Исследование методов компьютерного моделированиясистем управления процессом кардочесания двухкомпонентных смесей (стр. 2 )

Таблица 2

Показатели	Усл. обозначение	Значение	Ед. измерения
Постоянная времени объекта по компонентам	To1, To2 Tb1, Tb2	15 6	сек сек
Коэффициент передачи	Kp1, Kp2, Kp3, Kp4	1	-
Время транспортного запаздывания	TauO1, TauO2 TauB1, TauB2	3 6	сек сек
Коэффициент съема	Alfa1 Alfa2	0.1 0.08	- -
Доля компонента	k1 k2	0.7 0.3	- -
Коэффициент чувствительности	dAlfa	0.06	-

Результаты эксперимента показали, что время регулирования и число колебаний у системы с использованием регулятора (рис.2-б) в отличие от системы без регулятора (рис.2-а) значительно уменьшилось, однако наблюдалась статическая ошибка доли компонентов. Поэтому для обеспечения заданного запаса устойчивости при любых возможных вариациях параметров процесса требуется соответствующая точная настройка параметров регулятора

.

а) без регулятора; б) с регулятором

Рис.2

В третьей главе проведены результаты однофакторных компьютерных экспериментов с разработанными моделями валичной машины при загрузке ее двухкомпонентным ВМ; обработки и анализа этих результатов для исследования неровноты волокнистого потока по линейной плотности и долевому составу в переходных режимах работы машины.

С целью уточнения списка варьируемых факторов и диапазона их варьирования был проведен предварительный эксперимент. Результаты этого эксперимента были использованы для оценки чувствительности линейной плотности и долевого компонентного состава к вариациям различных конструктивных и технологических параметров валичной машины, а также для отсеивания несуществующих факторов и оптимизации плана протекания последующих экспериментов.

В качестве контролируемых характеристик ВМ использовались: переходная характеристика доли компонентов на выходе валичной машины Pi(t,*), среднее значение доли компонента (Gsr*), СКО (Sig*) и КВ (Cv*). Результаты экспериментов для всех групп опытов представлены также оценками спектральной плотности дисперсии и автокорреляционной функции.

Однофакторные эксперименты включали в себя 4 группы опытов, отличающихся варьируемыми параметрами.

В эксперименте Э1 варьируемым параметром являлось число рабочих пар валиков машины n. Результаты, представленные табл. 3, показали, что при увеличении числа рабочих пар валиков наблюдается снижение неровноты по линейной плотности как смеси, так и отдельных ее компонентов.

В эксперименте Э2 исследовалось влияние фактора наличия двух съемных барабанов s1 и s2 на производительность машины и равномерность вырабатываемого волокнистого потока.

Зависимости коэффициента вариации Cv от двухкомпонентного состава смески: 10% х 90%, 20% х 80%, 30% х 70%, 40% х 60% и 50% х 50%, − приведены рис.3, где: 1, 2 − зависимости Cv1(gsr), Cv2(gsr) для 1-го и 2-го компонентов съемного барабана s1; 3, 4 − зависимости Cv3(gsr), Cv4(gsr) для 1-го и 2-го компонентов съемного барабана s2. Результаты эксперимента выявили, что наличие второго съемного барабана способствует не только повышению производительности, но и выравниванию ВМ.

Таблица 3

n	Среднее значение доли	СКО	КВ, %
компонент	компонент	компонент
1	2	1	2	1	2
3	0.320	0.677	0.053	0.053	16.27	7.82
4	0.317	0.680	0.048	0.048	15.25	7.06
5	0.315	0.682	0.042	0.042	13.35	6.16
6	0.313	0.684	0.036	0.036	11.52	5.26
7	0.312	0.685	0.030	0.030	9.48	4.38
8	0.310	0.687	0.021	0.021	6.72	3.06

Рис.3

В эксперименте Э3 варьировался параметр коэффициент чувствительности dAlfa для оценки его влияния на выравнивание компонентного состава волокнистого потока. Зависимость коэффициента вариации Cv от коэффициента чувствительности dAlfa приведена на рис.4.

Рис.4

Кривые 1 и 2 представляют зависимости Cv1(gsr), Cv2(gsr) для 1-го и 2-го компонентов съемного барабана s1; кривые 3 и 4 − зависимости Cv3(gsr) для 1-го и 2-го компонентов съемного барабана s2. Результаты показали, что влияние коэффициента чувствительности на изменение компонентного состава незначительное, поэтому при синтезе САР вариациями этого коэффициента можно пренебречь.

В эксперименте Э4 варьируемым фактором был диаметр главного барабана валичной машины. Результаты эксперимента показали, что при числе рабочих пар валиков до 5 диаметр барабана может быть в пределах до 1250 мм, а при большем числе пар валиков эффективность машины возрастает при увеличении диметра главного барабана до 1500 мм.

В четвертой главе описывается разработанная одноконтурная система автоматического регулирования линейной плотности ВМ при переработке двухкомпонентных смесей на валичной кардочесальной машине: приводятся выбор и обоснование инструментальных средств, описываются особенности и специфические условия задачи выравнивания и возможности САР в виде ее детализированной структуры с блоками (рис.5).

Рис.5

Блок подсистемы Step генерирует линейную плотность смесевого потока, питающую машину в пропорции: для первого компонента G4 и для второго компонента G5. При переработке смесей важную роль играет учет эффекта многокомпонентности состава смеси, так как различные по своей природе компоненты по-разному перерабатываться на ЧМ. Например, лавсан, в отличие от шерстяных волокон, обладая очень высокой упругостью, цепкостью и пушистостью, быстро «забивает» гарнитуру. Поэтому следует учитывать различие во времени транспортировки между рабочими органами машины, коэффициентах перехода волокна на рабочие пары при основном чесании и коэффициентах съема разных компонентов при переработке в составе смеси. Таким образом, звенья модели машины, образующие канал прямой связи и канал обратной связи у разных компонентов одинаковы, однако значения параметров передаточных функций: постоянных времени запаздываний T11, T12, T21, Т22 и коэффициентов передачи Kp1, Kp2, Kp3, Kp4, времени транспортного запаздывания каналов динамической системы TauR1, TauR2, TauM1, TauM2 и коэффициентов съема a1, a2 компонентов, - различны.

Канал прямой связи первого компонента состоит из блока постоянной времени запаздывания TauR1, дробно-рациональной передаточной функции TranFnc1 модели преобразования линейной плотности компонента потока, движущегося по главному барабану от приемного барабана до места перехода на съемный барабан с учетом коэффициента съема равного a1 блока G6. Канал обратной связи движения волокон под главным барабаном от съемного барабана до приемного барабана приведен звеньями: TauM1, TranFnc2, G7 и дополнительным звеном G8, имитирующим выпад сорных примесей.

Моделирование процесса переработки на валичной машине второго компонента по каналу прямой связи представлено звеньями: TauR2, TranFnc3 и G9; канала с обратной связью: TauM2, TranFnc4, G10 и G11.

Суммирующие элемента подсистемы S3 и S4 моделируют переход волокон из канала с обратной связи в канал прямой связи и прием новых волокон потока питания машины. Сумматор S5 выполняет задачу выпуска общего смесовой потока волокнистой массы из машины, а блок D − вычисления долевого состава компонентов. Вывод графических результатов на экран осуществлен с помощью блока Scope.

Рис.6

С моделью проведены три группы опытов с целью исследования выравнивающей способности системы при переработке смешанных двухкомпонентных масс.

В эксперименте Э5 исследовалась одноконтурная САР с ПИД - регулятором в обратной связи по линейной плотности выпускного продукта валичной машины при загрузке смесью 50% х 50%. Установлено, что регулятор линейной плотности смеси «не следит» за регулированием долевого компонентного состава смеси. При равном соотношении компонентов в смеси и одинаковых значениях коэффициентов съема a1 и a2, равных 0.08, смещение отсутствует (табл.4), при a2<a1 имеет место смещение в сторону уменьшения Pi(t) второго компонента, при a2>a1 имеет место смещение в сторону увеличения Pi(t) второго компонента. Таким образом, происходит смещение долевого состава смеси на выходе машины. Причина смещения - нарушение коэффициентов съема для компонентов смеси и различие динамики процессов преобразования каждого из компонентов.