CS266038B1

CS266038B1 - Nonlinear Adaptive Controller Connection

Info

Publication number: CS266038B1
Application number: CS878291A
Authority: CS
Inventors: Jiri Ing Csc Tuma; Jaroslav Ing Csc Marsik; Jan Ing Moravka
Original assignee: Tuma Jiri; Marsik Jaroslav; Moravka Jan
Priority date: 1987-11-18
Filing date: 1987-11-18
Publication date: 1989-11-14
Also published as: CS829187A1

Abstract

Řešení se týká zapojení nelineárního adaptivního regulátoru doby výtoku stálých dávek kapalných a sypkých hmot. Jeho podstata spočívá v tom, že je tvořeno čidlem doby výtoku posledně vysypané náplně zásobníku, jehož výstup je zapojen na prvý vstup prvého součtového bloku a současně na prvý vstup bloku adaptace parametru, dále je tvořeno blokem zadání doby výtoku náplně zásobníku, jehož výstup je zapojen na prvý vstup druhého součtového bloku, a dále je tvořeno blokem zadání počáteční šíře výtokové štěrbiny, jehož výstup je zapojen na prvý vstup zpožďovací paměti nastavené šíře výtokové štěrbiny, přičemž výstup bloku adaptace parametru je zapojen na druhý vstup prvého součtového bloku a současně na druhý vstup druhého součtového bloku, výstup prvého součtového bloku je připojen na prvý vstup podílového bloku, výstup druhého součtového bloku, je připojen na druhý vstup podílového bloku, jehož výstup je připojen na prvý vstup násobícího bloku, výstup násobícího bloku je zapojen na vstup regulátoru pro nastavení zadané šíře štěrbiny a současně na druhý vstup zpožďovací paměti nastavené šíře štěrbiny, jejíž výstup je zaveden na druhý vstup násobícího bloku a současně na druhý vstup bloku adaptace parametru.The solution concerns the connection of a nonlinear adaptive regulator of the discharge time of constant batches of liquid and bulk materials. Its essence lies in the fact that it consists of a sensor for the outflow time of the last emptied filling of the tank, the output of which is connected to the first input of the first summation block and simultaneously to the first input of the parameter adaptation block, it is further formed by a block for entering the outflow time of the tank filling, the output of which is connected to the first input of the second summation block, and it is further formed by a block for entering the initial width of the outlet slot, the output of which is connected to the first input of the delay memory of the set width of the outlet slot, while the output of the parameter adaptation block is connected to the second input of the first summation block and simultaneously to the second input of the second summation block, the output of the first summation block is connected to the first input of the quotient block, the output of the second summation block is connected to the second input of the quotient block, the output of the second summation block is connected to the first input of the quotient block, the output of the second summation block is connected to the input of the controller for setting the specified slot width and simultaneously to the second input of the delay memory of the set slot width, the output of which is introduced to the second input of the multiplication block and simultaneously to the second input of the parameter adaptation block.

Description

Vynález se týká zapojení nelineárního adaptivního regulátoru doby výtoku stálých dávek kapalných a sypkých hmot, zejména hmot téhož druhu a proměnlivých vlastností.The invention relates to the connection of a non-linear adaptive flow time regulator of constant doses of liquid and bulk materials, in particular materials of the same type and variable properties.

Při vyprazdňování zásobníků kapalných nebo sypkých hmot se při neměnné náplni mění doba výtoku v závislosti na velikost průtokového průřezu vypouštěcího zařízení. Mimo výše uvedených faktorů ovlivňují dobu výtoku fyzikální charakteristiky vypouštěného materiálu, jako například viskozita u hmot kapalných a velikost a tvar zrn u hmot sypkých. Společným znakem těchto fyzikálních charakteristik je to, že nejsou v praxi průběžně měřitelné,! když se v čase mění. Jestliže je vyžadováno, aby doba výtoku byla co možná nejblíže době žádané, pak časová proměnlivost vlastností vytékajících hmot vyžaduje průběžnou korekci nastavení výtokového průřezu podle změřené doby výtoku.When emptying liquid or bulk containers, the discharge time changes depending on the size of the flow cross-section of the discharge device. In addition to the above factors, the discharge time is affected by the physical characteristics of the discharged material, such as the viscosity of liquid masses and the size and shape of the grains of bulk solids. A common feature of these physical characteristics is that they are not continuously measurable in practice! when it changes over time. If the outflow time is required to be as close as possible to the desired time, then the time variability of the effluent properties requires a continuous correction of the outflow cross-section setting according to the measured outflow time.

Doba výtoku závisí na převrácené hodnotě průřezu výtokového otvoru reprezentovaného šíří výtokové štěrbiny.The outflow time depends on the inverse value of the cross-section of the outlet opening represented by the width of the outlet slot.

Přímka proložená dvěma body, které představují dvě doby výtoku a příslušné šíře štěrbiny, vymezuje na ose úsek o velikosti. Parametr je základní charakteristikou závislosti doby výtoku na převrácené hodnotě šíře štěrbiny.A line intersected by two points, representing the two outflow times and the respective width of the slit, defines a section of size on the axis. The parameter is a basic characteristic of the dependence of the outflow time on the inverse value of the slit width.

U doposud nejpropracovanějšího známého řešení regulátoru doby výtoku je akční veličina dána součtem přímovazební a zpětnovazební větve, přičemž parametry regulátoru jsou adaptovány podle parametrů průběžně identifikovaného modelu regulované soustavy.In the most elaborate known solution of the discharge time controller so far, the action variable is given by the sum of the direct-feedback and feedback branches, while the parameters of the controller are adapted according to the parameters of the continuously identified model of the regulated system.

Nevýhodou tohoto řešení regulace je složitost jak regulátoru, tak adaptačního algoritmu, obtížnost volby startovních hodnot určujících parametrů pro adaptaci a nutnost apriorní volby rychlosti adaptace každého parametru zvlášť. Složitost algoritmu řízení snižuje jeho účinnost a robustnost.The disadvantage of this control solution is the complexity of both the controller and the adaptation algorithm, the difficulty of choosing the start values determining the parameters for adaptation and the need for a priori choice of the adaptation rate of each parameter separately. The complexity of the control algorithm reduces its efficiency and robustness.

Uvedené nevýhody odstraňuje zapojení nelineárního adaptivního regulátoru doby výtoku stálých dávek kapalných nebo sypkých hmot téhož druhu proměnlivých vlastností, vytékajících ze zásobníku, podle vynálezu. Jeho podstata spočívá v tom, že je tvořeno čidlem doby výtoku posledně vysypané náplně zásobníku, jehož výstup je zapojen na prvý vstup prvého součtového bloku a současně na prvý vstup bloku adaptace parametru, dále je tvořeno blokem zadání doby výtoku nýplně zásobníku, jehož výstup je zapojen na první vstup druhého součtového bloku, a dále je tvořeno blokem zadání počáteční šíře výtokové štěrbiny, jehož výstup je zapojen na prvý vstup zpožďovací paměti nastavené šíře výtokové štěrbiny, přičemž výstup bloku adaptace parametru je zapojen na druhý vstup prvého součtového bloku a současně na druhý vstup druhého součtového bloku, výstup prvého součtového bloku je připojen na prvý vstup podílového bloku, výstup druhého součtového bloku, je připojen na druhý vstup podílového bloku, jehož výstup je připojen na prvý vstup násobícího bloku, výstup násobícího bloku je zapojen na vstup regulátoru pro nastavení zadané šíře štěrbiny a současně druhý vstup zpoždovací paměti nastavené šíře štěrbiny, jejíž výstup je zaveden na druhý vstup násobícího bloku a současně na druhý vstup bloku adaptace parametru.The above-mentioned disadvantages are eliminated by the connection of a non-linear adaptive flow time regulator of constant doses of liquid or bulk materials of the same kind of variable properties flowing out of the container, according to the invention. Its essence lies in the fact that it consists of a sensor of the outflow time of the last emptied tank filling, the output of which is connected to the first input of the first summing block and at the same time to the first input of the parameter adaptation block. to the first input of the second summing block, and further comprises a block of entering the initial width of the outlet slit, the output of which is connected to the first input of the delay memory of the set width of the outlet slit, the output of the parameter adaptation block being connected to the second input of the first summing block the output of the first sum block is connected to the first input of the sub-block, the output of the second sum block is connected to the second input of the sub-block, the output of which is connected to the first input of the multiplication block, the output of the multiplication block is connected to the controller input for setting the width of the slit and at the same time the second input of the delay memory of the set width of the slit, whose output is fed to the second input of the multiplication block and at the same time to the second input of the parameter adaptation block.

Výhodou zapojení nelineárního adaptivního regulátoru pro řízení doby výtoku dávek kapalných nebo sypkých hmot téhož druhu podle vynálezu je jednoduchost realizace a vyšší účinnost a robustnost. Předností tohoto regulátoru je rovněž jednoduchost výchozího nastavení parametrů a odolnost k poruchovým změnám vstupních veličin.The advantage of connecting a non-linear adaptive controller for controlling the outflow time of batches of liquid or bulk materials of the same type according to the invention is the simplicity of implementation and higher efficiency and robustness. The advantage of this controller is also the simplicity of the initial setting of parameters and resistance to fault changes of input variables.

Příklad zapojení nelineárního adaptivního regulátoru doby výtoku stálých dávek kapalných a sypkých hmot téhož druhu dle vynálezu je zobrazen v blokovém schématu na přiloženém výkresu na obr. 2. Na obr. 1 přiloženého výkresu je nakreslen graf závislosti doby T výtoku na převrácené hodnotě průřezu výtokového odporu, vyjádřené šířkou d výtokové štěrbiny.An example of the connection of a nonlinear adaptive flow time regulator of constant doses of liquid and bulk materials of the same type according to the invention is shown in the block diagram in the accompanying drawing in Fig. 2. expressed by the width d of the outlet slot.

Čidlo £ doby výtoku posledně vysypané náplně zásobníku je svým výstupem zapojeno na prvý vstup prvého součtového bloku £ a současně na prvý vstup bloku £ adaptace parametru. Výstup bloku £ zadání doby výtoku náplně zásobníku je připojen ňa první vstup druhého součtové3 ho bloku £. Výstup bloku 10 zadání počáteční šíře výtokové štěrbiny je připojen na prvý vstup zpoždovací paměti 2 nastavené šíře výtokové štěrbiny. Výstup bloku £ adaptace parametru je připojen na druhý vstup prvého součtového bloku £ a současně na druhý vstup druhého součtového bloku £. Výstup prvého součtového bloku £ je připojen na prvý vstup podílového bloku £. Výstup druhého součtového bloku £ je připojen na druhý vstup podílového bloku £, jehož výstup je připojen na prvý vstup násobícího bloku £. Výstup násobícího bloku £ je připojen na vstup regulátoru 8 nastavení zadané šířky štěrbiny a současně na druhý vstup zpoždovací paměti £ nastavení šíře štěrbiny. Výstup zpoždovací paměti £ je připojen na druhý vstup násobícího bloku £ a současně na druhý vstup bloku 2 adaptace parametru.The output time sensor £ of the last emptied hopper charge is connected by its output to the first input of the first summing block £ and at the same time to the first input of the parameter adaptation block £. The output of the block £ for entering the discharge time of the tank filling is connected to the first input of the second total block £. The output of the block 10 for entering the initial width of the outlet slot is connected to the first input of the delay memory 2 of the set width of the outlet slot. The output of the parameter adaptation block £ is connected to the second input of the first summing block £ and at the same time to the second input of the second summing block £. The output of the first sum block £ is connected to the first input of the sub-block £. The output of the second sum block £ is connected to the second input of the sub-block £, the output of which is connected to the first input of the multiplication block £. The output of the multiplication block £ is connected to the input of the controller 8 for setting the specified slot width and at the same time to the second input of the delay memory £ for setting the slot width. The output of the delay memory £ is connected to the second input of the multiplication block £ and at the same time to the second input of the parameter adaptation block 2.

Žádaná hodnota doby výtoku jako vstupní veličina bloku 2 a skutečná doba výtoku jako vstupní veličina bloku £ se každá zvlášť zvětší ve dvou součtových blocích £, £ o velikost parametru -a, který je výstupní veličinou bloku adaptace £. Skutečná doba výtoku posledně nasypané nádrže upravená o parametr -a jako výstupní veličina prvého součtového bloku .3 je přivedena jako dělenec na prvý vstup podílového bloku £ a žádaná hodnota doby výtoku upravená o parametr -a jako výstupní veličina druhého součtového bloku £ je přivedena jako dělitel na druhý vstup podílového bloku £. Výstupní veličina podílového bloku £ je přivedena jako vstupní veličina do prvního vstupu násobícího bloku £. Do druhého vstupu násobícího bloku £ je přivedena jako vstupní veličina posledně nastavená šíře výtokové štěrbiny ze zpoždovací paměti 9 nastavení šíře výtokové štěrbiny. Výstupní veličina násobícího bloku £, kterou je dána nově nastavená velikost šíře výtokové štěrbiny, je přivedena jako vstupní veličina do regulátoru £ nastavení zadané šíře štěrbiny, který nastaví zadanou šíří výtokové štěrbiny vypouštěcího zařízení.The setpoint of the flow time as the input variable of block 2 and the actual flow time as the input variable of the block £ are each separately increased in two sum blocks £, £ by the size of the parameter -a, which is the output variable of the adaptation block £. The actual outflow time of the last filled tank adjusted by parameter -a as the output of the first sum block. to the second input of unit block £. The output variable of the division block £ is fed as an input variable to the first input of the multiplication block £. The last set width of the outlet slot from the delay memory 9 of the setting of the width of the outlet slot is fed to the second input of the multiplication block 6 as an input variable. The output value of the multiplication block £, which is given by the newly set size of the outlet slot width, is fed as an input quantity to the controller £ setting the specified slot width, which sets the specified outlet slot width of the discharge device.

Příkladné provedení zapojení nelineárního adaptivního regulátoru dle vynálezu je uvedeno pro řízení doby vyprazdňování materiálových komor bezzvonové sazebny vysoké pece. Dva základní druhy sypaných materiálů jsou ruda a koks. Pro každý z těchto druhů materiálu je nutno použít zvláštní regulátor. Doba toku musí u bezzvonové sazebny odpovídat době oběhu žlabu po stanovené dráze, která je např. 60 sec. Změřená poslední doba výtoku vsázkové komponenty téhož druhu nechť je 65 sec a nechť objem této komponenty je neměnný. Poslední nastavená šíře štěrbiny nechť je 40 cm a parametr -a nechť má velikost 75. Prodloužení doby toku způsobila nečekaná změna vlastností vypouštěného materiálu. Nelineární adaptivní regulátor nastaví novou šíři štěrbiny na hodnotu sec + 75 sec + 75 cm =An exemplary embodiment of the connection of a non-linear adaptive controller according to the invention is given for controlling the emptying time of the material chambers of the bell-free rate of a blast furnace. The two basic types of bulk materials are ore and coke. A separate regulator must be used for each of these types of material. The flow time of a bell-free tariff must correspond to the time of circulation of the trough along a specified path, which is, for example, 60 sec. Let the measured last discharge time of a batch component of the same type be 65 sec and let the volume of this component be constant. Let the last set width of the slit be 40 cm and let the parameter -a be 75. The extension of the flow time was caused by an unexpected change in the properties of the discharged material. The nonlinear adaptive controller sets the new slot width to sec + 75 sec + 75 cm =

41,48 cm, tj. 1,5 cm širší, aby byl výtok zrychlen. Údaje o době toku poslední dávky a příslušné šíře štěrbiny vstoupí do bloku adaptace, kde se opraví parametr a. Možným postupem adaptace je proložení přímky v grafu na obr. 1 dvěma body představujícími poslední a předposlední sypání. Vypočtená mezní šíře štěrbiny se porovná s minule platnou hodnotou mezní šířky štěrbiny a podle smyslu odchylky se získá nový odhad mezní šíře štěrbiny přičtením nebo odečtením zvolené diference od původní hodnoty.41.48 cm, ie 1.5 cm wider, to accelerate the outflow. The data on the flow time of the last batch and the corresponding width of the slit enter the adaptation block, where the parameter a is corrected. A possible adaptation procedure is to intersect the line in the graph in Fig. The calculated slit width is compared to the last valid slit width value, and a new estimate of the slit width is obtained by adding or subtracting the selected difference from the original value, depending on the meaning of the deviation.

Vedle uplatnění regulátoru podle vynálezu při řízení doby vyprazdňování materiálových komor bzzvonové sazebny lze vynález užít rovněž při dávkování surovin v dalších oblastech hutnického, chemického, potravinářského průmyslu a v energetice.In addition to the application of the regulator according to the invention in controlling the emptying time of the material chambers of the bell-rate tariff, the invention can also be used for dosing raw materials in other areas of the metallurgical, chemical, food and energy industries.

Claims

OBJECT OF THE INVENTION

Connection of a non-linear adaptive regulator of the outflow time of constant doses of liquid and bulk materials of the same type with variable properties for outflow from a container provided with a discharge device with adjustable outlet gap width and a device for detecting the outflow time of the tank filling the discharge time of the last emptied hopper filling, the output of which is connected to the first input of the first summing block (3) and at the same time to the first input of the parameter adaptation block (5). first input of the second sum block (4), and further formed by a block (10) of entering the initial width of the outlet slot, the output of which is connected to the first input of the delay memory (9) of the set width of the outlet slot, the output of the parameter adaptation block (5) being connected. to the second input of the first sum block (3) and at the same time to the second input of the second sum block (4), the output of the first sum block (3) is connected to the first input of the sub-block (6), the output of the second summing block (4) is connected to the second input of the sub-block (6), the output of which is connected to the first input of the multiplication block (7), the output of the multiplication block (7) is connected to the input of the controller (8) for setting the specified slot width and at the same time to the second input of the delay memory (9) of the set slot width, the output of which is fed to the second input of the multiplication block (7) and simultaneously to the second input of the parameter adaptation block (5).