Синтез энергосберегающих систем управления температурным режимом электропечей сопротивления

Аннотация

Сформулирована задача синтеза замкнутых систем управления электропечами сопротивления (ЭПС), оптимальных по комплексному критерию минимизации затрат электроэнергии и времени переходных процессов в этих системах. Данный критерий качества достаточно полно учитывает основные требования к функционированию ЭПС, которые образуют широкий класс объектов управления (их доля достигает 90 % всех электротермических установок страны), отличающихся большими энергопотреблением и инерционностью процессов. В задаче оптимального управления используется общепринятая математическая модель динамики ЭПС в виде передаточной функции, описывающей зависимость температуры в печи (регулируемой величины) от управляющего воздействия, которым является электрическая мощность, выделяемая на нагревательном элементе. Предложен метод решения поставленной задачи, обеспечивающий существенное сокращение затрат энергии при управлении печью в сравнении с известными методами, высокую точность регулирования температуры, а также возможность учета ограничений на значения регулируемой величины и управляющего воздействия. Метод основан на преобразовании данного критерия качества в своеобразный функционал обобщенной работы и применении теории аналитического конструирования оптимальных регуляторов А. А. Красовского с использованием прогнозирующей модели свободного движения ЭПС. Предлагаемые энергосберегающие алгоритмы позиционного управления допускают относительно простую реализацию с применением современных микропроцессорных устройств управления. Рассмотрен пример синтеза энергосберегающих алгоритмов обратной связи для конкретного объекта.