УДК 681.513.675:664.12

В системах автоматизації випарних установок (ВУ) завжди створюються контури стабілізації рівнів продукту в окремих корпусах. Точність підтримання рівнів безпосередньо впливає на техніко-економічні показники функціонування ВУ, забезпечуючи максимальне значення коефіцієнта теплопередачі та значення витрати гріючої пари [1]. Як правило контури стабілізації рівнів використовують пропорційні регулятори, які не забезпечують необхідних показників якості перехідних процесів в умовах інтенсивних збурень (змінювання відборів вторинної пари, витрати продукту на вході та виході ВУ). Задача стабілізації рівнів продукту ускладнюється, коли за умов значної продуктивності на різних ступенях випарювання встановлюються два випарних апарати. Так Лохвицький цукровий завод  має 5-корпусну ВУ, при цьому 1, 2, 3 корпуси складаються з двох апаратів (А, Б), а 4 та 5 корпуси – з одного. Для покращення якості регулювання застосували ПІД-регулятори рівня, які формували сигнали керування на регулювальні органи, встановлені на вході кожного корпуса. Значення рівня в апараті Б значною мірою залежить від роботи суміжних корпусів, що приводить до суттєвих відхилень від заданого значення (рис. 1, 2).

В сезоні 2005 року в системі регулювання рівнів застосовано та проведено дослідження функціонування нечіткого регулятора, реалізованого на контролері SIMATIC S7 з  використанням технології штучного інтелекту [1, 2] FUZZY LOGIC (нечітка логіка). Методика застосовується у випадках, де переоцінка моделі об'єкта не може бути здійснена в реальному режимі часу, але зміни спостережних координат в об'єкті мають стрибкоподібний характер. Особливістю такого регулювання є врахування кількох змінних для формування керуючого впливу, до того ж виміряні аргументи реалізують свої зміни в статиці.

Такий підхід особливо важливий для тих систем, де коефіцієнт впливу між виміряними величинами та впливом на об'єкт має змінюватися достатньо швидко, причому вхідні дані, якими доводиться оперувати, змінюються постійно, а оцінка їх значень має невисоку точність. Методикою такого керування є заміна складної математичної моделі об'єкта логічною моделлю. Для встановлення логічних правил керування приймається досвід оператора, що керує об'єктом. Для реалізації нечіткого регулятора застосовується система типу Мамдані [3]:

Реалізація правил логічного висновку проводиться на підставі таблиці відповідності, яка формує найпростішу логічну конструкцію у вигляді нечітких термів (табл. 1).

Таблиця1

Якщо в процесі фазифікації термам, що визначають стан технологічних змінних, присвоїти симетричні функції активації, з чітко визначеними межами, то реакція виконавчого механізму буде мати стрибкоподібний характер. Для підвищення точності позиціонування виконавчого механізму кожний стан описується трьома термами: зростанням (BIG), характерністю (SMAL) і спадом (NULL).

Міра нечіткості оцінок  технологічних змінних, що активують відповідне значення терму, забезпечує завадозахищеність алгоритму, зменшує кількість зайвих перемикань виконавчого механізму, що є необхідним для регулювання швидкоплинних процесів в промислових умовах. Отже, збільшення зони невизначеності дозволяє уповільнювати зміну стану управляючих діянь (виконавчих органів). Міра перетину множин встановлюється на підставі інтуїтивного представлення про необхідний вплив для реалізованого стану та розміру множин, якими представлено відповідний терм.

Найбільш ефективно алгоритм працює на подвійному випарному апараті 3-тьої ступені, що має найбільш складні для стабілізації умови регулювання (рис. 3).

Після впровадження алгоритму нечіткого регулятора зменшується динамічна похибка регулювання та час перехідного процесу (рис. 4), також зростає інтенсивність випарювання, про що може свідчити відповідні коливання рівня у ВУ. Так, аналізуючи результати до і після впровадження нечіткого регулювання маємо тенденцію до збільшення продуктивності ВУ.

В результаті впровадженого алгоритму нечіткого регулювання було досягнено стабілізації рівнів по корпусам випарної станції, зменшена динамічна похибка та час перехідного процесу, що підвищило дійсну продуктивність випарної установки. Встановлена відповідність технологічному регламенту випарювання зменшила вміст цукру в конденсаті, що повертається на пароутворення. Також зникла необхідність адаптації коефіцієнтів підсилення ПІД-регулятора при змінюванні режимів роботи ВУ.

1.                  Рыжов А. П. Оценка степени нечеткости и ее применение в системах искусственного интеллекта. Интеллектуальные системы. Т.1, Вып. 1 - 4, Москва, МНЦ КИТ, 1996, с. 95 – 102.

2.                  Рыжов А. П. Элементы теории нечетких множеств и ее приложения. Москва, МНЦ КИТ, 1996, 81с..

3.                  Шапиро Д. И. Организационные системы управления: использование расплывчатых категорий. М., Энергоатомиздат, 1983, 117с..