Обґрунтування необхідності розробки робастних методів оптимізації процесу керування кристалізацією в промислових умовах. Дослідження якості керування процесом кристалізації та знаходження параметрів регулятора, які забезпечують робастну якість керування.
Аннотация к работе
Автореферат дисертації на здобуття наукового ступеня кандидата технічних наук Синтез робастного регулятора заданої структури для процесу кристалізаціїРобота виконана в Інституті сцинтиляційних матеріалів Національної академії наук України, м. Науковий керівник - доктор технічних наук, старший науковий співробітник Суздаль Віктор Семенович, Інститут сцинтиляційних матеріалів НАН України, м. доктор технічних наук, професор Рогачов Олександр Іванович, Національний технічний університет «Харківський політехнічний інститут», м. Захист відбудеться 19 травня 2011 р. о 14-30 годині на засіданні спеціалізованої вченої ради Д 64.050.07 в Національному технічному університеті “Харківський політехнічний інститут ”за адресою: 61022, м. З дисертацією можна ознайомитися у бібліотеці Національного технічного університету “Харківський політехнічний інститут ”за адресою: 61002, м.Такі регулятори забезпечують стійкість системи керування (СК) та суттєво підвищують її якість і відмовостійкість. Підвищення ефективності систем керування виробництвом СМК та їх стійкості до фактично наявного рівня невизначеності може бути забезпечено шляхом побудови моделей процесу кристалізації, розвитку наукових та інженерно-технічних засобів синтезу робастних регуляторів, створенням комплексу програмно-технічних засобів забезпечення відмовостійкості, що й визначає актуальність теми дослідження. Мета дисертаційної роботи полягає у розробці методу синтезу робастних регуляторів заданої структури й моделей процесу кристалізації для підвищення якості керування і відмовостійкості системи керування процесом вирощування сцинтиляційних монокристалів. Використані методи ідентифікації для моделювання обєкта керування на основі вхід-вихідних даних вирощування, методи простору станів та методи передавальних функцій використовувались для оцінки рівня невизначеності моделі процесу кристалізації, методи робастного керування, зокрема, методи оптимізації - для вибору, обґрунтування й проектування систем і алгоритмів керування процесами одержання сцинтиляційних монокристалів; методи технічної діагностики застосовані для організації діагностичних експериментів у багатопроцесорних системах керування (БПСК), розробки концепції сигнатурного моніторингу й вбудованих програмно-технічних засобів діагностування, методи теорії графів використані при розробці діагностичних графових моделей БПСК. Основний науковий результат дисертації полягає в обґрунтуванні й розробці робастного підходу до синтезу регулятора заданої структури та оптимізації на базі цього процесу керування вирощуванням СМК в умовах стохастичності, нестаціонарності та наявності невизначеності в моделі обєкта керування.Практичний досвід вирощування СМК із використанням ПІД-алгоритмів керування показує, що їх використання не вирішує повною мірою завдання якісного керування процесом кристалізації через наявність невизначеності в описі обєкта керування й недостатньої робастності цих алгоритмів, що приводить до економічних втрат при виробництві монокристалів. Основою математичного забезпечення таких регуляторів повинні стати моделі й критерії робастного регулювання, розроблені з урахуванням нестаціонарності процесу кристалізації СМК, невизначеності в моделі обєкта керування та зовнішніх збурень. Використовуючи визначення абсолютного й відносного збурення моделі обєкта керування, припустимий діапазон збурень задан за допомогою дрібно-раціональної вагової функції , де - зважена відносна невизначеність, і - збурена й номінальна модель обєкта керування відповідно, - вагова функція. Таким чином, проблема якості керування робастним регулятором повинна вирішуватися для номінального й збуреного обєктів керування шляхом мінімізації частотного критерію (2). У процесі вирощування монокристала CSI(Na) діаметром 310 мм на установці «РОСТ» отримані дані звязку вхідних та вихідних сигналів (температура донного нагрівача - поточний діаметр монокристала), на основі яких були отримані моделі обєкта керування для трьох інтервалів вирощування.Проведено аналіз стану та тенденцій розвитку автоматизації процесів керування вирощуванням СМК і обґрунтована необхідність розробки робастного підходу до оптимізації процесу керування кристалізацією, що дозволяє суттєво вдосконалити систему керування та якість сцинтиляторів. Розвинуті математичні моделі стохастичного процесу кристалізації, представлені різницевими рівняннями з дискретним часом, що дозволяє в промислових умовах ідентифікувати обєкт керування на основі аналізу вхідних та вихідних даних процесу вирощування в режимі нормальної експлуатації. Розроблені методи синтезу робастного регулятора заданої структури на основі методу оптимізації, що дозволяє забезпечити стійкість системи керування на кожному інтервалі часу вирощування кристала.