Математическое моделирование системы автоматического регулирования температуры туннельной печи конвейерного типа

Статья посвящена актуальной проблеме обеспечения точного и стабильного температурного режима в туннельных печах конвейерного типа, широко используемых в различных отраслях промышленности для непрерывной термической обработки материалов. Эффективность и качество обработки напрямую зависят от поддержания температуры в каждой зоне печи в заданных пределах. Отклонения от заданных параметров приводят к ухудшению качества конечной продукции, увеличению процента брака и неэффективному расходованию энергоресурсов.  В связи с этим, разработка и внедрение эффективных систем автоматического регулирования температуры является важной и актуальной задачей для повышения производительности и снижения издержек на производстве. Существующие системы автоматического регулирования температур зачастую основываются на классических пропорционально-интегрально-дифференциальных (ПИД) регуляторах с фиксированными параметрами. Однако, такие системы не всегда обеспечивают оптимальное управление в динамически изменяющихся условиях производственного процесса и под воздействием внешних возмущений, таких как колебания напряжения в сети, изменения скорости конвейера или колебания температуры окружающей среды.  Это приводит к снижению эффективности работы печи и нестабильности температурного режима. В представленной статье предлагается подход к разработке системы автоматического регулирования температур для туннельной печи конвейерного типа, основанный на использовании ПИД-регуляторов с адаптивной настройкой параметров. Адаптация параметров регулятора позволяет системе автоматически подстраиваться под изменяющиеся условия работы печи и компенсировать влияние внешних возмущений, обеспечивая более стабильный и точный контроль температуры.  Предлагаемый подход призван решить проблему неэффективности традиционных ПИДрегуляторов с фиксированными параметрами.

1. Веселов Г. Е. Компьютерное управление техническими объектами: учебное пособие. Таганрог, 2008. 182 c.

2. Ильюшин Ю. В. Излучение // Актуальные вопросы современной науки: сборник научных трудов / под общ. ред. С. С. Чернова. Новосибирск: НГТУ, 2011. Вып. 17. Ч. 1. С. 214–223.

3. Ильюшин Ю. В. Параметрический синтез управляющих воздействий для стабилизации температурного поля изотропного стержня // Системный синтез и прикладная синергетика: сб. докладов 4 международной научной конференции. Таганрог: ТТИ ЮФУ, 2011. С. 205–212.

4. Ильюшин Ю. В. Стабилизация температурного поля в пространственно двухмерном объекте на основе функции Грина // Перспективы развития информационных технологий: сборник материалов 2-й ежегодной всероссийской научно-практической конференции. Новосибирск: НГТУ, 2011. С. 45–49.

5. Чернышев А.Б. Управление температурными полями объектов с распределёнными параметрами // Известия Томского политехнического университета. 2009. Т. 314. № 4. С. 24– 27.

6. Першин И. М., Илюшин Ю. В. Метод управления температурным полем на основе функции Грина // Записки Горного института. 2015. Т. 214. С. 57–70.

7. Малков А. В., Першин И. М. Системы с распределенными параметрами. Анализ и синтез. М.: Научный мир, 2012. 476 с.

8. Зайцев С. В. Реализация регулятора двух мерного распределенного объекта // Системный синтез и прикладная синергетика: сборник научных работ Всероссийской научной конференции. Ростов-на-Дону: ЮФУ, 2021. С. 348–350.

9. Зайцев С. В. Реализация адаптивных регуляторов в распределенных системах управления // Вестник Астраханского государственного технического университета. 2020. № 3. С. 99–104. https://doi.org/10.24143/2072-9502-2020-3-99-104

10. Першин И. М., Носова В. А., Малков А. В. Проектирование распределенных систем управления с использованием результатов экспериментальных исследований // Системный синтез и прикладная синергетика: сборник научных трудов Всероссийской научной конференции. Ростов на Дону: ЮФУ, 2022. С. 218–223.

11. Зайцев С. В. Методика синтеза адаптивных распределенных систем управления температурными полями туннельных печей: автореф. дис. ... канд. техн. наук. Пятигорск: СКФУ, 2012. 20 с.

12. Воронин А. Ю., Зайцев С. В. Многомерная система управления тепловыми процессами печи туннельного типа // Современная наука и инновации. 2016. № 2. С. 29–38.

13. Коновалов Б. И., Лебедев Ю. М. Теория автоматического управления. 3-е изд., доп. и перераб. Санкт-Петербург: Лань, 2010. 220 с.

14. Петрова Л. С. Математическое моделирование процессов нагрева многослойных тел при обработке потоками энергии высокой интенсивности на основе системы нелинейных гиперболических уравнений теплопроводности // Интернет-журнал «Науковедение». 2017. Том 9. № 4. С. 1–11.