Технология обжига цинковых концентратов в печи кипящего слоя (стр. 10 из 18)
Динамика же изменения температуры показана на рисунке 6. Таким образом, получим некоторую кривую, представленную на рисунке 7.
Рис.6. Кривая разгона по каналу "Расход концентрата - температура"
Рис.7. Кривая зависимости температуры от расхода концентрата
Воспользуемся линеаризацией по методу касательной. Геометрический смысл заключается в замене кривой y=f (x) касательной проведенной к кривой в точке А (y0; x0). Если рассматривать характеристику в отклонениях переменных "x" и "y" от значений в точке А (y0; x0), т.е.
то уравнение запишется в виде 
; где 
следовательно коэффициент может быть определен, как тангенс угла наклона касательной: 
; где myи mx - масштабные коэффициенты. 
Таким образом, передаточная функция объекта по основному каналу запишется в виде:
где, k=2,5 - коэффициент усиления,
t=26 сек - время запаздывания объекта,
Т=60 сек - постоянная времени объекта.
2.5.2 Расчет оптимальных настроечных параметров регулятора
Как уже было сказано передаточная функция объекта имеет вид:
(49)Выбор закона регулирования, в соответствии с которыми функционирует регулятор, продиктован качеством переходного процесса.
(50)где Кр - коэффициент передачи регулятора,
Ти - время изодрома, с.Рассчитывается и строится АФХ объекта регулирования по каналу "регулирующее воздействие - регулируемая величина". Расчет амплитудно-фазовых характеристик с применением ЭВМ выполняем следующим образом. АФХ представляется в виде:
(51)Для объекта регулирования с передаточной функцией (49) вещественная и мнимая составляющие числителя и знаменателя (51) равны
(52) 
(53)Вещественная и мнимая части АФХ объекта
(54)Амплитудно-частотная характеристика
(55)Передаточная функция замкнутой системы имеет вид:
(56)Отсюда характеристическое уравнение замкнутой системы
(57)Подставляя сюда значение
, получим уравнение границы устойчивости автоматической системы в общем виде 
(58)Здесь
- вещественная и мнимая частотные характеристики регулятора. Определяем последние из передаточной функции (50) 
(59) 
(60)Подставив эти значения в (58) и выполнив необходимые преобразования получаем расчетные формулы для определения границ устойчивости Кр и
. 
(61)Для определения пар настроек регулятора Кр и
, обеспечивающих m=const, подставляя значение 
в передаточные функции (49) и (50) находим расширенные АФХ объекта и регулятора в виде составляющих 
. 
(62)В частном случае m=0 формулы (62) совпадают с формулами (61).
Формулы (61) и (62) используются для построения линии равной степени затухания, изменяя частоту wв этих формулах.
Выбор оптимальных настроечных параметров
и 
на линии равной степени затухания производят из условия минимума принятого критерия качества. Как показала практика управления технологическими процессами наиболее оптимальная степень колебательности соответствует значению m=0.366 (рис.8). Из практики расчетов известно, что точка, соответствующая оптимальным значениям и , лежит несколько правее максимума линии равного затухания. 
Рис.8. Линии равные степени затухания для m=0, m=0,366
2.5.3 Построение переходного процесса
Система стабилизации температуры, состоит из объекта с передаточной функцией (49) и регулятора (50), уравнение которого в дифференциальной форме имеет вид:
(63)где
- отклонение регулируемой величины; 
- величина управляющего воздействия. Расчеты показали, что оптимальными являются настройки регулятора = 0.681и =0,0164.Для исследования динамических характеристик системы стабилизации температуры построим кривую переходного процесса. Уравнение апериодического звена первого порядка с запаздыванием в дифференциальной форме имеет вид:
(64)где
- входная величина объекта с учетом времени запаздывания - 
; 
- выходная величина объекта.Так как в замкнутой системе выходная величина регулятора является входной величиной объекта, т.е.
(65) то, учитывая (64) и (65) 
(66)Для определения m (t) приведем уравнение расчета управляющего воздействия для ПИ закона регулирования (63) к виду, удобному для численного интегрирования на ЭВМ:
(67)где Dt - шаг интегрирования;
Выходная величина объекта определялась численным интегрированием дифференциального уравнения (66). Блок-схема алгоритма расчета переходного процесса показана на рис.17 (см. п.2.7.3).
Реализация блок-схемы позволила рассчитать кривую переходного процесса при
= 0.681и =0,0164 (рис.9). Как видно из рисунка показатели качества переходного процесса = 0.681и =0,0164 вполне удовлетворяют практическим потребностям производства [13]. 
Рис.9. Кривая переходного процесса по каналу "Расход концентрата - температура"
2.6 Разработка интеллектуальной подсистемы управления гидродинамическим и манометрическим режимами
Задачей данной подсистемы является поддержание заданных гидродинамических характеристик кипящего слоя и манометрического режима в печи КС.