Размещено на http://www.allbest.ru/

12

ГОУ ВПО «Тамбовский государственный технический университет»

На правах рукописи

Автореферат

диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Оптимальное управление замкнутым водооборотом гальванической линии

Специальность 05.13.06 - «Автоматизация и управление технологическими процессами и производствами» (промышленность)

Лоскутов Вячеслав Иванович

Тамбов 2008

Работа выполнена на кафедре «Системы автоматизированного проектирования» ГОУ ВПО «Тамбовский государственный технический университет».

Научный руководитель доктор технических наук, профессор Литовка Юрий Владимирович

Официальные оппоненты:

доктор технических наук, профессор Муромцев Юрий Леонидович

кандидат технических наук Голубев Евгений Борисович

Ведущая организация ГОУ ВПО «Астраханский государственный технический университет», г. Астрахань

Защита диссертации состоится 15 мая 2008 г. в 13 часов на заседании диссертационного совета Д 212.260.01 Тамбовского государственного технического университета по адресу: г. Тамбов, ул. Советская, 106, Большой зал.

Отзывы на автореферат в двух экземплярах, скрепленные гербовой печатью, просим направлять по адресу: 392000, г. Тамбов, ул. Советская, 106, ТГТУ, ученому секретарю диссертационного совета Д 212.260.01.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Тамбовского государственного технического университета и на сайте www.tstu.ru.

Автореферат разослан 2008 г.

Ученый секретарь диссертационного совета А.А. Чуриков.

Подписано в печать 31.03.08.

Формат 60 84/16. 0,93 усл. печ. л.

Тираж 100 экз. Заказ № 151.

Издательско-полиграфический центр ТГТУ

392000, Тамбов, Советская, 106, к. 14

Общая характеристика работы

Актуальность темы. Процессы нанесения гальванических покрытий находят самое широкое применение в современной промышленности. Гальваническое производство тесно связано с потреблением воды в качестве технологического сырья. Ежегодно гальванотехника в России потребляет не менее 2 ? 10⁹ м³ воды высокой степени очистки. Физико-химичес-кие показатели качества воды, используемой в гальванических линиях, определяются ГОСТ 9.314-90.

Основным критерием качества промывки являются предельно допустимые значения концентрации веществ, выносимых на поверхности детали. Несоблюдение требованиям по максимальному значению концентраций отмываемых компонентов в промывных ваннах негативно сказывается на работоспособности технологической ванны вследствие изменения ионного состава, а порой приводит к потере работоспособности технологических растворов.

Отмываемые вещества накапливаются в ванне промывки, снижая качество процесса растворения загрязнения в промывной воде. Для снижения концентрации отмываемых компонентов промывную воду разбавляют чистой водой. Согласно требованиям ГОСТ 9.314-90, объем ванны промывки должен обновляться 6 раз в течение часа. Это приводит к образованию сточных вод, содержащих ионы тяжелых металлов и токсичные соединения в концентрациях, многократно превышающих ПДК для сточных вод.

Современные технологии позволяют очистить сбрасываемые сточные воды. При этом в ряде случаев возможен возврат как выделенных из сточных вод компонентов, так и очищенной воды назад в гальваническую линию, т.е. организация замкнутой системы водооборота.

Таким образом, промывные ванны потребляют значительное количество воды высокой степени очистки, сбрасывают большое количество сточных вод и при этом влияют на качество гальванического покрытия, получаемого в основных процессах. Следовательно, существует необходимость в учете изменения концентрации отмываемых веществ в промывных ваннах с помощью автоматического управления системой замкнутого водооборота, обеспечивающей требуемое качество промывки при минимальном потреблении водных ресурсов.

В разработке принципов автоматического управления гальваническими линиями достигнуты значительные результаты. Известен ряд работ, в которых решаются задачи управления транспортными системами гальванической линии, задачи оптимального управления гальваническими процессами. При этом задачи оптимального управления не только водооборотом, но и операциями промывки, на сегодняшний день не сформулированы и не решены. Решение подобных задач позволит снизить потребление воды в гальваническом производстве, повысить качество промывки изделий, улучшить качество наносимого покрытия.

Вследствие этого, задача оптимального управления замкнутым водооборотом в гальванических линиях является актуальной научной и прикладной задачей.

Диссертационная работа выполнена в соответствии с научно-исследовательской программой Федерального агентства по образованию РФ «Разработка теории САПР гальванических роботизированных производств».

Целью работы является разработка оптимальной, по критерию потребления ресурсов, автоматической системы управления замкнутым водооборотом гальванической линии.

Для достижения поставленной цели были сформулированы и решены следующие задачи:

1) исследование процессов промывки в гальванотехнике и систем очистки сточных вод как объектов управления;

2) постановка задачи оптимального управления системой водооборота и системой очистки сточных вод;

3) теоретическое исследование объектов управления, построение их математических моделей;

4) анализ методов решения поставленных задач оптимального управления;

5) экспериментальное исследование поведения объектов при полученных оптимальных управлениях и при их отсутствии;

6) синтез системы управления, реализующей оптимальное управление системой замкнутого водооборота.

Методы исследования. Для решения поставленных задач использовались методы математического моделирования, методы оптимизации, численные методы решения дифференциальных уравнений, а также численные методы нелинейного и динамического программирования, методы решения вариационных задач.

Научная новизна работы:

- система замкнутого водооборота рассмотрена как объект управления; поставлена задача оптимального управления системой замкнутого водооборота, состоящей из системы водооборота и системы очистки сточных вод реагентным методом, по критерию минимального потребления ресурсов при обеспечении заданного качества и производительности;

- построена математическая модель процесса промывки в ванне, учитывающая режим работы промывной ванны и протекание процесса промывки во времени;

- построена математическая модель процесса многоступенчатой промывки, учитывающая схему распределения водных ресурсов между ваннами;

- построена математическая модель системы водооборота, учитывающая процесс перераспределения водных ресурсов между ступенями промывки;

- предложен алгоритм решения задачи оптимального управления системой водооборота гальванической линии;

- предложен алгоритм решения задачи управления реагентной очисткой сточных вод;

- предложен алгоритм решения задачи управления замкнутым водооборотом.

Практическая ценность работы:

- разработаны алгоритм и программа решения системы уравнений математической модели процесса замкнутого водооборота, а также алгоритм и программа поиска решения задач оптимального управления процессами промывки и замкнутого водооборота;

- разработана система оптимального управления замкнутым водооборотом гальванической линии.

Реализация результатов работы. Результаты работы использованы на предприятии ОАО «Орбита» (г. Саранск) в 2006 г. для управления промывными операциями на линии цинкования и на предприятии ОАО «Сибирский лифт» (г. Омск) в 2007 г. для управления системой замкнутого водооборота автоматической гальванической линии цинкования и фосфатирования.

Апробация работы Основные результаты диссертационной работы докладывались и обсуждались в рамках конференций: IX научная конференция ТГТУ (г. Тамбов, 2005 г.), X научная конференция ТГТУ (г. Тамбов, 2006 г.), «Покрытия и обработка поверхности» (Москва, 2006 г.), «Технологии автоматизации ХХI века» (г. Тамбов, 2006 г.); международного научно-практического совещания «Гальваническое оборудование: перспективы развития» (г. Тамбов, 2005 г.), международного научно-практического совещания «Гальваническое оборудование: перспективы развития» (г. Тамбов, 2006 г.).

Публикации. По результатам диссертационной работы опубликовано 7 печатных работ в научных журналах и сборниках, из которых 2 статьи в периодических изданиях по списку ВАК.

Структура и объем работы. Диссертация изложена на 180 страницах и состоит из введения, четырех глав, выводов по работе, списка использованных источников и 3 приложений.

Основное содержание работы

Во введении обоснована актуальность выбранной темы исследования, показаны новизна и практическая ценность работы, дана ее общая характеристика. Изложены положения, выносимые автором на защиту.

В первой главе проведен анализ технологии нанесения гальванического покрытия и применения воды в гальванических линиях. Показано влияние качества промывки на качество покрытия. Приведено описание процесса растворения отмываемых веществ с поверхности, а также процессов очистки сточных вод. Показана необходимость очистки сточных вод и возврата очищенной воды назад на гальваническую линию. Рассмотрены основные схемы промывки и методы очистки сточных вод, документы и стандарты, регламентирующие работы промывных операций, а также оборудование для реализации промывных операций и очистки сточных вод.

Проведен обзор работ по автоматизации и управлению в гальванических линиях. Отмечено отсутствие работ по расчету режимов работы и оптимальному управлению замкнутым водооборотом гальванической линии и промывными операциями. Тем самым обоснована новизна данной работы.

Определены входные, выходные и управляющие воздействия и переменные состояния. Осуществлен выбор критериев управления замкнутым водооборотом и сформулирована задача оптимального управления.

Векторы входных и выходных координат позволяют сформировать критерии управления: потребление ресурсов гальванической линией и качество промывки.

Произведена декомпозиция исходной задачи оптимального управления системой замкнутого водооборота на две более простые задачи.

· Задача 1: оптимальное управление системой водооборота;

· Задача 2: оптимальное управление системой очистки сточных вод.

Структура исходного объекта управления представлена на рис. 1.

Рис. 1. Система замкнутого водооборота

Математическая постановка задач:

Задача 1. найти функции расхода чистой воды G^вод(ф), л/с, потребляемой гальванической линией на разбавление промывных растворов, функцию перераспределения промывных вод между операциями промывки M{G^пр(ф)}, л/с и функцию расхода сточной воды G^сбр(ф), л/с, сбрасываемой с гальванической линии за промежуток времени [t^нач; t^кон], при которых затраты ресурсов на промывку будут минимальными:

. (1)

Задача 2. найти объем V^очис, при котором будет выполняться:

, (2)

где V - целевой критерий; V^вод(ф) - объем чистой воды, потребляемый гальванической линией; V^очищ(ф) - объем очищенных сточных вод.

Произведен анализ поставленных задач. При этом введены в рассмотрение два важных частных случая в задаче 1:

1) оптимальное управление одноступенчатой промывкой;

2) оптимальное управление многоступенчатой промывкой.

Показано, что наиболее целесообразно начинать решение задачи 1 с наиболее простого частного случая с последующим переходом к более сложным. водооборот гальванотехника сточный

Для оценки воздействия управляющих координат на выходные и переменные состояния требуется разработка математической модели объекта, методов ее расчета и идентификации.

Во второй главе построены математические модели процесса растворения отмываемых компонентов в промывной ванне, процесса одноступенчатой промывки, многоступенчатой промывки, системы водооборота и системы очистки сточных вод реагентным методом. Доказано, что рассмотрение исходной задачи в виде двух более простых задач имеет место, а исходный критерий потребления ресурсов может быть представлен в виде суммы критериев задач, полученных в результате разбиения. Рассмотрены методы численного решения полученных математических моделей. Выполнена проверка точности полученных моделей соответствующих объектов управления.

При построении модели растворения и моделей одноступенчатой и многоступенчатой промывок, а также системы водооборота использовались следующие допущения:

1. Во всех точках любой промывной ванны температура постоянна.

2. За время простоя ванны (время, в течение которого в ванне нет промываемых деталей) концентрация отмываемых веществ выравнивается по всему объему ванны.

3. Концентрация загрязнений на поверхности детали при переносе из ванны в ванну одинакова по всей поверхности детали.

Для описания процесса растворения отмываемых компонентов в объеме промывной ванны используется система уравнений:

; (3)

. (4)

При начальных и граничных условиях:

С^вн(x, y, z, 0) = С^нар(x, y, z, 0) = С^{i in}; ; ; ; ; ,

где - значение концентрации на поверхности детали в начальный момент времени; С^вн(x, y, z, 0) - концентрация во внутреннем слое, С^нар(x, y, z, 0) - концентрация во внешнем слое; - значение концентрации в начальный момент времени в любой точке объема ванны; S_в - площадь поверхности ванны.

Математическая модель ванны промывки имеет вид:

; (5)

; (6)

; ;

,

где V ^out () - объем промывной воды, выливающейся из ванны; V ⁱⁿ () - объем промывной воды, поступающей в ванну; D ^out () - объем раствора промывной ванны, выносимый на единице поверхности детали; D ⁱⁿ () - объем отмываемого раствора, поступающего в ванну на единице поверхности детали; F - площадь загрузки; C ⁱ () - концентрация отмываемых компонентов в промывной ванне; V - объем промывной ванны; C ^{i in} () - концентрация отмываемых компонентов, поступающих в промывную ванну на поверхности детали; - концентрация отмываемых компонентов, выносимых из промывной ванны на поверхности детали.

Для описания работы многоступенчатой промывки используется система уравнений (в матричном виде):

, (7)

где - вектор, описывающий новое значение концентрации; - вектор, описывающий текущее значение концентрации; - вектор концентрации отмываемых компонентов в растворе, приносимом на поверхности детали; - вектор, описывающий суммарное поступление промывных вод, ; , …, - матрица, описывающая уменьшение концентрации в ванне при выносе промывного раствора из ванны и поступлении чистой воды; - матрица, содержащая значения, обратные объему ванны; - матрица, описывающая увеличение концентрации в ванне вследствие поступления загрязнений на поверхности обрабатываемых изделий.

Система водооборота описывается следующей системой уравнений:

; (8)

; ;

;

, (9)

где - вектор, описывающий изменение концентрации; - вектор, описывающий текущее значение концентрации; - вектор концентрации отмываемых компонентов в растворе, приносимом на поверхности детали; - вектор, описывающий суммарное поступление промывных вод; - матрица, описывающая уменьшение концентрации на промывке при выносе; ; - матрица, описывающая изменение концентрации в ванне вследствие поступления промывной и чистой воды.

Математическая модель процесса очистки реагентным методом:

; (10)

;

; ,

где V^очис - объем сточных вод в реакторе; G^сбр(ф) - функция расхода сточных вод с системы водооборота; - изменение концентрации i-го компонента в реакторе; С_i - концентрация i-го вещества, участвующего в химической реакции; k - константа скорости реакции; Т - абсолютная температура; _i - порядок реакции по i-му веществу; S_i - стехиометрический коэффициент для i-го вещества; А - предэкспоненциальный множитель; Е - энергия активации; R - универсальная газовая постоянная; Т - температура, К.

На основе проведенного анализа методов решения систем уравнений предложено численное решение уравнения (4) методом верхней релаксации, решение остальных систем дифференциальных уравнений - методом Рунге-Кутта.

Оценка точности математических моделей производилась по экспериментальным данным, полученным на промышленном оборудовании. Определялось значение средней квадратичной относительной погрешности по формуле:

. (11)

Исследовалась промывка после электролитов никелирования (четырехступенчатая) и цинкования (двухступенчатая). Для каждого электролита проводилось две серии опытов. В первой детали погружались не более чем на 1 сек, во второй на 100 сек. Экспериментальные данные и данные, полученные в результате решения математической модели промывки после цинкования, показаны на рис. 2. Точками показаны соответствующие экспериментальные данные. Для цинкования в первой серии точность, вычисляемая по формуле (11), составила 10,841 %, во второй 10,216 %.

Для четырехступенчатой промывки после никелирования значения средней квадратичной относительной погрешности 10,056 % и 10,893 %.

Процесс растворения отмываемых компонентов исследовался на операции промывки после никелирования в кислом электролите. Значение среднеквадратичного отклонения, вычисляемого по формуле (11), составило 12,429 %.

Точность математической модели очистки сточных вод проверялась на процессе осаждения шестивалентного хрома солями натрия. Точность модели, оцениваемая по формуле (11), составила 12,167 %

Рис. 2. Зависимость концентрации от количества промытых деталей

В результате установлено, что различие между данными, рассчитанными по моделям, и измеренными на объекте значениями выходной координаты оказалось соизмеримым с погрешностью измерений выходной координаты. Полученные результаты позволяют сделать вывод о достаточной точности математической модели.

Третья глава посвящена решению задач оптимального управления системой водооборота и очистки сточных вод реагентным методом.

Первоначально рассмотрено решение задачи 1 оптимального управления системой водооборота. Решение задачи 1 начиналось с рассмотрения частного случая управления системой водооборота, состоящей из одной одноступенчатой промывки.

Рассматриваемая задача является вариационной. Анализ полученных в главе 2 экспериментальных результатов показал, что отмываемые компоненты очень быстро накапливаются в промывной ванне. Это приводит к снижению качества и производительности промывки. Сделан вывод о том, что неучет изменения концентрации отмываемых компонентов в ванне при определении режима промывки может привести к значительным негативным последствиям, таким, как ухудшение качества промывки, перенос загрязнений в технологическую ванну.

Приведен анализ методов решения задачи 1 для рассматриваемого частного случая. Показано, что ввиду сложности функционала (1), наилучшими методами решения задачи будут прямые. Поскольку управляющие воздействия реализуются в виде набора уставок, то необходимо управления искать в дискретном виде. Это приводит к идее использования конечноразностного метода Эйлера.

Предложен следующий алгоритм решения задачи 1: внешний цикл - поиск общего вида функции G^вод(). Для расчета распределения концентрации в объеме промывной ванны идем с шагом по отрезку [t^нач, t^кон].

Во внутреннем цикле для каждого момента времени :

1) определяются значение управляющего воздействия;

2) производится расчет концентрационного поля в ванне, находятся значения концентраций в каждой точке (x, y, z) объема, который будет перенесен на поверхности детали (с помощью метода верхней релаксации).

При выполнении условия качества промывки определяется количество отмываемого компонента, вынесенного из ванны, и рассчитывается новое состояние объекта.

Приведены решения задачи при различных режимах (непроточный и прямоточный) промывки после хромирования в саморегулирующемся электролите Лимеда-ХБ1 (рис. 3 и 4). Приведен сравнительный анализ поведения объекта при управляющих воздействиях, полученных конечноразностным методом Эйлера и методом Ритца для полиномов различной степени. На основе анализа полученного решения задачи оптимального управления одноступенчатой промывкой сделаны следующие выводы:

1. эффективность промывки зависит от предшествующего состояния ванны Сⁱ_пред.

2. при G^вод() = 0 увеличение длительности промывки не приводит к существенному повышению качества промывки.

3. увеличение степени полинома, описывающего функцию G ⁱⁿ(), оказывает значительное влияние на целевой критерий I, при этом из характера функции, полученной по методу Эйлера, следует, что в течение промывки одной детали изменения расхода воды не происходит.

Рис. 3. Функции изменения концентрации при одноступенчатой прямоточной промывке после хромирования при различных расходах воды

Рис. 4. Функция расхода воды G ⁱⁿ(ф), I = 302 при одноступенчатой прямоточной промывке после хромирования

Далее рассмотрено решение более сложного частного случая - задачи оптимального управления операцией многоступенчатой промывки. Отличием от одноступенчатой промывки является наличие перераспределения промывных вод внутри одной операции промывки. Задача представляет собой многоступенчатый последовательный процесс. Исходя из физической структуры объекта, задача решается методом динамического программирования. Алгоритм поиска оптимального решения задачи основывается на многошаговом разложении исходного критерия I на временном отрезке [t^нач, t^кон]:

1. Исходный временной интервал разбивается с шагом t_s, соответствующим времени промывки каждой детали.

2. Первый из полученных временных отрезков разбивается с шагом t.

3. В каждой из полученных точек, начиная с t_s^кон и двигаясь к t_s^нач, определяются оптимальные управления U (G^вод(ф), {G_j^пром(ф)}) для промывки текущей детали.

4. Далее п. 2 и 3 выполнялись для каждого временного отрезка, полученного в п. 1. Вычисления продолжаются до достижения последнего отрезка.

Шаг t определяется длительностью t, за которое исполнительное устройство переходит из одного режима в другой. Исходя из анализа полученных решений t = 100 t.

Приведены результаты решения данной задачи для четырех схем промывки после трех процессов: хромирование в саморегулирующемся электролите, никелирование и кислое цинкование. Рассматривались двух- и трехступенчатые промывки при разрешении перераспределения промывных вод между ступенями и при запрете перераспределения промывных вод (прямоточный режим).

Результаты решения сведены в табл. 1, в которой представлены результаты, полученные при решении задачи (оптимальные), и результаты для критерия I, полученные при организации промывки согласно рекомендациям ГОСТ 9.314 (неоптимальные).

Таким образом, для прямоточной двухступенчатой промывки критерий улучшился на 32 %, для прямоточной трехступенчатой промывки на 29 %, для противоточной двухступенчатой промывки на 30 %, а для противоточной трехступенчатой на 48 %.

Далее решалась задача оптимального управления системой водооборота. Данная задача решалась методом динамического программирования. Алгоритм поиска оптимального решения задачи, так же как и в случае управления многоступенчатой промывкой, основывается на многошаговом разложении исходного критерия I на временном отрезке [t^нач, t^кон].

Таблица 1. Результаты решения задачи 1 при многоступенчатой промывке

Наименование технического процесса	Концентрация отмываемого компонента, г/л	Значение критерия I (неопт/оптим)
	С0	Сзад	прямоточная	противоточная
			2-ступенчатая	3-ступенчатая	2-ступенчатая	3-ступенчатая
Хромирование	230	0,02	48,8/32,4	19,6/14,1	26,1/18,2	15,1/8,1
Никелирование	52	0,01	27,3/19,1	14/10,1	15,9/12,4	11,8/6,5
Цинкование	50	0,01	26,5/18,1	12,9/9,2	15,8/11,2	11,8/6,2

1. Исходный временной интервал разбивается с шагом t_s, соответствующим перемещению детали между технологическими операциями.

2. Первый из полученных временных отрезков разбивается с шагом t.

3. в каждой из полученных точек, начиная с t_s^кон и двигаясь к t_s^нач, определяются оптимальные управления U(G^вод(ф), {G^пр(ф)}) для каждой операции промывки.

4. Далее п. 2 и 3 выполнялись для каждого временного отрезка, полученного в п. 1. Вычисления продолжались до достижения последнего отрезка.

Приведено решение задачи для системы водооборота, содержащей четыре одноступенчатые промывки после операций обезжиривания и двухступенчатую промывку после операции нанесения покрытия. Значение целевого критерия составило I = 1516 л, при исходной организации системы согласно ГОСТ 9.314-90 I = 3648 л.

Далее решалась задача 2 оптимального управления реагентной очисткой сточных вод. В задаче необходимо определить количество объемов n, которые последовательно подвергаются очистке для достижения минимума (2). Рассматриваемая задача является конечномерной. На значение n сверху наложены технологические ограничения.

Алгоритм решения задачи следующий.

1. Временной интервал [t^нач, t^кон], на котором определена функция G^сточ(ф), являющаяся решением одной из задач 1 - 3, последовательно разбивается на отрезки n = 1, 2, 3, … .

2. Поочередно, для каждого из отрезков решается система уравнений математической модели.

3. Процесс завершается, если между текущим и предыдущим значением разница в значении критерия (2) составит менее 20 % (требование к замкнутым системам водооборота).

Приведено решение задачи очистки сточных вод с промывной операцией после хромирования. Входными данными являлись результаты решения задачи 1 для двухступенчатой промывки после операции хромирования. Было получено оптимальное значение n = 3, при котором возврат сточных вод на рассматриваемом интервале составил 84 %. Рассматривалось решение задачи 2 для наиболее общего случая, полученного при решении задачи 1. Было получено оптимальное значение n = 3, при котором возврат сточных вод на рассматриваемом интервале составил 87 %.

Четвертая глава посвящена выбору структуры системы управления, выбору технических средств системы управления, приведены основные данные о внедрении систем управления.

Анализ технологических процессов промывки деталей, процессов очистки, разработок в области автоматизации гальванических процессов, а также структура разработанных алгоритмов показали, что система управления должна иметь двухуровневую, частично децентрализованную структуру (рис. 5).

Рис. 5. Функциональная схема двухуровневой системы управления

Показано, что для удовлетворения предъявленным требованиям на верхнем уровне целесообразно применять ЭВМ, на нижнем уровне - промышленный микроконтроллер. Проведен расчет вычислительных ресурсов с последующим выбором технических средств.

Внедрение системы производилось на предприятии ОАО «Орбита» г. Саранск в 2006 г. Управление осуществлялось системой промывки после операций химического обезжиривания, электрохимического обезжиривания, активирования и защитного цинкования в сернокислом электролите на действующем объекте. Производственная программа состоит из широкой номенклатуры изделий. Система управления построена на ПЭВМ на базе процессора Pentium IV и микроконтроллера Adam5000. Программы управления рассчитывались на этапе проектирования с последующей записью в память системы. Сокращение потребления ресурсов составило 53 %. В 2007 г. внедрение системы производилось на создаваемом предприятии ОАО «Сибирский лифт», г. Омск. Объект управления: гальваническая линия АЛГ-033 защитного цинкования, фосфатирования и промасливания с системой очистки сточных вод реагентным методом. Система управления выполнена на серийно впускаемой ПЭВМ на базе процессора Pentium IV и микроконтроллера Shnider Electric. Программы управления рассчитывались на этапе проектирования с последующей записью в память системы.

Основные результаты и выводы

1. Сформированы критерии оптимального управления системой замкнутого водооборота, учитывающие потребление ресурсов системами промывки и качество промывки. Поставлена задача оптимального управления системой замкнутого водооборота по критерию минимального потребления ресурсов при обеспечении заданного качества и производительности.

2. Разработана математическая модель процесса промывки в ванне, учитывающая режим работы промывной ванны и протекание процесса промывки во времени.

3. Разработана математическая модель процесса многоступенчатой промывки, учитывающая схему распределения водных ресурсов между ваннами и математическая модель системы водооборота, учитывающая процесс перераспределения водных ресурсов между промывными операциями.

4. Проведена идентификация математических моделей и установлена их адекватность исследуемым объектам.

5. На основе исследования методов динамического программирования и решения вариационных задач предложен эффективный метод решения задачи оптимального управления многоступенчатой промывки, системой водооборота гальванической линии и реагентной очисткой сточных вод.

6. Выбраны технические средства системы управления системой замкнутого водооборота, разработано программное обеспечение, реализующее алгоритмы оптимального управления.

7. Созданы системы управления на базе промышленного контроллера и ПЭВМ.

8. Проведено промышленное внедрение разработанных систем управления замкнутым водооборотом гальванических линий, подтвердившее их работоспособность и эффективность. Потребление ресурсов сократилось на 84 %.

Основные результаты диссертации опубликованы в следующих работах

1. Милованов, И.В. Управление очисткой сточных вод гальванического производства от шестивалентного хрома / И.В. Милованов, В.И. Лоскутов // Приборы и Системы. Управление, контроль, диагностика. - 2007.- № 10. - с. 8 - 11

2. Милованов, И.В. Математическое моделирование процессов промывки в технологиях нанесения гальванических покрытий / И.В. Милованов, В.И. Лоскутов // Химическая промышленность сегодня. - 2008.- № 3. - с. 38 - 41.

3. Касьянов, А.Н. К вопросу о построении математической модели сточных вод реагентным методом / А.Н. Касьянов, В.И. Лоскутов // Тез. докладов IX научной конференции ТГТУ. - Тамбов, 2004. - с. 90 - 91.

4. Касьянов, А.Н. Покрытие мелких стальных деталей гальваническим способом / А.Н. Касьянов, В.И. Лоскутов, И.В. Милованов // Тез. докладов IX научной конференции ТГТУ. - Тамбов, 2004. - с. 91 - 92.

5. Лоскутов, В.И. Оптимальное управление вспомогательными процессами в гальванотехнике / В.И. Лоскутов // Современное оборудование гальванических производств : тез. докл. 4-й научно-практ. конф. - Тамбов, 2005. - с. 23 - 25.

6. Лоскутов, В.И. Оптимальное управление промывными операциями гальванических линий / В.И. Лоскутов // Современное оборудование гальванических производств : тез. докл. 5-й научно-практ. конф. - Тамбов, 2006. - с. 14 - 17.

7. Лоскутов, В.И. Постановка задачи оптимального управления процессом многоступенчатой промывки / В.И. Лоскутов // Составляющие научно-технического прогресса : тез. докл. 2-й междунар. конф. - Тамбов, 2006. - С. 86 - 88.

Размещено на Allbest.ru

...