2. Имитационная модель системы управления процессом стекловарения

В основу математического обеспечения системы управления положены разработанные регрессионные модели и алгоритмы управления. С использованием моделей и алгоритмов реализована двухшкальная система управления ванной стекловаренной печи. Структурная схема системы приведена на рисунке 1.

Модель стекловаренной печи служит датчиком состояния объекта. Она применяется для прогнозирования качества вырабатываемого стекла при заданных возмущениях и различных режимах стекловарения. Функции управления отнесены к “быстрой” части системы, реализованной на персональной ЭВМ. Эта часть включает в себя модель стекловаренной печи и оптимизатор, работающие в режиме периодического решения задачи управления в ускоренном масштабе времени ts. Рассчитанные с учетом ожидаемого качества вырабатываемого стекла управляющие воздействия передаются в “медленную” часть системы через блок вывода данных. Блок корректирует уставки автоматических систем регулирования при подтверждении технологом принятия выданного ЭВМ советов.

Необходимые начальные условия в модель задаются запоминанием предыстории процесса по контролируемым переменным. Задание начальных условий по реальному состоянию объекта, периодическое уточнение параметров модели устраняют возможность накопления рассогласования между траекториями движения объекта и его модели. Прогнозирование выходных переменных при различных вариантах управляющих воздействий осуществляется по моделям с учетом реальных значений возмущающих воздействий и запаздывания сигнала при прохождении по соответствующим каналам.

Управления

Рисунок 1. Двухшкальная система управления стекловаренной печью

Эффективность алгоритмов управления ванной стекловаренной печи оценивается методами имитационного моделирования. Проводится сравнительный анализ показателей работы технологических линий при ручном управлении и использовании алгоритмов управления. Имитация алгоритмов проводится с использованием реальных данных, собранных с технологических линий в течение года работы. При имитации предполагается, что реализуются все советы по коррекции теплового режима работы печей, выдаваемые алгоритмом управления. Такая методика позволяет оценить потенциальные возможности алгоритмов управления по сравнению с ручным ведением процесса и оценить те потенциальные возможности, которые не были использованы при ручной коррекции технологического режима работы линий.

Сравнительный анализ алгоритмов управления проводился по следующим показателям работы линий:

- удельному расходу тепла (газа) на стекловарение;

- экономии расхода газа на стекловарение путем интегрирования экономии газа по месяцам в течение года;

- плотности вырабатываемого стекла;

- однородности вырабатываемого стекла;

- по оптическим свойствам стекла, измеряемым по методу “Зебра”;

- по содержанию пороков типа свилей;

- по содержанию пороков типа газовых пузырей в стекле;

- по тепловому режиму ванных печей, оцениваемых по температуре стекломассы по показаниям донных термопар, установленных по оси первой, третьей и седьмой парой горелок, а также по усредненной температуре варки.

Сравнение проводилось по усредненным значениям и среднеквадратичным отклонениям выше указанных показателей, полученных при ручном ведении процесса и использовании алгоритмов управления.