоі-томіздат, 1990. - 352 с .: іл.

    3. Тепловий розрахунок котлів (нормативний метод). - СПб .: НПО ЦКТИ, 1998. - 256 с .: іл.

    4. Антонова А.М., Вагнер М.А., Калугін Б.Ф. Загальна енергетика. - Томськ: Вид-во ТПУ, 2003. - 387 с.

    Надійшла 01.09.2008 р.

    УДК 681.5.013

    АЛГОРИТМ ресурсозберігаючих УПРАВЛІННЯ динамічному режимі багатосекційні сушильних установок

    А.Н. Грибків, С.В. Артемова

    ГОУ ВПО «Тамбовський державний технічний університет»

    E-mail: Ця електронна адреса захищена від спам-ботів. Вам потрібно увімкнути JavaScript, щоб побачити її.

    Розглянуто алгоритм ресурсозберігаючого управління динамічними режимами в багатосекційних сушильних установках, який можливо використовувати в інформаційно-керуючої системи для синтезу оптимальних керуючих впливів в реальному часі. Наведено постановка задачі ресурсозберігаючого управління і приклад її рішення для п'ятисекційний сушильної установки.

    Ключові слова:

    Ресурсозберігаюче управління, сушильна установка, метод синтезують змінних.

    Вступ

    Сушка широко поширений енергоємний процес в хімічній, металургійній, машинобудівній та інших галузях промисловості. У багатьох випадках сушка є одним з найважливіших етапів виробництва, що визначають не тільки якість готової продукції, а й техніко-економічні показники виробництва в цілому. Витрати на електроенергію і різні види палива (теплоносіїв) для більшості підприємств цих галузей належить до числа основних і стають порівнянними з витратами на сировину. Одним з методів зниження енерго-ресурсоспоживання і підвищення якості продукції, що випускається є створення і впровадженням-

    ня інформаційно-керуючих систем (ІКС) сушильними установками. Проблемі створення систем енергозберігаючого управління присвячено безліч робіт Л.С. Понтрягіна, Р Беллмана, А.Д. Александрова, І.П. Баумштейна, В.П. Мешалкина і ін.

    Важливим етапом створення ІУС є розробка її алгоритмічного забезпечення, що дозволяє вирішувати завдання ресурсозберігаючого управління динамічними режимами багатосекційних сушильних установок. Як об'єкти управління такі установки мають ряд особливостей: великі витрати енергоресурсів, високі вимоги до точності підтримки необхідних температурних режимів, необхідність врахування взаємного

    впливу секції один на одного, наявність випадкових збурень в каналах управління і вимірювання і т. д., які повинні бути враховані на етапі проектування алгоритмічного забезпечення ІУС.

    1. Постановка завдання оптимального

    ресурсозберігаючого управління

    Для вирішення завдань оптимального ресурсозберігаючого управління, сушильну установку можна розглядати як багатовимірний об'єкт, що має кілька входів і виходів. Основний його особливістю є необхідність врахування взаємного впливу сусідніх секцій (зон) один на одного.

    Розглянемо постановку задачі оптимального управління на прикладі і-зонного конвективного вальці-стрічкової сушильної установки СВЛ 0,6-1,2 НК-30 [1]. Сушарка вальці-стрічкова (СВЛ) являє собою коридор, в якому розміщені продуктовий пластинчастий і скребковий конвеєри. Коридор розділений на секції. У кожній секції забезпечується підігрів повітря в паровому калорифері. Сушарка спроектована таким чином, що характерні ділянки кінетичної кривої процесу сушіння відповідають окремим зонам. Кожна зона може мати свої конструктивні особливості і працювати самостійно при будь-якому заданому гидродинамическом і температурному режимах [2]. Спрощена схема сушильної установки приведена на рис. 1.

    \ Щ | і 2 \ іп_1 \ і

    Мал. 1. Спрощена схема п-секційної СВЛ

    На даній схемі г, / = 1, і - фазова координата (температура в центрі / -ої зони, ° С); ц - керуючий вплив (ступінь відкриття крана подачі пари в калорифер / -ої секції,%); 4 г - впливи з боку сусідніх секцій СВЛ зліва і справа.

    Динаміку багатозонного об'єкта можна уявити безліччю моделей, що описують динамічні режими окремих секцій

    М = {т1, т2, ..., тощо}. (1)

    Модель / -ої секції являє собою систему диференціальних рівнянь

    т ,: г, = А, z? (?) + Ци, (?) + С, 1, (Про + ЦГ (?), Г = 1, п,

    Ь (?) = Г, (?) - г, -1 (Г), г, (Г) = г, (Г) - г,),

    тут А, В, С, Д - матриці параметрів моделі для / -ої зони; 1 ^) - фазова координата / -ої зони.

    Необхідно перевести об'єкт, описуваний моделлю (1), з початкового стану в кінцеве

    (2)

    V t e [t0, tf]: u (t) e [Uн, mb

    з мінімумом функціоналу

    л =? J, =? jiu, (t) \ di

    ,= I, = i ,

    (3)

    (4)

    при цьому необхідно забезпечити виконання умови

    =? 2К = ... = С (5)

    т. е. кінцеве значення часу розігріву у всіх секцій має збігатися для забезпечення одночасного завершення динамічних режимів у всіх зонах. Різниця в часі закінчення розігріву ^ зон обумовлено тим, що калорифери, встановлені в секціях СВЛ, відрізняються своїми технічними характеристиками і, отже, змінюються параметри моделей динаміки М1 для кожної секції.

    Для чисельного рішення задачі задаються масиви вихідних даних

    Я1 = {А ,, Ц, С ,, Ц, г, 0, г / \ ін, верб,? 0 ,? до}, визначаються оптимальна керуюча програма

    і, (•) = (і * (?), /? [t? 0, Г «]) і траєкторії зміни фазових координат г * (•) = (г * (?),?? К" ,,] / і * (Г)), що відповідають кожній зоні.

    2. Алгоритм ресурсозберігаючого управління

    Для вирішення поставленого завдання (1) - (5) пропонується використовувати комбінований алгоритм ресурсозберігаючого управління на основі принципу максимуму Понтрягіна, динамічного програмування і методу синтезують змінних [3], який включає в себе наступні етапи:

    1) На основі результатів повного аналізу, шляхом підбору оптимального значення ^ розраховуються оптимальні програми управління для кожної секції СВЛ

    Yi, t e [t% t, 1), _

    / 2, t e [/ j1, t, 2), / = 1, n,

    Yi, t (

    i [t /, tf

    при обмеженні на керуючий вплив в кожен момент часу

    де Y \, Yi, Y3e [uyi, uT \, i /, if - часи перемикання. Вибір тільки трьох рівнів управління обумовлений необхідністю реалізації керуючих впливів в реальному часі, т. К. При цьому забезпечується оперативний розрахунок часів перемикання за допомогою методу синтезують змінних.

    2) Визначається максимальне кінцеве час розігріву

    С = max (t, K}, j = 1 n.

    3) Обчислюються часи початку розігріву для кожної секції щодо i ^:

    tH = tK -tK.

    i max i

    і * (/), "% 100 80 60 40 20

    і * ((),% 0 100 80 60 40 20

    і * (?),% 02 100 80 60 40 20 0

    Н-I-I-I-н

    г.

    і4 (/),% 100 | 80 60 | 40 20

    і 5 ( '),%,'

    100

    8

    60 | 40 | 20 0

    -I ------------- 1 ------------ 1 ----------- 1 ---------- --1 ------------ 1-

    -I --------------- 1 ------------- 1 ------------- 1 ----- -------- 1-

    Ч-I-I-I-I-

    >

    МІН

    МІН

    МІН

    МІН

    0 € 5 5

    10 15 20 25 30

    / К МІН

    35 40 'шах'

    ( '), ° з

    100 | 80 -60 | 40 | 20

    г * ( '), ° С 100 -80 -60 -40 -20

    ( '), ° з

    100 -80 60 -40 -20 0

    г * ( '). з 100 80 60 40 20

    г5 ( ')> ° С 100 -80 60 -40 -20 0

    хв

    МІН

    МІН

    МІН

    0 5 10 15 20 25 30 35 40 хв

    Мал. 2. Графіки, що управляють, і фазових координат для п'ятисекційний СВЛ

    4) У результаті вийшло безліч програм { «! * (•),« / (•), ..., «" * (•)}, що реалізуються на розрахованих інтервалах часів [// Ут *], дозволяє мінімізувати функціонал / Е по всіх секціях спільно і забезпечує виконання умови (5).

    Графіки оптимальних керуючих впливів і фазових координат, отримані із застосуванням вищеописаного алгоритму, для оптимального управління п'ятисекційний сушильної установкою показані на рис. 2.

    висновки

    1. Запропонований алгоритм забезпечує оперативне вирішення завдання ресурсозберігаючого

    управління і синтез оптимальних керуючих впливів в реальному часі, що дозволяє реалізувати його в інформаційно-керуючої системи динамічними режимами багатосекційних сушильних установок.

    2. Важливими особливостями алгоритму є облік взаємовпливу секцій один на одного і можливість отримання рішення задачі оптимального управління, яке забезпечить завершення динамічних режимів у всіх секціях сушарки одночасно.

    3. Реалізація оптимального управління відповідно до розглянутим алгоритмом дозволяє отримати економію енергоресурсів 5 ... 10% за рахунок зниження втрат в навколишнє середовище.

    СПИСОК ЛІТЕРАТУРИ

    1. Артемова С.В., Грибков А.Н. Завдання ресурсозберігаючого управління динамічними режимами багатосекційних сушильних установок // Інформаційні системи і процеси: зб. науч. тр. - Тамбов; М .; СПб .; Баку; Відень: Вид-во «Нобелі-стіки», 2005. - Вип. 3. - С. 142-145.

    2. Ликов М.В. Сушка в хімічній промисловості. - М .: Хімія, 1970 - 432 с.

    3. Муромцев Д.Ю. Методи і алгоритми синтезу енергозберігаючого управління технологічними об'єктами. - Тамбов; М .; СПб .; Баку; Відень: Вид-во «Нобелістіка», 2005. - 202 с.

    Надійшла 29.10.2008 р.


    Ключові слова: ресурсозберігаючих УПРАВЛІННЯ /сушильної установки /МЕТОД синтезуються ЗМІННИХ

    Завантажити оригінал статті:

    Завантажити