Устройство для автоматического управления процессом сушки материала в барабанной сушилке

СОЮЗ СОВЕТСКИХ СОЦИАЛИСТИЧЕСКИ 8083 А)5 Е 2 ОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯРИ ГКНТ СССР ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕН ВТОРСКОМУ СВ ЛЬСТВ нститут нефт як и И.В.Ил о СССР(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ АВТОМАТИЧЕСКОГО УПРАВЛЕНИЯ ПРОЦЕССОМ СУШКИ МАТЕРИАЛА В БАРАБАННОЙ СУШИЛКЕ (57) Изобретение относится к области автоматизации процессов сушки материалов во вращающихся барабанных сушилках и позволяет повысить точность управления, Для этого в устройство дополнительно введены Изобретение относится к автоматизации процессов сушки материалов во вращающихся барабанных сушилках, обогреваемых топочными газами, и может быть использовано при сушке, например, измельченной древесины,Цель изобретения - повышение точности управления.На чертеже представлена функциональная схема устройства для автоматического управления процессом сушки материала в барабанной сушилке,Устройство для эвтления процессом сушкбанной сушилке содагрегат 1 барабанного т датчик 2 расхода топочных газов, блок 18 оценок влагосодержания и температуры, блок 20 коррекции и блок 19 вычисления ковариационных матриц, Устройство на основании априорной информации о начальных условиях, статистических характеристиках шумов объекта и измерительной системы корректирует текущие значения влагосодержания и температуры по принципу формирования оптимальной оценки. Полученные полезные сигналы, отфильтрованные от разного рода помех, подаются в качестве входных величин на локальные регуляторы расхода исходного материала 7 и топочных газов 10. Последние вырабатывают управляющие сигналы повышенной точности, что повышает качество регулирования влагосодержания и температуры, 1 ил,да топочных газов, поступающих в сушиль- р ный агрегат 1, датчик 3 конечной влажности материала, датчик 4 температуры отходящих топочных газов, дозатор 5, подающий сырой материал в сушильный агрегат 1. датчик 6 расхода исходного материала, регуля тор 7 расхода исходного материала с СА) регулируемым приводом 8, топку 9 для сжигания топлива, регулятор 10 расхода топочных газов, который соединеч с исполнительным механизмом 11 на подаче топочных газов в сушильный агрегат 1, измерительные нормирующие преобразователи 12, предназначенные для преобразования выходных сигналов датчиков 2,3,4 и 6 в унифицированные сигналы напряже(3) Ь 1160 с+1)+ Ь 126 Ос+1),ния, многоканальный преобразователь 13 напряжение - код, входы которого соединены с нормирующими преобразователями 12, а выходы - с масштабирующими блоками 14-17, блок 18 оценок, блок 19 5 вычисления ковариационных матриц, блок.20 коррекции, двухканальный преобр ззователь 21 код - напряжение, задатчики 22 и 23,Масштабирующие блоки 14-17 преоб разуют значения ходов х в значениях измеряемых физических величин у по формуле у=Ах+ В,(1) 15 где А,В - коэффициенты аппроксимации (справочные величины).Задатчик 22 задает коэффициенты Ь 11,Ь 12,Ь 21,Ьгг,п 11,п 12,пгг, начальные значе ния Р 11(0), Р 12(0), Р 21(0), Р 22(0), матрицы коэффициентов ковариации ошибок оценки температуры топочных газов и влагосодержания высушиваемого материала, значений дисперсий шумов сушильного агрегата 1 25 о, о 2 (эмпирические величины), а задатчик 23 - значения дисперсий шумов измерения температуры уходящих газов с и влагосодержания высушиваемого материа ла Оц,В блоке 18 оценок новые значения оценок температуры 1(к+ 1) и влагосодержания .(к+ 1) в момент времени к+1 вычисляются из предыдущих значений оценок температу ры 1 и влагосодержания 0, полученных в момент времени К путем прибавления взвешенных разностей между измерениями фс + 1), 0 (3 с + 1) в момент времени К + 1 и оценками этих измерений в момент време ни К и прибавления детерминированных управляющих воздействий по расходу сырья 0 (3+ 1) и топочных газов 6 г(с+ 1) с соответствующими коэффициентами. Новые значения оценок выходных параметров 45 для сушильных агрегатов барабанного типа вычисляются по следующему алгоритму,где К(3(+1) = 50 1Р (к+ 1) - матрица ковариации ошибокоценки температуры топочных газов 1 и влагосодержания высушиваемого материала О;+ К 120+1) (О(+1)-Ь 22 С+ где Ь 11,Ь 12,Ь 21, Ьгг,11.12 и Ьгг - коэффициенты, получаемые в результате идентификации сушильного агрегата барабанного типа известными методами, например, путем регрессионной идентификации линейных динамических процессов; К 11 (к + 1), К 12 (к + 1), К 21 (к + 1) и Кгг(к + 1) - коэффициенты коррекции, которые определяются в блоке 20 коррекции,Блок 19 вычисления ковариационных матриц функционирует по следующему алгоритму: Р (к + 1) = Н Р(к) Н + С; (4)ФР (1 + 1) = Р (1 + 1) -К (Р+1)Р (1 + 1), (5) Т - знак транспортирования матрицы.При этом Р(к) получается из Р(+ 1) задержкой на один шаг, а в начальный момент задается априорной матрицей Р(0) коэффициентов ковариации ошибок оценки температуры поточных газов и влагосодержания высушиваемого материала,Матрица коэффициентов коррекции К (К+ 1) определяется в блоке 20 коррекции и для блока вычисления ковариационных матриц является входной величиной.Матрица Н задает структуру сушильного барабана как двумерного динамического объекта управления,В блоке 20 коррекции по нижеследующему алгоритму вычисляются коэффициенты коррекции К 11(к + 1), К 12(к + 1), К 21(к+ 1) и Кгг(к+ 1), которые используются в блоке 18 оценок и блоке 19 вычисления ковариационных матриц; К(К+1) = Р 0+1)(Р(К+ 1)+0)Х,(б) 12.1 К 221 " 1о,о - дисперсии шумов измерений температуры уходящих топочных газов и влагосодержания высушиваемого материала (эмпирические величины).5Устройство для автоматического управления процессом сушки материала в барабанной сушилке работает следующим образом.Оператор перед началом процесса сушки с помощью задатчика 22 задает блоку 18 оценок и блоку 19 вычисления ковариационных матриц значения коэффициентов й 11,г 112 и п 22; кроме того, блоку 18 - значения коэффициентов Ь 11,Ь 12,Ь 21,Ь 22: блоку 19 - начальные значения коэффициентов Р 11(0), Р 12(0) Р 21(0), Р 22(0) и значения дисперсии шумов о 1 и о 2, а с помощью задатчика 23 задает значения дисперсий шумов измерений о, о 2, блоку 22 коррекции. После вывода сушильного агрегата 1 на номинальный режим и включения в работу локальной автоматики пуском блока 19 оператор включает в работу устройство для автоматического 25 управления процессом сушки, Информация с датчика 6 расхода исходного материала, датчика 2 расхода топочных газов, датчика 4 температуры отходящих топочных газов и датчика 3 конечной влажности материала 30 через нормирующие преобразователи 12, многоканальный преобразователь 13 "напряжение - код" и масштабирующие блоки 14 - 17 непрерывно поступает на входы блока 18 оценок. Сюда же на другие вхо ды поступают значения коэффициентов коррекции К 11(к + 1), К 12(к + 1), К 21(к + 1) и К 22(к+ 1), В блоке 18 оценок по заданному алгоритму (2),(3) путем суммирования и умножения поступивших величин с учетом 40 значений оценок на предыдущем К-м шаге вычисляются новые значения оценок температуры ф+ 1) и влагосодержания О (К+ 1) на (К+ 1)-м шаге, Полученные оценки отфильтрованы от шумов объекта и шумов измери тельной аппаратуры, С выходов блока 18 оценок через многоканальный пресбразователь 21 код - напряжение новые значенияллоценок т (1 + 1) и 0 (1 + 1) поступают соответственно на локальный регулятор 10 рас хода топочных газов и локальный регулятор 7 расхода сырого материала. Регуляторы 10 и 7 в соответствии со значениями заданий и выбранными законами регулирования через исполнительные механизмы 11 и 8 при водят в соответствие расход топочных газов и сырого материала температуре уходящих топочных газов и влагосодержанию высушиваемого материала. Одновременно в блоке 20 коррекции по алгоритму (6) на основании текущих значений коэффициентов ковариаций ошибок оценки температуры топочных газов и влагосодержания высушиваемого материала Р 22(к+ 1), Р 21(к+ 1), Р 12(к+ 1), Р 11(к+ 1) и дисперсий шумов измерений 02, 03, поступивших на его входы, рассчитываются значения коэффициентов коррекции К 11 (3 с + 1),К 12(3( + 1), К 21(3 с + 1) и К 22(К + 1), которые используются в блоке 18 и параллельно подаются на входы блока 19 вычисления ковариационных матриц, В последнем по алгоритму (4),(5) рассчитываются значения матрицы коэффициентов ковариаций Р (К+ 1) ошибок оценки температуры топочных газов и влагосодержания высушиваемого материала. При этом в начальный момент времени после запуска устройства в работу в качестве матрицы ковариаций Р(М) используются заданные начальные значения Р 11(0), Р 12(0), Р 21(0) и Р 22(0), в качестве которых при отсутствии достоверной информации можно принять для Р 11(0) и Р 22(0) большие положительные числа, а Р 12(0) = Р 21(0) - 0Формула изобретенияУстройство для автоматического управления процессом сушки материала в барабанной сушилке, содержащее датчики температуры отходящих газов, конечной влажности материала и расхода исходного материала, регуляторы расхода исходного материала и топочных газов с исполнительными механизмами, преобразователи, многоканальные преобразователи напряжение - код и код - напряжение, масштабирующие блоки, о тл и ч а ю щ е ес я тем, что, с целью повышения точности управления, оно дополнительно содержит датчик расхода топочных газов, блок оценок, блок вычисления ковариационных матриц, блок коррекции и два задатчика, при этом датчики расхода исходного материала, расхода топочных газов и конечной влажности материала и температуры отходящих газов через преобразователи, многоканальный преобразователь напряжение - код и масштабирующие блоки подключены к блоку оценок, остальные входы которого подключены соответственно к первому задатчику и выходам блока коррекции, а выходы блока оценок соединены через многоканальный преобразователь код - напряжение с входами регуляторов расхода исходного материала и топочных газов, причем входы блока вычисления ковариационных матриц подключены соответственно к выходам блока коррекции и к первому1688083 Составитель С.Полянский ехред М.Моргентал, Корректор М,Демчик Редактор Л.Веселовск Заказ 3701 Тираж 407 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по иэобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035, Москва, Ж;-35, Раушская наб 4 У 5 роизводственно-иэдательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101 задатчику, а выходы блока вычисления ковариационных матриц - к входам блока коррекции. остальные входы которого соединены с вторым эадатчиком,