Идентификация математической модели автоклава МАГ-3/1100

Целью работы являлось получение параметров численной математической модели автоклава МАГ-3/1100, широко используемого предприятиями Калининградской области для стерилизации мясных и рыбных консервов. На этапе анализа автоклава как объекта автоматизации установлены точки контроля основных технологических параметров процесса стерилизации с учетом конструктивных особенностей горизонтального автоклава. Разработана функциональная схема процесса стерилизации мясных консервов с применением горизонтального автоклава МАГ-3/1100 и приведено описание ее работы. В качестве устройства управления автоклавом в системе автоматического регулирования температуры стерилизации выбран программируемый логический контроллер ПЛК210- 04 фирмы «ОВЕН». Рассмотрен алгоритм идентификации параметров математической модели автоклава с использованием экспериментальных данных процесса стерилизации, полученных на мясоконсервном заводе «Арго» в г. Калининграде. Идентификация математической модели автоклава представлена передаточными функциями апериодического звена первого порядка с запаздыванием. Моделированием динамики изменения температуры с помощью пакета Solid Thinking Embed определены параметры численной модели. При использовании полученных значений параметров модели автоклава инженерным методом определены оптимальные параметры ПИД-регулятора в системе автоматического регулирования температуры стерилизации. В математической модели максимальное отклонение значения температуры от его действительного значения в автоклаве составило не более 2 °С. С помощью численных параметров идентификации разработана программа управления горизонтальным автоклавом МАГ-3/1100 в среде разработки приложений CODESYS V3.5, предложена организация автоматизированного рабочего места оператора управления горизонтальным автоклавом для оперативного контроля текущих значений температуры и давления с целью принятия решений в системе управления процессом стерилизации.

1. Бабарин В. П. Стерилизация консервов: справочник. СПб: ГИОРД, 2006. 305 с.

2. Мишанин Ю. Ф., Рашидова Г. М. Состав микроорганизмов при производстве мясных консервов // Современные научные исследования и инновации в области применения суб- и сверхкритических технологий: Международная научно-техническая конференция (21 мая 2014): материалы. КубГТУ. Краснодар, 2014. С. 81–87.

3. Будченко Н. С., Долгий Н. А. Автоматизированный контроль герметичности стерилизованных консервов // Балтийский морской форум: материалы IX Международного Балтийского морского форума, 04–09 октября 2021 года. Калининград, Изд-во БГАРФ ФГБОУ ВО «КГТУ», 2021. Т. 6. С. 109 –112.

4. Варламов Н. А., Назаров М. А. Математическая модель процесса автоклавирования гипсового щебня как объекта управления // Молодежь и наука: актуальные проблемы фундаментальных и прикладных исследований: II Всероссийская национальная научная конференция студентов, аспирантов и молодых ученых: материалы, 08–12 апреля 2019 года. Комсомольск-на-Амуре, Изд-во КнАГТУ, 2019. Ч. 2. С. 250–253.

5. Мокрушин С. А., Благовещенский И. Г. Разработка автоматизированной системы управления технологическим процессом стерилизации консервов в промышленном автоклаве. Курск: Закрытое акционерное общество «Университетская книга», 2022. 169 с. ISBN 978-5-907679-35-1.

6. Методика идентификации объекта управления с целью его дальнейшей автоматизации / С. А. Мокрушин, В. С. Хорошавин, А. В. Шабалин, К. А. Михайлов // Общество, наука, инновации (НПК-2013): Всероссийская ежегодная научнопрактическая конференция (15-26 апреля): материалы. Киров: Вятский государственный университет, 2013. С. 1126–1130.

7. Тюков Н. И., Даутов А. И., Закурдаева Е. А. Математическая модель управления процессом разогрева автоклава при производстве изделий из композиционных материалов // Вестник Уфимского государственного авиационного технического университета. 2008. Т. 10. № 2. С. 159–163.

8. Предварительный подбор режима стерилизации консервов «Скумбрия атлантическая натуральная с добавлением масла» на основе разработанных математических моделей процесса / А. А. Маслов, А. В. Столянов, А. В. Кайченов, Л. К. Куранова // Вестник МГТУ. 2016. Т. 19. № 4. С. 861–868.

9. Stolyanov A., Zhuk A., Vlasov A. Complex for modeling and optimization the sterilization process // IOP Conference Series: Earth and Environmental Science: 12th International Scientific Conference on Agricultural Machinery Industry, INTERAGROMASH-2019, Rostov-on-Don: V. 403. P. 012016. DOI 10.1088/1755-1315/403/1/012016.

10. Исследование влияния неоднородности температурного поля при продувке стерилизационной камеры автоклава на различие стерилизующих эффектов в банках / А. М. Ершов, В. А. Гроховский, А. А. Маслов А. В. Власов, А. В. Кайченов // Вестник Мурманского государственного технического университета. 2009. Т. 12. № 1. С. 52–57.

11. Эйкхофф П. Основы идентификации систем управления. Оценивание параметров и состояния / пер. с англ. В. А. Лотоцкого, А. С. Манделя; под ред. А. С. Райбмана. М.: Мир, 1975. 686 с. [Pieter Eykhoff. System identification. Parameter and state estimation. University of Technology. Eindhoven, Netherlands. Wiley, 1974. 555 р.].

12. Льюнг Л. Идентификация систем: теория для пользователя / пер. с англ. А. С. Манделя, А. В. Назина; под ред. Я. З. Цыпкина. М.: Наука, 1991. 432 с. [Lennart Ljung. System identification: theory for the user. Prentice-Hall, Englewood Cliffs. N. J., 1987. 511 р.].

13. Идентификация параметров численной математической модели стерилизационной камеры судового автоклава ASCAMAT 230 с целью разработки оптимальной системы автоматического управления / А. В. Кайченов, А. В. Власов, А. А. Маслов, А. А. Жук, В. В. Яценко // Вестник Астраханского государственного технического университета, 2018. № 1. С. 7–17.

14. Жук А. А. Численный поиск параметров математических моделей пищевых продуктов из гидробионтов для процессов пастеризации // Вестник Астраханского государственного технического университета, 2021. № 2. С. 89–98.

15. Магергут В. З., Вент Д. П., Кацер И. А. Выбор промышленных регуляторов и расчет их оптимальных настроек: монография. Белгород: Изд-во БГТУ, 2009. 239 с.