200848. lajstromszámú szabadalom • Eljárás és rendszer körfolyamaton alapuló bauxitfeldolgozó folyamatok irányítására
HU 200848 A zünk jeleket. Ezekből képezzük az egyes szabályozók alapjeleit. Az alapjelek célszerű megvezetésével—szükség esetén az előirt érték irányított túllépésével — elérjük, hogy a második jelcsoport egyes elemeire előírt pontossággal és a lehető legrövidebb időn belül megközelítjük az első jelcsoport által előírt (optimális) értéket. Körfolyamati szinten így az irányított jellemzőket tartósan, az előírt érték körül kis ingadozással tudjuk tartani. Az előbb ismertetett eljárás megvalósítására szolgál a találmány szerinti irányítási rendszer. A találmány szerinti irányítási rendszer, amelynek mérőegysége, valamint optimalizáló egysége, az optimalizáló egységhez kétirányú jelkapcsolattal csatlakozó, az optimalizálást indító külső jelbemenettel rendelkező szimulátor egysége, a szimulátor egység kimenetére kapcsolódó célfüggvény generátora, amely kimenetével az optimalizáló egységhez csatlakozik, továbbá szabályozó egysége van, oly módon van kialakítva, hogy az 5 mérőegység, valamint a 7 szabályozó egység közé 4 jeltranszformáló egység, valamint a 7 szabályozó egység közé 4 jeltranszformáló egység és 6 alapjel generátor van beiktatva úgy, hogy az 5 mérőegység A kimenete a 4 jeltranszformáló egység B kimenetéhez, a 4 jeltranszformáló egység C kimenete a 6 alapjel generátor D bemenetéhez, a 6 alapjel generátor E kimenete a 7 szabályozó egység F bemenetéhez kapcsolódik, továbbá az 1 optimalizáló egység G kimenete a 6 alapjel generátor H bemenetéhez csatlakozik, és az 5 mérőegység I kimenete a 7 szabályozó egység J bemenetével van összekötve. Az irányítási rendszert reprezentáló kapcsolási elrendezést az 1. ábrán mutatjuk be. A technológia optimális munkapontját előállító 1 optimalizáló egység K bemenetéhez a 2 szimulátor egység T kimenete, az 1 optimalizáló egység L bemenetéhez pedig a 3 célfüggvény generátor U kimenete van kötve. A 3 célfüggvény generátor M bemenete a célfüggvény értékének meghatározása érdekében szintén össze van kötve a 2 szimulátor egység N kimenetével. Az 1 optimalizáló egység G kimenetén megjelenik a körfolyamat optimális munkapontját reprezentáló első jelcsoport, amely a 6 alapjel generátor H bemenetére van kötve. A 8 technológiai rendszerhez kapcsolódik az 5 mérőegység 0 bemenete. Az 5 mérőegység adott esetben jelszelektáló szervvel rendelkezik. Az 5 mérőegység A kimenetéhez kapcsolódik a 4 jeltranszformáló egység B bemenete. A 4 jeltranszformáló egység C kimenetén a technológiai rendszer állapotát reprezentáló második jelcsoport jelenik meg, ez a 6 alapjel generátor D bemenetéhez van kötve. A 6 alapjel generátor E kimenetén megjelenő alapjel jelcsoport a 7 szabályozó egység F bemenetére, az 5 mérőegység I kimenetén megjelenő mért érték jelcsoport pedig a 7 szabályozó egység J bemenetére van kötve. Ezen 7 szabályozó egység P kimenete a 8 technológiai rendszerre épített beavatkozü szervek bemenetéhez kapcsolódik. Végül az 1 optimalizáló egység Q kimenete egy vezérlőjellel vissza van csatolva a 2 szimulátor egység R bemenetéhez. A 2 szimulátor egység S bemenetéhez 5 külső vezérlő jel is csatlakozik. Az egyes egységek működése a következő: A felső szint egyik kulcseleme a 2 szimulátor egység. Ennek alapja egy olyan matematikai modell, amely képes az irányítandó technológiai rendszernek, esetünkben a timföldgyári körfolyamatnak az irányítás szempontjából megfelelő pontosságú leképzésére. A matematikai modell önmagában ismert. Alkalmas matematikai modellt dolgozott ki pl. a Veszprémi Vegyipari Egyetem Kibernetikai Önálló Tanszéki Csoportja, valamint az ALUTERV—FKI az Ajkai Timföldgyárral együttműködve. Ezeket a modell-leírásokat a Veszprémi Vegyipari Egyetem 1976-1980 között készített kutatási jelentései tartalmazzák. A 2 szimulátor egység az 1 optimalizáló egység Q kimenetén megjelenő vagy az S bemeneten érkező külső vezérlő kód alapján aktivizálódik. Egy meghatározott paraméterrendszer figyelembevételével generál egyetlen technológiai szimulált munkapontot. A munkapontot kódolt jelsorozatok reprezentálják, jelentése pedig a szimulált rendszer anyagáramainak és jellemző paramétereinek szimulált értéke. A 2 szimulátor egység N kimenetéről a 3 célfüggvény generátor M bemenetére jutó jelsorozat alapján a 3 célfüggvény generátor meghatározza az adott szimulált munkaponthoz tartozó célfüggvény értéket. A célfüggvény alakja: g=Bz.Az-~Bi.Ai-TMKi ahol: Bz= a termék mennyisége, Az= a termék ára, Bj: a nyersanyagok és a felhasznált energia áramának értéke, Ai= az egyes anyag, illetve energiaféleségekre érvényes árak, Kj= egyéb, termeléshez közvetlenül köthető költségek. Az 1 optimalizáló egység az L bemenetéhez a 3 célfüggvény generátor U kimenetéről érkező jel— ami a szimulált munkapont „jóságát fejezi ki — alapján vizsgálatot végez, hogy a szimulált munkapont megfelelő-e a timföldgyári körfolyamat számára, vagy a munkapontot javítani kell. Ez tulajdonképpen egy Szélsőérték keresés. Az optimalitás kritériuma a célfüggvény szélsőértékének — esetünkben maximumának—elérése. Amennyiben az optimalitás kritériuma nem áll fenn, az 1 optimalizáló egység Q kimenetén keresztül vezérlő kódot küld a 2 szimulátor egység R bemenetére, s a folyamat ismétlődik, amíg az optimalitás kritériuma nem teljesül. Ennek teljesülése után az optimális munkapont paramétereit kapjuk meg. Az optimalizáló egység működése során a szimulációs matematikai modell érzékenységvizsgálatával meghatározott irányítási változókat reprezentálójelcsoport értékét változtatja meg. Ezen jelcsoport kijelölésekor az alábbiakat követjük. A beavatkozási lehetőségeket vizsgálva elhagyjuk azokat a jeleket, amelyek a célfüggvény értékét csak kis mértékben befolyásolják. Ezek számára az irányítás során egy célszerű értéket adunk meg mint megkötést 6 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65
