ИССЛЕДОВАНИЕ ШАХТНОЙ ЗЕРНОСУШИЛКИ КАК ОБЪЕКТА УПРАВЛЕНИЯ > Научные обзоры
IT-Reviews    

ИССЛЕДОВАНИЕ ШАХТНОЙ ЗЕРНОСУШИЛКИ КАК ОБЪЕКТА УПРАВЛЕНИЯ

Источник:
Андрианов Н.М. Статья в формате PDF 172 KB

Моделирование и разработка систем автоматического управления основаны на информации о статических и динамических характеристиках объектов управления. С целью её получения выполнены экспериментальные исследования зерносушилки СЗШ-8.

Для измерения температуры и влажности зерна сушильную камеру снабдили преобразователями температуры и пробоотборниками, которые разместили в семи зонах по её высоте. Поддержание температуры теплоносителя и экспозиции сушки на постоянном уровне осуществили автоматическими регуляторами.

Методом типовых возмущений получили реализации переходных процессов по каналам управляющих воздействий сушильной камеры, рис. 1. Приняты следующие обозначения: W0, W - начальная и конечная влажность зерна;  и  - начальная и конечная температура зерна;  - температура теплоносителя; ω - частота колебаний выгрузного аппарата.

Рисунок 1. Схема сушильной камеры

На рис. 2 представлен вид переходного процесса по каналу  и показан результат его аппроксимации уравнениями динамических звеньев первого и второго порядка. Погрешность аппроксимации, оценили по максимальному относительному отклонению экспериментальных данных от моделируемых. Для звена первого порядка она составила 18-22 %, для звена второго порядка - 6-9 %. Дальнейшее усложнение аппроксимирующего выражения не привело к существенному уменьшению погрешности, поэтому уравнение звена второго порядка с запаздыванием использовали как основное аппроксимирующее выражение.

Рисунок 2. Переходный процесс по каналу  для 15-го ряда коробов и его аппроксимация уравнениями динамических звеньев: 1 - первого порядка; 2 - второго порядка

Динамические свойства по каналам передачи возмущающих воздействий ,  и  аппроксимировали уравнением усилительного динамического звена с чистым запаздыванием.

В результате исследований определили вид и значения параметров передаточных функций сушильной камеры по прямым и перекрестным каналам передачи управляющих и возмущающих воздействий, табл. 1.

Из данных таблицы следует, что динамические свойства различных по высоте сушильной камеры зон описываются передаточными функциями различного вида. Такое различие динамической структуры объекта по высоте обусловлено качественными отличиями процессов, протекающих в указанных зонах. Приведенные данные отражают многосвязность сушильной камеры как объекта управления и наличие в ней внутренних перекрестных связей между отдельными каналами передачи сигналов.

Пределы изменения параметров передаточных функций представлены в табл. 2, а статических коэффициентов передачи в табл. 3.

Таблица 1. Передаточные функции сушилки СЗШ-8

Таблица 2. Постоянные времени передаточных функций

Постоянная времени

Пределы изменения по каналам передачи, мин

ω - W

T1

14,38-32,32

10,06-19,53

15,19-31,93

-25,83-(-14,24)

Т2

6,66-15,36

4,49-9,23

6,76-15,56

7,69-14,39

Т3

-

-

-

-7,98-(- 4,61)

-

-

-

-2,19-68,21

-

-

-

69,14-46,12

τ0

11,3-12,9

3,7-5,1

6,7-16,7

-

Таблица 3. Статические коэффициенты передачи

Канал передачи

Единица измерения

Пределы изменения

оС/оС

0,035-0,351

ω - W

%/мин-1

- 0,034-0,349

%/оС

0,007-0,05

оС/мин-1

- 1,13-0,785

оС/%

-1,769-1,009

W0 - W

%/%

0,507-0,932

Установлено, что постоянные времени передаточных функций изменяются по высоте сушильной камеры, что характеризует её как распределенный динамический объект. На рис. 3 представлены зависимости изменения постоянных времени для канала . Из протекания зависимостей видно, что в направлении увеличения ряда коробов постоянные времени возрастают. Этим подтверждается их зависимость от экспозиции сушки.

Выявлена зависимость параметров передаточных функций от характеристик обрабатываемого зернового вороха и режима сушки. На рис. 3 показана зависимость постоянных времени от начальной влажности W0 зерна, а на рис. 4 - от частоты  колебаний выпускного аппарата. Из них видно, что большим значениям W0 и ω соответствуют меньшие значения постоянных времени, что указывает на то, что слой более влажного и быстро перемещающегося зерна нагревается быстрее. Это объясняется уменьшением объемной теплоемкости подвижного слоя зерна при увеличении его влажности и скорости перемещения по сушильной камере.

Рисунок 3. Изменение постоянных времени по высоте сушильной камеры для канала  при различных W0: Т1, Т2 - при W0=18 %,  - при W0=26 %

Рисунок 4. Зависимость постоянных времени по каналу  от ω для 15-го ряда коробов:  

Рисунок 5. Переходные процессы по каналам  и  для 15-го ряда коробов при        

Изменение числовых значений постоянных времени под влиянием W0 и ω в пределах их возможных изменений достигает 20 % и более.

Между процессами нагрева и изменения влажности зерна в сушильной камере заметна связь, учитывая которую переходный процесс изменения температуры  зерна при возмущении по температуре  теплоносителя можно интерпретировать следующим образом, рис. 5. После возмущения переходный процесс протекает в два периода. Первый характеризуется интенсивным повышением температуры  зерна. Скорость изменения температуры в этом периоде определяется только теплоинерционными свойствами зернового слоя, так как изменение его влажности W из-за большой инерционности невелико и практически не влияет на приращение температуры . Продолжительность периода составляет 20-25 минут.

Во втором периоде начинается интенсивное изменение влажности W, что приводит к постепенному перераспределению составляющих теплового баланса процесса сушки. Доля теплоты затрачиваемой на испарение влаги из зерна возрастает, поэтому процесс его нагрева существенно замедляется. Дальнейшее изменение температуры  зерна полностью определяется инерционностью поля его влагосодержания и характером взаимной связи процессов тепло- и массопереноса. Поэтому, время окончания переходных процессов по каналам  и  практически одинаково и определяется экспозицией сушки .

Для разработки систем автоматического регулирования температуры зерна важно правильно оценить инерционные свойства сушильной камеры по каналу регулирования . Расчет регулятора по завышенным данным ведет к снижению быстродействия системы, а необоснованное занижение - к потере устойчивости. Применительно к каналу  обоснованным, с точки зрения максимального быстродействия системы, является выбор постоянных времени передаточной функции на основе информации о времени затухания переходных процессов, обусловленных теплоинерционными свойствами зернового слоя. На основе полученных данных постоянные времени можно принять изменяющимися в диапазоне T1=4,9-6,1 мин, T2=2,3-3,1 мин. Причем, их меньшие значения соответствуют большим влажностям ( W0 ≥22%) и скоростям перемещения ( ) зерна по сушильной камере.

Анализ переходных процессов, рис. 6, по каналу  -  также подтверждает существование связи между процессами изменения температуры и влажности зерна. При скачкообразном изменении ω изменение  протекает в два периода. В первом причиной изменения  является резкое изменение состояния подвижного зернового слоя. Так увеличение ω ведет к разуплотнению и снижению аэродинамического сопротивления подвижного слоя зерна. Это вызывает увеличение подачи теплоносителя в сушильную камеру и, при постоянстве его температуры, ведет к увеличению количества теплоты, подводимой к зерну. Вследствие этого увеличивается его температура. Влажность W зерна из-за большой инерционности в этом периоде практически не меняется и не влияет на процесс нагрева.

Инерционность переходного процесса по каналу  в первом периоде определяется теплоинерционными свойствами слоя зерна. Это предположение подтверждается близостью продолжительностей первых периодов переходных процессов по каналам , рис. 5, и , рис. 6.

Рисуное 6. Переходные процессы по каналам  и  для 10-го ряда коробов:       

Во втором периоде заметно меняется влажность W зерна, что приводит к постепенному перераспределению составляющих теплового баланса процесса сушки и изменению температуры  зерна. С увеличением влажности температура зерна постепенно понижается. Продолжительность переходных процессов по каналам  и ω-W одинакова и равна экспозиции сушки .

Увеличение частоты ω сопровождается кратковременным повышением температуры зерна в начальном периоде процесса. Превышение температуры  для практически встречающихся режимов сушки может достигать 2-8 оС и - стать опасным для семенных и продовольственных качеств зерна. Причем большие значения превышений  соответствуют большим значениям влажности W и скорости (ω) перемещения зерна по сушильной камере.

Существенное влияние на характер протекания переходных процессов по каналу  оказывает влажность W0 зерна. На рис. 7 представлены переходные процессы соответствующие различным влажностям W0. Из их протекания видно, что при высоких влажностях (W0>24% ) установившаяся температура зерна в конце переходного процесса может быть выше начальной, а при меньших (W0<22% ) - меньше. Это является следствием знакопеременности статического коэффициента передачи сушильной камеры по каналу , табл. 3.

Рисунок 7. Переходные процессы по каналу  для 15-го ряда коробов при различных W0 и их аппроксимация уравнением динамического звена третьего порядка:

  , 1-W0=18%, 2-W0=22% , 3-W0=26%

Неоднозначные приращения температуры  зерна при изменениях частоты ω свидетельствуют о невозможности использования переменной ω в качестве управляющего воздействия по каналу управления температурой зерна в сушильной камере.

Динамические свойства сушильной камеры по каналу  аппроксимированы уравнением динамического звена третьего порядка с погрешностью 8-12 %.

Таким образом, полученные данные характеризуют сушильную камеру как сложный распределенный динамический объект с переменной структурой по высоте и наличием внутренних перекрестных связей между каналами передачи сигналов. Параметры её передаточных функций зависят от характеристик зерна и режимов его обработки, а значения постоянных времени и времени запаздывания подтверждают её значительную инерционность как объекта управления.




Отзывы (через Facebook):

Оставить отзыв с помощью аккаунта FaceBook:


РЕСТРУКТУРИЗАЦИЯ: ПОНЯТИЕ И ИНСТРУМЕНТЫ РЕАЛИЗАЦИИ

Статья в формате PDF 85 KB...

27 07 2021 10:24:44

ФОРМА И ТОПОГРАФИЯ ДВЕНАДЦАТИПЕРСТНОЙ КИШКИ У МОРСКОЙ СВИНКИ

Двенадцатиперстная кишка у морской свинки имеет полукольцевидную форму и четыре части (луковица, краниальная, нисходящая и каудальная), в отличие от человека и белой крысы, очень сильно вытянута и согнута с образованием двух V-образных петель. ...

26 07 2021 0:31:56

РЕГИОНАЛЬНАЯ БАНКОВСКАЯ СИСТЕМА И ЭКОНОМИКА

Статья в формате PDF 102 KB...

20 07 2021 22:54:42

СИМФОНИЯ УРОКА

Статья в формате PDF 142 KB...

18 07 2021 4:36:12

Правовые аспекты эвтаназии

Статья в формате PDF 102 KB...

16 07 2021 18:23:38

СОСТОЯНИЕ НЕКОТОРЫХ ПОКАЗАТЕЛЕЙ ОКИСЛИТЕЛЬНОВОССТАНОВИТЕЛЬНЫХ ПРОЦЕССОВ У БОЛЬНЫХ ОСТРЫМ ХОЛЕЦИСТИТОМ И ИХ КОРРЕКЦИЯ

Под наблюдением автора было 262 больных острым холециститом. Обсуждаются вопросы адаптации больных к условиям операционного и послеоперационного периодов, которая зависит от окислительно-восстановительных процессов, обусловленных функционированием ферментативных систем, гипоксии тканей, снижения приспособительных реакций, особенно выраженных у лиц старше 50 лет. В контрольной группе (178) больных уже при поступлении в клинику намечалась тенденция к снижению Р О2 в подкожно-жировой основе, а в момент операции оно было выраженным и устойчивым, которое держалось в течение 6 дней. Так же на всем протяжении послеоперационного периода у больных наблюдалось уменьшение кислородной емкости крови, концентрации SH-групп в плазме крови, только к моменту выписки эти показатели приближались к норме. Концентрация молочной и пировиноградной кислот крови тоже было повышенным. В исследуемой группе (84) больных, которые получали в комплексном лечении во время операции и послеоперационном периоде ганглиоблокаторы и гепарин, напряжение кислорода во время операции повышалось на 68%, повышение сохранялось 2-3 дня, а к концу 5 дня р О2 было в пределах нормы. Намечалась тенденция увеличения кислородной емкости крови и SH-групп в плазме. Не смотря на то, что при поступлении лактат и пируват были выше контроля, уже в первый день после операции эти показатели были ниже контрольных. Автор делает вывод о том, что применение в комплексном лечении ганглиоблокаторов и гепарина, позволяло улучшать кислородный баланс крови и ткани и, улучшать окислительновосстановительные процессы, адаптацию организма больного к стрессовым условиям, что способствовало снижению процента послеоперационных осложнений и летальности. ...

12 07 2021 17:12:24

Медико-экологическая оценка состояния здоровья населения г. Сатпаев по данным обращаемости

Проведен анализ динамики заболеваемости по отдельным возрастным группам населения г. Сатпаев. Результаты показали, что общим явлением для всех возрастных групп было значительное учащение после аварии болезней органов дыхания, а у взрослых и подростков – болезней мочеполовой системы. Заболеваемость детского населения в 2007 г. возросла по сравнению с 2006 г. в 1,3 раза, различия достоверны с высоким уровнем вероятности такого утверждения (26782,3 ± 333,4‰ против 34393,1 ± 359,8‰, t = 15,3, p < 0,001). Анализ ситуаций, показал, что психо-эмоциональный стресс, вызывающий обострение многих хронических и появление новых нозологических форм заболеваний, тесно связан с психо-эмоциональным состоянием типа высшей нервной деятельности человека. ...

06 07 2021 10:23:14

ОРГАНИЗАЦИОННЫЕ АСПЕКТЫ ПРОФИЛАКТИЧЕСКИХ ОСМОТРОВ И ПСИХОСОМАТИЧЕСКИХ ИССЛЕДОВАНИЙ У ЖЕНЩИН РЕПРОДУКТИВНОГО ВОЗРАСТА

Проведено комплексное психо-соматическое обследование 3280 женщин репродуктивного возраста с мастопатией. Сделан вывод о необходимости организации специализированных маммологических кабинетов для квалифицированной диагностики, лечения и психологической коррекции пациенток с заболеваниями молочных желез. ...

05 07 2021 7:10:40

МИРОВОЙ ФИНАНСОВЫЙ КРИЗИС 2008–2009 ГГ.

Статья в формате PDF 294 KB...

29 06 2021 1:59:31

Проблема перевода слов – реалий

Статья в формате PDF 327 KB...

12 06 2021 2:59:18

ЭПИДЕМИЧЕСКАЯ БЕЗОПАСНОСТЬ ТУРИСТА

Статья в формате PDF 116 KB...

11 06 2021 15:55:16

Еще:
Обзоры -1 :: Обзоры -2 :: Обзоры -3 :: Обзоры -4 :: Обзоры -5 :: Обзоры -6 :: Обзоры -7 :: Обзоры -8 :: Обзоры -9 :: Обзоры -10 :: Обзоры -11 ::

Последовательность подготовки научной работы может быть такой:

Выбор темы. Это важный этап. Во-первых, тема должна быть интересна не только вам, но и большинству слушателей, которым вы будете её докладывать, чтобы вы видели заинтересованность в их глазах, а не откровенную скуку.

Выбор целей и задач своей научной работы. То есть, нужно сузить тему. Например, тема: «Грудное вскармливание», сужение темы: «Грудное вскармливание среди студенток нашего ВУЗа». И если общая тема мало кому интересна, то суженная до рамок собственного института или университета, она становится интересной практически для всех слушателей. Целью может стать: «Содействие оптимальным условиям вскармливания грудью детей студентов нашего ВУЗа», а задачей — доказать, что специальные условия, созданные для кормящих студенток, не помешают их успеваемости, но уменьшат количество пропусков, академических отпусков и способствуют выращиванию здоровых детей — нашего будущего. Понятно, что эта тема подходит для студентов медицинских и педагогических ВУЗов, но и в других учебных учреждениях можно найти темы, интересные всем.

Разработать методы исследования и сбора информации. В случае с естественным вскармливанием, скорее всего, это будет анкетирование студенток, имеющих детей.

Систематизировать материал и подготовить презентацию.

Подготовиться к выступлению.

Выступить и получить: награду, удовольствие и опыт, чтобы в следующем году выступить ещё лучше и сорвать шквал аплодисментов, стать узнаваемым, а значит — более конкурентоспособным!