Гібридна система керування розпилювальним сушінням екстракту з нейро-нечіткою корекцією завдань

Abstract

У статті запропоновано гібридну систему керування розпилювальною сушаркою екстракту, орієнтовану на підвищення точності стабілізації вологості сухого продукту за наявності перехресних зв'язків між контурами та зовнішніх збурень, що зумовлені зміною властивостей сировини й параметрів повітряного середовища. Базова структура керування зберігає типову для промислових установок реалізацію локальних контурів на ПІД-регуляторах, а координація взаємодіючих контурів здійснюється верхнім рівнем у вигляді ANFIS-коректора уставок. Коректор формує додаткові прирости до уставок температури вхідного сушильного агента та його витрати, використовуючи поточні значення температури вихідних газів, вологості продукту та абсолютної вологості вхідного повітря. Така побудова дозволяє компенсувати частину взаємних впливів каналів, не змінюючи структуру локального ПІД-регулювання і не потребуючи модифікації апаратної частини системи. Математичну модель об'єкта побудовано в середовищі MATLAB/Simulink шляхом ідентифікації каналів за статичними залежностями та динамічними реакціями у вибраній робочій області з подальшою апроксимацією передавальними функціями із запізнюванням.This paper proposes a hybrid control system for spray drying of extract, aimed at improving the accuracy of moisture stabilization of the dried product in the presence of cross-couplings between control loops and external disturbances caused by variations in raw material properties and air environment parameters. The basic control structure preserves the conventional industrial implementation of local PID control loops, while the coordination of in-teracting loops is performed at a supervisory level in the form of an ANFIS-based setpoint corrector. The corrector generates incremental adjustments to the setpoints of the inlet drying-agent temperature and its flow rate based on the current values of outlet gas temperature, product moisture content, and absolute humidity of the inlet air. This architecture enables partial compensation of mutual interactions between process channels without altering the structure of local PID control or requiring modifications to the hardware configuration of the system. The mathematical model of the process was developed in the MATLAB/Simulink environment by identifying individual channels using static characteristics and dynamic responses within a selected operating range, followed by approximation with transfer functions including dead time.