Идентификация параметров колебательного контура

Опубликовано Julegin - пт, 03.09.2021 - 17:39

Индукционный нагрев, генераторы серии Т5 пятого поколения. Продолжается развиватие поддержки для быстрого внедрения и надежной эксплуатации генераторов. В частности, в марте 2020 г. была разработана математическая модель и программное обеспечение для повышения качества наладочных работ, которое позволяет на основе сравнения реальных и модельных осциллограмм произвести идентификацию параметров колебательного контура и строго убедиться в правильности настройки контроллера. За истекшие 1.5 года до настоящего момента получен опыт использования идентификации применительно к генераторам различной мощности и различного применения для плавки стали, ферротитана и кузнечного производства. В данной статье даны примеры и оцениваются достоинства модельной поддержки.

В колебательном контуре идентифицируются три параметра:

  • емкость Се;
  • индуктивность индуктора Le;
  • параллельное активное сопротивление Re.

Одновременно с контурными параметрами идентифицируются также параметры, относящиеся к генератору:

  • индуктивность дросселя Ld на входе инвертора;
  • индуктивность соединительной линии Lk от генератора до контура.

В качестве исходных реальных осциллограмм берутся осциллограммы, которые поступили на сервер Диагностики – это могут быть как установившиеся режимы, так и пусковые, неважно, штатные или аварийные. В математическую модель закладывается фактическая реальная осциллограмма тока на входе инвертора, а на основе решения системы дифференциальных уравнений (ДУ) рассчитывается математическая кривая напряжения контура, которая сравнивается с реальной кривой.

Подбираются указанные выше параметры, при которых обеспечивается наилучшее совпадение обеих кривых в 60 узлах временной сетки. Поиск параметров контура с наименьшим квадратичным (или абсолютным) отклонением кривых выполняется с помощью программы поиска глобального минимума.

Перед поиском реальная осциллограмма напряжения очищается от "плохих" точек - от помех. Помехой считается скачок производной выше некоторого порога. Такая очистка осциллограммы резко повышает точность идентификации параметров.

Обычно наилучшая точность обеспечивается, когда сравнение кривых выполняется на интервале 4-х полуволн, также возможны варианты от 2-х до 8-ми полуволн. Для повышения точности обрабатываются две группы различных осциллограм по 10 в группе, далее сравниваются между собой средние значения по каждой группе. Различие групп по среднему значению составляет, как правило менее 1%, как для Ce, так и для Ld, что считается показателем высокой точности идентификации. 

Идентификация параметров контура позволяет независимым способом гарантировано проверить правильность выбора настроечных констант в «прошивке» контроллера, а также правильность подсчета емкости контура, в том числе – порчу банок.

Настроечные константы в Паспорте Объекта вычисляются по сложным формулам на основе множества исходных данных генератора и Объекта в целом. Масштабные резисторы в генераторе выбираются согласовано с настроечными константами в индивидуальном конфигурационном файле, который прошивается во Флэш память. Любая ошибка приведет к тому, что идентификация контура даст неправильный результат, но генератор при этом может работать, хотя не совсем оптимально. Несовпадающая идентификация является критерием ошибки настройки. Без такого критерия Наладчик, пытаясь проверить самого себя, совершает одну и ту же ошибку, не видит ее и не может сделать вывод о правильной или неправильной настройке. Идентификация контура независимым способом выявляет факт ошибочной настройки и дает направление поиска ошибки.

Распространенный случай, когда Наладчик все внимание сосредотачивает на прошивке обновленного конфигфайла, но забывает изменить масштабный резистор. Также бывает наоборот, когда Наладчик сосредотачивает внимание на масштабном резисторе, но забывает прошить обновленный конфигфайл, который должен быть согласован с данным резистором. Идентификация контура дает независимую проверку и исключает любые ошибки.

Наладчик получает от Изготовителя доступ к программному обеспечению, может самостоятельно выполнить идентификацию контура и гарантированно убедиться в правильности настройки.