Разработка автоматизированной системы управления температурным режимом процесса плавки карбида кремния

4.1 Проблема управления нелинейными многомерными объектами в условиях неопределенности.

4.2 Синтез алгоритмов адаптивного управления полезной мощностью печи для получения карбида кремния с целью повышения эффективности работы печной установки.

4.3 Карбид кремния, благодаря своим уникальным свойствам, всё шире применяется в изготовлении абразивных инструментов, электронике, автомобильной промышленности и других областях техники. Мировой спрос на карбид кремния непрерывно растёт. Одновременно повышаются требования к его качеству.

Около 95% мирового карбида кремния производят с использованием электроплавильной технологии в электрических печах сопротивления с угольными электродами методом Ачесона. Одно из условий, обеспечивающих образование карбида кремния, − поддержание активной мощности, потребляемой печью сопротивления, по заданному плану. На предприятиях России и зарубежных стран технологический процесс плавки карбида кремния до сих пор ведётся в ручном режиме. Данные, полученные на ОАО «Волжский абразивный завод», свидетельствуют о значительных отклонениях (до 10%) активной мощности от заданного плана плавки. Это приводит к большим вариациям параметров качества продукта. Также затруднены исследования по совершенствованию технологии плавки, так как не обеспечивается реализация заданного плана плавки с требуемой точностью (3%).

Другой проблемой является то, что в настоящее время осуществляется управление полной активной мощностью, потребляемой печью сопротивления. При этом не учитываются изоляционные свойства конкретной печи, утечки тока, зависящие от износа печи, качества засыпки шихты и других факторов. В результате, при регулировании полной активной мощности, величина полезной мощности, идущей непосредственно на разогрев шихты и образование карбида кремния, остаётся неизвестной.

Улучшение качества карбида кремния возможно за счёт:

- обеспечения управления полезной мощностью печи сопротивления (а не полной активной мощностью);

- повышения точности регулирования активной мощности печи сопротивления с помощью внедрения автоматической системы управления.

 Печь сопротивления, как объект управления, представляет собой нелинейный объект с неконтролируемыми возмущениями. Это связано со сложными химическими реакциями процесса карбидообразования. Однако к настоящему времени разработаны эффективные методы и алгоритмы адаптивного управления, использующие идентификацию самообучаемых моделей объектов управления методом «вход-выход».

Изложенное определяет целесообразность и актуальность проведения исследований, направленных на разработку адаптивной системы автоматического управления полезной мощностью печи сопротивления для производства карбида кремния.

Кроме того на ОАО «Волжский абразивный завод» возникла необходимость в создании цифровой системы периодической регистрации электрических параметров комплекса плавильных трансформаторов.

К настоящему времени совместно с ОАО «Волжский абразивный завод» разработана автоматизированная система сбора информации об измеряемых электрических параметрах комплекса плавильных трансформаторов (ИИС). Системой сбора данных ежеминутно фиксируются электрические параметры каждой печной установки, к которым относятся: напряжение (U_В), ток (I_В), коэффициент мощности (cosφ), активная мощность