Математичне моделювання процесу обпалювання керамічної плитки

Abstract

UK: Наведено результати досліджень математичної моделі процесу обпалювання керамічної плитки у щілинній печі, з урахуванням динаміки теплового процесу для визначення параметрів устаткування і раціонального закону регулювання температури. Реалізація моделі в середовищі MATLAB Simulink дозволила провести оптимізацію системи. Мета. Розробити і провести дослідження математичної моделі, враховуючи динаміку теплового процесу для визначення параметрів устаткування і раціонального закону регулювання температури, що дозволить підвищити якість керамічної плитки та зменшити енергоємність. Методика. В якості об’єкту для дослідження прийнята щілинна піч для обпалювання керамічної плитки. Досліджувався вплив керуючих і збурюючих чинників на величину температури у печі. На основі отриманих даних, визначене рівняння динаміки об’єкту та передаточна функція щілинної печі за керуючим впливом. Для виконання оптимізації системи регулювання процесу обпалювання розроблено блок-схему моделі процесу, реалізованої в середовищі Simulink пакету програми MATLAB 6.5. Результати. У результаті виконання математичного моделювання процесу обпалювання керамічної плитки у щілинній печі визначено рівняння динаміки об’єкту, передаточну функцію печі за керуючим впливом, проведені розрахунки динамічних параметрів системи з подальшим їх моделюванням за допомогою прикладної програми Simulink пакету моделювання MATLAB 6.5. Проведено оптимізацію системи. Наукова новизна. Створена імітаційна модель печі обпалювання, з урахуванням зовнішніх чинників та визначені раціональні динамічні параметри елементів системи, устаткування і раціонального закону регулювання температури. Практична значимість. Розроблена і реалізована за допомогою програми MATLAB 6.5 блок-схема математичної моделі процесу обпалювання керамічної плитки та її імітаційна модель, що дозволяє на стадії проектування та налагодження визначити раціональний і бажаний час перехідного процесу, оптимізувати систему, поліпшити якість регулювання процесу обпалювання, зменшити витрати теплоносія.

RU: Приведены результаты исследований математической модели процесса обжига керамической плитки в щелевой печи, с учетом динамики теплового процесса для определения параметров оборудования и рационального закона регулирования температуры. Реализация модели в среде MATLAB Simulink позволила провести оптимизацию системы. Цель. Разработать и провести исследование математической модели, учитывая динамику теплового процесса для определения параметров оборудования и рационального закона регулирования температуры, что позволит повысить качество керамической плитки и уменьшить энергоёмкость. Методика. В качестве объекта для исследования принята щелевая печь для обжига керамической плитки. Исследовалось влияние управляющих и возмущающих факторов на величину температуры в печи. На основе полученных данных, определено уравнение динамики объекта и передаточная функция щелевой печи с управляющим воздействием. Для выполнения оптимизации системы регулирования процесса обжига разработана блок-схема модели процесса, реализованная в среде Simulink пакета программы MATLAB 6.5. Результаты. В результате выполнения математического моделирования процесса обжига керамической плитки в щелевой печи определены уравнения динамики объекта, передаточная функция печи с управляющим воздействием, проведены расчеты динамических параметров системы с последующим их моделированием с помощью приложения Simulink пакета моделирования MATLAB 6.5. Проведена оптимизация системы. Научная новизна. Создана имитационная модель печи обжига, с учетом внешних факторов и определены рациональные динамические параметры элементов системы, оборудования и рационального закона регулирования температуры. Практическая значимость. Разработана и реализована с помощью программы MATLAB 6.5 блок-схема математической модели процесса обжига керамической плитки и ее имитационная модель, позволяющая на стадии проектирования и отладки определить рациональное и желаемое время переходного процесса, оптимизировать систему, улучшить качество регулирования процесса обжига, уменьшить расходы теплоносителя.

EN: The results of investigations of the mathematical model of the process of firing ceramic tiles in a slot furnace are given, taking into account the dynamics of the thermal process for determining the parameters of the equipment and the rational temperature control law. The implementation of the model in the MATLAB Simulink environment made it possible to optimize the system. Purpose. Develop and conduct a study of the mathematical model, taking into account the dynamics of the thermal process for determining the parameters of equipment and the rational law of temperature control, which will improve the quality of ceramic tiles and reduce energy intensity. Methodology. As an object for the study, a slot furnace for baking ceramic tiles was adopted. The influence of controlling and disturbing factors on the temperature in the furnace was investigated. On the basis of the obtained data, the equation of the object dynamics and the transfer function of the slit furnace with the control action are determined. To perform optimization of the firing process control system, a block diagram of the process model implemented in the Simulink environment of the MATLAB 6.5 software package was developed. Findings. As a result of the mathematical modeling of the ceramic tile firing process in the slot furnace, the equations of the object dynamics, the transfer function of the furnace with the control action are determined, the dynamic parameters of the system are calculated and then modeled using the Simulink simulation package of the MATLAB 6.5. Optimization of the system was carried out. Originality. An imitation model of a roasting kiln was created, taking into account external factors and rational rational parameters of the elements of the system, equipment and rational temperature control law were determined. Practical value. The block diagram of the mathematical model of the ceramic tile firing process and its simulation model developed and implemented with the help of MATLAB 6.5 software allows to determine the rational and desired time of the transient process at the design and debug stage, optimize the system, improve the quality of the firing process, and reduce the coolant flow.