Автоматизированное устройство контроля и управления технологическими процессами дноуглубительного земснаряда

Автоматизированное устройство контроля и управления технологическими процессами дноуглубительного земснаряда.
Полезная модель относится к области гидромеханизации и предназначена для автоматического и дистанционного автоматизированного управления технологическим оборудованием дноуглубительных землесосных снарядов (земснарядов) с целью обеспечения высокой производительности и безопасности работ и минимизации экипажа судна.
Известно Устройство для управления земснарядом [авторское свидетельство на изобретение СССР №708020, МПК Е02F 3/90], содержащее датчик токовой нагрузки двигателя ведущей лебедки, датчик мощности и скорости привода механического разрыхлителя.
Известен Регулятор управления режимом работы землесосного снаряда [авторское свидетельство на изобретение СССР № SU 1451223 А1, МПК Е02F 3/90], содержащий датчик токовой нагрузки, датчик вакуума, датчик расхода пульпы, датчик консистенции пульпы, формирователи, задатчики зоны нечувствительности, блоки масштабного регулирования, блок задержки, инвертор, задатчики отсечки, блок выделения преобладающего сигнала, формирователь-усилитель, блок аварийной сигнализации, блок индикации.
Недостатком указанных устройств является то, что заложенные в них алгоритмы регулирования высокоэффективны только при наличии полного математического описания объекта и предварительной настройки регуляторов в соответствии с этим описанием, что для процесса гидроразработок на практике невозможно. Отсутствие возможности адаптации к меняющимся производственным условиям (плотность грунта, твердость грунта, глубина водоема в месте работ и др.) не позволяет обеспечить максимальную производительность.
Более эффективным является применение на земснарядах систем управления, использующих формализованные в виде правил знания эксперта в области гидроразработок. Входные и выходные параметры объекта определяются как лингвистические переменные, а качественное описание процессов задается совокупностью правил, определенных экспертом на основе принципов нечеткой логики (фаззи-логики). Благодаря этому отпадает необходимость наличия полного математического описания объекта управления.
Решаемая полезной моделью задача - управление технологическими процессами дноуглубительного земснаряда. Достигаемый технический результат - повышение производительности процесса дноуглубления.
Поставленная задача решается введением новых функциональных элементов. Заявленное автоматизированное устройство контроля и управления технологическими процессами дноуглубительного земснаряда содержит программируемый логический контроллер, датчик расхода пульпы, датчик плотности пульпы (консистомер), датчик давления в пульпопроводе, датчик толщины слоя (слоемер), датчик положения грунтозаборной рамы, датчик осадки, каждый из упомянутых датчиков подключен к соответствующему устройству сопряжения с объектом - носовому, центральному, кормовому, также содержит блок сигнализации и пульт оператора, каждый из которых подключен к соответствующему модулю контроллера. Характеризуется тем, что имеет в своем составе фаззи-регулятор (регулятор с нечеткой логикой), включающий в себя блок фаззификации, блок принятия решений, блок базы знаний, блок дефаззификации, подключенные к соответствующим модулям контроллера и связанные между собой через цифровые интерфейсы обмена данными.
Автоматизированное устройство контроля и управления технологическими процессами дноуглубительного земснаряда, представленное на Фигуре, содержит программируемый логический контроллер 1, датчик 2 расхода пульпы, датчик 3 плотности пульпы (консистомер), датчик 4 давления в пульпопроводе, датчик 5 толщины слоя (слоемер), датчик 6 положения грунтозаборной рамы, датчик 7 осадки, каждый из упомянутых датчиков подключен к соответствующему устройству сопряжения с объектом - носовому 8, центральному 9, кормовому 10. Устройства сопряжения с объектом, в свою очередь, подключены через цифровые интерфейсы обмена данными к соответствующему модулю контроллера 1. Также устройство содержит блок 11 сигнализации и пульт 12 оператора, каждый из которых подключен к соответствующему модулю контроллера 1. Устройство имеет в своем составе фаззи-регулятор (регулятор с нечеткой логикой) 13, включающий в себя блок фаззификации 14, блок принятия решений 15, блок базы знаний 16, блок дефаззификации 17, подключенные к соответствующим модулям контроллера 1. Повышение эффективности дноуглубления достигается за счет применения фаззи-регулятора, воздействующего на подачу грунтового насоса, угол наклона грунтозаборной рамы и скорость перемещения земснаряда.
Заявленное устройство работает следующим образом.
Датчик 2 расхода пульпы, датчик 3 плотности пульпы (консистомер), датчик 4 давления в пульпопроводе, датчик 5 толщины слоя (слоемер), датчик 6 положения грунтозаборной рамы, датчик 7 осадки непрерывно измеряют текущие значения параметров технологического процесса. Данные от указанных датчиков поступают через устройства 8, 9 и 10 сопряжения с объектом в контроллер 1.
В блоке базы знаний 16 хранятся формализованные соответствующим образом нечеткие правила управления, сформированные экспертом на основе логического понимания задачи управления.
Обработка информации и формирование управляющих воздействий осуществляется следующим образом:
1) В блоке фаззификации 14 конкретные значения входных переменных преобразуются в значения лингвистических переменных посредством применения определенных положений теории нечетких множеств, а именно при помощи функций принадлежности.
2) В блоке принятия решений 15 на основе хранящихся в блоке базы знаний 16 правил управления, отражающих функциональные отношения между входом и выходом, формируются управляющие воздействия.
3) В блоке дефаззификации 17 осуществляется обратный переход от нечетких значений величин (лингвистических переменных) к определенным физическим параметрам, которые поступают в контроллер 1 и далее передаются на исполнительные устройства.
Для контроля процесса оператором предусмотрены блок 11 сигнализации и пульт 12.