Структурный синтез АСУ системы гидротранспортирования на основе принципа симметрии
У статті розглянуто структурний синтез автоматичної системи управління внутріфабрічной гідротранспортного мережі, заснований на принципі симетрії.
Збережено в:
| Дата: | 2012 |
|---|---|
| Автори: | , |
| Формат: | Стаття |
| Мова: | Russian |
| Опубліковано: |
Інститут геотехнічної механіки імені М.С. Полякова НАН України
2012
|
| Назва видання: | Геотехническая механика |
| Онлайн доступ: | https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/53664 |
| Теги: |
Додати тег
Немає тегів, Будьте першим, хто поставить тег для цього запису!
|
| Назва журналу: | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| Цитувати: | Структурный синтез АСУ системы гидротранспортирования на основе принципа симметрии / Л.И. Мещеряков, С.Д. Приходченко // Геотехническая механика: Межвед. сб. науч. тр. — Днепропетровск: ИГТМ НАНУ, 2012. — Вип. 97. — С. 289-293. — Бібліогр.: 3 назв. — рос. |
Репозитарії
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine| id |
nasplib_isofts_kiev_ua-123456789-53664 |
|---|---|
| record_format |
dspace |
| spelling |
nasplib_isofts_kiev_ua-123456789-536642025-02-23T20:07:09Z Структурный синтез АСУ системы гидротранспортирования на основе принципа симметрии Structural syntesis of acs hydrotransport system based on a symmetry principles Мещеряков, Л.И. Приходченко, С.Д. У статті розглянуто структурний синтез автоматичної системи управління внутріфабрічной гідротранспортного мережі, заснований на принципі симетрії. In this article the structural synthesis of automatic control system factory-indoor hydro transport network, based on the principle of symmetry has described. 2012 Article Структурный синтез АСУ системы гидротранспортирования на основе принципа симметрии / Л.И. Мещеряков, С.Д. Приходченко // Геотехническая механика: Межвед. сб. науч. тр. — Днепропетровск: ИГТМ НАНУ, 2012. — Вип. 97. — С. 289-293. — Бібліогр.: 3 назв. — рос. 1607-4556 https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/53664 681.518.54 ru Геотехническая механика application/pdf Інститут геотехнічної механіки імені М.С. Полякова НАН України |
| institution |
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| collection |
DSpace DC |
| language |
Russian |
| description |
У статті розглянуто структурний синтез автоматичної системи управління внутріфабрічной гідротранспортного мережі, заснований на принципі симетрії. |
| format |
Article |
| author |
Мещеряков, Л.И. Приходченко, С.Д. |
| spellingShingle |
Мещеряков, Л.И. Приходченко, С.Д. Структурный синтез АСУ системы гидротранспортирования на основе принципа симметрии Геотехническая механика |
| author_facet |
Мещеряков, Л.И. Приходченко, С.Д. |
| author_sort |
Мещеряков, Л.И. |
| title |
Структурный синтез АСУ системы гидротранспортирования на основе принципа симметрии |
| title_short |
Структурный синтез АСУ системы гидротранспортирования на основе принципа симметрии |
| title_full |
Структурный синтез АСУ системы гидротранспортирования на основе принципа симметрии |
| title_fullStr |
Структурный синтез АСУ системы гидротранспортирования на основе принципа симметрии |
| title_full_unstemmed |
Структурный синтез АСУ системы гидротранспортирования на основе принципа симметрии |
| title_sort |
структурный синтез асу системы гидротранспортирования на основе принципа симметрии |
| publisher |
Інститут геотехнічної механіки імені М.С. Полякова НАН України |
| publishDate |
2012 |
| url |
https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/53664 |
| citation_txt |
Структурный синтез АСУ системы гидротранспортирования на основе принципа симметрии / Л.И. Мещеряков, С.Д. Приходченко // Геотехническая механика: Межвед. сб. науч. тр. — Днепропетровск: ИГТМ НАНУ, 2012. — Вип. 97. — С. 289-293. — Бібліогр.: 3 назв. — рос. |
| series |
Геотехническая механика |
| work_keys_str_mv |
AT meŝerâkovli strukturnyjsintezasusistemygidrotransportirovaniânaosnoveprincipasimmetrii AT prihodčenkosd strukturnyjsintezasusistemygidrotransportirovaniânaosnoveprincipasimmetrii AT meŝerâkovli structuralsyntesisofacshydrotransportsystembasedonasymmetryprinciples AT prihodčenkosd structuralsyntesisofacshydrotransportsystembasedonasymmetryprinciples |
| first_indexed |
2025-11-24T23:11:41Z |
| last_indexed |
2025-11-24T23:11:41Z |
| _version_ |
1849715224154734592 |
| fulltext |
289
железорудного бассейна // Кривой Рог: Изд-во Криворожского технического университета, 1999.– 70 с.
7. Медведева О.А. Восстановление аккумулирующей емкости хранилищ отходов обогащения методами гид-
ротранспорта / О.А. Медведева // Материалы международной научной конференции «Математические проблемы
технической механики – 2012», Днепропетровск – Днепродзержинск, 16-19 апреля 2012г.- Том 2. – С. 66-68.
8. Методические рекомендации по расчету технологических параметров намыва хвостов и их технологиче-
ские характеристики. -Киев: НИИСП Госстроя УССР, 1972. -78 с.
9. Акиньшин Л.П., Нелялин И.И. Определение фильтрационных потерь из хвостохранилищ методом моде-
лирования.- В кн.: Гидрогеологические прогнозы при разработке месторождений полезных ископаемых. -
Белгород: ВИОГЕМ, 1982, с.27-30.
10. Голяк С.А., Мельников Т.И., Бильченко В.Ф., Давлетова Р.М. Опыт проектирования и эксплуатации
хвостового хозяйства Лисаковского горно-обогатительного комбината. – Горный журнал, 1984, N5, с.41-43.
11. Гальперин A.M., Крячко О.Ю., Дергилев М.А. Геотехническое обслуживание гидроотвальных работ на
карьерах. - М.: ЦНИЭИугля, 1970. - 148 с.
12. Нурок, Г.А., Процессы и технологии гидромеханизации открытых горных работ [Текст] / Г.А. Нурок. –
М.: Недра, 1985. – 583 с.
13. Ялтанец, И.М. Рабочие параметры грунто-заборочных устройств плавучих землесосных снарядов и их конст-
руктивные особенности [Текст] / И.М. Ялтанец, Н.И. Леванов, И.Т. Мельников, В.М. Дятлов. – М.: МГГУ, 2005. – 236 с.
14. Блюсс, Б.А. Совершенствование технологий предобогащения ильменитовых руд / Б.А. Блюсс,
Н.А. Головач – Днепропетровск: Полиграфист, 1999. – 126 с.
15. Дэвидсон, И.Ф. Псевдоожижение твердых частиц. / И.Ф. Дэвидсон, Д. Харрисон. М.: Химия, 1965.-
184 с.
16. Уоллис, Г.Б. Одномерные двухфазные течения. /Г.Б. Уоллис. М.: Мир, 1972.- 440 с.
УДК 681.518.54
Д-р техн. наук Л.И. Мещеряков,
инж. С.Д. Приходченко
(ГВУЗ «Национальный горный университет»)
СТРУКТУРНЫЙ СИНТЕЗ АСУ СИСТЕМЫ
ГИДРОТРАНСПОРТИРОВАНИЯ НА ОСНОВЕ ПРИНЦИПА
СИММЕТРИИ
У статті розглянуто структурний синтез автоматичної системи управління внутрі-
фабрічной гідротранспортного мережі, заснований на принципі симетрії.
STRUCTURAL SYNTESIS OF ACS HYDROTRANSPORT SYSTEM
BASED ON A SYMMETRY PRINCIPLES
In this article the structural synthesis of automatic control system factory-indoor hydro transport
network, based on the principle of symmetry has described.
В настоящее время в качестве математических моделей горных электроме-
ханических комплексов применяются модели, основанные на использовании
систем дифференциальных уравнений. В то же время, операторная форма мето-
да цепных дробей позволяет по эквивалентным схемам, пропустив этапы соз-
дания и расчета дифференциальных уравнений, определить значения переда-
точных функций. Сформированные этим методом передаточные функции, опи-
сывающие динамику исследовательского комплекса, могут быть использованы
как диагностические математические модели.
Ограничением этого метода является то, что все взаимодействия в модели
должны быть сведены к крутящим моментам[1].
Методология структурно-алгоритмического синтеза САУ на основе прин-
ципа симметрии [2], актуальна и в случае автоматизации систем гидротранс-
290
порта, а, значит, базовая структура системы внутрифабричного гидротранспор-
та может быть представлена следующим образом (рис. 1).
M(J1,2) – моменты инерции сосредоточенной массы; hij – коэффициент внутреннего
трения соединения ij; kij – коэффициент жесткости соединения ij
Рис. 1 – Базовая структура системы внутрифабричного гидротранспорта
При этом, важным требованием к системе управления является компенсация
собственной динамики горного электромеханического комплекса с обеспечени-
ем наилучшего воспроизведения по среднеквадратичному критерию заданного
ступенчатого управляющего воздействия.
При решении задач управления применительно к системам гидротранспор-
тирования, развивая модели систем горных и горно-металлургических агрега-
тов [1], допустимо описание динамики внутрифабричной гидротранспортной
сети в виде системы уравнений четвертого порядка, при которых возбужденное
движение описывается системой дифференциальных уравнений вида
⎪
⎪
⎩
⎪
⎪
⎨
⎧
++++=
+++=
+++=
+++=
,
;
;
;
44443432421411
4343332321313
4243232221212
4143132121111
Umbbbbp
bbbbp
bbbbp
bbbbp
ηηηηη
ηηηηη
ηηηηη
ηηηηη
(1)
где ηi, bij, mi, U – результаты преобразования координат реальных переменных
состояния электромеханических систем по методике Садового[2].
Тогда для системы гидротранспортирования управляющие воздействия, на-
пример, по напору (Н) или изменению частоты вращения (ω), для системы чет-
вертого порядка минимизации функционала
∫ ∑
∞ ∞
=
⎟⎟
⎠
⎞
⎜⎜
⎝
⎛
+=
0 0,
2
4
ˆ dtcUwI
ki
kiik ηη , wik = wki (2)
могут быть представлены как
291
1
3
44
2
342414
044 ˆ
η⎟⎟
⎠
⎞
⎜⎜
⎝
⎛
++++−= pvpvpvv
p
v
c
MU , (3)
где v44=1, v34=a4, v24=a3, v14=a2, v04=a1, определяются из системы (1), в форме
Фробениуса, расширенной до вида
⎪
⎩
⎪
⎨
⎧
+−−−−=
==
==
,
;;
;;
4443322114
4332
2110
UMaaaap
pp
pp
ηηηηη
ηηηη
ηηηη
(4)
Функция Ляпунова в этом случае описывается как
2
4444334
2
333
41243223
2
222411431132112
2
111
4004300320021001
2
000
4
0,
2
22222
2222)(
ηηηη
ηηηηηηηηηηηη
ηηηηηηηηηηηη
vvv
vvvvvvv
vvvvvvV
n
ki
kiik
++++
++++++++
+++++== ∑
=
=
(5)
где ij – коэффициенты функции Ляпунова после перехода в координатный ба-
зис ( Uvv n ,...1 ) [2].
Вычислив коэффициенты функции Ляпунова и коэффициенты интегранта
функционала 4Î , можно прийти к конечному отображению управляющего воз-
действия U, формирующегося в виде выражения
( )444334224114004
4 ηηηηη vvvvv
c
mU ++++−= , (6)
Тогда дробно-рациональное выражение передаточной функции для системы
гидротранспортирования, отражающее структуру рис. 1, формализуется в виде
( )( )
2,02,1
2
2,2
3
2,3
4
2,4
5
2,5
6
2,6
7
2,7
8
2,8
9
2,9
10
2,10
1,01,1
2
1,2
3
1,3
4
1,4
5
1,5]0[
ccccccccccc
cccccc
jBW n +−++++++++
−++++
=
ωωωωωωωωωω
ωωωωω
ω , (7)
где ci,j – постоянные однозначно определяющие исходное состояние системы.
Принимая за основу данную модель, а также модель системы гидротранс-
порта, предложенную в [3] для системы внутрифабричного гидротранспорта,
можно перейти к схеме, представленной на рис. 2.
Цифровое моделирование данной схемы представлено на рис. 3.
На рис. 4 представлены амплитудно-частотные характеристики передаточ-
ных функций элементов интегрированной структуры системы гидротранспор-
тирования
292
Рис 2 – Структурная интегрированная технологическая и техническая схема системы
гидротранспортирования, отображенная через цепные приведенные схемы динамических
моделей.
Рис. 3 – Базовая модифицированная структурная схема замкнутой системы
управления
0 3 6 9 12 15 18 21 24 27 30
0
1.5
3
4.5
6
7.5
9
10.5
12
13.5
15
B10 s( )
s
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
50−
10−
30
70
110
150
190
230
270
310
350
B1 S( )
S
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
500
400
300
200
100
0
100
200
300
400
500
B21 S( )
S
а б в
а – В10(S) – упругое соединение Ротор-Статор; б – В1(S) – упругое соединение Ротор-
Муфта; в – В1(S) – упругое соединение Муфта-Вал
Рис. 4 – Математически ожидаемые амплитудно-частотные характеристики цепных при-
веденных схем динамической модели структурных элементов ШН 5-ГРк8
При моделировании реакции системы управления на ступенчатое управ-
293
ляющее воздействие получены следующие зависимости (рис. 5)
0
0,2
0,4
0,6
0,8
1
1,2
1 3 5 7 9 11 13 15 17 19 21 23 25 27 29 31 33
Ряд1
0
0,2
0,4
0,6
0,8
1
1,2
1 3 5 7 9 11 13 15 17 19 21 23 25 27 29 31 33
Ряд1
Рис. 5 – Реакции системы управления на ступенчатое управляющее воздействие
По результатам структурного синтеза автоматизированной системы управ-
ления процессом внутрифабричного гидротранспортирования были получены
позитивные результаты, которые могут быть положены в основу эффективной
системы управления с оптимальными параметрами.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
Мещеряков Л. І. Методи і моделі ідентифікації та управління гірничими технологічними комплексами / Л.
І. Мещеряков // Д. Національний гірничий університет, 2009. – 263 с.
Садовой А. В. Системы оптимального управления прецизионными электроприводами / А. В. Садовой, Б. В.
Сухинин, Ю. В. Сохина.: под. Ред. А. В. Садового. – К.: ИКСМО, 1996. – 298 с., ил.
Приходченко С. Д. Построение математической модели шламового насоса и исследование ее динамиче-
ских характеристик / С. Д. Приходченко // Геотехническая механика: Межвед. сб. науч. тр. / Ин–т геотехниче-
ской механики НАН Украины им. Н.С. Полякова. – Днепропетровск, 2008. – Вып. 77. – С. 159-166
294
УДК 662.613.125:[621.224+621.18].001.2
Академик НАН Украины А.Ф.Булат
канд. техн. наук И.Ф. Чемерис
инж. Д.Н. Пимоненко
(ИГТМ НАН Украины)
ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ РАЗРАБОТКИ ГИДРОПАРОВОЙ
ТУРБИНЫ СО ЗНАКОПЕРЕМЕННЫМ ДВИЖЕНИЕМ РАБОЧЕГО
ТЕЛА ДЛЯ УТИЛИЗАЦИИ ИЗБЫТОЧНОГО
НИЗКОПОТЕНЦИАЛЬНОГО ТЕПЛА
Розглянута можливість утилізації низькопотенціального тепла у гідропаровий турбіні з
радіальним каналом, що описується рівнянням гвинтової лінії із зміною напряму руху робо-
чого тіла. Пропоноване технічне рішення забезпечує збільшення крутильного моменту і, от-
же, потужності турбіни.
THEORETICAL BASES OF DEVELOPMENT THE HYDROSTEAM
TURBINE WITH SIGN-VARIABLE MOVEMENT OF REACTION MASS
FOR UTILIZATION REDUNDANT LOW-POTENTIAL HEAT
The considered possibility utilization low-potential heat in hydrosteam turbine with radial
channel, described by equation to screw line with change direction movement of reaction mass. The
offered technical decision provides increase twisting moment and, hence, power of the turbine.
В настоящее время особую важность получила задача увеличения доли
электроэнергии, вырабатываемой за счет нетрадиционных и возобновляемых
видов энергоресурсов. Это связано, во-первых, с растущей стоимостью добы-
ваемого углеводородного топлива, и, во-вторых, с ратификацией нашей страной
в 2004 году Киотского протокола по снижению выбросов парниковых газов в
атмосферу. Существенной составляющей комплексного решения данной задачи
может быть полезное использование источников низкопотенциальной теплоты,
например в виде воды с температурой 90 ÷ 150 °С при реализации гидропарово-
го цикла.
Одним из возможных вариантов практической реализации гидропарового
цикла является гидропаровая турбина (ГПТ), работающая по принципу сегне-
рова колеса, которая отличается простотой схемы и конструкции [1-2]. В работе
ГПТ реализуются два основных физических явления. Первое − вращение ГПТ
за счет действия реактивных сил (моментов) струй вытекающей двухфазной
смеси. Второе − образование двухфазной смеси в потоке недогретой до насы-
щения воды при падении давления горячей воды в потоке до давления насы-
щенных паров. Именно явление парообразования воды в потоке позволяет в ус-
тановке с ГПТ полезно утилизировать энтальпию, запасенную в нагретой воде,
путем выработки электроэнергии при помощи электрического генератора, раз-
мещенного на валу турбины [3].
При разработке гидропаровых турбин следует учитывать действие инерци-
онных сил (центробежных и кориолисовых), которые в зависимости от конфи-
гурации радиального канала могут оказывать как позитивное, так и негативное
влияние на крутящий момент турбины. Для полезного использования кориоли-
совых и центробежных сил предложена турбина с радиальным каналом, описы-
|