DOI: https://doi.org/10.26642/tn-2019-1(83)-98-106

Дискретна математична модель екструдера з варійованими потужностями нагрівачів та динамічним фазовим розподілом полімеру

Андрій Олександрович Данькевич, Анатолій Іванович Жученко

Анотація


Постійний ріст і розвиток суспільства сприяє збільшенню споживання, що призводить до розвитку виробництва, але також зростає конкуренція і вимоги до продукції. Товар високої якості можна отримати лише з використанням сучасних цифрових систем. Для синтезу яких необхідно проводити велику кількість експериментів на обладнанні, що призводить до значних збитків. Найкращим рішенням є створення моделей, що дозволяє отримувати результати швидко та без значних витрат на виробництві. У роботі отримано дискретну модель екструдера з варійованими потужностями нагрівачів у циліндричній системі координат з урахуванням розподілу температури по довжині для кожного з елементів, а також розподілу температури по радіусу корпусу і шнека. Модель дозволяє врахувати вплив теплового потоку кожного окремого нагрівача на зміну загального теплового поля. Враховано зміни теплоємності та густини відповідно до фазового складу полімеру. Також забезпечена динаміка фазового складу полімеру залежно від діючих теплових та матеріальних потоків. Розроблено алгоритм розрахунку фазового складу полімеру в залежності від попереднього значення та його температури. Отримана модель може бути використана для прогнозування якості готового полімерного виробу та синтезу системи керування з урахуванням дії різнорідних збурень.

Ключові слова


екструзія; дискретна математична модель; розподілені параметри; циліндрична система координат

Повний текст:

PDF

Посилання


Baskaran, C., Dharmendirakumar, М. and Kayathri, A. (2012), «Modellingand Simulation of Hybrid Neuro Fuzzy Controller for Temperature Response Regulation of Plastic Extrusion Plant», European Journal of Scientific Research, Vol. 79 (1), рр. 89–98.

Abeykoon, C., Adrian L., Kelly-Peter, J. and KangLi, М. (2013), «Extruder Melt Temperature Control With Fuzzy Logic», Preprintsof the 18th IFAC World Congress Milano, Italy, pp. 2250–2555.

Ching-Chih, Tsai and Chi-Huang, Lu. (1998), «Fuzzy supervisorypredictive PID controlof a plastics extruder barrel», Journal of the Chinese Institute of Engineers, Vol. 21 (5), pp. 619–624.

Haley, T.A. and Mulvaney, S.J. (2000), «On-line system identification and control design of an extrusion cooking process», System identification, Vol. 11, pp. 103–120.

Paul, F.E. (2003), Physics based modeling and control of reactive extrusion, Maryland, 153 p.

Ravi, S., Sudha, M. and Balakrishnan, P.A. (2011), «Design of Intelligent Self-Tuning GA ANFIS Temperature Controller for Plastic Extrusion System», Modelling and Simulation in Engineering Volume, Hindawi Publishing Corporation, Cairo.

Wang, Yin-Tien and Wu, Sung-Lin (2006), «Modelingand Controlfor a Thermal Barrelin Plastic Molding Processes», Tamkang Journal of Science and Engineering,Vol. 9 (2), pр. 129–140.

Mohammed, A. (2003), Avtomatizacija mnogozonnyh jekstruderov na osnove adaptivnyh i nechjotkih pozicional'nyh sistem upravlenija, Diss. of kand. tehn. nauk, M., 153 p.

Zhuchenko, A.І., Kubrak, A.І. and Dan'kevich, A.O. (2016), «Matematichniy opis teplovogo rezhimu ekstrudera», Visnyk KPI. Himichna inzhenerija, ekologija ta resursozberezhennja, Vol 1, pp. 116–122.

Zhuchenko, O.A. (2013), Avtomatyzacija procesiv keruvannja ekstruzijeju polimernyh materialiv v umovah zminnyh rezhymiv funkcionuvannja, Diss. of kand. tehn. nauk, Kyiv, 211 p.

Zaval'nyuk, I.P. (2010), «Upravlenie visokoproizvoditel'noy ekstruziey neodnorodnykh materialov», Sovremennye tekhnicheskie sredstva, kompleksy i sistemy, Vol.1 (25), pp. 141–147.

Kubrak, A.І. and Zhuchenko, O.A. (2010), «Matematychna model' keruvannja teplovym rezhymom procesu ekstruzij polimernyh materialiv», Visnyk KPI. Himichna inzhenerija, ekologija ta resursozberezhennja, Vol. 2, рр. 107–114.

Mareev, V.V. and Stankova, E.N. (2012), Osnovy metodov konechnyh raznostej, SPb Un-ta, Peterb, 64 р.

Shvetsov, G.A., Alimova, D.U. and Baryshnikova M.D. (1988), Tekhnologiya pererabotki plasticheskikh mass, Khimiya, М., 521 p.


Пристатейна бібліографія ГОСТ


  1. Baskaran C. Modellingand Simulation of Hybrid Neuro Fuzzy Controller for Temperature Response Regulation of Plastic Extrusion Plant / C.Baskaran, М.Dharmendirakumar, А.Kayathri // European Journal of Scientific Research. – 2012. – № 79 (1). – Р. 89–98.
  2. Extruder Melt Temperature Control With Fuzzy Logic / С.Abeykoon, L.Adrian, J.Kelly-Peter, M.KangLi // Preprintsof the 18th IFAC World Congress Milano. – Italy. – 2013. – Р. 2250–2555.
  3. Ching-Chih T. Fuzzy supervisorypredictive PID controlof a plastics extruder barrel / T.Ching-Chih, Lu.Chi-Huang // Journal of the Chinese Institute of Engineers. – 1998. – № 21 (5). – Р. 619–624.
  4. Haley T.A. On-line system identification and control design of an extrusion cooking process / T.A. Haley, S.J. Mulvaney // System identification. – 2000. – № 11. – Р. 103–120.
  5. Paul F.Е. Physics based modelin gand control of reactiveextrusion / F.E. Paul. – Maryland. – 2003. – 153 р.
  6. Ravi S. Design of Intelligent Self-Tuning GA ANFIS Temperature Controller for Plastic Extrusion System / S.Ravi, M.Sudha, P.A. Balakrishnan // Modelling and Simulation in Engineering Volume. – Cairo : Hindawi Publishing Corporation, 2011.
  7. Wang Yin-Tien Modelingand Controlfor a Thermal Barrelin Plastic Molding Processes / Yin-Tien Wang, Sung-Lin Wu // Tamkang Journal of Science and Engineering. – 2006. – № 9 (2). – Р. 129–40.
  8. Мохаммед А. Автоматизация многозонных экструдеров на основе адаптивных и нечётких позициональных систем управления : дис. … канд. техн. наук / А.Мохаммед – М., 2003. – 153 с.
  9. Жученко А.І. Математичний опис теплового режиму екструдера / А.І. Жученко, А.І. Кубрак, А.О. Данькевич // Вісник КПІ. Хімічна інженерія, екологія та ресурсозбереження. – 2016. – № 1. – С. 116–122.
  10. Жученко О.А. Автоматизація процесів керування екструзією полімерних матеріалів в умовах змінних режимів функціонування : дис. ... канд. техн. наук / О.А. Жученко. – К., 2013. – 211 с.
  11. Завальнюк И.П. Управление високопроизводительной экструзией неоднородных материалов / И.П. Завальнюк // Современные технические средства, комплексы и системы. – 2010. – № 1 (25). – С. 141–147.
  12. Кубрак А.І. Математична модель керування тепловим режимом процесу екструзій полімерних матеріалів / А.І. Кубрак, О.А. Жученко // Вісник КПІ. Хімічна інженерія, екологія та ресурсозбереження. – 2010. – №2 – С. 107–114.
  13. Мареев В.В. Основы методов конечных разностей / В.В. Мареев, Е.Н. Станкова. – Петерб. : СПб Ун-та, 2012. – 64 с.
  14. Швецов Г.А. Технология переработки пластических масс : учебник для техникумов / Г.А. Швецов, Д.У. Алимова, М.Д. Барышникова. – М. : Химия, 1988. – 521с.




Copyright (c) 2019 Андрій Олександрович Данькевич, Анатолій Іванович Жученко

Ліцензія Creative Commons
Це видання ліцензовано за ліцензією Creative Commons Із Зазначенням Авторства - Некомерційна 4.0 Міжнародна.