РОЗДІЛ 2
РОЗРОБЛЕННЯ АЛГОРИТМУ ТА КОНТРОЛЕРА СТРАТЕГІЇ КЕРУВАННЯ ТЕХНОЛОГІЧНИМ ПРОЦЕСОМ
Виходячи із сформульованої методики дисертаційних досліджень, у даному розділі на основі математичного апарату нечітких множин розроблено лінгвістичний алгоритм керування технологічним процесом. Даний алгоритм реалізовано за допомогою базового контролера стратегії керування. Настроювання контролера здійснюється з використанням генетичного алгоритму.
2.1. Розроблення базового контролера стратегії керування
Виготовлення блоків із кварцового скла є складним багаторівневим і багатокомпонентним процесом. У широкому розумінні процес виготовлення включає в себе безперервне виробництво блоків із кварцового скла, що служать вихідним матеріалом для формування готової продукції. Тому такий процес доцільно розглядати з точки зору економічних інтересів підприємства. У більш вузькому значенні ми приходимо до розуміння технологічного процесу як такого, при якому здійснюється виготовлення виробу від моменту завантаження кварцової крупки до вивантажування готового блока. Таким чином, метою даного процесу є формування виробу із заданими якісними характеристиками. Але через існування випадкових впливів та непередбачуваних факторів про перебіг процесу ніколи не можна знати, навіть дотримуючись заданих умов і технології виробництва.
Отже, виникає проблема: яким чином можна досягти бажаних якісних характеристик, дотримуючись установлених режимом меж?
Прийняття рішення в таких умовах відводиться експерту. У якості експерта можуть бути система автоматичного керування або оператор. Можливі випадки, коли у технологічному процесі одночасно беруть участь САК та оператор. При цьому САК намагається унеможливити ризики виходу за межі технологічного процесу, пов?язані з помилковими діями оператора, а останній здійснює керування при виході з ладу САК, налагоджує й контролює параметри системи.
Таким чином, відповіддю на поставлене запитання є застосування певної стратегії керування технологічним процесом. Стратегія керування повинна включати в себе мету керування та комплекс експертних рішень. Відповідно до цього у структурі управління технологічним процесом можна виділити такі рівні керування:
Рис. 2.1. Структура управління технологічним процесом
У наведеній структурі системи автоматичного керування технологічними параметрами, що базуються на певній сукупності законів, здійснюють ціленаправлений вплив на технологічні величини. При цьому цілі керування підпорядковуються загальній меті - забезпечити найкращі якісні характеристики виробу. Наприклад, цілями для окремої САК можуть бути: зменшення похибки керування, поліпшення якості перехідного процесу, підвищення швидкодії, плавності керування та ін. Отже, стратегія керування є найвищим рівнем у структурі управління технологічним процесом.
Аналіз часових діаграм потужності, яка виділяється на стержні, й тиску в камері засвідчує відсутність однозначних залежностей між часом плавлення, потужністю плавлення та тиском у камері. Однак практика показує, що завжди з певною достовірністю можна спостерігати ряд фактів:
1. Зі стрибкоподібним зростанням температури тиск у камері різко підвищується.
2. З плином часу при незмінній температурі тиск у камері нормалізується.
3. У кінці процесу плавлення за рахунок поступового збільшення потужності плавлення спостерігається збільшення газовиділення, що призводить до появи підвищеного тиску.
Таким чином, базовими величинами у стратегії керування виступають час, потужність (температура) та тиск у камері (вакуум). Саме вони найбільше впливають на якість виплавлених блоків.
Під час процесу плавлення спостерігаються характерні коливання вакууму, які можна схарактеризувати словесно так: "зона нормального вакууму", "зона зниженого вакууму", "зона низького вакууму", "зона критичного вакууму".
Відповідно до цього основою при прийнятті експертних рішень можуть служити наступні міркування:
1. Зона нормального вакууму
Насоси працюють у нормальному режимі й підтримують заданий вакуум. Об?єм газів, що виділяється кварцовою крупкою, повністю відводиться. Температурний режим необмежений. Виникнення бульбашок неможливе або мало ймовірне.
2. Зона зниженого вакууму
Унаслідок газовиділення кварцової крупки спостерігається зниження вакууму в камері. Нормалізація вакууму може бути здійснена:
2.1. Утриманням даної температури. Насоси мають певну інерційність, тому відкачати надлишкові гази за короткий час не можуть .
2.2. Зміною температурного режиму. Це дозволить знизити газовиділення та нормалізувати вакуум. Газові бульбашки не виникнуть чи вірогідність їх появи буде малою. При цьому необхідно дотримуватися правил:
* якщо температура низька - можливе утворення газових бульбашок усередині маси. Для їх ліквідації необхідно збільшити час плавлення або температуру;
* якщо температура висока - можливе утворення газових бульбашок усередині маси. Для уникнення їх появи потрібно зменшити температуру чи збільшити час плавлення. Збільшення часу дає змогу насосам відкачати надлишковий тиск.
3. Зона низького вакууму
Відбувається інтенсивне газовиділення, насоси не можуть повністю утримувати вакуум. Нормалізація тиску може бути здійснена:
3.1. Утриманням даної температури. Можливо, це явище короткочасне і насоси зможуть нормалізувати вакуум.
3.2. Зміною температурного режиму. Це дозволить знизити газовиділення. При цьому необхідно дотримуватись правил:
* якщо температура низька - велика ймовірність появи газових бульбашок. Виріб не готовий, тому потрібно збільшити час плавлення або прискорити його виготовлення за допомогою підвищення температури;
* якщо температура висока - значна ймовірність виникнення газових бульбашок. Можливе також закипання і здимання маси. Необхідно знизити температуру.
4. Критичний вакуум
Крайній випадок, обумовлений короткочасним виходом за межі режиму або відмовою чи виходом із ладу насосів. Приймати рішення потрібно виходячи з діаграми "час - потужн
- Київ+380960830922