1.Наблюдающие устройства с адаптацией к внешним воздействиям

Пусть объект описывается уравнениемГде х-n- вектор состояния; у – скалярный выходной сигнал; у1 – n- вектор другой системы выходных сигналов; u-m-вектор управления; w-n-вектор внешних воздействий, не поддающихся непосредственному измерению; A,B,C,C1 –матрица с размерами nXn, nXm, 1Xn, nXn. Предлагаемое наблюдающее устройство описывается уравнениемГде К- матрица столбец nX1, a K-1- (nXn)- матрица, отличающаяся от С1 лишь тем, что в главной диагонали вместо единиц фигурируют коэффициенты К2. Это уравнение отличается от известного уравнения наблюдающего устройства идентификации интегральным членом.

В равновесном состоянии уравнение имеет вид 

Интегральные члены как бы восстанавливают в уравнениях наблюдающего устройства постоянные внешние воздействия wi , что обеспечивает в установившемся состоянии полное совпадение этих уравнений с уравнениями объекта.

Однако астатическому наблюдающему устройству идентификации свойственен недостаток, заключающийся в необходимости измерения переменных состояния, производные которых фигурируют в уравнениях объекта, содержащих внешнее возмущение w1. Эти переменные состояния не всегда доступны прямому измерению. Указанный недостаток можно устранить, если на объект действует только одно неизвестное внешнее возмущение w. Когда на объект действует одно постоянное возмущение w, не поддающееся прямому измерению, возмущение можно оценить астатическим наблюдающим устройством идентификации

2.Наблюдающиее устройство с адаптацией к параметрам объекта

2.1Каноническая форма объекта

Объект можно характеризовать следующим уравнением относительно переменных состояния  Где u, y –входной и выходной сигналы объекта, -диагональная (n-1)X(n-1)- матрица, элементами которой служат – λ1 (i=2,…,n).-коэффициенты усиления цепей адаптации, предназначены для настройки параметров  . Выбором этих коэффициентов можно оптимизировать скорость идентификации.

Требования к управлению уровнем:

уровень металла в кристаллизаторе должен быть надежно стабилизирован с возможно меньшими значениями подачи регулирования (площадь, ограниченная кривой переходного процесса) без статической ошибки или со статической ошибкой, не превышающей ± 20 мм;

затухание переходных процессов должно быть достаточно интенсивным;

динамические отклонения стопора или шиберного затвора от установившегося значения должны быть минимизированы (при соблюдении первого условия) с целью минимизации “пульсации” струи металла. Перерыва струи металла, подаваемого в кристаллизатор, быть не должно .

Выполнить перечисленные требования возможно при реализации

в Ремиконте П-, ПИ- или ПИД- законов регулирования и минимизации в процессе управления функционала вида:

гдe ε  – отклонение уровня от заданного значения в процессе регулирования; у – управляющее воздействие, поступающее от Ремиконта на стопор или шиберный затвор: m – весовой коэффициент.

Для увеличения динамической точности системы при наличии возмущения по скорости вытягивания слитка возможно применить комбинированную систему управления, использующую принципы управления по отклонению и возмущению. Для этого вводят прибор (тахогенератор) 3, измеряющий скорость вытягивания слитка В Ремиконтс вырабатывается корректирующее управляющее воздействие таким образом, что изменение скорости вытягивания слитка сразу компенсируется изменением притока металла из промежуточного ковша. При этом уровень металла в кристаллизаторе становится независимым (инвариантным) от возмущения по скорости вытягивания слитка.

Изображение выходной величины (уровня металла в кристаллизаторе)  h(р) может быть найдено по выражению

где W_об(р) - передаточная функция объекта по каналу управления, равная К_об/р ; W_обзz(р) -передаточная функция объекта по каналу возмущения, равная  1/р ; W_p(р) -передаточная функция ПИ- закона регулирования с коэффициентом k_pи постоянной интегрирования Т_H, равная k_p(Т_Hр+1)/ Т_Hр;  W_изм(р)-передаточная функция устройства, измеряющего уровень металла, равная k_изм(Т_измр+1);W_И.П.(р)- передаточная функция инвариантного преобразования.

Исходя из данного уравнения, инвариантность (независимость) выходной величины от возмущаемого воздействия получается при W_обзz(р)-W_об(р)W_p(р)W_И.П.(р) =0, откуда

Применительно к рассматриваемому Пропорционально Иинтегральному – закону регулирования передаточная функция инвариантного преобразования в Ремиконте имеет следующий вид:

т.е. соответствует передаточной функции дифференциатора.

При дозаторной (без стопора) подаче металла в кристаллизатор управление уровнем металла может осуществляться только изменением скорости вытягивания слитка.

Это же управляющее воздействие применяется и при литье сортовых заготовок малого сечения (когда необходимо иметь хорошее стабильное качество струи) и при отливке достаточно крупных заготовок в качестве дополнительного.

Тепловой режим кристаллизатора.

Управление тепловым режимом кристаллизатора обычно заключается в стабилизации перепада температур охлаждающей воды на выходе и входе в кристаллизатор (датчик 1) путем изменения расхода воды с помощью ПИ регулятора 3 (рис.1). Этот перепад задается максимально возможным по условиям отложения солей в кристаллизаторе с тем, чтобы обеспечить минимальный расход охлаждаемой воды. Так как температура воды на входе в кристаллизатор может меняться достаточно значительно, то применяется автоматическая коррекция с помощью устройства 4 задания регулятору 3 в сторону уменьшения при повышении температуры воды в магистрали и в сторону увеличения при уменьшении температуры воды (5 – задатчик расчетного значения температуры воды на входе).

Второй вариант управления тепловым режимом кристаллизатора связан с использованием соотношения: перепад температур – расход охлаждающей воды (рис.2.). Перепад температур с датчика 1 и заданное значение этого перепада с задатчика 2 поступают в регулятор 3, куда поступает сигнал от датчика расхода охлаждающей воды.

Когда температурный перепад отклоняется   от заданного значениярегулятор соотношения (3) воздействует на клапан подачи охлаждающей воды в направлении ликвидации данного отклонения, но не до нуля,а до некоторой величины, определяемой встречным сигналом от расходомера 4. Основным преимуществом данной системы управления является незначительная чувствительность к возмущениям по расходу воды. В случае изменения

подачи воды, связанного, например, с изменением давления в трубопроводе, регулятор соотношения быстро восстанавливает нужный расход воды и при этом перепад температуры практически не изменяется.

Рисунок 1. Система управления тепловым режимом кристаллизатора с коррекцией по температуре охлаждающей воды.

Рисунок 2. Система управления тепловым режимом кристаллизатора по соотношению: перепад температур – расход охлаждающей воды.

На МНЛЗ с маломеняющейся скоростью разливки можно просто стабилизировать расход охлаждающей воды, контролируя при этом разность температур воды на входе и выходе кристаллизатора Если перепад температур станет больше или меньше наиболее целесообразного, то оператор меняет вручную задание регулятору расхода воды. Безусловно, в современных условиях схемы pис.1 и рис.2 могут быть реализованы на регулирующих микропроцессорных контроллерах, в том числе на том же Ремиконте, что и регулирование уровня металла в кристаллизаторе.