Задача эффективного управления технологическими процессами остается актуальной проблемой для предприятий различных отраслей промышленности. Одним из составляющих факторов комплексной проблемы задачи управления является автоматическое поддержание технологических параметров на заданном уровне.
В нашем случае объектом автоматического регулирования является роликовая печь для термической обработки труб. Установка выбирается в качестве основного объекта управления, так как от температуры на этом объекте, зависит качество получаемого продукта. Температура трубв роликовой печи зависит от количества подаваемого, сжигаемого природного газа поступающего в установку, она должна строго соответствовать параметрам технологического процесса (нормализация, отжиг, закалка и т.д.). Не соответствие температуры трубы прямо влияет на механические свойства стали, что отражается на качестве выдаваемой продукции. Это может быть связанно с неправильной работой регуляторов или их некачественной настройкой
Настройка регуляторов может быть осуществлена несколькими способами, при этом она зависит от динамических параметров системы. Методы настройки регулятора позволяют определить параметры регулятора в аналитической форме или получать алгоритмы определения параметров настройки. Они позволяют системе управления оставаться устойчивой и достигать заданной цели. Эти методы требуют определенных знаний об управляемых процессах [1].
Для улучшения показателя качества технологического процесса произведём расчет передаточной функции объекта управления и рассчитаем настроечные параметры регулятора.
На основе исходных экспериментальных данных (рисунок 1), с использованием стандартных функций MathCAD, была получена передаточная функция второго порядка, описывающая процесс нагрева трубы в роликовой печи [2].
Для обеспечения нормального хода технологического процесса был выбран Пропорционально-интегральный регулятор (ПИ — регулятор), так как процесс требует быстрого и точного изменения регулируемой величины.
Работа системы управления с ПИ — регулятором был смоделирована в программном средстве VisSim 5.0и коэффициенты для пропорциональной и интегральной части регулятора, выбирали таким образом, чтобы переходный процесс соответствовал заданному качеству и перерегулирование не превышало 10% [3].
Расчет перерегулирования выполняется по формуле:
σ=(717-680)/680∙100%=5.44%
где ymax=717 максимальное значение перерегулирования, y =680 установившиеся значение
Рассчитанное значение перерегулирования равняется 5.44%, что не превышает 10% [1].
Вывод: По данным изменения температуры, в совершенном виде, в роликовой печи, была определена в программном средстве MathCAD, математическая модель объекта управления. В ходе исследования было определено, что объект имеет второй порядок, обладает временем запаздывания, равным 1мин. По графику, построенному в программном средстве VisSim 5.0, было выяснено, что объект управления является устойчивым, ПИ регулятор подобрано верно, так как значение перерегулирования не превышает 10%.