Моделирование, управление и информационно-измерительное обеспечение автоматизированной системы управления сушкой зерна тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 05.13.07, кандидат технических наук Щеголеватых, Александр Сергеевич

• Щеголеватых, Александр Сергеевич
• кандидат технических наук
• 1998

Оглавление диссертации кандидат технических наук Щеголеватых, Александр Сергеевич

ОГЛАВЛЕНИЕ

ВВЕДЕНИЕ

I. АНАЛИЗ СУЩЕСТВУЮЩИХ СИСТЕМ АВТОМАТИЧЕСКОГО УПРАВЛЕНИЯ СУШКОЙ ЗЕРНА

1.1. Анализ объекта исследования

1.2. Обзор современных систем автоматизации управления технологическим процессом сушки зерна

1.3. Обзор существующих датчиков для измерения параметров технологического процесса сушки зерна

1.4. Постановка задачи и цель диссертационных исследований

/

Выводы по главе I

И. МОДЕЛИРОВАНИЕ ПРОЦЕССОВ И АГРЕГАТОВ СУШИЛЬНОГО ПРОИЗВОДСТВА

2.1. Описание функционирования зерносушилки и обоснование структурной схемы АСУТП

2.2. Математическая модель зерна как объекта сушки

2.3. Математическая модель процесса горения топлива

2.4. Математическая модель производства агента сушки

2.5. Математическая модель отлежки зерна в надсушильном бункере

2.6. Математическая модель сушки зерна в камере нагрева

Выводы по главе II

Ш. МОДЕЛИРОВАНИЕ ИЗМЕРИТЕЛЬНОЙ ИНФОРМАЦИОННОЙ

ПОДСИСТЕМЫ АСУТП СУШКИ ЗЕРНА

3.1. Математическая модель первичного преобразователя

3.2. Расчет параметров модели первичного преобразователя

3.3. Математическая модель импульсного датчика

3.4. Математическая модель расчета параметров электронной

части импульсного датчика

Выводы по главе III

IV. РАЗРАБОТКА АВТОМАТИЗИРОВАННОЙ СИСТЕМ УПРАВЛЕ-

НИЯ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИМ ПРОЦЕССОМ СУШКИ ЗЕРНА

4.1. Обобщенный алгоритм АСУТП сушки зерна

4.2. Оптимальное модальное управление процессом сушки

зерна

4.3. Выбор основных параметров измерительной информационной подсистемы АСУТП сушки зерна

4.4. Сходимость алгоритма АСУТП сушки зерна

4.5. Программное обеспечение АСУТП сушки зерна

Выводы по главе IV

V. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ

АСУТП СУШКИ ЗЕРНА

5.1. Экспериментальное определение оптимальных параметров АСУТП сушки зерна

5.2. Экспериментальные исследования модели импульсного датчика на негатроне

5.3. Исследование импульсных преобразователей на негатронах

5.4. Внедрение результатов диссертационной работы

Выводы по главе V

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

ПРИЛОЖЕНИЯ

Приложение 1

Приложение 2

Приложение 3

Приложение 4

Приложение 5

ЛИТЕРАТУРА

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Моделирование, управление и информационно-измерительное обеспечение автоматизированной системы управления сушкой зерна»

ВВЕДЕНИЕ

Обеспечение продоводьсвием является для человечества древнейшей и самой насущной проблемой. С развитием человеческого общества изменялось оборудование, совершенствовались технологические процессы перераьотки сельскохозяйственной продукции. Сохранность выращенного зерна обеспечивается главным образом путём сушки. Этот технологический процесс обеспечивает защиту от гниения, размножения вредителей, самовозгорания выращенного зерна. Процесс сушки достаточно сложный и энергоёмкий. Высушенный продукт не должен потерять своих вкусовых и биологических качеств (всхожести, энергии прорастания, содержания клейковины и др.). Существенно возросшие в новых экономических условиях требования к повышению качества сельхозпродуктов и снижению удельных энергозатрат невозможно удовлетворить без внедрения современной технологической и информационно-измерительной базы, которую представляют автоматизированные системы управления технологическими процессами (АСУТП).

Однако сложность математического моделирования процесса сушки зерна, его недостаточенная изученность, влияние большого числа возмущающих факторов, а также недостаточное обеспечение измерительно-информационной аппаратурой сдерживает развитие АСУТП сушки зерна.

Данная работа выполнялась в соответствии с координационный планом научно-технических работ Академии наук СССР на 1986-90 гт. по проблеме: "Разработать и внедрить в эксплуатацию автоматизированную систему управления технологическим процессом элеватора комбикормового на базе микропроцессорной техники - АСУТП "Элеватор комбикормовый", также по проблеме: "Обнаружение и подавление очагов самосогревания и горения", а также в рамках отраслевых планов Министерства хлебопродуктов Российской федерации на 1991-1995 гг.

В связи с этим тема диссертационной работы представляется весьма актуальной с научной и практической точек зрения В связи с этим тема диссертационной работы представляется весьма актуальной с научной и практической точек зрения.

Целью работы является разработка математического описания и алгоритмического обеспечения автоматизированной системы управления сушкой зерна на базе электронных импульсных датчиков для повышения технико-экономических показателей зерносушилок.

Достижение поставленной цели предполагает решение следующих задач:

1. Анализ существующих систем автоматизации, датчиков для измерения технологических параметров сушки зерна и алгоритмов автоматизированного управления;

2. Исследование и разработку моделей динамики отдельных стадий технологического процесса сушки зерна с учётом физико-химических закономерностей кинетики, гидродинамикии, тепло- и массообмена, пригодных для целей управления с помощью ЭВМ;

3. Создание измерительно-информационного обеспечения АСУТП на основе новых электронных приборов, разработку моделей и методов расчета импульсных датчиков технологических параметров сушки зерна;

4. Разработку алгоритмов управления на базе адаптивной математической модели, учёт особенностей модального управления, исследование сходимости алгоритмов управления сушкой зерна;

5. Экспериментальное исследование моделей, алгоритмов, импульсных датчиков и преобразователей; определение точности и устойчивости функционирования и внедрение АСУТП сушки зерна на действующих предприятиях.

Методы исследования. Теоретические исследования, проведенные в диссертационной работе, основаны на использовании теории моделирования и управления, теории информационно-управляющих систем, мате-

матического аппарата численных методов оценивания и оптимизации, теории устойчивости и подобия, функционального и матричного анализа.

Экспериментальные исследования проводились на основе существующих общероссийских и отраслевых стандартов на методы тестирования и обработку результатов измерения.

Научная новизна полученных результатов заключается в следующем:

1. Обоснованы и разработаны динамические модели отдельных стадий технологического процесса сушки зерна в зерносушилке, основанные на анализе и учёте физико-химических закономерностей и осуществления их идентификации по данным экспериментальных исследований;

2. Разработана структурная схема и адаптивный алгоритм модального управления зерносушилкой, отличающийся использованием редуцированной модели, параметры которой периодически подстраиваются по данным информационной системы;

3. Обоснованы критерии оценки точности датчиков технологических параметров сушки на негатронах типа Б. Разработаны методики расчёта их характеристик преобразования, новизна схемотехнических решений защищена патентами и авторскими свидетельствами на изобретения;

4. На базе теоретических исследований создана новая аппаратура получения и обмена информации, обеспечивающая заданные точность и устойчивость работы АСУТП сушки зерна.

Практическая ценность. Проведенные исследования позволили уточнить известные и предложить модифицированные модели технологического процесса сушки и измерительно-информационной подсистемы АСУТП, на основе которых разработан алгоритм управления зерносушилкой.

Разработаны опытные образцы и испытаны в производственных условиях новые импульсные датчики технологических параметров на основе негатронов типа 8. Частотный спектр генерируемого сигнала импульсными датчиками простирается от сверхнизких радиочастот до

сверхвысокочастотного диапазона. Нестабильность частоты от изменения совокупных возмущающих факторов не более 0,5 %, температурный диапазон работы импульсных датчиков: -60 ... +125 °С.

Аналитические и экспериментальные исследования АСУТП сушки зерна обобщены в отчетах по НИР, выполненых автором.

Реализация результатов работы. Разработанные математические модели, методы и алгоритмы адаптивного управления технологическим процессом сушки зерна прошли экспериментальную проверку и переданы в эксплуатацию в составе АСУТП "Элеватор комбикормовый" на Раменском комбинате хлебопродуктов Московской области. Годовой экономический эффект от внедрения результатов диссертационной работы составляет 51,5 тыс. руб. (в ценах 1998 г.).

Импульсные датчики, созданные на основе изобретений и при непосредственном участии автора, внедрены: на Раменском комбинате хлебопродуктов Московской обл., в Донецком объединенном авиаотряде в системе контроля устройств автоматики самолета Як-42, на Рижском ордена Ленина производственном объединении ВЭФ в системе медицинс-кой диагностики (ауруакупунктуры), на предприятиях пУя М-5647, А-7865 в системах автоматики и измерения.

Структура и объём работы. Диссертационная работа состоит из введения, пяти глав с выводами, заключения, приложения и списка литературы.

Во введении показана актуальность работы, дана её краткая характеристика, сформулированы цель и основные задачи исследования. В первой главе дана характеристика процесса сушки зерна в шахтных зерносушилках, проведен анализ объекта управления, определено состояние математического моделирования технологического процесса сушки зерна и автоматизированного управления процессом сушки на настоящий момент. Вторая глава посвящена разработке, аналитическому и экспериментальному исследованию математического описания технологи-

ческого процесса сушки зерна и силового оборудования зерносушилки.В основу построения математических моделей агрегатов сушильного производства положены законы, описывающие физико-химическую кинетику, процессы диффузии и теплопередачи, а также экспериментально снятые характеристики. Третья глава посвящена исследованию моделей измерительной информационной подсистемы АСУТП сушки зерна, в которой на основе предложенных устройств определены её функциональная структура и протоколы обмена информации, разработаны методики оценки и расчёта характеристик преобразования импульсных датчиков. Четвертая глава посвящена разработке алгоритмов управления процес-

/

сом сушки зерна в рамках проектируемой АСУТП. Основой построения обобщенного алгоритма управления служат математические модели технологического процесса сушки и измерительно-информационной подсистемы с использованием ограничений на параметры технологического процесса (температура, расход материалов, производительность, качество готового продукта). Поскольку параметры технологического процесса сушки зерна изменяются во времени, то предлагается для управления этим процессом адаптивный алгоритм. Пятая глава посвящена экспериментальному исследованию теоретических результатов, полученных в диссертации, оценке их достоверности и точности, определению статистических характеристик элементов АСУТП сушки зерна, выбору оптимальных параметров системы управления. В заключении сформулированы основные результаты диссертационной работы. В приложении приведены акты внедрения результатов диссертационной работы. В завершении описания приведены 118 литературных источников, на которые имеются ссылки в тексте.

I. АНАЛИЗ СУЩЕСТВУЮЩИХ СИСТЕМ АВТОМАТИЧЕСКОГО УПРАВЛЕНИЯ СУШКОЙ ЗЕРНА

Процесс сушки продукта редко бывает самостоятельным производственным процессом. Как правило, это одна из стадий обработки продукта. На элеваторе, где хранится зерно или комбикорма, высушивание продукта позволяет повысить его сохранность от порчи (гниение, повреждение насекомыми, саморазогревание и др.). Высушиванию, обычно, подвергаются вновь поступившие продукты на хранение. В течение некоторого промежутка времени продукт периодически высушивают для сохранения его потребительских качеств. Поэтому механизмы и оборудование, обслуживающее сушильные агрегаты, являются частью более сложного технологического процесса, например, процесса хранения продукта в элеваторе, а АСУТП сушки зерна в этом случае является частью АСУТП хранения (элеватора). Однако, учитывая сложность и специфичность технологического процесса сушки, выглядит разумным выделить АСУТП сушки зерна как самостоятельный объект исследования.

1.1. Анализ объекта исследования

АСУТП сушки зерна должна совмещать передовое технологическое оборудование с современным информационно-измерительным обеспечением . Эта система включает математические модели технологического процесса сушки зерна и измерительной информационной системы, динамики работы исполнительных механизмов (транспортных средств, силового оборудования, электроуправляемых заслонок, задвижек, клапанов и др.), ЭВМ с устройствами связи (интерфейсом), устройства ввода-вывода, индикации состояния технологического оборудования и контроля (мнемопульт, видеомонитор и др.), средства для сопряжения оператора-

технолога с ЭВМ (консоль, терминал, звуковую и световую сигнализацию и др.), аппаратуру передачи данных по каналам связи.

Структурная схема технологического процесса сушки зерна как объекта управления приведена на рис. 1.1. Центральной частью АСУТП сушки зерна является управляющая ЭВМ, предназначенная для математической обработки поступающей информации от импульсных датчиков и выработки управляющих ко-манд. Стандартные микроЭВМ обычно нуждаются в некоторых дополнительных функциональных элементах, чтобы полностью удовлетворить требованиям управляемости технологического процесса. Кроме того, АСУТП сушки зерна должна иметь возможность реагировать на экстраординарные события и аварии в ходе процесса сушки. Быстрое реагирование на приближение к аварийным ситуациям обеспечивается введением функции прерывания в управляющую ЭВМ (УЭВМ).

Классические центральные процессоры ЭВМ содержат устройство управления, обеспечивающее выполнение своих функций предписанным образом, главное запоминающее устройство для хранения команд программы и данных (гибкие диски, винчестер), а также схемы, реализующие арифметические операции (АЛУ, ОЗУ, блок управления). Кроме того, центральный процессор в АСУТП должен выполнять функции, связанные с отсчетом времени, прерыванием, защитой оперативной и внешней памяти ЭВМ [69, 70].

Получать информацию о функционировании технологического процесса позволяют различные датчики, связанные через устройства сопряжения с ЭВМ [69]. Получение достоверной информации от датчиков является необходимым условием выработки управляющих воздействий на ход технологического процесса. Третьим элементом в этой цепи является решение. Без него эффективное управление технологическим процессом сушки зерна неосуществимо. Ясно, что измерение температуры в некоторой точке продукта (зерновой насыпи), подвергающегося обработке, не

может быть использовано непосредственно для приведения в движение исполнительного механизма. Однако значение этой температуры можно

рн, вт, Ут

Оператор

Рис. 1.1. Структурная схема технологического процесса сушки зерна как объекта управления.

использовать как значение независимой переменной для проведения вычислений, на основании которых принимаются решения и осуществляется выработка управляющих команд.

Большим преимуществом АСУТП является то, что она позволяет подойти к технологическому процессу как к единому целому, а не как к набору независимых частей. Автоматизированные системы способны удерживать процесс в оптимальном режиме, что дает существенный экономический эффект. Другим преимуществом системного управления является лучшее использование оборудования, более быстрая перестройка при переходе с одного высушиваемого продукта на другой, надлежащее выполнение процедур пуска и останова, обеспечение аварийной сигнализации, ведение режимных листов для учета и последующего анализа состояния техпроцесса.

УЭВМ, входящая в состав АСУТП сушки зерна, должна иметь возможность контролировать параметры технологического процесса. Для этого необходима измерительная информационная подсистема, входящая в состав АСУТП. Главной целью сбора данных является изучение технологического процесса при различных условиях. В результате оператор-технолог и УЭВМ получают возможность сравнить имеющуюся математическую модель с реальным ходом технологического процесса и произвести соответствующую оценку. Целью оценки параметров является определение "наилучших" значений параметров и зависимых переменных существующей модели технологического процесса.

Рассматривая модель технологического процесса сушки зерна, нельзя не остановиться на зерне, как объекте сушки. Основной задачей процесса сушки является не только сохранение ценных свойств продукта, но также и улучшение его различных качественных показателей. Например, правильный режим сушки продовольственного зерна должен обеспечить сохранение количества и качества клейковины; для семенного зерна важно повышение всхожести и энергии прорастания. В то же время в про-

цессе сушки изменяются термодинамические и теплофизические свойства зерна: теплоемкость, теплопроводность, диэлектрическая проницаемость и т. п.

Зерно представляет собой живой организм, в котором совершаются жизненные процессы дыхания и роста. Как объект сушки зерно является коллоидным капилярно-пористым телом [30,43]. Плодовые оболочки зерна являются проницаемыми для газов и паров воды. Семенные оболочки и алейроновый слой характеризуются относительно малой проницаемостью для паров воды и при неправильном режиме сушки могут явиться причиной образования закала и вздутия зерна, вызванного задержкой водяных паров, скопившихся внутри эндосперма.

Важное значение при хлебопекарной оценке зерна, а также для характеристики его всхожести имеют белки. Наиболее богат белками зародыш зерна, причем, по составу эти белки отличаются от белков эндосперма. Белок зародыша - это водорастворимый альбумин, иногда называемый лейкозином, является термически неустойчивым: при нагревании он легко денатурируется, вследствие чего при неправильном режиме сушки зерно теряет всхожесть. Для хлебопечения важную роль играет клейковина пшеничной муки, сухое вещество которой состоит главным образом (на 75 - 90%) из белковых фракций глиадина и глютенина, относящихся к группам проламинов и глютелинов [30, 43].

Максимально допустимая температура нагрева зерна в основном определяется термоустойчивостью его белкового комплекса. При нагревании зерна пшеницы происходят глубокие конформационные изменения белков, характерные для белковых фракций: наиболее значительны они для альбуминов, в то время как клейковинообразующие белки- пролами-ны и глютелины - характеризуются большей устойчивостью.

Следует отметить, что при сушке зерна пшеницы допустимая температура нагревания зависит от первоначальных свойств кдейковины. Так, допустимая температура нагревания зерна пшеницы составляет при

слабой клейковине 60 °С, при нормальной клейковине - 50 °С, при крепкой клейковине - 45 °С.

Сохранение семенных и продовольсвенных достоинств зерна зависит не только от температуры нагревания, но и от скорости нагревания, времени выдержки при максимальной температуре, а также от скорости обезвоживания. Значение температуры нагрева зерна следует увязывать со способами сушки. При этом учитывается, что в плотном малоподвижном слое наблюдается значительная неравномерность сушки и нагрева отдельных зерен. В связи с этим среднее значение допустимой температуры не должно быть выше 50 °С. При интенсивной сушке зерна в кипящем слое или пневмотрубах происходит более равномерный нагрев отдельных зерен, температура которых может быть несколько больше, чем при сушке в плотном слое, достигая 55 - 60 °С, допуская иногда 70 °С.

Скорость влагоотдачи при сушке зависит от первоначальной влажности зерна. Гигроскопичность белкового комплекса зерна значительно выше гигроскопичности крахмала, а скорость сушки белков, соответственно, ниже. Поэтому в более влажном зерне влага связана с белками более прочно. В результате скорость влагоотдачи в начале процесса сушки значительна за счет удаления влаги крахмала. Однако первый период быстро заканчивается и процесс ограничивается сушкой белкового комплекса, которая происходит при значительно меньшей скорости. В зерне с меньшей влажностью меньшее количество влаги связано с белками и динамика процесса сушки в основном определяется влагоотдачей крахмала, вследствие чего общая продолжительность процесса сушки будет существенно меньше.

Для зерна характерна большая инерционность поля влажности, значительно превышающая инерционность температурного поля. В процессе сушки зерно быстро нагревается, но медленно отдает влагу, что указывает на целесообразность применения осциллирующих режимов, сочетающих циклы нагрева и охлаждения. Для зерна характерна значите-

льная гигроскопичность, поэтому при смешивании влажного и сухого зерна между ними происходит интенсивный контактный массообмен и влажность зерновой массы выравнивается.

Горячий воздух, подаваемый в сушильные камеры, называют агентом сушки [79]. Наибольшее влияние на динамику технологического процесса сушки зерна оказывают такие параметры агента сушки как температура и скорость потока, а также наличие или отсутствие турбулентности [30, 43, 47, 62]. При сравнительно низкой температуре воздуха имеет место период постоянной скорости сушки; при повышении температуры агента сушки скорость сушки возрастает, но при этом интенсивность влагоотдачи с поверхности значительно больше, чем подвод влаги изнутри, вследствие чего сушка происходит с убывающей скоростью. При увеличении скорости потока агента сушки с 0,1 до 0,5 м/с продолжительность сушки сокращается примерно в 1,5 раза.

Обычно в шахтных сушилках зерно находится в плотном малоподвижном слое. При этом скорость движения агента сушки невелика (0,2 -0,3 м/с), а скорость движения зерна во много раз меньше, чем агента сушки. В связи с этим активная поверхность зернового слоя оказывается значительно меньше суммарной геометрической поверхности составляющих зерен, поэтому при увеличении скорости потока агента сушки в шахтных сушилках не только возрастает скорость сушки, но, благодаря разрыхлению зернового слоя, увеличивается площадь активной поверхности влагоотдачи. Особенно это заметно при сушке зернового слоя значительной толщины, когда роль внешнего влагообмена и равномерность сушки возрастают. В рециркуляционных сушилках шахтного типа сушку влажного зерна производят за счет контактирования с сухим зерном и нагревом в кипящем слое.

В шахтных рециркуляционных зерносушилках сырое зерно поступает в башмак рециркуляционной нории, где смешивается с нагретым рециркуляционным зерном, и оттуда подается в надсушильный бункер. После

двадцатиминутной отлежки, в течение которой происходит выравнивание температуры зерновой массы и частичный переход влаги в виде жидкости от сырого зерна к сухому, зерно поступает в камеры нагрева, где продувается сушильным агентом с температурой на входе 100 - 180 °С.

Используемый в этих сушилках метод поперечного потока агента сушки, а также перекрестных потоков по отношению к направлению перемещения зерна является для сушки зерна самым неблагоприятным случаем. Практически по всей длине зерносушилки зерно на той стороне, куда подается воздух, получается более сухим, чем в других местах.

Несмотря на это, почти все шахтные зерносушилки действуют по такому принципу. Этот недостаток можно частично исправить, подавая воздух попеременно: один раз с одной стороны, а затем - с другой. При этом обеспечивается хорошее перемешивание зерна Во время прохождения воздуха через зерносушилку, что повышает качество высушенного зерна. Преимущество данного способа состоит в подаче воздуха в любом количестве в самые различные зоны при сравнительно небольших потерях давления, так как толщина зернового слоя остается постоянной, а площадь набегающего потока воздуха при увеличении высоты зерносушилки возрастает. При этом обеспечивается возможность подачи воздуха при различных температурах, что также благоприятно влияет на процесс высушивания зерна.

После камеры нагрева зерно попадает в тепломассообменник, где оно отлеживается. При этом происходит выравнивание зеновой массы по температуре и влажности, а также охлаждение струями атмосферного воздуха. При этом зерно разделяется на два потока: один направляется в башмак рециркуляционной нории, а другой отводится в отдельно стоящий охладитель, где собирается высушенное зерно.

Из описания технологического процесса сушки зерна можно выделить входные, выходные параметры, а также возмущающие и управляющие воздействия (рис. 1.1).

Основными входными параметрами, которые можно назвать переменными состояния технологического процесса сушки зерна, являются следующие: влагосодержание зерна и, его температура 83, скорость его движения Уз, толщина слоя насыпи, физико-химический состав зерна; расход Сса, температура агента сушки 0 са; характеристика окружающей среды: температура, влажность, давление и т. д.

Выходными параметрами являются характеристики продукта после окончания технологического процесса: температура 03сух, расход 03сух и влагосодержание и Сух высушенного зерна, аналогичные параметры отработанного агента сушки, физико-химические и биологические показатели качества высушенного продукта. Выходными параметрами могут быть различные характеристики процессов обмена: теплопроводность, влагопроводность, плотность, скорость движения продукта и агента сушки. Выходными параметрами являются также величины, характеризующие эффективность процесса сушки: удельные расходы топлива, тепла и электроэнергии на единицу массы высушенного продукта, потребление воздуха из атмосферы и агента сушки, производительность зерносушилки и т. д. К выходным параметрам относят также характеристики надежности, долговечности, длительности межремонтного цикла и т. д.

К ограничениям, помимо предельных значений технологических параметров сушки зерна, относят качественные показатели готового продукта: влажность, всхожесть, содержание химических веществ, хлебопекарные качества, а также характеристики технологического процесса, определяющие качественные показатели: температура и экспозиция и др.

К управляющим воздействиям относят: параметры сушильного агента (расход, температуру, давление, влажность); параметры высушиваемого продукта (объем, массу, скорость перемещения и т. д.); параметры энергоносителей (физико-химический состав горючего, его расход); энергетические параметры электроустановок и т. д.

Трудноконтролируемые параметры обычно относят к возмущающим воздействиям. Причем, следует выделить те из них, которые не поддаются непосредственному измерению (градиенты влагосодержания и температуры отдельного зерна во время процесса сушки, гранулометрический состав зерновой массы и т. д.), а также реологические параметры исполнительных механизмов (старение, засоренность, снижение проходных сечений, выделение продуктов разложения и т. д.). Повышение уровня технического оснащения зерносушилок позволяет переводить параметры технологического процесса из разряда возмущающих во входные.

1.2. Обзор современных систем автоматизации управления технологическим процессом сушки зерна

Внедрение автоматических средств и систем обеспечивает повышение производительности сушильного оборудования и качества выпускаемой продукции. Работу по автоматизации зерносушилок производят в следующих направлениях: создание диспетчерского автоматизированного контроля и управления процессом сушки со стабилизацией основных параметров; обеспечение необходимыми измерительными приборами и средствами регулирования (влагомерами, термометрами, измерительными преобразователями, регуляторами, задвижками, клапанами и т. д.); комплексная автоматизация контроля и регулирования режима сушки в целом с применением общепромышленных регуляторов и средств; создание системы автоматического регулирования и управления процессом сушки.

Автоматизация сушильных установок должна обеспечивать требуемый режим эксплуатации при соблюдении следующих правил: пуск устройств только после подачи предупредительного сигнала; пуск всех электроприводов с обязательным соблюдением контрольного времени разгона приводных двигателей до нормальной скорости; включение

электрозапального устройства после предварительной вентиляции топки и топочного помещения; пуск в определенной последовательности вентиляторов сушильных и охлаждающих камер; подача топлива при появлении искры между электродами запально-зажигательного устройства (ЗЗУ); включение транспортных механизмов после запуска вентиляторов; повторное включение ЗЗУ для восстановления факела в случае его погасания. Если в течение 5 с факел не восстановится, то система управления отключается, возвращаясь в исходное положение; предотвращение переполнения бункера сырого продукта и понижения уровня в тепловла-гообменнике; аварийная остановка зерносушилки.

Конструкция зерносушилки предусматривает дистационное управление электродвигателями приводов механизмов в пульта управления в автоматическом, полуавтоматическом и ручном режимах работы, а также местный пуск и остановку электродвигателей для ремонта или снятия автоблокировки. Используемые контрольно-измерительные и автоматические приборы должны обеспечивать блокировку, контроль и сигнализацию работы электрооборудования, уровни заполнения продуктом в надсушильных бункерах и тепломассообменниках, температуры агента сушки, влажности просушенного зерна, индикацию положения клапанов и задвижек, работу топки и состояние её топливо- и воздухоподводящих систем.

В зерносушилке РД2х25-70 система автоматизации управления, блокировки и сигнализации предусматривает: дистанционный пуск зерносушилки (подача топлива и воспламенения факела, слокированный запуск электродвигателей); поддержание постоянного давления топлива перед форсункой; восстановление факела при исчезновении пламени; дистационный пуск и остановку всех электродвигателей зерносушилки с пульта оператора; автоматическое закрытие задвижек под ёмкостью для сырого зерна при срабатывании датчиков подпора зерна в башмаке ре-

циркуляционной нории, при прекращении подачи топлива в форсунку и при переполнении надсушильных бункеров; автоматическое закрытие задвижек под шахтой окончательного охлаждения при понижении уровня зерна в тепломассообменниках ниже рабочей зоны (нижний уровень); дистанционный контроль температуры агента сушки на входе и выходе камеры нагрева и температуры зерна в тепломассообменниках; контроль расхода жидкого топлива; световую и звуковую сигнализацию о прекращении подачи топлива в форсунку, повышении температуры зерна в тепломассообменниках, превышении допустимого (верхнего) уровня з^рна в надсушильных бункерах и тепломассообменниках.

Подача топлива в форсунку может быть прекращена при: а) остановке любого вентилятора камер нагрева; б) превышении температуры отработавшего агента сушки 100 °С; в) превышения температуры зерна в теплообменниках 80 °С; г) снижении давления распыливающего воздуха, постуающего в форсунку; д) снижении давления топлива перед форсункой ниже допустимого; е) переполнении тепломассообменников (срабатывании датчиков верхнего уровня); ж) невозможности в течение 5-10 секунд восстановить погасший факел топки.

Для выполнения указанных условий используется соответствующее контрольно-измерительное, силовое и технологическое оборудование. От надежности и точности указанного оборудования зависит обеспечение нормального функционирования зерносушилок. Помимо этого, для создания АСУТП сушки зерна необходимо математическое, программное, лингвинистическое обеспечение. Учитывая большое количество используемых измерительных датчиков и исполнительных механизмов, требуются вычислительные машины с расширенным интерфейсом, обеспечивающих создание управляющих вычислительных комплексов (УВК).

Применяемые на зерносушилках УВК выпускаются специализированными предприятиями или изготавливаются по индивидуальному заказу из имеющихся ЭВМ. Например, Орловский завод УВМ им. К.Н.Руднева

выпускает для России типовые УВК на базе СМ 1810. В состав УВК входят: ЭВМ, совместимая по программному обеспечению с 1ВМ-компью-терами (одна или несколько), необходмый комплект стандартных внешних устройств, различные устройства связи с объектами (УСО), устройства связи с оперативным персоналом (УСОП) и др. УСО и УСОП часто объединяют, называя их устройствами ввода-вывода информации (УВВИ).

Всю номенклатуру операционных модулей УСО по обобщенному схемно-функциональному признаку условно разделяют на следующие группы [56]: 1) преобразователи АЦП и ЦАП; 2) устройства обмена цифровой информацией с преобразованием форматов и без преобразования; 3) дешифраторы адресов и коммутаторы линий связи; 4) буферные запоминающие устройства с функциями счёта и без; 5) устройства локального обмена информацией (локальные контроллеры); 6) устройства коммутации, усиления и преобразования аналоговых сигналов. Следует отметить, что достижения электроники в значительной степени [102, 107] облегчили проблему создания эффективных УСО. В настоящее время серийно выпускаются в виде монолитных БИС сложные виды У СО-АЦП.

Что касается УСОП, то, помимо имеющихся мнемонической схемы индикации и звукового сопровождения, используются расширения за счёт специализированного пульта ввода-вывода информации на основе ЭВМ с клавиатурой и монитором, работающих в интерактивном режиме. Необходимо заметить, что УСОП тесно связаны с лингвинистичес-ким обеспечением АСУТП, являясь в большей части аппаратным, а точнее, аппаратно-программным, отображением процесса общения оперативного персонала с техническими средствами АСУТП.

Алгоритмизация технологических процессов сушки зерна представляет собой разработку математического описания поведения системы технологический процесс-АСУТП на нескольких уровнях формализации; она является одной из основных составляющих процесса проек-

тирования АСУТП сушки зерна на всех этапах. Автоматизация включает: изучение технологического процесса сушки зерна и факторов, определяющих его течение; постановку задачи автоматизированного управления процессом; разработку математической модели, алгоритма управления процессом, создания программ применительно к конкретному УВК.

В основе математического обеспечения АСУТП сушки зерна большое место занимают алгоритмы и программы, связанные с непосредственным управлением объектом, т. е. зерносушилки. Построение математического обеспечения возможно на основе математической модели технологического процесса. При этом следует учесть, что практически любая модель является той или иной степенью приближения к реальному технологическому процессу сушки зерна. Алгоритмы работы АСУТП сушки зерна должны обеспечивать надёжную работу агрегатов при возможных отклонениях от параметров реального технологического процесса.

На основании результатов реализации алгоритмов блока предсказания в системе управления формируется план управления технологическим процессом. Алгоритмы блока предсказания разделяются на две группы: алгоритмы, на основании которых вырабатывается прогноз поведения управляемого объекта; алгоритмы, реализующие оптитмальный регламент ведения процесса управления.

Известны некоторые модели технологического процесса сушки зерна, приведенные, напрмер, в книге Н.В.Остапчука [79]. Основаны эти модели на более ранних работах А.В.Лыкова [62], А.С.Гинзбурга [30], А.А.Гухмана [32], А.С.Бомко и В.И.Жидко [43]. Однако, несмотря на отдельные попытки создания автоматизированных сушилок шахтного типа (зерносушилка ДСП-24СН на Бийском комбикормовом заводе и др.), распространения АСУТП на основе указанных математических моделей сушки зерна не получили. На такой результат сказались как ошибки в математическом описании, так и в используемом алгоритме.

Определенную роль сыграло игнорирование в изменении технической базы и появлении более совершенных контрольно-измерительных приборов и технологических агрегатов, на которые ещё не были получены адекватные математические модели.

Дальнейшие разработки видятся в использовании адаптивных алгоритмов функционирования и выборе контрольно-измерительной аппаратуры с оптимальными, исходя из требований технологического процесса сушки зерна, характеристиками. Прогноз и выявление отклонений в модели и ходе технологического процесса образуют самообучающийся блок. Алгоритмы блока самообучения предназначены для ведения программы эксперимента, анализа полученных результатов и определения соответствующих параметров математической модели технологического процесса. Для реализации алгоритмов ведения эксперимента используются логико-арифметические операции; для алгоритмов анализа результатов эксперитмента - корреляционный анализ, математический аппарат методов оценки вектора состояния (методы наименьших квадратов, максимального правдоподобия и др.); для алгоритмов коррекции математической модели технологического процесса - логико-арифметические операциии [15, 16, 47, 49, 72-75, 88, 89, 101].

Помимо отечественных работ по созданию АСУТП сушки зерна, отметим зарубежные разработки. Известной фирмой Buhler-Miag (Браун-швейг, Германия) поставляется оборудование, обеспечивающее автоматическую сушку зерна на элеваторах. Алгоритм функционирования реализован в пакете программ MYAE, в качестве УВК используется РС-компьютер фирмы IBM. Посредством серийного интерфейса RS-485 происходит обмен информацией между ЭВМ и измерительно-исполнительными приборами и механизмами. На экране цветного монитора отображаются основные параметры технологического процесса. При этом предусмотрена звуковая сигнализация 20 аварийных ситуаций. Все получаемые данные о ходе технологического процесса регистрируются

автоматически или по вызову постредством паролей на магнитных носителях или на печатающем устростве в формате А4.

Фирма А^отайк (Лаупен-Вальд, Швейцария) также выпускает автоматизированные зерносушилки, хотя основной продукцией этой фирмы является измерительное оборудование и приборы. Для управления технологическим процессом сушки зерна эта фирма широко использует программируемые контроллеры на монолитных БИС.

Объединяет эти фирмы стремление в использовании более совершенного, современного измерительного оборудования, позволяющего быстро и точно контролировать основные технологические параметры процесса сушки зерна. Поставляемое ими оборудование АСУТП сушки зерна удовлетворяет требованиям экологической чистоты, надежности и миниатюрности исполнения датчиков и средств связи. По указанным показателям оборудование, устанавливаемое на Российских зерносушилках, часто уступает зарубежным аналогам.

1.3. Обзор существующих датчиков для измерения параметров технологического процесса сушки зерна

Измерительные датчики, используемые в составе АСУТП, следует рассматривать не как самостоятельные единицы, а как определенная совокупность, позволяющая решать задачи управления. В связи счем расширяются требования к функциональным возможностям измерительных средств, предельному метрологическому уровню, технико-экономическим показателям.

Следует учитывать бурное развитие материально-технической базы информационно-измерительной техники, в первую очередь, появление новых материалов и элементов, основанных на полупроводниковой технологии. В соединении с современными системотехническими принципами построения средств автоматики и вычислительной техники, опира-

ющимися на гибкую структуру, мощное системное математическое обеспечение и широкое применение унифицированных решений, прогрессивная техническая база обусловливает возможность выхода на новый уровень удовлетворения требований, предъявляемых к измерительной технике, используемой в составе АСУТП.

Исходя из модели технологического процесса и алгоритма управления зерносушилкой, определяются контролируемые параметры и управляющие воздействия. В зависимости от состава используемого оборудования и его технических характеристик можно определить соотношение между контролируемой и неконтролируемой информацией. Чем больше имеется в наличии технически совершенного измерительного оборудования, тем больше будем получать необходимой информации о ходе технологического процесса, тем меньше неопределенность в выработке оптимального закона управления и тем в меньшей степени влияние возмущений, которые скрываются за неконтролируемыми параметрами.

Параметры технологического процесса, как правило, являются аналоговыми величинами, непрерывно меняющимися во времени. Современные ЭВМ и контроллеры, как правило, оперируют с дискретными сигналами. Поэтому датчики технологических параметров прежде, чем состыковаться с ЭВМ, должны быть расширены за счёт устройств, осуществляющих дополнительные операции.

Сигналы от датчиков передаются по одиночным проводам или по парам скрученных проводов, снабженных экранирующей оплеткой. С увеличением количества датчиков возрастает количество проводов, среди которых находятся не только информационные шины, но также шины питания и др. Поэтому разумным выглядит сокращать число линий связи за счет объединения датчиков. Такие функции выполняют мультиплексоры и дешифраторы.

Для обеспечения стыковки нестандартных датчиков со стандартными устройствами следует предусмотреть нормализацию сигналов от датчи-

ков. Для большинства измерительных и преобразующих устройств стандартными являются сигналы в диапазонах 0 ... 5 мА для токовых входов и 0 ... 10 В для потенциальных входов. Для снижения уровня помех используют различные фильтры, частотные и фазовые преобразователи и др. устройства.

Экономически выгодно использовать одно устройство для преобразования сигналов от нескольких датчиков. Для этого используют коммутаторы, управляемые ЭВМ или специальными логическими схемами. Коммутаторы могут располагаться в различных местах цепей, используемых для обмена информации.

Помимо усилителей, используемых для нормализации информационных сигналов, применяются буферные усилители, служащие для согласования входных и выходных сопротивлений преобразующих устройств. Существуют также устройства, запоминающие принятые сигналы. Они обычно совмещают функции усиления и запоминания. Запись и стирание записанной информации производится по внешним командам.

Комбинированием пяти основных описанных функций можно получить измерительные информационные системы (ИИС) различного назначения. Критериями классификации ИИС в АСУТП служат скорость выборки (опроса) и уровень сигнала. Общепринятых определений низкой, средней и высокой скоростей опроса не существует. Чаще всего это определение зависит от уровня сигнала, используемой техзнической базы и др. Низкого быстродействия можно считать ИИС, работающие со скоростью, не превышающей 200 ... 2000 выборок в секунду. Высокого быстродействия могут считаться системы, имеющие скорость выборки не менее 1000 в секунду. Для обеспечения работы АСУТП в реальном времени необходимо использовать ИИС высокого быстродействия, если не существует других ограничений. Снижение быстродействия, как правило, ведет к потере необходимой для управления информации.

Для коммутации измерительных цепей до недавнего времени использовались устройства, работа которых основывалась на механическом разрыве металлических контактов (контакторы, реле и др.). Такие устройства, обычно, громоздки, например, ртутные разъединители, дороги (для надежной работы используются благородные металлы: золото, платина, палладий, ртуть, серебро и др.), ненадежны (механический и электрохимический износ). Использование приборов полупроводниковой электроники препятствовалось их относительно высокими переходными сопротивлениями, сильной температурной зависимостью переходных сопротивлений, взаимным влиянием коммутируемых цепей. Усугубляло недостатки полупроводниковых контактов низкие внутренние сопротивления используемых датчиков, так как они большей частью представляли собой сваренные металлические контакты (термопары) или обмотки проводов (термометры сопротивления, индуктивные датчики и др.).

Использование самих полупроводниковых приборов в качестве первичных датчиков, несмотря на их простоту изготовления и дешевизну, также затруднительно. Связано это, в первую очередь, с температурным и временным дрейфами сопротивлений полупроводниковых приборов [93], а во-вторых, с большим технологическим разбросом их параметров [107]. Поэтому прежде, чем, например, использовать полупроводниковый датчик температуры, производится отбор близких по электрическим характеристикам приборов; затем с помощью добавочных сопротивлений добиваются приближения к заданной характеристике преобразования. При этом предварительно снимается зависимость сопротивления каждого полупроводникового датчика от температуры.

Среди ИИС наибольшее распространение получили те, которые используются для многоточечного контроля температуры. Первые АСУТП сушки зерна использовали их в качестве составной часта. Среди используемых в России отметим наиболее известные: ДКТЭ, "Марс-1500", "Зенит-2", "Сокол", "УДКТ-1200".

Несмотря на различие технической базы и методов измерения и коммутации, эти устройства имеют много общих черт. Во-первых, в качестве датчиков температуры используются термометры сопротивления (медные или платиновые). Во-вторых, для коммутации линий связи используются электромагнитные реле. Однако имеются и некоторые отличия, связанные с использованием измерительных приборов: только в "УДКТ-1200" применен АЦП на интегральных микросхемах, а в остальных используются автоматические логометры. "УДКТ-1200" обеспечивает несложное подключение к ЭВМ с помощью стандартных устройств сопряжения [69], в то время как использование логометра требует механически связанных с осью логометра преобразователей типа "угол-код Грея". Общими недостатками, ограничивающими использование указанных устройств в АСУТП, являются использование большого количества проводов, что часто ограничивает количество точек контроля. Другим недостатком является низкая надежность, вызванная использованием большого числа электромагнитных реле, громоздких датчиков и проводов.

Аналогичные устройства выпускаются зарубежными фирмами: уже упомянутой Agromatik, а также Heftkala (Финляндия) и др. Отметим среди них установку Agro-Profesional фирмы Agromatik, рассчитанную на 20-1600 термоподвесок, каждая из которых может иметь 1-24 точки измерения. В качестве датчиков температуры используются термометры сопротивления, коммутация линий связи осуществляется электромагнитными реле. Учитывая техническую общность с упомянутыми отечественными термоизмерительными системами, зарубежные устройства обладают практически аналогичными характеристиками.

В зерносушилках большое место отведено датчикам зфовня. Это и датчики подпора в нориях и уровнемеры в надсушильных бункерах и тепломассообменниках. Первые образцы зерносушилок РД2х25-70 ком-

плектовались мембранными уровнемерами МДУ-3, представлявшими из себя микропереключатель, кнопка которого была связана с мембраной, закрывавшей отвестие ёмкости. Простой принцип работы не обеспечивал длительного использования МДУ-3 из-за ненадёжности контакта микропереключателя.

Затем их заменили на ёмкостные уровнемеры завода "Теплоприбор" (г. Рязань, Россия). Одним из широко используемых уровнемеров в настоящее время является выпускаемый этим заводом уровнемер РОС. Этот уровнемер состоит из чувствительного элемента (металлического электрода) и ёмкостного преобразователя, состоящего из двух генераторов, частотного детектора и усилителя. Один из двух генераторов является опорным, частота которого остается неизменной. Частота другого генератора изменяется в зависимости от свойств среды, в которую опускают металлический электрод. Разность частот двух генераторов выделяется и преобразуется в сигнал, управляющий работой электромагнитных реле.

Практическое применение указанных уровнемеров выявило ряд их недостатков: нестабильность показаний, индивидуальная настройка на каждый контролируемый продукт, чувствительность к внешним электромагнитным полям и электрофизическим параметрам продукта. Например, сухое зерно имеет более низкие диэлектрическую проницаемость и проводимость по сравнению с влажным зерном. В результате чувствительность к отклонению уровня сухого зерна значительно ниже, чем для влажного. Для компесации потери чувствительности увеличивают коэффициенты усиления электронной схемы, что ведет к появлению гистере-зисных явлений и потере устойчивости работы.

Для предсказания изменения уровня во времени желательно получать сигналы не только для крайних допустимых значений уровня насыпи зерна, но и для промежуточных значений уровня насыпи. Для этой цели Рязанский завод "Теплоприбор" изготовил аналоговый уровнемер РИС.

Однако испытания в тепломассообменнике зерносушилки РД2x25-70 уровнемера РИС дали отрицательный результат.

Аналогичные уровнемеры созданы фирмой Gebrüder Buhler AG (Уцвиль, Швейцария). Известен выпускаемый этой фирмой уровнемер FTC582 с зондом EC61Z, который, несмотря на общность основных конструктивных решений с уровнемером РОС, имеет более высокие технические характеристики и достаточно широко используется на предприятиях России, занятых переработкой пищевых продуктов. Однако фирма Gebrüder ßuhler переходит к другим уровнемерам- "ёлочка" и др.

Для контроля работы транспортных механизмов (норий, транспортёров, конвейеров и др.) используют реле скорости, которые выдают соответствующий сигнал в случае отклонения скорости перемещения транспортного механизма от заданной. Первичным преобразователем у реле скорости обычно служит электромашинный тахогенератор, снабженный вторичным преобразователем, осуществляющим сравнение полученного от тахогенератора сигшнала с заданным и выдачу соответствующих сигналов. Вторичный преобразователь обеспечивает задание времени срабатывания, чувствительности и др. параметров.

Среди реле скорости распространение в России получили приборы РС-67, выпускаемые Днепропетровским заводом шахтной автоматики. Основными недостатками этого реле можно считать относительно большие габариты как первичного датчика, так и вторичного преобразователя, низкая механическая прочность и недостаточная надежность работы.

Основными контролируемыми параметрами сушильного производства являются влажность высушенного зерна и содержание основных органических составлящих: белков, жиров, углеводов, золы и др. Для контроля указанных параметров используют различные методы и измерительные приборы. Достаточно широко распространены лабораторные методы контроля указанных параметров, которые неприемлемы для создания

АСУТП сушки зерна. Однако эти методы используются для калибровки и настройки более совершенных измерительных приборов.

В России используются автоматические влагомеры УВД, принцип действия которых основан на высушивании продукта в поле инфракрасного излучения. Они громоздки, что ограничивает их применение в устройствах автоматического контроля.

Известно, что наличие влаги заметно увеличивает диэлектрическую проницаемость зерна, на чём основан емкостной метод измерения влажности. На использовании этого явления основана работа отечественных влагометров АВЗК-1, ПВЗ-20Д и др. Из зарубежных аналогов этих влагомеров отметим электровлагометр Super-Conty датской фирмы Fosselektrik. Электровлагометры уступают по точности лабораторным методам определения влажности, особенно, если влажность продукта оказывается менее 14 %. На точность измерения электровлагометров оказывают влияние гранулометрический и химический состав зерновой массы, наличие примесей и др. факторы.

Из известных методов измерения влажности зерна интерес представляет инфракрасный фотометрический, в основу которого положено измерение избирательного поглащения водой инфракрасного излучения определенной длины волны, проходящего через продукт или отраженного поверхностью продукта. Основными преимуществами инфракрасного фотометрического определения влажности по сравнению с другими методами являются: возможность проведения бесконтактного измерения и малая инерционность. Но на точность результата измерения влажности зерна оказывают влияние гранулометрический и химический состав.

Из данной группы влагомеров отметим выпускаемый фирмой Per Коп (г. Гамбург, Германия) прибор MYRA, позволяющий производить непрерывные измерения содержания бежа и влаги в муке. С пониженной точностью возможно также измерение и зольности. Измерительный прибор помещается в байпассе подачи продукта и представляет собой

оптический прибор с возможностью регистрации поглащения инфракрасного излучения в выбранном диапазоне. Помимо оптики, прибор содержит устройство электронной обработки данных, управйеция, индикации и отображения (регистрации) результатов измерения. Прибор через шину последовательного интерфейса RS-422 подключается к ЭВМ, но допускается подключения устройства печати формата A4 непосредственно к прибору MYRA.

Отметим еще несколько зарубежных фирм, выпускающих влагомеры: France Tomson-Houston (Франция), Anacon (США), SMG Kurt Ernst, Technikon, Vriske und Hoffher (Германия), Mesuco (Швейцария). Выпускаемые этими фирмами влагомеры снабжаются интерфейсами для стыковки с ЭВМ, что облегчает их использование в системах автоматизированного управления технологическими процессами. Точность результатов измерения зависит от гранулометрического и химического состава.

В меньшей степени на результаты измерения влажности гранулометрический и химический состав сказывается при использовании методов, основанных на измерении затухания СВЧ радиосигнала при прохождении через слой зерна. Разработкой таких приборов в России занимаются в НПО "Агроприбор" под руководством Д.А.Кривонос:ова.

Как следует из вышеизложенного, измерительные приборы для контроля технологических параметров сушки зерна достаточно широко используются как в России, так и за рубежом. Однако точность, стабильность и достоверность результатов измерения указанными приборами часто не удовлетворяют требованиям АСУТП сушки зерна. Поэтому во всем мире продолжаются работы по совершенствованию этих приборов.

1.4. Постановка задачи на разработку АСУТП сушки зерна

Исходя из проведенного выше анализа, разрабатываемая АСУТП сушки зерна должна реализовывать следующие функции: управление

технологическим оборудованием в пусковых, эксплуатационных и аварийных режимах с выдачей команд управления непосредственно силовыми устройствами коммутации электроприводов, обеспечение требований надёжности, отказоустойчивости и живучести системы управления; поддержание регулируемых параметров оборудования в соответствии с заданными законами управления в зависимости от текущих режимов функционирования, выполнение команд оператора, локальных блоков обработки информации и управления (ЛИУС), предупреждение аварийных ситуаций в зерносушилке с помощью технологических карт защит и блокировок, приводящих к полной или частичной остановке работы; сбор, обработку и контроль информации о параметрах технологического процесса сушки, обеспечение оператора-технолога и смежных систем оперативной информацией о состоянии зерносушилки и режимах её работы, оперативный контроль работоспособности электронной части информационной измерительной подсистемы АСУТП, диагностику отказавших устройств, реконфигурацию структуры управляющих вычислительных комплексов.

Информационная измерительная подсистема АСУТП сушки зерна предусматривает выдачу информации на блочном щите управления о ходе технологического процесса, состоянии оборудования и технических средств АСУТП. Управление информационными и управляющими режимами должно осуществляться через пульт управления. УЭВМ сопрягается с нормирующими и силовыми преобразователями аналоговыми и дискретными сигналами, с пультом управления - цифровым каналом и дискретными связями, с табло индикации - дискретными сигналами.

Системы функционально-группового управления, реализованные на ЛИУС, должны обеспечивать: контроль достоверности входных дискретных сигналов; фильтрацию входных аналоговых сигналов; выбор режима функционирования; расчет значений регулируемых параметров; фор-

мирование и выдачу управляющих воздействий; обмен информацией с оператором-технологом и смежными подсистемами.

Обеспечение высоких требований к надежности АСУТП сушки зерна достигается использованием концепции отказоустойчивого функционирования вычислительных комплексов. Использование данной концепции позволяет АСУТП безошибочно функционировать при отказах отдельных ее компонентов. Отказоустойчивость должна обеспечиваться за счет введения аппаратурной, программной, временной и функциональной избыточности.

Важнйшим и наиболее трудоемким этапом создания автоматизированной системы управления сушкой зерна является разработка комплекса математического обеспечения (МО). Структура МО АСУТП определяется функциональной декомпозицией системы управления. При этом в структуре МО выделим два программных комплекса: программы организации вычислительного процесса, состоящие из программ операционной системы (включая программы контроля входной и выходной информации, баз данных, мониторов различного уровня, драйверов связи с периферийными устрройствами и модуля стандартных программ); программный комплекс функционального МО, включающий в себя задачи логического управления технологических процессов, дистанционного управления исполнительными органами, блокировок и защит оборудования, контроля протекания технологических процессов сушки зерна и диагностики состояния оборудования, а также задачи информационного обеспечения (включая функции регистрации и документирования технологических параметров, отображения информации, организации обмена между центральной ЭВМ и ЛИУС, диалоговую систему, обеспечивающую взаимодействие операторов-технологов с АСУТП сушки зерна).

Высокие требования к надежности и живучести АСУТП сушки зерна диктуют необходимость надежного функционирования математического обеспечения. Решение этой задачи видится на основе следующих

факторов: создания адекватных математических моделей различных стадий технологического процесса сушки зерна; возможности проверки этих моделей в рабочем режиме АСУТП и внесения текущих изменений в имеющиеся математические модели; устойчивости функционирования микропроцессора при искажениях информации и отказах в аппаратных и программных средствах средствах за счет алгоритмических решений по приему и обработке информации, введению программной и временной избыточности, использования сходящихся алгоритмов численных расчетов; использование механизмов адаптации математических моделей технологического процесса сушки зерна в реальном времени.

Точность и устойчивость функционирования АСУТП сушки зерна зависит в большой степени от выбранной структуры и параметров измерительной информационной подсистемы. Важное место в измерительной информационной подсистеме принадлежит техническому оснащению в виде измерительных датчиков, непосредственно преобразующих параметры технологического процесса в электрические сигналы. Точность преобразования, временная стабильность, быстродействие и надёжность измерительных датчиков непосредственно влияют на аналогичные параметры АСУТП сушки зерна. Поэтому от их выбора в значительной степени определяются технико-экономические показатели АСУТП сушки зерна. Наиболее перспективными среди датчиков технологических параметров выглядят импульсные датчики на основе негатронов типа 8 [20]. Они базируются на приборах современной электронной полупроводниковой технологии, имеют широкие возможности для использования в самых различных условиях, встречающихся на практике. Однако, являясь элементом АСУТП, для них необходимы адекватные математические модели и инженерные методы расчета, позволяющие синтезировать приборы с заданными параметрами. Решение этих вопросов в диссертации дает возможность существенно повысить технико-экономические показатели создаваемых АСУТП сушки зерна.

Выводы по главе I

1. Основными современными направлениями в автоматизации процесса сушки зерна являются: создание адаптивных систем управления на базе современной информационно-измерительной техники, внедрение новейшего технологического оборудования, обеспечение надёжности и живучести АСУТП на базе адекватных моделей технологического процесса.

2. На основе анализа существующих АСУТП сушки зерна, определен состав и требования к элементам системы, реализующей использование последних достижений электронной технологии.

3. Произведен анализ измерительно-информационной подсистемы АСУТП сушки зерна, определены технические требования к датчикам технологических параметров, обеспечивающие повышение технико-экономических показателей процесса сушки.

4. Определены направления диссертационных исследований и намечены пути их реализации.

II. МОДЕЛИРОВАНИЕ ПРОЦЕССОВ И АГРЕГАТОВ СУШИЛЬНОГО ПРОИЗВОДСТВА

Можно выделить ряд уровней моделирования составляющих элементов процесса сушки. Модель первого уровня может быть составлена из известных процессов, происходящих на молекулярном и клеточном уровнях. При помощи такой модели можно выявить законы распределения влаги в зерне, скорость ее перемещения,затраты энергии на создание массодвижущей силы процесса сушки.

Ко второму уровню следует отнести процессы в слое зерна, т.е. перенос влаги и тепла в результате внутренней и внешней диффузии с учетом

явлений, происходящих на границе. На этом уровне можно определить наилучшие условия удаления влаги из слоя зерна, производительность зерносушилки, качество высушенного зерна и т. д. [30].

На третьем уровне обычно рассматриваются не только технологические, но и экономические показатели работы отдельных зерносушильных агрегатов. На этом этапе можно рассчитать технико-экономические показатели процесса сушки зерна, опираясь на данные, полученные на нижних уровнях проектирования [73].

На четвертом уровне моделируется весь технологический процесс сушки зерна, используя математические модели более низких уровней. При помощи таких моделей можно определить общие затраты на хранение зерна, составной частью которых являются затраты на сушку и транспортирование продукта.

На пятом уровне обычно моделируются процессы, происходящие на уровне региона или отрасли, занимающейся переработкой продуктов. На этом уровне фигурируют в основном экономические показатели.

Создание современной эффективной АСУТП сушки зерна невозможно без наличия адекватных моделей отдельных технологических операций и всего процесса контроля в целом. С этой целью модели технологического процесса сушки разработаны на основе исследования физико-химических процессов, протекающих в зерносушильных агрегатах и высушиваемом зерне.

2.1. Описание функционирования зерносушилок и обоснование

схемы АСУТП

Учитывая, что зерносушилка РД2x25-70 является объектом управления АСУТП сушки зерна, рассмотрим её структуру. Она состоит (рис. 2.1) из двух частей, что позволяет одновременно сушить две партии зерна независимо одну от другой. Каждая часть зерносушилки (рис. 2.1) со-

стоит из следующих основных агрегатов: камеры нагрева 1, вентиляторов камеры нагрева 2, надсушильных бункеров 3, загрузочного устройства, теплообменника 4, шахт промежуточного и окончательного охлаждения, осадочной камеры с циклонами, выпускных устройств, топки 5, насосов тепловентиляционной системы 6, средств управления транспортом зерна, рециркуляционной нории 7, нории сухого зерна 8, бункеров для оперативного 9 и постоянного хранения зерна, датчиков температуры 10 и уровня 11, запально-зажигательного устройства (ЗЗУ), систем управления задвижками, заслонками, силовыми и транспортными механизмами, системы сигнализации и контроля, емкости для хранения топлива 12, насоса для подачи топлива 13, датчика влажности зерна 14.

Автоматизированная зерносушилка содержит также управляющую ЭВМ, контроллеры для стыковки с устройствами измерения и управления, блоки локальной обработки информации и управления (ЛИУС), автоматизированное рабочее место оператора-технолога, необходимое программное обеспечение. Надсушильные бункера 3 предназначены для накопления и частичного нагрева смеси зерна, подаваемого рециркуляционной норией 6. Стенка одной секции надсушильного бункера 3 имеет уклон 40°. Здесь располагаются датчики температуры 8.. Излишек зерна из надсушильного бункера 3 поступает в камеру нагрева 1 через два переливных патрубка сечением 200x300 мм. В нижней части надсушильного бункера 3 установлено загрузочное устройство, которое служит для равномерной подачи зерна в камеру нагрева 1 и образования зерновой подушки в надсушильном бункере 3, что предотвращает подсос воздуха в камеру нагрева 1.

Загрузочноет устройство состоит из 4 воронок с выпускными отверстиями и двух горизонтально расположенных рам. В каждой раме находятся 6 опорных роликов для горизонтального перемещения рамы по направляющим при помощи винтового механизма с приводом от электро-

двигателя. Для управления задвижками загрузочного устройства используется электропривод с редуктором РЧ-1, асинхронный трехфазный электродвигатель мощностью 0,6 кВт с частотой вращения ротора 910 об/мин. Обмен информации с ЭВМ осуществляется через ЛИУС.

Камера нагрева 1 предназначена для нагрева смеси рециркулирующе-го и сухого зерна агентом сушки, поступающим из топки. Она соединена с осадочной камерой и состоит из 4 секций. В качестве тормозящих элементов используются горизонтально расположенные трубы, что позволяет равномерно рапределять зерно по камере нагрева I. Тормозящие элементы должны обеспечивать пребывание зерна в камере нагрева в течение 2-3 с.

Агент сушки 11 в камеру нагрева 1 подают через диффузор, расположенный в нижней части над тепломассообменником 4. Отработанный агент сушки 11 отводят из камеры нагрева 1 через осадочную камеру. Осадочная камера предназначена для отделения из отработанного агента сушки 11 легких примесей. Внутри осадочной камеры в верхней секции установлен отражательный щит и сделано отверстие для отвода отработанного агента сушки 11.

Тепломассообменник 4 служит для выравнивания температуры и частичного перераспределения влаги между рециркулирующим и сырым зерном, поступающим на сушку. Верхняя секция тепломассообменника 4 выполнена с уклоном 30 Во избежание переполнения тепломассообменника 4 установлены датчики уровня (верхнего, нижнего и среднего) 9 и сливные самотечные трубы, по которым излишек зерна поступает в сливные бункера. Для контроля температуры по высоте тепломассообменника 4 установлены датчики температуры 8.

Шахты охлаждения предназначены как для охлаждения нагретого зерна, так и для частичного испарения влаги. Одна из них служит для окончательного охлаждения при установившемся режиме сушки, а вторая шахта (рециркуляционная) используется для частичного охлаждения

российская

41 ¥6сударственн*

зерна и испарения из него влаги. Шахты оборудованы датчиками температуры 8.

Напорно-распределительная камера расположена со стороны шахты окончательного охлаждения. Атмосферный воздух продувают последовательно: первоначально через шахту окончательного охлаждения, снижая температуру выпускаемого из зерносушилки зерна, а затем через рециркуляционную шахту. Внутри напорно-распределительной камеры расположен диффузор для обеспечения равномерного распределения воздуха по коробам.

Для выпуска зерна из шахт установлены бесприводные выпускные ус-

/

тройства. Регулирование пропускной способности этих устройств осуществляется с помощью двухстворчатой винтовой задвижки. Бесприводное выпускное устройство скомпановано из отдельных узлов. Воздух для охлаждения зерна нагнетается вентиляторами 5 в напорно-рапределите-льные камеры, а отработанный агент сушки 11 (рис. 2.1) отводят по трубопроводу с помощью двух циклонов ЦОЛ-12 (рис. 2.2). Аспирационные отходы из-под осадочных камер направляют безроликовым конвейером в бункер, как показано на рис. 2.3.

Высушенное зерно разделяется на два потока: одна часть поступает на норию сухого зерна 7, а вторая часть - на рециркуляционную норию 6 (рис. 2.1). Зерно, поступающее в башмак нории сухого зерна 7, проходит контроль на влагосодержание с помощью датчиков влажности 10. Зерно, поступающее на рециркуляционную норию 6, смешивается с зерном, добавляемым из бункера сырого зерна 12 (рис. 2.1). Для рециркуляции зерна используют две нории НГЦ-350 производительностью 350 т/час каждая. Для транспортировки сухого зерна используют две нории НГЦ-100 производительностью 100 т/час. Нории оборудованы реле скорости РС-67, которые выдают сигнал на останов агрегатов при отклонении скорости перемещения от заданной, а также датчиками подпора 9, которые срабатывают при переполнении башмака нории зерном.

Рис, 22, Схема отвода отработанного агента сушки.

Рис, 2,3, Схема удаления аспирационных отходов.

Шахты охлаждения снабжены вентиляторами Ц4-70, подающими атмосферный воздух, а камеры нагрева 1 обеспечиваются вентиляторами Ц9-55, отсасывающими агент сушки 11 в атмосферу. Вентиляторы высокого давления АВД-15 подают атмосферный воздух в топки 5 (рис. 2.1).

2.2. Математическая модель зерна как объекта сушки

Модель технологического процесса сушки зерна получается, исходя из анализа физико-химических процессов в зерне, происходящих на молекулярном и клеточном уровнях. Зерновая масса состоит из огромного числа зерен, контролировать параметры которых в отдельности весьма сложно. К тому же температура и влажность могут существенно различаться по объему зерна. Поэтому более приемлемыми будут среднестатистические значения параметров по сечению сушильного агрегата. Для построения математической модели следует условиться о принимаемой форме зерна.

Н.В.Остапчук [79] свою модель сушки основывает на представлении отдельного зерна в виде неограниченного цилиндра заданного радиуса. При этом объем "отдельного зерна" получается бесконечно большим, что искажает действительность. Автором предложено использовать модель отдельного зерна в виде шара, объем которого соответствует объёму среднестатистического зерна. При этом распределения температуры и влаги по объему шара предполагается центральносимметричным [112].

Зная влагосодержание и в любой точке объема зерна, удаленной от центра на расстояние г, найдем среднее влагосодержание по объему зерна иСр по формуле R

и ф = 3 R-3 J r2Udr, (2.1)

О

где R - радиус зерна.

Уравнение сохранения массы влаги [27] в сферической системе координат будет выглядеть следующим образом:

д\х ди

-+ уз — = ат

дх ах

где х -декартова координата, направленная вдоль оси перемещения зерновой массы в зерносушилке; V з - скорость перемещения зерновой массы вдоль оси х; а т" коэффициент диффузии влаги в зерне.

Для стационарного процесса сушки зерна д\х!дХ =0, а градиент влагосодержания V = д и/д х будет постоянным для выбранного сечения х. В этом случае, произведя соответствующие вычисления, получим, что влагосодержание по объему зерна будет изменяться по закону

v з

и = ик+- (г2 -Я2) , (2.2)

6ат

где и я - влагосодержание на поверхности зерна (г = Я).

Подставляя выражение (2.2) в формулу (2.1), найдём

1 УЗ Я2 и ср= и Я - ---.

15 а т

Учитывая, что параметр V имеет отрицательный знак, а массообменный критерий Фурье Рот [30, 32] удовлетворяет неравенству

ат 1

Ро т = ->—,

уз я2 2

получим, что среднее влагосодержание и ср> и я + 0,133.

Применяя массообменный критерий Фурье и используя следующие параметры: Я = 1,5 мм для температуры 50 °С а га = 3,265-Ю-9 м2 с-1, получим ряд полезных неравенств. Во-первых, скорость сушки, определяемая как производная влагосо держания по времени, не превосходит 0,0029 с*1. Во-вторых, справедливо неравенство для времени сушки тс> 345 Ли, с. В-

д2и 2 ди дг2 г дг

третьих, среднее влагосодержание иср будет превосходить влагосодержа-ние на поверхности зерна и я на величину 0,133. Это означает, что при нулевом поверхностном влагосодержании среднее влагосодержание по объему зерна будет не менее 0,133.

Последнее условие соответствует окончанию периода постоянной скорости сушки зерна [30]. Для получения более сухого зерна используют более сложные методы сушки, чем упомянутый. Например, отлёж-ка зерна, при которой выравнивается влагосодержание по всему объему зерна. Но скорость сушки при этом заметно падает, так как в этом случае появляется зона в приповерхностном слое зерна с низким содержанием влаги, которая медленно растет в глубину.

Для обеспечения номинальной производительности зерносушилки РД2х25-70 (50 т высушенного зерна в час) необходимо затратить тепловую мощность, способную превратить в пар около 5 т влаги за 1 час. Для этого требуется сжигать не менее 315 кг мазута в час. Для окисления мазута используется кислород воздуха. Для принятой модели окисления мазута [112] примем стехиометрическое отношение, т. е. отношение массы окислителя к массе топлива, равным 3,5. Следовательно, для окисления 315 кг мазута потребуется 4752 кг воздуха, что для половины сушилки составит 2376 кг. Учитывая, что плотность воздуха при нормальных условиях равна 1,293 кг/м3, то половина зерносушилки должна потреблять 1836 м3воздуха в час. Такую производительность обеспечивают вентиляторы высокого давления АВД-15 (рис. 2.1). При КПД вентилятора 65% и мощности двигателя 15 кВт при указанном расходе воздуха необходмо давление 19000 Па (0,2 атм).

2.3. Математическая модель процесса горения топлива

Обеспечение достаточным количеством тепла для испарения влаги из зерна осуществляется с помощью топки 5 (рис. 2.1). Но при этом топка

представляет собой объект повышенной опасности. В случае погасания пламени и повторного воспламенения может произойти взрыв горючей смеси в топке. Поэтому в аварийных ситуациях происходит перекрытие поступления горючего в топку и останов работы зерносушилки. То же относится и к начальному периоду зажигания горючей смеси во время запуска в работу зерносушилки. В случае отсутствия пламени в течение 5 минут происходит выключение зерносушилки из рабочего режима и происходит останов агрегатов. Повторный запуск зерносушилки допускается по истечение 15-20 минут.

Зажигание горючей смеси и выдача команды на останов работы зерносушилки осуществляется запально-зажигательным устройством (ЗЗУ), входящего в состав ЛИУС топки. Известно [27], что при зажигании горючей смеси необходимое для воспламенения газа количество энергии, отнесенное на единицу площади слоя, должно быть большим некоторого определенного значения. С теоретической точки зрения основные вопросы, касающиеся модели воспламенения горючих воздушных смесей, решены Д.Б.Сполдингом [92]. Он установил, что в случае тонких слоев температура горючей смеси снижается вследствие теплообмена с окружающей средой, в то время как в случае толстых слоев начинается распространение ламинарного пламени.

Было установлено [92], что воспламенение происходит только в том случае, когда к газовой смеси подведено количество тепла, достаточное для нагревания слоя, толщина которого приблизительно равна толщине ламинарного стационарно распространяющегося адиабатического пламени. Сформулированное правило выглядит вполне естественным, но оно основано на весьма грубых предположениях, поэтому возможны трехкратные и более отклонения экспериментальных значений параметров от расчетных.

Используя модель расчета, предложенную Д.Б.Сполдингом [92], автором рассчитана зависимость температуры пламени мазута в топке от от-

ношения массы топлива к массе воздуха У (рис. 2.4). Как и следовало ожидать, максимум температуры пламени соответствует стехиометри-Опл ,К

О 0,05 0,1 V = Ш-гоп/Швозд

Рис. 2.4. Расчётная кривая зависимости температуры пламени мазута Опл от отношения У ( массы топлива ттоп к массе воздуха тВозД ).

ческому отношению, равному 3,5. Этому числу на оси абсцисс рис. 2.4 соответствует точка У=0,0663. Относительно указанной точки температура пламени будет снижаться, что можно использовать для изменения температуры агента сушки 9са. Но отклоняться вправо от этой точки не-

желательно, так как в этом случае топливо будет сгорать неполностью. Отклонение влево от точки максимума температуры предпочтительнее. В этом случае не только полностью сгорает мазут, но и полностью окисляются продукты разложения. Расчёты показывают, что снижение температуры топочных газов до 573 К (300 °С) потребует для: каждой половины зерносушилки РД2х25-70 22342,5 кг воздуха в час, что соответствует расходу воздуха 4,8 м3/с. При КПД вентилятора АВД-15 65% подпор будет составлять 2000 Па (0,02 атм). Такой подпор достигается без сложной системы уплотнения воздуховодов, а наличие избытка воздуха в топочных газах делает физические параметры последних близкими к атмосферному воздуху.

Определив основные параметры реагентов и продуктов сгорания, рассмотрим плоское ламинарное пламя, имеющее толщину 5, в которое втекает поток горючей смеси, состоящей из мазута и атмосферного воздуха, со скоростью, превышающей скорость ламинарного пламени. Известно [92], что указанная скорость ламинарного пламени зависит от стехиомет-рического отношения количества окислителя (кислорода воздуха) и топлива (мазута) и имеет максимум при стехиометрическом отношении, равном 3,5. Этот максимум равен 0,5 м/с. Следует отметить, что указанный экстремум достаточно размытый, поэтому разброс исходных параметров для расчета слабо сказывается на точность определения скорости ламинарного пламени.

Обозначая теплоту реакции горения мазута через q (энергия, освобождающаяся в расчете на единицу массы реагирующей смеси), а скорость реакции- через (масса реагирующей смеси на единицу объема за секунду), то на единице площади пламени за одну секунду выделяется энергия, равная Учитывая, что теплоту реакции можно определить по формуле я = с р(9а - во), то на единице площади поверхности пламени выделится энергия за одну секунду в = с р(9а - 0о)>у5, где с р - средняя

теплоемкость смеси, Дж (кг К) 0а - адиабатическая температура пламени, К; 0о - начальная температура воздуха, поступающего в топку, К; -скорость реакции, кг (м Ч)*1.

Отток тепла из реакционной зоны определим по формуле:

д0 = х(еа-е0)/б,

где X -среднее значение коэффициента теплопроводности газовой смеси в топке, Вт/(м К). В отсутствие внешних потерь тепла (¿о = (¿в. Отсюда толщина ламинарного пламени будет равна:

§= {У(Ср\у)}1/2

Масса горючей смеси, втекающей через единицу площади поверхности пламени за единицу времени, равна р о V о ( р о -плотность ис-ходной горючей смеси, кг м3). В волне горения реагирующая смесь расходуется со скоростью, равной \у5. Из закона сохранения массы [22] следует, что ро V о = wS. Подставляя это выражение в предыдущую формулу, получим 1 X \¥

V о = { -}

Ро Ср

Исключив из последних двух формул, найдем толщину пламени

К

8« - .

СрроУо

Подставляя значения из справочников { X = 0,0257 Вт/(м К); р0= 1,293 кг.м-3; с Р = 1010 Дж/(кг К) [53, 58]}, найдем, что толщина пламени равна 4 10-5 м, что на три порядка больше средней длины свободного пробега молекул газа. Следовательно, для описания динамики пламени топки можно пользоваться уравнениями механики сплошной среды[31]. В результате уравнение сохранения массы [27] химического вещества I будет выглядеть следующим образом:

Список литературы диссертационного исследования кандидат технических наук Щеголеватых, Александр Сергеевич, 1998 год

ЛИТЕРАТУРА

1. А. с. 706845 СССР, МКИ3 G 06 F 7/02. Устройство для сравнения кодов.

2. А. с. 995017 СССР, МКИ3 G 01 R 27/26, G 01 N 27/22. Устройство для измерения емкости жидкости.

3. А. с. 1026285 СССР, МКИ3 Н 03 К 3/02. Генератор импульсов.

4. А. с. 1157432 СССР, МКИ3 G 01 N 27/02. Кондуктометрический ав-тогенратор.

5. А. с. 1381345 СССР, МКИ3 G 01 К 7/00. Устройство для многоточечного измерения температуры.

6. А. с. 1429297 СССР, МКИ3 Н 03 К 3/282.Мультивибратор.

7. А. с. 1534334 СССР, МКИ3 G 01 К 7/00. Устройство для много-точе-чного измерения температуры.

8. А. с. 1555158 СССР, МКИ3 В 60 Q 9/00, Н 03 В 5/12. Устройство превышения допустимых параметров транспортного средства.

9. Измерительный преобразователь сигналов емкостных датчиков. Пат. 1827029 АЗ СССР, МКИ3 G 01 R 27/26.

10. Андронов А.А., Витт А.А., Хайкин С.Э. Теория колебаний. М.: Наука, 1981. 568 е., ил.

11. Арутюнов П.А. Теория и применение алгоритмических измерений. М.: Энерглатомиздат, 1990. 256 е., ил.

12. Атанс М., Фалб П.Л. Оптимальное управление: Пер. с англ./ Под ред. Ю.И.Топчиева. М.: Машиностроение, 1968. 764 е., ил.

13. Афифи Н., Эйзен С. Статистический анализ: Подход с использованием ЭВМ: Пер. с англ./ Под ред. Г.П.Башарина. М.: Мир, 1982. 488 е., ил.

14. Ахмед Н., Pao К.Р. Ортогональные преобразования при обработке цифровых сигналов. М.: Связь, 1980. 248 е., ил.

15. Ахиезер Н.И. Элементы теории эллиптических функций. М.: Наука, 1970. 304 е., ил.

16. Бабушка И., Витасек Э., Прагер М. Численные процессы решения дифференциальных уравнений. М.: Мир, 1969. 368 с.

17. Баутин H.H., Леонтович Е.А. Методы и приемы качественного исследования динамических систем на плоскости. 2-е изд., доп. М.: Наука, 1990. 488 е., ил.

18. Беллман Р. Введение в теорию матриц. 2-е изд.: Пер. с англ./ Под ред. В.Б.Лидского. М.: Наука, 1976. 352 е., ил.

19. Беллман Р., Дрейфус С. Прикладные задачи динамического программирования: Пер. с англ./ Под ред. А.А.Первозванского. М.: Наука, 1965. 460 е., ил.

20. Биберман Л.И. Широкодиапазонные генераторы на негатронах. М.: Радио и связь, 1982. 82 е., ил.

21. Боде Г. Теория цепей и проектирование усилителей с обратной связью: Пер. с англ./ Под ред. А.А.Колосова и Л.А.Мееровича. М.: Изд-во иностр. лит-ры, 1948. - 648 е., ил.

22. Болгарский A.B., Мухачёв Г.А., Щукин В.К. Термодинамика и теплопередача. М.: Высш. шк., 1975. 495 с.

23. Бронштейн И.Н., Семендяев К.А. Справочник по математике для инженеров и учащихся втузов: Пер. с нем./ Под ред. Г.Гроше и В.Цигле-ра М.: Наука, 1980. 976 е., ил.

24. Бутенин Н.В., Неймарк Ю.И., Фуфаев H.A. Введение в теорию нелинейных колебаний. М.: Наука, 1987. 384 с.

25. Бычков Ю.А. Расчет систем управления на основе кусочно-сте-пеннных моделей. Анализ, синтез, оптимизация. Л.: Энергоатомиздат, 1991. 131 е., ил.

26. Васильев Ф.П. Численные методы решения экстремальных задач. 2-е изд., перераб. и доп. М.: Наука, 1988. 552 е., ил.

27. Вильяме Ф.А. Теория горения: Пер. с англ. М.: Наука, 1971. 616 е.,

ил.

28. Гантмахер Ф.Р. Теория матриц. 4-е изд. М.: Наука, 1988. 552 с.

29. Гельфанд И.М., Фомин C.B. Вариационное исчисление. М.: ГИФМЛ, 1961.229 с.

30. Гинзбург A.C. Основы теории и техники сушки пищевых продуктов. М.: Пищевая промышленность, 1973. 528 е., ил.

31. Гришин A.M., Фомин В.М. Нестационарные и сопряженные задачи механики реагирующих сред. Новосибирск: НГУ, 1984. 324 е., ил.

32. Гухман A.A. Применение теории подобия к исследованию процессов тепло- и массообмена. М.: Высш. шк., 1967. 303 е., ил.

33. Данилов Л.В., Матханов П.Н., Филиппов Е.С. Теория нелинейных электрических цепей. Л.: Энергоатомиздат, 1990. 256 е., ил.

34. Деккер К., Вервер Я. Устойчивость методов Рунге-Кутты для жестких нелинейных дифференциальных уравнений: Пер. с англ./ Под ред. А.А.Самарского. М.: Мир, 1988. 332 с.

35. Джури Э. Импульсные системы автоматического регулирования. М.: Физматгиз, 1963. 274 е., ил.

36. Директор С., Рорер Р. Введение в теорию систем: Пер. с англ./ Под ред. Н.П.Бусленко. М.: Мир, 1974. 464 е., ил.

37. Диткин В.А., Прудников А.П. Операционное исчисление. М.: Высш. шк., 1966. 408 е., ил.

38. Дэннис Дж., Шнабель Р. Численные методы безусловной оптимизации и решения нелинейных уравнений: Пер. с англ./ Под ред. Ю.Г.Евтушенко. М.: Мир, 1988. 440 е., ил.

39. Евграфов М.А. Аналитические функции: Учеб. пособие. 3-е изд., перераб. и доп. М.: Наука, 1978. 448 е., ил.

40. Егоров А.И. Оптимальное управление тепловыми и диффузионными процессами. М.: Наука, 1978. 464 е., ил.

41. Емельянов C.B. Системы автоматического управления с переменной структурой. М.: Энергия, 1967. 336 е., ил.

42. Жидко В.И., Резчиков В.А., Уколов B.C. Зерносушение и зерносушилки. М.: Колос, 1982. 239 е., ил.

43. Заславский Г.М., Сагдеев Р.З. Введение в нелинейную физику. М.: Наука, 1988. 302 е., ил.

44. Иос Г. Курс теоретической физики. Ч. 1. Механика и электродинамика. М.: ГУПИМП РСФСР, 1963. 580 с.

45. Клюев A.C., Карпов B.C. Синтез быстродействующих регуляторов для объектов с запаздыванием. М.: Энергоатомиздат, 1990. 176 е., ил.

46. Коздоба Л.А. Методы решения нелинейных задач теплопроводности. М.: Наука, 1975. 228 е., ил.

47. Колмогоров А.Н., Фомин C.B. Элементы теории функций и функционального анализа. М.: Наука, 1972. 496 е., ил.

48. Конвективный тепло- и массоперенос/ В.Каст, О.Кришер, Г.Райнике, К.Винтермантель: Пер. с нем. М.: Энергия, 1980. 49 е., ил.

49. Корн Г., Корн Т. Справочник по математике для научных работников и инженеров: Пер. с англ. / Под ред. И.Г.Арамановича. М.: Наука, 1974. 832 е., ил.

50. Кочин Н.Е., Кибель И.А., Розе Н.В. Теоретическая гидромеханика, Ч. 1. М.: Физматгиз, 1963. 584 е., ил.

51. Кошкин Н.И., Ширкевич М.Г. Справочник по элементарной физике. 8-е изд., перераб. М.: Наука, 1980. 208 е., ил.

52. Красовский A.A., Буков В.Н., Шендрик B.C. Универсальные алгоритмы оптимального управления непрерывными процессами. М.: Наука, 1977. 272 е., ил.

53. Критерии устойчивости работы полупроводниковых схем/ А.И.Кривоногое, С.Л.Подвальный, А.С.Щеголеватых, Е.Д.Юршин ЕЛ Информационные технологии моделирования и управления: Межвуз. сб. науч. тр. Воронеж: ВГТУ, 1998. С. 124 - 127.

54. Куликов C.B. Импульсные измерительные преобразователи. М.: Энергия, 1974. 112 с., ил.

55. Купер Дж., Макгиллем К. Вероятностные методы анализа сигналов и систем: Пер. с англ./ Под ред. В.Т.Горяинова. М.: Мир, 1989. 376 е., ил.

56. Кэй Дж., Лэби Т. Таблицы физических и химических постоянных. 2-е изд., перераб.: Пер. с англ.: Под ред. К.П.Яковлева. - М.: Физматгиз, 1962. 248 с.

57. Левитан Б.М. Операторы обобщенного сдвига и некоторые их применения. М.: Физматгиз, 1962. 324 с.

58. Лионе Ж. -Л. Оптимальное управление системами, описываемыми уравнениями с частными производными. М.: Мир, 1972. 364 е., ил.

59. Лозгачёв Г.И. Построение систем регулирования с наблюдающим устройством, малочувствительным к изменению параметров объекта// Дифференциальные уравнения и их приложения: Сб. науч. тр. Воронеж: ВГУ, 1985. С. 96- 107.

60. Лыков А.В., Михайлов Ю.А. Теория тепло- и массопереноса. М.: Госэнергоиздат, 1963. 424 е., ил.

61. Ляпунов A.M. Избранные труды/ Под ред. В.И.Смирнова. М.: Изд-во АН СССР, 1948. 540 е., ил.

62. Марченко А.И., Марченко Л.А. Программирование в среде Turbo Pascal 7.0/ Под ред. В.П.Тарасенко. М.: Бином Универсал, К.: ЮНИОР,

1997. 496 е., ил.

63. Математическая теория горения и взрыва/ Я.Б.Зельдович, Г.И.Ба-ренблатт, В.Б.Либрович, Г.М.Махвиладзе. М.: Наука, 1980. 456 е., ил.

64.Математическая модель производства агента сушки/ В.А.Дятлов, С.Л.Подвальный, А.С.Щеголеватых, Е.Д.Юршин// Системы управления и информационные технологии: Межвуз. сб. науч. тр. Воронеж: ВГТУ,

1998. С. 49 - 52.

65. Методы теории чувствительности в автоматическом управлении/ Под ред. Е.Н.Розенвассера и Р.М.Юсупова. Л.: Энергия, 1971. 344 с.

66. Митропольский Ю.А., Мартынюк Д.И. Периодические и квазипериодические колебания систем с запаздыванием. К.: Вища школа, 1979. 248 с.

67. Мун Ф. Хаотические колебания: Вводный курс для научных работников и инженеров: Пер. с англ. М.: Мир, 1990. 312 е., ил.

68. Неймарк Ю.И. О возникновении стохастичности в динамических системах// Изв. вузов. Радиофизика. 1974. Т. 17, № 4, С. 61 - 76.

69. Новиков Ю.В., Калашников O.A., Гуляев С.Э. Разработка устройств сопряжения для персонального компьютера типа IBM РС/ Под общ. ред, Ю.В.Новикова. М.: ЭКОМ, 1997. 224 е., ил.

70. Нортон П., Уилтон Р. IBM PC и PS/2. Руководство по программированию: Пер. с англ. М.: Радио и связь, 1994. 336 е., ил.

71. Ортега Дж., Рейболт В. Итерационные методы решения нелинейных систем со многими неизвестными: Пер. с англ./ Под ред. И.В.Коно-вальцева. М.: Мир, 1975. 560 е., ил.

72. Ортега Дж. Введение в параллельные и векторные методы решения линейных систем: Пер. с англ./ Под ред. Х.Д.Икрамова. М.: Мир. 1991.366 с.

73. Остапчук Н.В. Основы математического моделирования процессов пищевых производств. 2-е изд., перераб. и доп. К.: Вища школа, 1991.336 е., ил.

74. Подвальный С.Л., Щеголеватых A.C., Юршин Е.Д. Методика расчета параметров первичных преобразователей (импульсных датчиков)// Системы управления и информационные технологии: Межвуз. сб. науч. тр. Воронеж: ВГТУ, 1997. С. 129 - 134.

75. Пупков К.А., Капалин В.Н., Ющенко A.C. Функциональные ряды в теории нелинейных систем. М.: Наука, 1976. 448 с.

76. Рабинович М.И., Трубецков Д.И. Введение в теорию колебаний и волн. М.: Наука, 1984. 432 с.

77. Резван В. Абсолютная устойчивость автоматических систем с запаздыванием: Пер. с румын./ Под ред. В.А.Якубовича. М.: Наука, 1983. 360 с.

78. Репников A.B. Колебания в оптимальных ситемах автоматического регулирования. М.: Машиностроение, 1968. 240 е., ил.

79. Розенвассер E.H. Колебания нелинейных систем. М.: Наука, 1969. 576 е., ил.

80. Розо М. Нелинейные колебания и теория устойчивости: Пер. с франц./ Под ред. А.А.Первозванского. М.: Наука, 1971. 288 е., ил.

81. Сверхбольшие интегральные схемы и современная обработка сигналов: Пер. с англ./Под ред. С.Гуна, Х.Уайтхауса, Т.Кайлайта. М.: Радио и связь, 1989. 472 е., ил.

82. Сейдж Э., Меле Дж. Теория оценивания и ее применение в связи и управлении: Пер. с англ. М.: Связь, 1976. 496 е., ил.

83. Сейдж Э.П., Уайт Ч.С., Ш. Оптимальное управление системами: Пер. с англ. М.: Радио и связь, 1982. 392 е., ил.

84. Слабый хаос и квазирегулярные структуры/ Г.М.Заславский, Р.З.Сагдеев, Д.А.Усиков, А.А.Черников. - М.: Наука, 1991. - 240 е., ил.

85. Современная теория систем управления: Пер. с англ./ Под ред. К.ТЛеондеса. М.: Наука, 1970. 512 с., ил.

86. Сполдинг Д.Б. Конвективный массоперенос: Пер. с англ./ Под ред. А.ВЛыкова. М.: Энергия, 1965. 384 е., ил.

87. Степаненко И.П. Основы теории транзисторов и транзисторных схем. 4-е изд., перераб. и доп. М.: Энергия, 1977. 671 е.. ил.

88. Тилл У., Лаксон Дж. Интегральные схемы: Материалы, приборы, изготовление: Пер. с англ. М.: Мир, 1985. 501 е., ил.

89. Тимушкин Н.В., Щеголеватых A.C., Ястребов П.П. Расчет критических параметров релаксационных генераторов. М., 1984. 7 с. - Деп. в ИНФОРМЭЛЕКТРО, № 98эт - 84Деп.

90. Удерман Э.Г. Приближенное исследование автоколебаний методом корневого годографа. М.: Энергия, 1967. 176 е., ил.

91. Управление релаксационными генераторами/ Я.Е.Беленький, О.Е.Левицкий, В.А.Халин, С.Г.Шульгин/ Под ред. Я.Е.Беленького. К.: Наук, думка, 1982. 280 с.

92. Устойчивость адаптивных систем: Пер. с англ./ Андерсон Б. и др. -М.: Мир, 1989.-263 е.. ил.

93. Уидроу Б., Стирнз С. Адаптивная обработка сигналов: Пер. с англ./ Под ред. В.В.Шахгильдяна. М.: Радио и связь, 1989. 440 е., ил.

94. Фаддеев Д.К., Фаддеева В.Н. Вычислительные методы линейной алгебры. М. - Л.: ГИФМЛ, 1963. 736 с.

95. Фарлоу С. Уравнения с частными производными для научных работников и инженеров: Пер. с англ./ Под ред. С.И.Похожаева. М.: Мир, 1985. 384 с.

96. Фиакко А., Мак-Кормик Г. Нелинейное программирование: Методы последовательной безусловной минимизации: Пер. с англ. Под ред. Е.Г. Гольштейна. М.: Мир, 1972. 240 е., ил.

97. Фидлер Дж.К., Найтингейл К. Машинное проектирование электронных схем: Пер. с англ./ Под ред. Г.Г.Казеннова. М.: Высш. шк., 1985. 216 е., ил.

98. Фичини Ж., Ламброзо-Бадер Н., Депезе Ж.-К. Основы физической химии: Пер. с франц. М.: Мир, 1972. 306 с.

99. Хапаев М.М. Асимптотические методы и устойчивость в теории нелинейных колебаний. М.: Высш. шк., 1988. 184 е., ил.

100. Хедли Дж. Нелинейное и динамическое программирование: Пер. с англ./ Под ред. Г.П.Акилова. М.: Мир, 1967. 507 е., ил.

101. Хорн Р., Джонсон Ч. Матричный анализ: Пер. с англ./ Под ред. Х.Д.Икрамова. М.: Мир, 1989. 655 с.

102. Хэссард Б., Казаринов Н., Вэн И. Теория и приложения бифуркации рождения цикла: Пер. с англ./ Под ред. Э.Э.Шноля. М.: Мир, 1985. 240 е., ил.

103. Цлаф Л.Я. Вариационное исчисление и интегральные уравнения. М.: Наука, 1970. 192 е., ил.

104. Чаки Ф. Современная теория управления: Пер. с англ./ Под ред. Н.С.Райбмана. М.: Мир, 1975. 424 е., ил.

105. Чанг К., Хауэс Ф. Нелинейные сингулярно возмущенные краевые задачи. Теория и приложения: Пер. с англ. М.: Мир, 1988. 247 е., ил.

106. Четаев Н.Г. Устойчивость движения. М.: Наука, 1965. 208 с.

107. Щеголеватых A.C. Оптимизация параметров интегральных схем вычислительными методами // Электроника: Межвуз. сб. науч. тр. Воронеж: ВПИ, 1974. Вып. 4. С. 73 - 75.

108. Щеголеватых A.C., Юршин Е.Д. Математическая модель техпроцесса АСУТП сушки зерна// Современные проблемы информатизации: Тез. докл. конф. Воронеж: МУКТ, Изд-во ВГПУ, 1996. С. 35.

109. Щеголеватых A.C. Оценка надежности приборов, контролирующих вывод проводов из корпусов методом электролитического замыкания// Электричество, 1978, № 2, С. 62 - 63.

110. Щеголеватых A.C., Юршин Е.Д.. Архитектура АСУТП сушки зерна, реализующей набор Калмановских фильтров//Современные проблемы информатизации: Тез. докл. конф. Воронеж: МУКТ, Изд-во ВГПУ, 1996. С. 96.

111. Щеголеватых A.C., Юршин Е.Д. Микропроцессорная система управления технологическим процессом сушки зерна// Современные проблемы информатизации: Тез. докл. конф. Воронеж: МУКТ, Изд-во ВГПУ, 1996. С. 49.

112. Щеголеватых A.C., Юршин Е.Д. Математическая модель процесса сушки зерна в шахтных сушилках// Системы управления и инфомаци-онные технологии: Межвуз. сб. науч. тр. Воронеж, 1997. С. 43 - 48.

113. Щеголеватых A.C., Юршин Е.Д. Техническая структура АСУТП на зерносушилках РД2x25-70// Современные проблемы информатизации: Тез. докл. конф. Воронеж: МУКТ, Изд-во ВГГГУ, 1996. С. 60.

114. Щеголеватых A.C., Ястребов П.П. Контроль параметров планар-ных полупроводниковых структур электрохимическим методом// Электронная техника. Сер. 2, Полупроводниковые приборы, 1985. Вып. 1 (174). С. 61 -65.

115. Щеголеватых A.C., Тимушкин Н.В., Ястребов П.П. Расчет параметров автоколебаний релаксационных генераторов. М., 1986. 13 с. -Деп. в ИНФОРМЭЛЕКТРО, № 152-эт.

116. Щеголеватых A.C. Методика синтеза релаксационных генераторов. М., 1986. 10 с. Деп. во ВНИИТЭМР, № 423 мш-85 Деп.

117. Щеголеватых A.C. Оптимизация частоты прерывания сигналов измерительных устройств в системах управления КПО// Оборудование с числовым программным управлением, 1978. Вып. 7. С. 3 - 4.

118. Электрогидравлические следящие системы/ Под ред. В.А.Хохло-ва. М.: Машиностроение, 1971. 431 е., ил.