Моделювання автоматизованого керування об’єктами гірничого виробництва на основі хвильового підходу
DOI:
https://doi.org/10.33216/1998-7927-2025-296-10-33-42Ключові слова:
руда, грохочення, енергоефективність, моделювання, керування, автоматизація, характеристикиАнотація
В процесі класифікації подрібненої руди за крупністю на грохоті тонкого вологого грохочення руди в його конструкції формуються різноманітні коливання, які поширюються у вигляді біжучих хвиль. Для опису і моделювання динамічної реакції об’єкту, в елементах якого розповсюджуються біжучі хвилі, його представлено у вигляді мультіагентної системи. Такий підхід базується на хвильовій передавальній функції, яка визначає взаємодії між агентами, параметри біжучих хвиль та описує поведінку системи з локальної точки зору окремих її елементів. Аналіз отриманих результатів моделювання показав, що використаний підхід добре підходить для відображення загальної топології хвильових процесів у досліджуваній структурі та її загальної поведінки. Разом з тим, застосована модель включає основні вузлові точки конструкції грохота але не відображає хвильовий процес, що відбувається безпосередньо на ситовій поверхні. Вирішення цього завдання потребує використання великої кількості агентів із відповідним врахуванням їх взаємодії, що є досить складним при цьому підході. Розглянуто альтернативний підхід, заснований на застосуванні блоків фізичного моделювання на основі програмного комплекса Simscape® для Simulink® /MATLAB®. Ситове полотно представлено у вигляді структури з розподіленими параметрами, реалізованої для податливості конструкції на вертикальні коливання та вигин. Запропонована структура складається з елементарних блоків Mass-Spring-Damper, що з’єднуються між собою за допомогою паралельних пружинних амортизаторів. Така структура забезпечує інерцію полотна, а системи пружинних демпферів забезпечують її податливість. Модель симулює динамічну реакцію системи, коливається у відповідь на прикладену силу і згинається у відповідь на статичний дисбаланс маси. Перевагою такого підходу є можливість застосування будь якої кількості елементарних блоків Mass-Spring-Damper з можливістю формування із необхідною точністю розподілення як пружних якостей полотна, так і маси рудного матеріалу на ньому. Аналіз результатів моделювання свідчить про те, що запропонований підхід дозволяє визначати, формувати та досліджувати різноманітні режими руху рудного матеріалу під час грохочення для досягнення оптимальних технологічних та енергетичних показників процесу.
Посилання
1. Kudrolli A. Size separation in vibrated granular matter. Reports on Progress in Physics. 2004, vol. 67 (3). DOI 10.1088/0034-4885/67/3/R01.
2. Dai S., Zhang S., Gao F., He X., Sheng D. Investigation of particle segregation in a vertically vibrated binary mixture: Segregation process and mechanism. Computers and Geotechnics. 2024, vol. 169, 106236. https://doi.org/10.1016/j.compgeo.2024.106236.
3. Dong K. J., Wang B., & Yu A. B. Modeling of Particle Flow and Sieving Behavior on a Vibrating Screen: From Discrete Particle Simulation to Process Performance Prediction. Industrial & Engineering Chemistry Research. 2013, 52 (33), 11333-11343. DOI: 10.1021/ie3034637.
4. Dai Bei-Bing, Yuan Wei-Hai, Liu Jian-Kun, Liu Feng-Tao, Chang D. Estimating the segregation of a granular bed subjected to vibration in various modes. Advanced Powder Technology/ 2021, vol. 32(5), p. 1450-1462. https://doi.org/10.1016/j.apt.2021.03.001.
5. Çağlar N.M., Şafak E. Application of Travelling Wave Method for dynamic analysis of plane frame structures. Bulletin of Earthquake Engineering. 2019, vol. 17, 1361–1377. https://doi.org/10.1007/s10518-018-0493-7.
6. Gea-Banacloche J. University Physics I: Classical Mechanics. 2019. https://open.umn.edu/opente ooks/textbooks/768.
7. Griffiths G. W., Schiesser W. E. Traveling Wave Analysis of Partial Differential Equations: Numerical and Analytical Methods with MATLAB and Maple. Elsevier Science. 2012, ISBN: 978-0-12-384652-5.
8. Ling S. J., Sanny J., Moebs W. University Physics Volume 1. 2016. ISBN-13 978-1-938168-27-7. https://d3bxy9euw4e147.cloudfront.net/oscms-prodcms/media/documents/UniversityPhysicsVolume1-LR.pdf
9. Dan Martinec D., Herman I, Šebek M. Travelling waves in a multi-agent system with general graph topology. IFAC-PapersOnLine. 2015, vol. 48 (22), p. 82-87. https://doi.org/10.1016/j.ifacol.2015.10.311.
10. Martinec D., Herman I., Hurák Z. Šebek, M. (2014). Wave-absorbing vehicular platoon controller. European Journal of Control, 20, 237–248. https://doi.org/10.1016/j.ejcon.2014.06.001.
11. Martinec, D., Herman, I., & Šebek, M. The transfer-function approach to travelling waves in path graphs. 2014. https://doi.org/10.48550/arXiv.1410.0474
12. Simscape Block Libraries. Retrieved from https://se.mathworks.com/help/simscape/ug/introducing-the-simscape-block-libraries.html.
13. Flexible Shaft. Retrieved from https://se.mathworks.com/help/sdl/ref/flexibleshaft.html.
14. Моркун В.С., Моркун Н.В., Грищенко С.М., Грищенко Я.О. Моделювання комбінованого електромагнітного та електромеханічного приводу грохота для підвищення його ефективності. Вісник Східноукраїнського національного університету імені Володимира Даля. 2025, № 1 (287), с. 46-56. https://doi.org/10.33216/1998-7927-2025-287-1-46-56.
15. Моркун В., Моркун Н., Грищенко Я., & Бобров Є. Моделювання динаміки надрешітного продукту тонкого вологого грохочення залізної руди. Вісник Східноукраїнського національного університету імені Володимира Даля. 2025, 7 (293), 56–66. https://doi.org/10.33216/1998-7927-2025-293-7-56-66.
