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


https://doi.org/10.20914/2310-1202-2017-2-80-87

Полный текст:


Аннотация

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.

Об авторах

В. С. Кудряшов
Воронежский государственный университет инженерных технологий
д.т.н., профессор, кафедра информационных и управляющих систем, пр-т Революции, 19, г. Воронеж, 394036, Россия


М. В. Алексеев
Воронежский государственный университет инженерных технологий
к.т.н., доцент, кафедра информационных и управляющих систем, пр-т Революции, 19, г. Воронеж, 394036, Россия


А. А. Юдаков
ЗАО “Воронежский шинный завод”
инженер, -, ул. Ростовская, 41, г. Воронеж, Россия


Список литературы

1. Резниченко С.В., Морозов Ю.Л. Большой справочник резинщика. Том 1. Каучуки и ингредиенты. М.: Техинформ, 2012. 744 с.

2. Резниченко С.В., Морозов Ю.Л. Большой справочник резинщика. Том 2. Резины и резинотехнические изделия. М.: Техинформ, 2012. 648 с.

3. Красных В.Ю., Королев В.Н. Тепломассообмен. Основные формулы, задачи и способы их решения. Екатеринбург: УрФУ, 2012. 64 с.

4. 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.

5. 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.

6. Программирование с помощью STEP 7 V5.3: Руководство. Siemens AG, 2004. 602 с.

7. 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.

8. 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.

9. 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.

10. 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.


Дополнительные файлы

Для цитирования: Кудряшов В.С., Алексеев М.В., Юдаков А.А. Разработка математической модели стадии нагрева резиновой смеси и синтез алгоритма управления нагревом с использованием принципа максимума Понтрягина. Вестник Воронежского государственного университета инженерных технологий. 2017;79(2):80-87. https://doi.org/10.20914/2310-1202-2017-2-80-87

For citation: Kudryashov V.S., Alekseev M.V., Yudakov A.A. Development of a mathematical model of the heating phase of rubber mixture and development of the synthesis of the heating control algorithm using the Pontryagin maximum principle. Proceedings of the Voronezh State University of Engineering Technologies. 2017;79(2):80-87. (In Russ.) https://doi.org/10.20914/2310-1202-2017-2-80-87

Просмотров: 166

Обратные ссылки

  • Обратные ссылки не определены.


Creative Commons License
Контент доступен под лицензией Creative Commons Attribution 4.0 License.


ISSN 2226-910X (Print)
ISSN 2310-1202 (Online)