РАЗРАБОТКА РАСПРЕДЕЛЕННОЙ СИСТЕМЫ УПРАЛВЛЕНИЯ ТЕПЛОВЫМИ ПРОЦЕССАМИ ГИДРАВЛИЧЕСКОГО ПРЕССА

  • А.Л. Ляшенко Санкт-Петербургский государственный университет аэрокосмического приборостроения
Ключевые слова: Колонный гидравлический пресс, объекты с распределёнными параметрами, диффе- ренциальные уравнения, моделирование, системный анализ, управление, контроль, диагностика, обработка информации, распределенный регулятор

Аннотация

Рассмотрена необходимость регулирования температуры теплоносителя в гидрав-
лических прессах, обеспечивающих горячее склеивание фанеры, регулирование давления в
каналах пресса и поддержания технологических параметров на заданном уровне. В качест-
ве объекта управления рассмотрен колонный гидравлический пресс П-714-Б для горячего
склеивания фанеры, установленный на Усть-Ижорском фанерном комбинате. В статье
представлено описание колонного гидравлического пресса. Для мониторинга параметров
представленной установки фанерного производства, предлагается рассмотреть нагрева-
тельные плиты пресса и пакеты фанеры как объект с распределенными параметрами.
Для разработки математической модели объекта управления была рассмотрена функцио-
нальная схема данного устройства с основным оборудованием и технологическими пото-
ками теплоносителя. Разработана методика моделирования объектов данного класса как
объектов с распределёнными параметрами. Рассмотрение процессов, протекающих в каналах нагревательных плит, позволило составить дифференциальные уравнения движения,
описывающие течение рабочей среды в системе каналов. Разработанная методика мате-
матического моделирования распространения тепла в нагревательных плитах пресса и
пакетах фанеры позволила составить математическую модель для рассматриваемого
объекта. Данная математическая модель получилась достаточно сложной, и решить
полученную систему дифференциальных уравнений в частных производных аналитически
(выделить передаточную функцию) не представляется возможным. Для численного анали-
за рассматриваемого объекта управления были составлены дискретная модель уравнений
и вычислительный алгоритм. В процессе составления дискретных моделей были решены
задачи «стыковки» граничных условий, обеспечения устойчивости вычислительной схемы и
выбраны шаги дискретизации по пространственным переменным. Для компьютерного
моделирования было специально разработано программное обеспечение. С его помощью
были рассчитаны значения температур в контрольных точках. Представленная матема-
тическая модель позволила произвести численный эксперимент, в результате которого
были получены частотные характеристики исследуемого объекта. Данные характеристи-
ки были использованы при синтезе распределенного высокоточного регулятора.

Литература

1. Aleksandrov N.L. Lektsii po teorii ustoychivosti gidrodinamicheskikh i teplovykh protsessov:
ucheb. posobie dlya studentov vuzov [Lectures on the theory of stability of hydrodynamic and
thermal processes: Textbook for university students]. Moscow: MFTI, 2000, 97 p.
2. Butkovskiy A.G., Pustyl'nikov L.M. Teoriya podvizhnogo upravleniya sistemami s
raspredelennymi parametrami [The theory of mobile control of systems with distributed
parameters]. Moscow: Nauka, 1980, 383 p.
3. Vasechkin Yu.V. Tekhnologiya i oborudovanie dlya proizvodstva fanery [Technology and
equipment for the production of plywood]. Moscow: Izd-v «Lesnaya pr mysh enn st'», 1983,
310 p.
4. Volkov A.V. [i dr.]. Spravochnik fanershchika [Plywood manufacturer's guide]. Saint
Petersburg: Izd-vo Politekhnicheskogo universiteta, 2010, 486 p.
5. Volynskiy V.N. Tekhnologiya kleenykh materialov: ucheb. posobie dlya vuzov [Technology of
glued materials: textbook for universities]. Arkhangel'sk: Izd-vo Arkhangel'skogo
gosudarstvennogo tekhnicheskogo universiteta, 2003, 280 p.
6. Imaev D.Kh., Stanislavski V. Issledovanie dinamiki ierarkhicheskikh sistem na primere
parogeneratorov [Research of the dynamics of hierarchical systems on the example of steam
generators]. Saint Petersburg: Izd-vo SPbGETU "LETI", 2011б 220 з.
7. Kalitkin N.N. Chislennye metody [Numerical methods]. Moscow: Nauka, 1978.
8. Kirillov A.N., Karasev E.I. Tekhnologiya fanernogo proizvodstva [Technology of plywood
production]. Moscow: Izd-v «Lesnaya pr mysh enn st'», 1974, 307 p.
9. Kondrat'ev V.P., Kondrashenko V.I., Shreder V.E. Sinteticheskie klei v derevoobrabotke
[Synthetic adhesives in woodworking]. Saint Petersburg: Izd-vo Politekhnicheskogo
universiteta, 2013, 411 p.
10. Kirillov A.N., Karasev E.I. Tekhnologiya fanernogo proizvodstva [Technology of plywood
production]. Moscow: Izd-v «Lesnaya pr mysh enn st'», 1974, 312 p.
11. Lyashenko A.L. Sintez raspredelennoy sistemy upravleniya teplovymi polyami v
parogeneratornykh ustanovkakh [Synthesis of a distributed control system for thermal fields in
steam generating plants], Sb. trudov 7-y Vserossiyskoy nauchnoy konferentsii «Sistemnyy
sintez i prikladnaya sinergetika» (SSPS-2015) [Proceedings of the 7th All-Russian scientific
conference "System synthesis and applied synergetics" (SSPS-2015)]. Taganrog: Izd-vo
YuFU, 2015, pp. 131-138.
12. Lyashenko A.L. Matematicheskaya model' teplovykh protsessov parovogo kotla
teploelektrostantsii [Mathematical model of thermal processes of a steam boiler at a thermal
power plant], Izvestiya YuFU. Tekhnicheskie nauki [Izvestiya SFedU. Engineering Sciences],
2018, No. 5 (199), pp. 100-110.
13. Lyashenko A.L., Il'yushin Yu.V., Kucherenko I.A., Novozhilov I.M. Reshenie zadachi
modelirovaniya povedeniya temperaturnogo polya v raspredelennykh ob"ektakh upravleniya
[Solving the problem of modeling the behavior of the temperature field in distributed control
objects], Izvestiya SPbGETU «LETI» [Izvestia ETU "LETI"], 2014, No. 7, pp. 48-51.
14. Lyashenko A.L. Razrabotka programmnogo obespecheniya dlya modelirovaniya teplovykh
poley v ob"ektakh s raspredelennymi parametrami [Development of software for modeling
thermal fields in objects with distributed parameters], Tr. XII Mezhdunarodnoy nauchnoprakticheskoy
konferentsii molodykh uchenykh, studentov i aspirantov «Analiz i
prognozirovanie sistem upravleniya. Ch. II [Proceedings of the XII International Scientific and
Practica C nference f Y ung Scientists, Students and P stgraduates “Ana ysis and
Forecasting of Control Systems. Part II]. Saint Petersburg: SZTU, 2011, pp. 55-63.
15. Lyashenko A.L., Zolotov O.I. Matematicheskoe modelirovanie raspredelennogo ob"ekta
upravleniya s podvizhnym istochnikom vozdeystviya [Mathematical modeling of a distributed
control object with a moving source of influence], Nauchno-tekhnicheskie vedomosti
SPBGPU. Seriya «Informatika. Telekommunikatsii. Upravlenie» [Scientific and technical
statements of SPbSPU. Series “Inf rmatics. Te ec mmunicati ns. Management "], 2011, No. 1
(115), pp. 113-117.
16. Mel'nikov A.A. Raschet elektromagnitnykh i temperaturnykh poley metodom konechnykh
elementov: ucheb. posobie [Calculation of electromagnetic and temperature fields by the
finite element method: textbook]. Moscow: Mosk. in-t radiotekhniki, elektroniki i avtomatiki,
2001, 75 p.
17. Pershin I.M. Analiz i sintez sistem s raspredelennymi parametrami [Analysis and synthesis of
systems with distributed parameters]. Pyatigorsk: Reklamno-informatsionnoe agentstvo na
KMV, 2007, 244 p.
18. Rapoport E.Ya. Strukturnoe modelirovanie ob"ektov i sistem upravleniya s raspredelennymi
parametrami [Structural modeling of objects and control systems with distributed parameters].
Moscow: Vysshaya shkola, 2003, 299 p.
19. Stanislavski V., Imaev D.Kh. Dinamicheskie modeli pryamotochnykh parogeneratorov kak
ob"ektov upravleniya ierarkhicheskoy struktury [Dynamic models of direct-flow steam
generators as control objects of hierarchical structure], Tr. Mezhdunar. nauch.-praktich. konf.
“Teoreticheskie i prakticheskie problemy razvitiya elektroenergetiki Rossii” (27-28 iyunya
2002) [Proceedings of the International. Scientific and practical conference "Theoretical
and practical problems of the development of the Russian electric power industry"
(June 27-28, 2002)]. Saint Petersburg: SPbGTU, 2002, pp. 203-213.
20. Tikhonov A.N., Samarskiy A.A. Uravneniya matematicheskoy fiziki [Equations of
mathematical physics]. Moscow: Nauka, 1977.
21. Tsvetkov F.F., Grigor'ev B.A. Teplomassoobmen [Heat and mass transfer]. Moscow: Izd-vo
MEI, 2005, 550 p.
22. Chubov A.B., Sokolova E.G. Osnovy teorii i protsessa skleivaniya drevesiny: ucheb. posobie
[Fundamentals of the theory and process of gluing wood: textbook]. Saint Petersburg:
SPbGLTU, 2014, 66 p.
23. Chubinskiy A.N. Tekhnologiya fanery: ucheb. posobie [Plywood technology: textbook]. Saint
Petersburg: SPbGLTU 2019, 81 p.
Опубликован
2021-12-24
Выпуск
Раздел
РАЗДЕЛ I. МОДЕЛИРОВАНИЕ ПРОЦЕССОВ И СИСТЕМ