?i = X(i-1)0/Xi0; i = 2,n, (14)

то после дозирования компонента Xi-1 уставка задатчика дозатора компонента Хi, дозируемого на j+1 этапе, определится из соотношения

- коэффициенты долевого содержания компонентов смеси; Uj+1 - уставка задатчика дозатора компонента Хi, дозируемого на j+1-м этапе.

На рис.5 представлен граф алгоритма связного дозирования по условию (14), а на рис. 6 - структурная схема системы управления, реализующая это условие.

Рис.5. Граф алгоритма связного дозирования n компонентов смеси

Рис.6. Функциональная схема системы управления связным последовательным дозированием n компонентов смеси

Очевидно, что приращение результирующей массы смеси ?Vp в каждом цикле будет зависеть как от вида критерия, связывающего массы i -го и j - го компонентов смеси, так и от очередности дозирования компонентов.

Управление дозированием компонентов бетонной смеси прпедполагает выполнение условия:

- соответственно нижняя и верхняя допустимые границы колебания отдозированной массы i - го компонента., рассчитанные по (16).

Целесообразно использовать более универсальное условие:

Если из (16) известны допустимые пределы колебания рецептуры смеси, то показатель качества управления многокомпонентным дискретным дозированием может быть записан в виде условия:

где Vi - результирующая массы смеси

Одним из основных требований, предъявляемых к качеству управления процессом дискретного дозирования компонентов смеси является обеспечение выполнения технологических условий (16), (17).

Если потребовать, чтобы в каждом цикле дозирования соблюдались эти условия, то задачей системы управления, в общем случае, является обеспечение минимума по управляющему параметру Vi:

то критерий оптимальности, минимизирующий погрешности дозирования запишется в следующем виде:

где Vpj - прогнозируемая перед j -м этапом результирующая масса смеси Vp.

Косвенной оценкой качества функционирования данной системы управления может служить критерий суммарной дисперсии:

Четвертая глава посвящена разработке математических зависимостей процессов связного дозирования от законов управления и ограничений на погрешности дозирования.

Критерий, оптимизирующий процесс дозирования, запишем в следующем виде:

при ограничениях

- допустимая погрешность дозирования j - го компонента.

Ставится задача определения оптимальных законов управления Ui и очередности Gi по принятому критерию оптимальности.

Закон управления дозами компонентов с учетом ограничений на допустимые погрешности дозирования запишется в виде:

Определена оптимальная очередность дозирования компонентов смеси, при которой критерий суммарной дисперсии имеет минимальное значение. Поскольку при данном алгоритме связного дозирования для n - компонентной смеси число очередностей дозирования равно n!, то среди них всегда найдется такая очередность, для которой критерий суммарной дисперсии имеет минимальное значение. Поэтому условие оптимальности по параметру Gi запишется в следующем виде:

- суммарная величина дисперсий погрешностей дозирования n компонентов смеси для каждой очередности дозирования Gi.

В (25) коэффициенты при дисперсиях DX2, DX3,…,Dn увеличиваются по мере перехода к следующему этапу дозирования. Если для очередности G1 соблюдается система неравенств:

DX1 > DX2 > DX3 >… >Dn, (26)

т.е. компоненты смеси дозируются в порядке убывания дисперсий Dxi, (i=1,n), то очередность G1 является оптимальной в множестве подобных G мощностью n!.

В пятой главе решены задачи синтеза структуры системы управления технологическим процессом связного дискретного дозирования и разработки опытного образца прибора для непосредственного определения консистенции бетонной смеси

На основе результатов теоретических исследований и разработанной функциональной схемы, была решена задача синтеза оптимальной структуры системы управления связным циклическим дозированием компонентов цементобетонной смеси, эффективность которой на основе разработанного закона управления достигалась коррекцией погрешностей доз компонентов смеси в процессе дозирования.

Используя результаты теоретических исследований, был реализован автоматизированный технический комплекс для управления связным дозированием компонентов цементобетонной смеси, структурная схема которого приведена на рис. 7.

Рис. 7. Структурная схема автоматизированного комплекса управления связным дозированием компонентов цементобетонной смеси

Для практической реализации системы управления был разработан опытный образец системы, предназначенной для управления дозаторным отделением.

Испытание системы управления и ее опытно-промышленная эксплуатация проводились на бетонном заводе ЗАО «Союз-Лес» (г. Москва), где были получены результаты процессов дозирования компонентов цементобетонной смеси с использованием разработанной системы и без неё. Всего было произведено измерений результатов дозирования в 250 циклах.

На рис.8 показаны результаты опытно-промышленной эксплуатации. Как видно, наблюдается значительное снижение колебаний величин (Vi.

Рис. 8 Результаты опытно-промышленной эксплуатации разработанной системы управления связным многокомпонентным дозированием (( - вариация доз при применении разработанной системы управления дозированием)

Проводимый лабораторией завода контроль прочности образцов цементобетона, приготовленных из контролируемых замесов, показал, что внедрение разработанной системы управления позволяет снизить вариацию прочности бетона, обусловленную погрешностью дозирования, в среднем на 5…12 %. Учитывая последнее, экономический эффект от внедрения системы управления достигается повышением качества готового изделия, а также снижением (ввиду увеличения однородности бетона по прочности) нормативного расхода цемента на приготовление 1,0 м3 смеси на 4…6%, в зависимости марки цементобетона.

В настоящее время не существует промышленных приборов для непосредственного определения консистенции бетонной смеси и, следовательно, ее готовности в процессе перемешивания. В диссертации разработан прибор для определения консистенции бетонной смеси на основе измерения уровня вибрации на промышленных бетоносмесительных установках.

ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ И РЕЗУЛЬТАТЫ РАБОТЫ

1. Исследование циклических дозаторов, применяемых на смесительных установках периодического действия для отмеривания сыпучих компонентов цементобетонной смеси, показало, что даже при высокой точности отдельно взятых элементов системы дозирования, такие системы в динамическом режиме взвешивания обладают погрешностями дозирования, превосходящими, иногда существенно, нормативные ошибки.