РАЗДЕЛ 2
ФОРМИРОВАНИЕ НИЖНЕГО УРОВНЯ УПРАВЛЕНИЯ НЕПРЕРЫВНЫМ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИМ ПРОЦЕССОМ
ПРОИЗВОДСТВА ПОРОШКОВОЙ ПРОВОЛОКИ
2.1. Выявление информационных параметров по управлению ТП прокатки ПП
В первом разделе было установлено, что многосвязная электромеханическая система является регулирующим органом непрерывного ТП прокатки ПП, поэтому стабильный режим технологии производства ПП можно обеспечить за счет приведения этой ЭМС к стационарному состоянию - постоянству секундных объемов: [64]. Стационарное состояние определяет устойчивый режим технологии профилегибки, при котором стационарны по всем переделам технологические параметры процесса: межклетевые натяжения, скорость, площади поперечных сечений проволоки, а также электромеханические параметры многодвигательного электропривода. Естественно, они могут быть неоднородны. Стационарное состояние характеризуется стабильным поведением рабочего тела в МКП. Основные признаки нестационарности - это нарастание петли в МКП, утонение рабочего тела в МКП, приводящие к нарушению условия постоянства секундных объемов. При стационарном состоянии рабочее тело в МКП ведет себя как упругий элемент и силы в МКП - потенциальны [65 - 67].
Управление многосвязной электромеханической системой в непрерывных технологиях прокатки, как правило, осуществляется посредством двух уровней управления - нижнего и верхнего [12, 22]. Нижний уровень обеспечивает поддержание на заданном уровне управляющих параметров локальных клетей. Управляющими параметрами клети являются регулируемые (выходные) координаты электромеханической системы (скорость вращения двигателя и электромагнитный момент ). Поэтому на нижнем уровне управления применяются системы стабилизации относительно регулирующих органов электропривода, поддерживающие на заданном уровне вышеназванные координаты регулирования. Верхний уровень осуществляет коррекцию задающих и, соответственно, управляющих воздействий на клети с целью достижения стационарного состояния () при переходе в новую точку стационарного режима или возмущениях, обусловленных влиянием факторов нестационарности ТП прокатки.
Учитывая вышесказанное, предлагается выявить такие информационные параметры ТП, которые войдут в вектор управляющих воздействий и управление которыми обеспечит приведение многосвязной ЭМС с линейно-симметричными упругими связями между ее элементами к стационарному состоянию на нижнем уровне управления [68 - 70]. Упругие межклетевые связи вносят возмущения в систему управления непрерывным процессом прокатки ПП, которые приводят к колебаниям. Именно при упругой межклетевой связи необходимо выявлять управляющие параметры, при которых многосвязная ЭМС гарантировано достигнет стационарного состояния, без коррекций задающих воздействий нижнего уровня управления. Тогда для реального объекта с реальным рабочим телом, реологические характеристики которого нелинейные, несимметричные и к тому же гистерезисные, рационально применять на нижнем уровне управления многосвязную ЭМС, устойчиво работающую с упругими связями.
2.1.1. Сравнительный анализ структур управления многосвязной ЭМС и переходных процессов при различных вариациях управляющих воздействий технологии прокатки ПП
Из практики известно, что наиболее широкое применение в непрерывных технологиях прокатки получили многосвязные электромеханические системы, управляемые по скоростям (), а также по скоростям () и моментам (). Для полноты анализа структур управления расширим вектор управления введением дополнительной компоненты - электромагнитной мощности . В дальнейшем в диссертационной работе термин "электромагнитная мощность" двигателя заменяется на термин "электромеханическая мощность", в связи с тем, что понятие электромеханическая мощность более характеризует электромеханический объект с точки зрения технологии.
Обеспечение стационарного процесса прокатки ПП накладывает жесткие требования по согласованию скоростей приводных клетей, поэтому к электроприводам клетей предъявляют требования восстановления скоростей при набросе статической нагрузки с точностью до 0,25% за время не более 0,1-0,3 с. В зарубежной литературе выдвигались более жесткие требования для объектов данного класса: погрешность установки скоростей 0,1% за время восстановления 0,1с. Время переходного процесса равно времени прохождения локального участка проволоки одного межклетевого промежутка.
С учетом данных требований имеет смысл сначала провести анализ переходных процессов в двух упругосвязанных клетях при различных вариантах возможных заданий () по каждому каналу управления. Из совокупности вариантов возможных заданий выбираются шесть структур управления, которые могут быть использованы согласно технологии: скорость-скорость, момент-момент, скорость-момент, момент-мощность, скорость-мощность, мощность-мощность [68, 70].
Для выявления наиболее устойчивой структуры управления сравнительный анализ переходных процессов в выбранных структурах проводится при одинаковых условиях работы, электромеханических параметрах и параметрах ПИ-регуляторов. При анализе устойчивости основными возмущающими факторами являются наличие упругой межклетевой связи, специальный выбор приводов с малым коэффициентом демпфирования () [71], отсутствие ограничения токов якорей и скоростей вращения двигателей в структурах одиночных приводов [23, 72]. Переходные процессы в структурах ЭМС анализируются по каналам управления, а поскольку за счет упругой связи изменяется нагрузка локальных электроприводов, то также и по каналам возмущения.
В построении структур пар приводов использовались структурные схемы одиночных электроприводов, регулируемых по скорости, моменту, мощности (см. Приложение Б, рис. Б.2, Б.4, Б.5), электромеханические параметры которых указаны в приложении В (см. табл. В.1). Математическая модель двухсвязной ЭМС была представлена в первом разделе (см. (1.1)). Моделирование осуществлялось с помощью пакета прикладных программ Mat