Research on signal compensation processes in thermal industrial objects with distributed parameters

Abstract

The article examines a thermal industrial object with distributed temperature parameters. An information-geometric model based on transfer functions has been developed for the industrial object and a mathematical model has been determined. Additionally, a cross-coupling compensator has been synthesized. Sequential logarithmic identification method was used and studied to formulate the mathematical model of the object. Transmission coefficients, transport delay and time constants for each transfer function of the information-geometric model were calculated during this process. A compensator for three temperature channels was synthesized using matrix calculus approaches from linear algebra. Given the computational complexity of calculations, the authors developed and utilized specialized software capable of automatically real-time identification of smooth aperiodic transient responses and automatically synthesizing a cross-coupling compensator in real-time The Einstein digital temperature converter set was used for this purpose. It was assembled into a measurement channel with a digital output and a USB interface. The authors also investigated temperature stabilization channels in the studied industrial object using a PID controller and a relay actuator. A mathematical study of the amplitude and period of self-oscillations across the three control channels was conducted determining the impact of transport delay on the amplitude and period of temperature signal oscillations. У статті обраний і досліджений тепловий промисловий об’єкт з розподіленими температурними параметрами. Для промислового об’єкту побудована інформаційно-геометрична модель, що базується на передавальних функціях, визначена математична модель, синтезований компенсатор перехресних зв’язків. Для формування математичної моделі об’єкту використаний і досліджений метод послідовного логарифмування практичної ідентифікації, у ході якого були розраховані коефіцієнти передач, транспортне запізнення та сталі часу кожної передавальної функції інформаційно-геометричної моделі. Використовуючи підходи матричного числення лінійної алгебри був синтезований компенсатор для трьох температурних каналів. Через велику надмірність розрахунків авторами створене і використане спеціалізоване програмне забезпечення, яке спроможне автоматично проводити практичну ідентифікацію гладких аперіодичних перехідних характеристик в тестовому он-лайн режимі і автоматично синтезувати компенсатор перехресних зв’язків у режимі реального часу. Для цього використовувався комплект цифрового перетворювача температури Einstein, який зібраний у вимірювальний канал з цифровим виходом і USB вихідним портом Авторами досліджені канали стабілізації температури в досліджуваному промисловому об’єкті з ПІД-регулятором і релейним виконавчим елементом. Здійснене математичне дослідження амплітуди і періоду автоколивань по трьом каналам управління, визначений вплив транспортного запізнення на значення амплітуди і періоду автоколивань температурних сигналів.