Научный журнал
Фундаментальные исследования
ISSN 1812-7339
"Перечень" ВАК
ИФ РИНЦ = 1,252

МОДЕЛИРОВАНИЕ ПОДСИСТЕМ УПРАВЛЕНИЯ АЛЮМИНИЕВЫМ ЭЛЕКТРОЛИЗЕРОМ С ОБОЖЖЕННЫМИ АНОДАМИ

Глущенко М.А.

Имитационное моделирование заключается в имитации на ЭВМ процесса функционирования и структуры исследуемого объекта. Строгое детальное описание отдельных частей объекта в данном случае не предусматривается, а протекающие в них процессы имитируются в интегрированном виде, позволяющем определить лишь основные данные, необходимые для принятия решений на более высоком уровне.

Процесс электролитического производства алюминия является основным в современной электрометаллургии алюминия и заключается в электролизе глинозема, растворенного в расплавленном криолите.

Электролизер как объект управления по каналу концентрации глинозема и фтористого алюминия представляет собой простое инерционное звено, описываемое уравнением материального баланса по глинозему и фтористому алюминию. Управление таким объектом заключается в контроле концентрации глинозема и фтористого алюминия. Они могут быть оценены по результатам изменений напряжения и тока, проходящего через него.

Теплообмен в электролизере имеет распределенный в пространстве характер. Но, учитывая, что в системах управления электролизом отсутствуют распределенный контроль и распределенные управляющие воздействия, можно считать, что адекватной тепловой моделью электролизера как объекта управления является модель с сосредоточенными параметрами. Принимая электролизер одной сосредоточенной тепловой емкостью (одноемкостная аппроксимация), рассчитывается его энергетический баланс. В процессе электролиза криолит-глиноземного расплава изменяется и межполюсное расстояние, что значительно влияет на температуру процесса, а следовательно и на значение приведенного напряжения.

На основании математического описания в пакете MATLAB с использованием инструмента визуального моделирования Simulink при помощи интерфейсной функции S-function создана имитационная модель электролизной ванны с обожженными анодами.

Проведено исследование поведения уравнения измерений при различных значениях концентрации глинозема, криолитового отношения, температуры электролита и межполюсного расстояния. Имитационные модель электролизера и модель подсистем управления концентрацией глинозема также как и система управления, используемая в промышленности, состоят из аналоговых и дискретных компонентов. Это гибридная система - система со сложным взаимодействием дискретной и непрерывной динамики. Она характеризуются не только непрерывным изменением состояния системы, но и скачкообразными вариациями в соответствии с логикой работы управляющей подсистемы. Поэтому для численного моделирования систем, характеризующихся сложным поведением используются диаграммы состояний и переходов, предложенные Д. Харелом. Все Моделирование физики технологических процессов (непрерывная составляющая поведения системы) дополняется моделированием логики работы управляющих ими устройств (дискретная компонента). Математический аппарат описания в данном случае - это система уравнений, но не дифференциальных, а дифференциально-алгебраическо-логических. Для моделирования подсистем управления концентрацией глинозема и фтористых солей использовались диаграммы состояний и переходов StateFlow.

Преимуществом использования компоненты StateFlow является возможность провести верификацию моделируемой системы, т.е. отладку и диагностику реализованного алгоритма (например, проверку всех веток алгоритма). Особенностью применения при имитационном моделировании диаграмм состояний и переходов StateFlow является возможность реализации точных алгоритмов решаемых задач контроллера. Также во время выполнения алгоритма StateFlow генерирует С-код, что дает возможность использовать ЭВМ с моделью как PC-контроллер.


Библиографическая ссылка

Глущенко М.А. МОДЕЛИРОВАНИЕ ПОДСИСТЕМ УПРАВЛЕНИЯ АЛЮМИНИЕВЫМ ЭЛЕКТРОЛИЗЕРОМ С ОБОЖЖЕННЫМИ АНОДАМИ // Фундаментальные исследования. – 2007. – № 12-2. – С. 308-308;
URL: http://www.fundamental-research.ru/ru/article/view?id=4199 (дата обращения: 17.10.2017).

Предлагаем вашему вниманию журналы, издающиеся в издательстве «Академия Естествознания»
(Высокий импакт-фактор РИНЦ, тематика журналов охватывает все научные направления)

«Фундаментальные исследования» список ВАК ИФ РИНЦ = 1.094