СИСТЕМЫ АНАЛИЗА И ОБРАБОТКИ ДАННЫХ
ISSN (печатн.): 2782-2001
ISSN (онлайн): 2782-215X
В настоящее время в метрологических лабораториях существует необходимость в передаче единиц температур от эталонов высшего разряда посредством воспроизведения реперных точек международной температурной шкалы. Процесс воспроизведения реперной точки подразумевает нагрев, плавление, перегрев и затвердевание металла и иногда может занимать более одного рабочего дня. Целью настоящей работы было создать и практически опробовать алгоритм, учитывающий тепловые потоки в трехзонной печи для равномерного прогрева и относительно быстрого достижения площадки затвердевания. В течение последних двадцати лет были опробованы несколько алгоритмов, позволяющих пройти все четыре стадии в течение одного рабочего дня. В настоящей работе описан практически опробованный алгоритм управления трехзонными печами для воспроизведения реперных точек температурной шкалы в диапазоне от 156,5985 °С до 1084,62 °С, учитывающий требования к поддержанию минимального градиента температуры по высоте ампулы реперной точки и получивший применение в печах лаборатории Западно-Сибирского филиала ФГУП «ВНИИФТРИ». В основе модели регулятора лежат принципы теории автоматического управления, а именно используется стандартный многоканальный дискретный пропорционально-интегрально-дифференциальный, или ПИД-регулятор, модифицированный в соответствии со структурой системы. Основная идея заключается в представлении модели трехзонной печи в виде трехканального объекта управления с взаимной зависимостью между каналами. Соответствующая модель регулятора имеет три канала управления, в каждом из которых в общем случае стоит ПИД-регулятор. В зависимости от фазы процесса воспроизведения регулятор изменяет свою структуру, добавляются управляющие воздействия между каналами и меняются коэффициенты. Такая структура позволила достичь достаточной производительности печи.
Цибина Алена Ивановна
Чикильдин Геннадий Павлович
1. Supplementary information for the International Temperature Scale of 1990. – Repr. of the 1990 first ed. – BIPM, 1997.
2. Исследование структуры внутренней границы раздела фаз в ячейке реперной точки затвердевания индия / А.Г. Иванова, А.И. Походун, С.Ф. Герасимов, В.М. Фуксов // Измерительная техника. – 2016. – № 1. – С. 52–54.
3. Куинн Т. Температура: пер. с англ. – М.: Мир, 1985. – 448 с.
4. Горбылев А.А., Гривастов Д.А. Эффективное управление вертикальным градиентом температуры ампул при воспроизведении реперных точек температуры затвердевания металлов // Приборы. – 2013. – № 11. – С. 51–56.
5. Fluke. Печи реперных точек 9114, 9115A, 9116A. – URL: https://dipaul.ru/catalog/element/pech_repernykh_tochek_fluke_9115a/ (дата обращения: 29.05.2023).
6. Isotech. Medium Temperature Furnace. – URL: https://isotech.co.uk/products/medium-temperature-furnace/ (accessed: 29.05.2023).
7. Походун А.И. Автоматизированная установка «Цинк-9» Техническое описание и инструкция по эксплуатации X I.456.200 ТО. – СПб.: НПО «ВНИИМ им. Д.И. Менделеева», 1987.
8. Метрологическое оборудование. Печи для реализации реперных точек температурной шкалы МТШ-90 ПРТ 50-700, ПРТ 600-1100-2ПРТ 50-700, ПРТ 600-1100-2 / АО НПП «Эталон». – https://omsketalon.ru/sites/default/files/prt_50_700_prt_600_1100_2.pdf (дата обращения: 29.05.2023).
9. Малышев Ю.О. Реализация реперных точек МТШ-90 в печи ПРТ 50-500 // Эталонные и рабочие средства измерения в области теплофизики. Энергоаудит тепловых измерений / АО НПП «Эталон». – Омск, 2012. – С. 37–42. – URL: https://omsketalon.ru/sites/default/files/sbornik_statey_2012.pdf?ysclid=lb9rnarpft328610400 (дата обращения: 29.05.2023).
10. Соловьев Б.С, Карманов В.С, Гривастов Д.А. Динамическая модель управления воспроизведением реперных точек температурной шкалы // Наука. Технологии. Инновации: в 9 ч., Новосибирск, 30 ноября – 4 декабря 2020 г. – Новосибирск: Изд-во НГТУ, 2020. – Ч. 2. – С. 272–275.
11. Автоматическое управление электротермическими установками: учебник для вузов / под ред. А.Д. Свенчанского. – М.: Энергоатомиздат, 1990. – 416 с.
12. Денисенко В.В. Компьютерное управление технологическим процессом, экспериментом, оборудованием. – М.: Горячая линия – Телеком, 2009. – 608 с.
13. Сапожников С.З., Митяков В.Ю., Митяков А.В. Основы градиентной теплометрии. – СПб.: Изд-во Политехн. ун-та, 2012. – 215 с.
14. Жмудь В.А. Замкнутые системы автоматического управления: учебное пособие. – Новосибирск: Юрайт, 2017. – 270 с.
15. Востриков А.С, Французова Г.А, Гаврилов Е.Б. Основы теории непрерывных и дискретных систем регулирования. – 5-е изд., перераб. и доп. – Новосибирск: Изд-во НГТУ, 2008. – 476 с.
Цибина А.И., Чикильдин Г.П. Синтез трехканального ПИД-регулятора для управления трехзонной среднетемпературной печью // Системы анализа и обработки данных. – 2023. – № 2 (90). – С. 23–42. – DOI: 10.17212/2782-2001-2023-2-23-42.
Tsibina A.I., Chikildin G.P. Sintez trekhkanal'nogo PID-regulyatora dlya upravleniya trekhzonnoi srednetemperaturnoi pech'yu [Synthesis of a three-channel PID controller for controlling a three-zone medium-temperature furnace]. Sistemy analiza i obrabotki dannykh = Analysis and Data Processing Systems, 2023, no. 2 (90), pp. 23–42. DOI: 10.17212/2782-2001-2023-2-23-42.
