Vissza a nyitó oldalra / Vissza az elõzõ oldalra

Ipari optimum-beszabályozási eredményeink

Tejfalussy András „Folyamat Beszabályozási Eljárás címû
szabadalmában (is) leírt sokváltozós technológia optimumra
beszabályozási software (Wave Scanning) alkalmazása konkrét
fémöntési-hengerlési kohászati technológiára. No.191.761. 1988.

Folyamat Beszabályozási Eljárás

/taszabfo/
SZABADALMI
OKIRAT

Az Országos Talállmányi Hivatal az okirathoz fûzött leírás alapján
191 761
lajstromszámon szabadalmat adott.

A szabadalmi bejelentés napja és az oltalmi idõ kezdete:
1985.01.07.

Szabadalmas és feltaláló:

TEJFALUSSY ANDRÁS,
Budapest

A szabadalom címe:

Folyamat beszabályozási eljárás

Budapest, 1988.10.10..

SZABADALMI
LEÍRÁS
Tejfalussy András, Budapest
Folyamat beszabályozási eljárás
KIVONAT

A találmány szerinti eljárás során meghatározzuk a beszabályozándó
folyamat szabályozási paramétereit, azok szabályozási tartományait és az
átfogásukhoz szükséges átállítási fokozatokat, valamint átállítási idõket. Ezek
ismeretében meghatározzuk egy-egy szabályozási paraméter
végígszabályozásához minimálisan szükséges ún. Tm tartományidõket. A
beszabályozás során célszerûen a legrövidebb Tm tartományidejû
szabályozási paraméter átállítását kezdjük meg, majd ennek egyik
szélsõértékét elérve a második és rendre a további, ennél nagyobb Tm
tartományidejû szabályozási paraméter értékét változtatjuk. Az egyes m-edik
szabályozási paraméter átállítási idejét a szabályozás sorrendjében elõtte
álló Tm-1 tartományidõvel egyezõre vagy annál nagyobbra, célszerûen
annak egész számú többszörösére választjuk, és a változást ellenkezõ
értelemmel kezdjük meg. Ezt követõen a szabályozási paraméterek együttes,
összehangolt folytonos ingadoztatását periódikusan legalább addig
végezzük, míg a kimeneti értékeknél a beszabályozás kezdetén lévõ
paraméter kombinációt állítjuk elõ. Ezután meghatározzuk az optimális (a
beszabályozás céljának megfelelõ ) kimeneti paraméterkombinációt (és
ennek megfelelõ tûréstartományát), és ismerve az egyes szabályozási
paraméterértékekre vonatkozóan az idõeltolódásokat míg bemeneti
értéküknek változása a kimeneti érték megváltozásában jelentkezik, s
meghatározzuk az optimális kimeneti értékekhez tartozó optimális bemeneti
szabályozási paraméterérték kombinációt (illetve azok tûréstartományait).
Az eljárás elõnyös foganatosítási módjánál a beszabályozást
automatikusan mikroprocesszoros vezérlõ-szabályozóegység (1) és videós
analizátor (7) alkalmazásával végezzük.
Ismeretes, hogy a sokváltozós, több szabályozott szakaszból álló
folyamatok beszabályozása, különösen hurkolt szabályozókörök esetén,
bonyolult, matematikailag nehezen, tökéletlenül modellezhetõ és
kézbentartható mûveletsor megvalósítását kívánja.
Különösen így van ez új- vagy meglévõ, de új, újabb célokra
alkalmazott rendszerek esetében, amikor a folyamatban résztvevõ anyag
vagy új technológiai elem, esetleg gépegység az eddigi ismereteken túlmenõ
követelményeket állít a beszabályozást végzõk elé.
Csak nagyszámú gyakorlati beállítási kisérlet alapján határozhatjuk
meg a megváltozott rendszerekbõl azokat az új, további információkat,
amelyek lehetõvé teszik egy új, a megváltozott körülményeket is tükrözõ,
azokhoz alkalmazkodni tudó szabályozási modellnek, az annak megfelelõ
beállítási, beszabályozási algoritmusoknak az elõállítását. A nagyüzemi
gyakorlat nem engedi meg az üzemi folyamatokkal való hosszadalmas -
tegyük hozzá, költséges és nem minden kockázattól mentes -
kisérletezéseket, így a legtöbb esetben a szabályozásokat nem állítják át,
vagy nem megfelelõen állítják be, és így a folyamat stabilitása,
megbízhatósága, optimálistól való eltérése nem a legmegfelelõbb. Ismeretes
megoldás az egyes szabályozási paraméterek kismértékû ingadoztatásából
következtetni a szabályozási beavatkozáshoz szükséges irány- és mérték
adatokra.. Jelentõsebb mértékû folyamatváltozás esetén azonban ez a
módszer nem mindíg alkalmazható, mert veszélyeztetik a konvergenciát az
ingadozási tartományok megnövelései, és az egész szabályozási
rendszerben lengéseket, ennek eredményeképpen katasztrófa folyamatokat
idéznek elõ. Ha viszont nem növeljük meg az ingadozási tartományokat, az
optimum eléréséhez szükséges információk nem szerezhetõk meg, és ún.
áloptimális beállítások történhetnek a szabályozásnál. A szakirodaloom
számos helyen szerepelteti azt a fõ problémát, hogy 2-3-nál több
szabályozó-hurkos, illetve 2-3-nál több szabályozott szakaszból összetevõdõ
folyamatok együttes, input-output szabályozásánál nincs és nem is lehet
találni egységes algoritmusokat, sem a szabályozók beállításához, vagyis az
egyes szabályozási paraméterek bemenõ értékeinek beállításához, sem a
szabályozók egymás zavarásának minimalizálásához. Ezért az ún.
próbálkozásos beállítási módszerek 2-3-nál több szabályozási paraméter
esetében ritkán eredményesek, s ennek következtében a berendezésgyártók
az egyes folyamat-szakaszokat (szabályozási hurkokat) egymástól
függetlenül kénytelenek beszabályozni, miáltal az egész szabályozási
folyamat hatékonysága nagymértékben korlátozódik, különösen az említett
feltételrendszer megváltozása esetén, minthogy az egyes egymást
befolyásoló szabályozási szakaszok szabályozásának összehangolt
megváltoztatása lenne az egyedül optimális megoldás az adaptációs feladat
megoldásához.
A találmány célja olyan beszabályozási eljárás biztosítása, amely
lehetõvé teszi komplex, sok lépésbõl, sok szabályozott szakaszból álló
folyamatok optimális beszabályozását különbözõ megváltozott
feltételrendszerekhez, gyorsan, egyszerûen, biztonságosan, a termelõ
berendezések minimális kisérletezési igénybevételével, és lehetõvé teszi a
szabályozási paraméterek összehangolt, optimális átállítását,
újrabeszabályozását.
A találmány célja továbbá e beszabályozási eljárás félautomatikussá
tétele korszerû eszközök alkalmazásával. A találmány alapja az a felismerés,
hogy a sokváltozós hurkolt szabályozókörös szabályozási rendszerek
(folyamatok) esetében is megvalósítható a rendszer (folyamat)
beszabályozása, ha az egyes szabályozási paraméterek bemenõ értékeit
együttesen, egymással összehangoltan változtatjuk (igadoztatjuk). A
találmány szerinti eljárás lényege az, hogy a különbözõ szabályozási
paramétereket együttesen és egymáshoz képest az egymást követõ beállítási
értékeknél minimális átállítási értékekkel változtatva meg fokozatosan vagy
fokozatmentesen (folyamatosan) egymástól elhangolt periódushosszúsággal
ingadoztatjuk, miközben mérjük a szabályozási rendszer kimenõ értékeit.
Azon idõtartamok ismeretében, amely az egyes szabályozási paraméterek
megváltoztatásától e változásnak az adott szabályozott szakasz, vagy
szabályozási rendszer kimenetén jelentkezõ kimenõ értéke megváltozásáig
telik el, mindenkor meghatározható az egyes kimeneti értékekhez (kimenõ
adatsorhoz) tartozó bemeneti szabályozási paraméter érték kombináció, így
az optimális - a szabályozási feladat célkitûzésének megfelelõ - kimeneti
érték(ek)-hez tartozó optimális bemeneti szabályozási paraméter értékek
optimális kombinációja is. A találmány szerinti eljárással beszabályozott
rendszerekben a beszabályozási mûvelet során az egyes szabályozási
hurkok, szabályozók, egymás zavarása nélkül mûködtethetõk, amennyiben
az egyes szabályozási tartományokat - ismert módon - megfelelõ
értékhatárokon belül jelöljük ki.
A találmány szerinti eljárásnál úgy járunk el, hogy mindenekelõtt
meghatározzuk a beszabályozandó folyamat szabályozási paramétereit, s
azoknak a beszabályozás során megengedhetõ szabályozási tartományait,
vagyis a felvehetõ szabályozási értékek halmazát és azok szélsõ értékeit.
Meghatározzuk továbbá azokat az idõtartamokat (idõeltolódásokat), amelyek
az egyes szabályozási paraméterek bemenõ értékének megváltoztatásától
addíg az idõpontig terjed, míg a változás eredménye valamely szabályozott
szakasz (szabályozási hurok) és/vagy a szabályozási rendszer kimenetén a
kimenõ érték(ek) megváltozásában mutatkozik. Ezt követõen meghatározzuk
az egyes szabályozási paramétereknél a lehetséges átállítási értékeket
(átallítási fokozatokat) és az ezekhez tartozó átállítási idõket, majd ezen
adatok ismeretében az egyes szabályozási paraméterek az egymást követõ
átállítási fokozatokkal történõ végígszabályozásához, vagyis a szabályozási
tartomány két szélsõ értéke közötti szabályozási értékek átfogásához
minimálisan szükséges ún. Tm tartományidõket. Az egyes szabályozási
paraméterek Tm tartományidejének ismeretében olyan sorrendet állapítunk
meg a szabályozási paraméterek között, mely sorban az egyes m-edik (ahol
m=2,3,4...n) szabályozási paraméter Tm tartományideje kisebb a sorban
utána következõnél, vagyis Tm-1<Tm<Tm+1, s a beszabályozást mindezek
ismeretében úgy hajtjuk végre, hogy célszerûen idõben a legrövidebb Tm-1
tartományidejû szabályozási paraméter változtatását kezdjük meg
szabályozási tartománya két szélsõ értéke között, s e változtatást
periódikusan ismételjük (ingadoztatjuk), majd rendre a soron következõ,
ennél hoszabb Tm, Tm+1 tartományidejû szabályozási paramétert
változtatjuk Egy-egy átállítási értékkel (ill. folyamatosan) célszerûen mindíg
akkor megkezdve a változást, amikor a sorban közvetlenül elõtte álló
szabályozási paraméter elérte egyik szélsõ értékét.
A szabályozás sorrendjében egymást követõ szabályozási
paraméterek egyes átállítási értékéhez tartozó átállítási idõt a sorban elõtte
álló szabályozási paraméter Tm-1 tartományidejével egyezõre, vagy annál
nagyobbra, célszerûen annak egész számú többszörösére választjuk.
A szabályozási paraméterek ingadoztatását mindaddig periódikusan
folytatjuk, míg a beszabályozandó folyamat, illetve az egyes folyamat
szakaszok kimeneti pontjain a legalább egy teljes bemeneti szabályozási
paraméterértékek, az egyes paraméterértékekhez tartozó idõeltolódás,
valamint a kimeneti értékek ismeretében - minthogy az eljárás során
mindvégíg mérjük és/vagy regisztráljuk azokat - ismert módon
meghatározható, hogy a beszabályozási követelményeknek megfelelõ adott
toleranciatartományú kimeneti paraméterértékekhez mely bemeneti
szabályozási paraméterérték kombinációk rendelhetõk hozzá, illetve ezen
bemeneti szabályozási paraméterértékeket mely tûréstartományban ( milyen
toleranciával ) szükséges beállítani.
Ezen megengedhetõ tûréstartományok meghatározása történhet
például a 181 604. lajstromszámú magyar szabadalmi leírásban ismertetett
mérési eljárás segítségével, mely során például vizuális megjelenítõ
eszközön ( pl. katódsugárcsövön ) a sugár kitérítésének mértékét a bemeneti
szabályozási paraméterek ( független változók ) határozzák meg és a
kimeneti értékeknek ( függõ változók ) megfelelõen vezéreljük a képernyõnek
a szabályozási paraméterek adott pillanatértékei szerinti kitérítés által
meghatározott képpontjában a fényességet és/vagy a színárnyalatot. Az így
megjelenített képre az eltérítési irányokkal egyezõ irányítású szintvonalakat
szuperponálunk, melyek eltolásával behatároljuk a megengedhetõ kimeneti
értékekhez tartozó tûréstartományt ( vagyis a megjelenített képek azon részét
vagy részeit, ahol a kép fényessége és/vagy színárnyalata a kívánt
értékeknek megfelelõ ), s ennek alapján határozzuk meg az adott
tartományhoz tartozó bemenõ szabályozási paraméter értékeket, illetve azok
megengedhetõ értéktartományait.
A találmány szerint elõnyös, ha a beszabályozás során legalább két
teljes bemeneti szabályozási paraméterérték ( szint ) kombináció alapján
határozzuk meg az optimális szabályozási paraméter értékeket, célszerûen
úgy, hogy az elõzõekben ismertetett beszabályozási sorrendet alkalmazzuk..
Elõnyös továbbá az eljárás olyan foganatosítása, amikor az újra
beszabályozáskor a szabályozási paraméterek vagy paraméter állítását
megváltoztatott, célszerûen kisebb állítási értékekkel, tehát a beszabályozási
mûvelet finomításával ismételjük meg. Elõnyös továbbá, ha ezt az újra
beszabályozást csupán a szabályozási paraméterek elõzõekben
megállapított optimális értéke körüli tûréstartományban ismételjük meg. A
találmány szerinti eljárás különösen akkor elõnyös, ha korszerû eszközök
segítségével automatikusan, mikroprocesszoros vezérlõ berendezés és
korszerû analizátor alkalmazásával folytatjuk le, a mikroprocesszoros
vezérlõberendezéssel állítva be, illetve állítva át a szabályozási paraméterek
bemenõ értékeit, s az analizátor segítségével automatikusan meghatározva
az optimális kimenõ értékekhez, illetve ezek tûréstartományaihoz tartozó
optimális bemenõ szabályozási paraméter érték kombinációkat, illetve ezek
megengedhetõ beállítási tartományait.
A találmány szerinti eljárás széleskörben alkalmazható a sokváltozós,
többhurkú szabályozási körök ( általánosságban folyamat )
beszabályozásánál. Különös jelentõsége van azonban az eljárás
alkalmazásának a különféle termék elõállító folyamatoknál, mert ezen
esetekben a beszabályozási idõ lerövidítése, a véletlenszerû, és
rendszertelen kombinációk kiszûrése egyben azt eredményezi, hogy a lehetõ
legkevesebb, a megengedett jellemzõ paraméterektõl eltérõ ( vagyis selejtes
) termék elkészítésével állapíthatók meg az optimális, gyártási ( elõállítási )
paraméterek, illetve egy esetleges termék változtatásánál ( konstrukció,
anyagminõség stb. változása ) az újrabeállítás paraméterei.Termékeket
elõállító folyamatoknál ugyanis az egyes szabályozási paraméterértékek
kombinációihoz tartozó kimeneti eredõ paraméterek egy-egy termékben
realizálódnak, így ezen eredmények nemcsak idõben, hanem térben is
reprezentánsan elkülönítve jelentkeznek.
A találmány szerinti eljárást automatizáló berendezésnek önmagában
ismert felépítésû mikroprocesszoros vezérlõ-szabályozó egysége van,
melynek a szabályozási paraméterek elõállítási értékeire, illetve azok
szélsõértékeire, az egyes állítási fokozatok nagyságára, az átállítási
idõállandók értékére vonatkozó adatokat fogadó bemeneti, és az
összetartozó beállítási szabályozási paraméterértékek kombinációját fogadó
bemenetek vannak. A vezérlõ-szabályozó egység kimenetei egyrészt illesztõ
egységen keresztül a beszabályozandó folyamat, illetve folyamatszakasznak
a szabályozási paraméterek beállítását lehetõvé tevõ szabályozási pontjaihoz
csatlakoznak, másrészt rendezõ egységen keresztül analizátor berendezés
(vagy berendezések ) bemeneteire vannak kötve, mely utóbbi(ak) a
szabályozandó folyamat, illetve folyamatszakaszok kimenetelei szûrõ (
diszkriminátor ) egységen keresztül csatlakoznak a mikroprocesszoros
vezérlõ-szabályozóegységnek a beállítási paraméterérték kombinációkat
fogadóbemenetére. A találmány szerinti eljárás foganatosításakor alkalmazott
önmagában ismert felépítésû intelligens illesztõ egység feladata, hogy a
mikroprocesszoros vezérlõ-szabályozóegység kimenõ jeleit a
beszabályozandó folyamat szabályozási paramétereit beállító, megfelelõ
jelekké alakítsa át.
A találmány szerinti berendezés egyes egységei tehát önmagukban
ismertek, s a berendezés újszerûségét az adja, hogy mindezideig csupén
kiértékelésre ( analizálásra ) alkalmazott analizátor egységek(et) egy
szabályozási kör, méghozzá a találmány szerinti algoritmus szerint
mûködtetett ( szabályozott szabályozási kör beavatkozó szerveként
mûködtetjük és a mikroprocesszor lényegében csak az automatikus vezérlõ
és rendezõ feladatokat látja el.
A találmány szerinti berendezést a továbbiakban részletesen az 1.
ábra alapján ismertetjük, mely a találmány szerinti berendezés blokksémáját
mutatja.
Az 1. ábrán láthatóan a találmány szerinti berendezés példakénti
kiviteli alakjának önmagában ismert módon programozható
mikroprocesszoros 1 vezérlõ-szabályozóegysége van, amely el van látva a
beszabályozandó folyamat szabályozási paraméterértékeinek beállítására,
illetve átállítására vonatkozó adatokat fogadó 11 bemenettel, a szabályozási
paraméterek határértékeinek, valamint az átállítási idõállandók nagyságára
vonatkozó adatokat fogadó 12 bemenettel, továbbá a beszabályozás során
összetartozó szabályozási paraméterértékek, illetve kimeneti eredõ
paraméterértékek kombinációját fogadó 17 bemenettel. A mikroprocesszoros
1 vezérlõ-szabályozóegységnek a mindenkori beszabályozandó folyamathoz
illeszkedõen, annak szabályozási értékeinek megfelelõ számú 18 kimenete
van, mely önmagában ugyancsak ismert intelligens 2 illeszkedõ egységen
keresztül, a példánkban 21, 22, ...29 pontokon keresztül csatlakozik a
beszabályozandó folyamat megfelelõ 31, 32, 33, ...39 pontjaihoz - az egyes
folyamatszakaszok bemeneti pontjaihoz.
A 21, 22, 23, 24 ...29 pontok - melyek példánkban egyúttal a megelõzõ
folyamatszakasz kimeneti 31, 32 ...39 pontjai - ,valamint a beszabályozandó
folyamat 40 kimenete önmagában ugyancsak ismert 4 csatoló egység
bemeneteleire csatlakoznak, mely 4 csatolóegység 42 kimenetével
önmagában ismert diszkriminátor egységgel felépített 3 szûrõ egységen
keresztül, annak 52 kimenetével a mikroprocesszoros 1
vezérlõ-szabályozóegység 17 bemenetére van kötve. ( A beszabályozandó
folyamat 31, 32, 33 ....39 pontjai, valamint 40 kimenete a folyamat azon
megfelelõ pontjai, melyekben reprezentánsan jelentkezik az egyes
folyamatszakaszok szabályozási paramétereinek hatása az adott
szabályozási paraméterre, illetve paramétereire vonatkozóan.) A 4
csatolóegység programozható multiplexerekkel és analóg-digitál, illetve
digitál-analóg áramkörökkel van felépítve és feladata, hogy az egyes
kimeneti paraméterértékeket a további adatfeldolgozáshoz megfelelõ
minõségû, illetve szintû jelekké konvertálja, illetve rendezze azokat. A
diszkriminátor egységgel felépített 5 szûrõegység az 53 bemenetén megadott
optimum korlátozási feltételeknek megfelelõ kimenõ érték kombinációkat
kiválasztja és azokat az 52 kimenetén keresztül a mikroprocesszoros 1
vezérlõ-szabályozóegység 17 bemenetére juttatja. A mikroprocesszoros 1
vezérlõ-szabályozóegységnek a szabályozott folyamat szabályozási
szakaszaival, illetve szabályozási paramétereivel összhangban levõ 13, 14,
15, 16 kimenetei vannak, melyek 6 rendezõ egység megfelelõ bemeneteire,
úgymint rendre a 61, 62, 63 és 64 bemenetekre vannak csatlakoztatva.
Példánkban a 61 bemenetre az egyes szabályozási paraméterek
szabályozási tartományaira, az átállítási fokozatok nagyságára vonatkozó
adatok kerülnek, a 62 bemenet a beszabályozható folyamat (szakaszok)
idõadatait, úgymint az egyes szabályozási paraméterek változtatásától a
folyamat, illetve a folyamatszakaszok kimenetén megjelenõ változásokig eltelt
idõkre vonatkozó idõadatokat fogadja, a 63 bemenetre a szabályozási
paraméterek kombinációira vonatkozó adatok, a 64 bemenetre pedig a
kiválasztott optimális kombinációk kerülnek. A 6 rendezõ egység az
analízishez szükséges rendezést végrehajtó, önmagukban ismert áramköri
egységekkel van felépítve, melynek kialakítására a 181.604. lajstromszámú
magyar szabadalmi leírás is nyújt kitanítást, és 65 kimenetével analóg
bemenetû videós 7 analizátor (úgynevezett GTS Analyser) 71 bemenetére
és/vagy numerikus bemenetû 8 analizátor 81 bemenetére a beszabályozandó
folyamat 31, 32, 33 ....39 pontjaihoz van megfelelõen visszacsatolva,
önmagukban ismert off-line vagy in-line 90 visszacsatoló hálózatokon
keresztül.
Adott esetben a 90 visszacsatoló hálózat a videós 7 analizátorhoz
egyéb konverterek csatlakoztatására kiépített speciális 73 illesztõ kimeneten
keresztül, önmagában ismert számítógépes rendszerek közbeiktatásával van
csatlakoztatva.
A továbbiakban a találmányszerinti eljárás, illetve az eljárás
foganatosítására kialakított berendezés mûködését példák alapján, az 1. ábra
felhasználásával ismertetjük.

1.Példa
A feladat::aluminium gázpalack testek és nyakak hegesztéssel
kapcsolatos elõkészítésének (pácolás) és magának a hegesztési folyamatnak
a pontos beállításával a gázpalack hegesztések minõségének és
tulajdonságainak javítása, a hegesztést követõ két lépéses hõkezelés hõfok-
és idõ paramétereinek optimális beállításával.
A találmány szerinti eljárásnak megfelelõen elõször meghatározzuk,
hogy mely paraméterek beszabályozása szükséges. Ezek a következõk::

1.a pácoló fürdõ lúg koncentrációja,
2.a pácoló fürdõ sav koncentrációja,
3.a pácoló fürdõ (lúg) hõfoka,
4.a mosóvíz hõfoka,
5.a palack-test és nyak közötti hegesztésnél jelentkezõ rés maximális
méretei,
6.a hegesztésnél használt hozaganyag minõsége,
7.a hegesztéskor alkalmazott védõgáz átfolyási sebessége,
8.az automata hegesztõgép varat-mozgatási sebessége,
9.az automata hegesztõgép hegesztõ alapáramának egysége,
10.a palackok tartózkodási ideje a hõkezelõ kemencében,
11.a hõkezelõ kemence kimeneti szakaszának hõfoka,
12.a hõkezelés után következõ gyors hûtést (edzést) követõ
megeresztõ hõkezelés hõfoka,
13.a megeresztõ hõkezelés idõtartama.
A beszabályozás célja: újrabeállítás, vékonyabb falú gázpalack
gyártásánál, megváltozott anyagminõségnél. A megoldandó feladatoknál
célszerû megkeresni, hogy vannak-e a gyártási folyamatnak olyan elkülönülõ
folyamatszakaszai, amelyekhez tartozó szabályozási paraméterek a másik
folyamatszakasz (szabályozott szakasz) szabályozási paramétereinek értékét
nem befolyásolják, tehát optimális értékük folyamatszakaszként elkülönítve
határozható meg, s így a teljes gyártási folyamat összes szabályozási
paramétere ezek szuperponálásával határozható meg.
Ennek megfelelõen a következõ folyamatszakaszokra bontható a
gyártási folyamat:
a/ a hegesztés elõkészítése
(az 1.,2.,3., és 4. szabályozási paraméterek együttes optimumra
állítása);
b/ a hegesztés mûvelete
(az 5.,6.,7.,8., és 9. szabályozási paraméterek együttes optimumra
állítása);
c/ a hegesztést követõ hõkezelés
(a 10.,11.,12., és13.szabályozási paraméterek együttes optimumra
állítása);
A találmány szerinti eljárás szerinti beszabályozást a következõ
szabályozási paraméterek együttes, összehangolt változtatásával
(ingadoztatásával) kezdjük:
1. lúg koncentráció: 2,5-25 tömeg% tartományban, 1,5%-os átállítási
értékeket (fokozatokat) alkalmazva
2. sav koncentráció: 2,5-25 tömeg% tartományban, 1,5%-os átállítási
értékeket (fokozatokat) alkalmazva
3.. lúg hõfoka: 20-99 ¤C tartományban, 20 ¤C-tól 90 ¤C-ig kb. 10
¤C-os átállítási értékeket, majd 90 ¤C -tól 99 ¤C-ig 1 ¤C-os átállítási
értékeket alkalmazva
4.. mosóvíz hõfoka: 20-99 ¤C tartományban, 20 ¤C-tól 90 ¤C-ig kb.
10 ¤C-os átállítási értékeket, majd 1 ¤C-os átállítási értékeket alkalmazva
Az átállítási idõk meghatározása után az ún. Tm tartományidõk
sorrendje a következõnek adódott: 4., 3., 2., majd az 1. szabályozási
paraméter. A beszabályozás mûveletét a 4. szabályozási paraméter
változtatásával kezdjük, az elõzõekben meghatározott 1,5%-os átállítási
értékkel 2,5%-os lúgkoncentrációtól 25%-os értékíg növelve azt, míg a
további három szabályozási paraméter értékét azok elsõ fokozatánál, tehát
1,5%-os savkoncentráción és 20 ¤C-os lúg, ill. mosóvíz hõfokon tartjuk, majd
a 25%-os lúgkoncentrációt elérve, ezt az értéket ugyancsak 1,5%-os átállítási
értékkel csökkenteni kezdjük, és a minimum elérése után a szabályozási
érték átállítását periódikusan ismételjük, miközben a visszafelé lépéssel
egyidõben megkezdjük a 3. szabályozási paraméterek értékének egy állítási
értékkel való növelését is. Amikor a 3. szabályozási paramétert is
végígszabályoztuk a szabályozási tartományon két szélsõértéke között, az
elõre meghatározott átállítási értkekkel; megkezdjük a 2., majd ennek
végígszabályozása után az 1.. szabályozási paraméter átállítását, ill.
végígszabályozását, miközben most már együttesen mindhárom, majd mind a
négy szabályozási paramétert összehangoltan, periódikusan ingadoztatjuk
mindaddig, míg legalább a beszabályozási mûvelet kezdetekor beállított
paraméter - kombináció - újra ismétlõdik.( Így minden kezelési variációt
kétszer alkalmaztunk.) A közben gyártott palackok minõségellenõrzésével
meghatározzuk, melyek felenek meg a szabálynak és a gyártási folyamat
adatainak ( az 1-4. szabályozási paraméterek értékeit ) ismerve
meghatározzuk, hogy a jónak minõsített palackok milyen kezelési
beállításhoz tartoznak.
Végezetül bemérve az egyes koncetráció-szabályozók, hõfok
szabályozók pontossági (szabályozási pontosság) adatait meghatározzuk az
optimum-beállítás határadatait mind a négy szabályozási paraméter
vonatkozásában. Ennek meghatározásához célszerûen alkalmazható a
181.604. lajstromszámú magyar szabadalmi leírásban ismertetett elrendezés.
A továbbiakban elvégezzük a beszabályozást a találmány szerinti eljárás
alkalmazásával az ismertetett módon, a b/ és c/ folyamatszakaszokhoz
tartozó szabályozási paraméterekkel is, meghatározva azok optimális
értékeit, illetve az optimumra állítás határadatait. (A beállítási toleranciákat.)
Célszerû az eljárás során a lehetõ legkevesebb palackon végezni a
vizsgálatot. (Az említett példánál pl. az újrabeállításkor a további
szabályozási paramétereknél mindössze 56 palackot kellett nézni, illetve
kezelni, 3...7 szabályozási paraméter optimumra szabályozásához, és 300
palack vizsgálatával a hõkezelõ kemence beszabályozása is megtörtént. Így
az egész vizsgálat kevesebb, mint fél mûszak ideje alatt lefolytatható volt, a
palackok jórésze hibátlan minõsítést kapott, s minthogy roncsolásmentes
(röntgen) vizsgálattal történt a minõségellenõrzés, értékesítésre kerülhettek.

2.Példa

A feladat fóliasátras (paprika) palánta nevelésénél a kiültetés optimális
idõpontjának megállapítása, a kiültetendõ paprikafajták szerinti beállítása és
a talajelõkészítésnél alkalmazott mûtrágyák optimális dóziskombinációjának
megállapítása, tenyészedényes, illetve ún. mikroparcellás, kézi mûveletekkel
beállított kisérletben.
A növénytermesztési technológiát befolyásoló ''szabályozási''
paraméterek példánkban a következõk:
1. N(nitrogén) mûtrágya dózis
2. K(kálium) mûtrágya dózis
3. P(foszfor) mûtrágya dózis
4. fajta
5. kiültetési idõpont.
A szabályozás feladata: beállítandó az az optimális paraméter
kombináció, amelynél a palánták kiültetése a legnagyobb hozammal jár
szántóföldi kiültetés esetén.
Példánkban a ''szabályozási'' paraméterek átállítási fokozatainak
száma:
1. N - 5
2. K - 3
3. P - 3
4. fajta -4
5. kiültetési idõpont - 4
Az ún. Tm tartományidõk sorrendje pedig a következõképpen alakul:
legrövidebb az 1., 2., 3. azonos tartományidõkkel, majd a 4. és 5.
paraméterek.
A beszabályozási feladat jellegébõl adódó alapvetõ jellemzõje, hogy
az egyes egymástól eltérõen beállított szabályozási paraméter értékekhez
nem csupán idõben, hanem térben is reprezentánsan elkülönülõ mérési
eredmény tartozik, hiszen jelen példában egy-egy kiültetett palántában
testesülnek meg az adott szabályozási paraméterkombinációhoz (mûtrágya
dózis adagok, fajta, kiültetési idõpont) rendelhetõ kimenõ értékek (palánta
minõségi jellemzõi).
Az adott beszabályozási, optimumkeresési feladatot, a találmány
szerinti eljárás alkalmazásával célszerûen úgy oldjuk meg, hogy egy
lényegében - folyamatosan, illetve az elõre meghatározott átállítási
értékekkel fokozatosan változó kezelési-mérési teret alakítunk ki. E
kezelési-mérési térben mindenegyes kiültetett palántára nézve ( tehát az
egyes kezelési-mérési pontokra nézve) teljesülnie kell annak a feltételnek,
hogy bármellyik szomszédos palántától (kezelési-mérési ponttól) csupán
egy-egy szabályozási paraméter egy-egy átállítási értékével különbözzön.
Ezzel biztosítjuk - minthogy itt az egyes beállítási értékekhez eltérõ térbeli
pontok tartoznak - , hogy az egyes szabályozási paraméterek egymással
összehangoltan, minimális fokozatok alkalmazásával folytonosan változnak.
Ezt az elrendezést célszerûen két változó paraméterû inhomogén térrészek
kialakításával és ezen térrészek olyan módon történõ csatlakoztatásával
érjük el, melyeknél a térrészek csatlakozása mentén elhelyezkedõ
kezelési-mérési pontokban (palántáknál) az azonos paraméterek
vonatkozásában a szabályozási értékek azonosra vannak beállítva (tehát
fokozat nélkül találkoznak) , csupán egy harmadik szabályozási paraméter
egy állítási értékével különböznek. Példánkban az egyes térrészbe azonos
paprikafajta van kiültetve, melyeknél az N és K mûtrágyák dózisát
változtatjuk, két egymásra merõleges irányban palántánként (sorokként)
egy-egy átállítási értékkel növelve, majd fokozatosan csökkentve, mig a P
mûtrágya dózisát állandó értéken tartjuk. A csatlakozó egyik területrészen a
P dózisának értékét egy átállítási értékkel növelve megismételjük az elõzõ
kombinációsorozatot (tehát egy ingadoztatási periódust), majd a következõ
területrészen ismét P dózisértékét növeljük eggyel. (Ezzel megvalósítjuk
tehát azt az eljárási jellemzõt, hogy a szabályozási paramétereket
összehangoltan ingadoztatjuk, az egymást követõ szabályozási paraméterek
átállítási értékét úgy válaszva meg, vagy azok a tartományidõvel egyezõek,
vagy annak egészszámú többszörösei legyenek. Az elrendezést két térrész
bemutatásával a következõ sémával szemléltetjük:
NPK NPK NPK NPK NPK NPK NPK NPK NPK
000 010 020 030 031 021 011 001 002
100 110 120 130 131 121 111 101 102
200 210 220 230 231 221 211 201 202
300 310 320 330 331 321 311 301 302
ahol 0,1,2,3 az N,P,K mûtrágyák négy eltérõ dózisértékét jelöli.
Ez az elrendezés -melyet az adott szakterületen alkalmazott, random
elnevezésû, véletlenszerû elrendezéssel szemben sajátos rendezettsége
miatt antirandomnak nevezünk- biztosítja, hogy az egymással
kölcsönhatásban lévõ szabályozási paraméterek minimális értékkel zavarják
csak egymást.(Gyakorlatilag zavarmentes a kezelési tér, szemben a random
rendszerû kisérletekkel.) Továbbá a mérési eredmények gyakorlatilag
hibamentesen értékelhetõk, hiszen mindenegyes kezelési-mérési ponthoz
(palánta) egyértelmûen hozzárendelhetõ a hozzá tartozó bemenõ
szabályozási paraméterérték kombináció, az ún. fitotronok és kisérleti
növényházak esetében.
Jól alkalmazható például az 1. ábrán bemutatott elrendezés, melynek
mikroprocesszoros 1 vezérlõ-szabályozóegységének 11 bemenetére a
mûtrágya dózisának állítási értékeit, 12 bemenetére azt az utasítást adjuk,
hogy soronként egy-egy értékkel kell változtatni a dózist megfelelõ rendnek
(ingadoztatásnak) megfelelõen. Ennélfogva a 2 illesztõ egység példánkban a
mûtrágyát adagolja a megfelelõ kezelési-mérési pontokra, és végzi az egyes
fajták automatikus kiültetését a növényházakban, és a betakarítógépekhez
csatlakoztatott automata termésmérõ mérlegek alkalmazásával a
terméseredmények a 4 csatlakozóegységen keresztül az 5 szûrõegységre
jutnak, mely az 53 bemenetén megadott optimum-feltételek alapján
kiválasztja a megfelelõ kimenõ érték (terméseredmény) adatokat, és azokat a
mikroprocesszoros 1 vezérlõ-szabályozóegységre juttatja, majd a 6 rendezõ
egységen keresztül a numerikus bemenetû 8 analizátorra jutnak, melyek
segítségével a 181.604. lajstromszámú magyar szabadalmi leírásban
ismertetett módon meghatározhatók -az azonos viszonyok létrehozására
alkalmas nevelõterekre is kiterjesztve- az optimális beállítási értékek.
A leírt módszer analóg módon alkalmazható bármely olyan
rendszerben is (például növényházakban, fitotronokban), ahol mesterséges
fûtést, világítást, páratartalmat, CO2 tartalmat stb. kívánnak alkalmazni, és
segítségével beállítható a fényerõ, világítás idõtartama, CO2% stb. optimális
értéke, illetve meghatározható ezen optimumértékekhez tartozó
toleranciasáv.

3.Példa

A találmány szerinti eljárás és az alkalmazásra szolgáló rendszer
különösen alkalmas különbözõ motorok (belsõ égésû, gõz- stb.) különbözõ, a
hatásfokot és élettartamot meghatározó beállításainak kikisérletezésére és
optimális beszabályozására. Például egy belsõ égésû motornál a következõ
paraméterek szabályozóit állítjuk be a változó üzemanyagokhoz,
terhelésekhez, a motor egyes alkatrészei elhasználódása miatt változó
viszonyokhoz:
A szabályozási paraméterek:
1. benzin mennyiség,
2. levegõ mennyiség,
3. elõgyújtás,
4. áttétel a motor és a gépkocsi hajtott kerekei között,
5. gyorsulás.
Az alkalmazott átállítási értékek száma:
1., 2.,3.,4. paramétereknél nyolc fokozat, az 5 paraméternél 4 fokozat.
A tartományidõk sorrendje a következõképppen alakul: a legrövidebb a 3.,
majd 2., 1., 5. és 4.
A motor beszabályozása -ismert módon- alapvetõen
mikroprocesszorokkal, a sebesség, a gyorsulás és szénmonoxid mérések
adatainak táblázatokkal való összehasonlítása alapján történik, normál
üzemmenetnél. Utazás közben elsõsorban az 1-3. paraméterek automatikus
újrabeállítása lehet szükséges, a változó terhelési és üzemanyag viszonyok
következtében, így a szabályozást célszerû kiegészíteni az 1-3. paraméter
szabályozóit újrabeállító egységekkel.
A szabályozás fentiekben részletezett ismertetése helyett csupán
utalunk arra, hogy az 1-5. paraméterekre is megvalósítható az 1. ábra szerinti
automatikus rendszer. (A beszabályozást végzõ megoldások is közismertek:
fékpad, különféle szabályozó készülékek.)
Minthogy - és ez a találmány szerinti beszabályozási eljárás és a
foganatosítására szolgáló berendezések egyik fõ elõnye - az optimum keresõ
próba-beállításoknál lényegében folyamatosan változtatjuk a sok paraméter
ellenére beállításainkat, az állítások nem okoznak észrevehetõ tranziens
zavarokat a beállítás alatt lévõ rendszerben, ill. megfelelõ paraméter
tartományok esetén, zavar, zökkenõmentesek az egyes átállítások.

4. Példa

A találmány szerinti eljárással gyorsan és hatékonyan vizsgálhatjuk és
beszabályozhatjuk az állattartási, etetési technológiákat is. Ez esetben a
tartási- és etetési technológiát paraméterekre bontjuk, meghatározzuk ezek
szóbajöhetõ megváltozási tartományait. A tartási technológiából kiválasztjuk
a térben realizálható változókat (pl. hõfok, fény, páratartalom, oxigén tartalom
stb.), és célszerûen 2 dimenziós inhomogén tereket alakítunk ki, amelyeknél
az egyes térhatárok az azonos paraméterek vonatkozásában fokozat nélkül
csatlakoznak (a 2. példához hasonlóan). A többi paraméternél az elõzõekben
ismertetett módon meghatározzuk az átállítási vizsgálati programot, majd a
méréseket ezeknek megfelelõen végrehajtva, tolerancia, ill.optimum
mérésekkel meghatározzuk az egyes paraméterek optimállis értékét, saját-
és kölcsönhatási tolerancia összefüggéseit. (Saját tolerancia alatt valamely
paraméter beállítási tûrésarányát értjük a további paraméterek rögzített
értékeinél, illetve értéksávjainál: az adott paraméter vonatkozásában.
Kölcsönhatási tolerancia alatt az adott kiválasztott paraméter toleranciájának
a többi paraméter toleránciájától való, általában soktényezõs függvénynek
megfelelõ függését, tehát függvényt, függvényrendszert értünk, amit adott
esetben a folyamat szakaszok paraméterei és a folyamat kimenetén, ill.
kimenetein ezekkel összefüggésben megjelenõ kimenõ értékek alapján
határozhatunk meg. (Az állattartási technológiánál ennek megfelelõen
például úgy járunk a találmány szerinti eljárásnak megfelelõen el, hogy a
tehénistállóban az egyes állattartó térelemeknél az egyik sornál v1, a
következõ soroknál: v2, v3...vn intenzítású világítást, erre merõlegesen,
valamennyi sorban (sorirányban) T1, T2...Tm hõfokot biztosítunk, a
világítótestek és a fûtõtestek megfelelõ - önmagában ismertnek tekinhetõ
technológiájú beállításával. Minden egyes vT helyre egy-egy azonos
kiindulási állapotúnak (azos korú, hozamú stb.) tekinthetõ tehenet állítunk be
mérés céljából. A napi etetések idõrendjének figyelembevételével a
takarmány mennyiségét és abban az egyes komponensek arányát a
találmány szerinti hullámszerû ingadoztatásával változtatjuk. Az etetéstõl
számított reakciók idõeltolódását elõzõleg kimértük az egyes
komponensekre, és ennek megfelelõen súly, tejhozam, vér és tejminta
mérésekkel végígkisérjük a teljes termelési folyamatot, egy adott, megfelelõ
hosszú idõszakban, és meghatározzuk az optimumnak megfelelõ
beszabályozások feltételrendszerét. Ennek alapján az istálló(k) technológiáját
módosítjuk. Adott esetben, ha a kisérletnél azt tapasztaljuk, hogy valamely
paraméter értéktartományát nem kellõ alapossággal tudtuk meghatározni a
kisérlet elõtt, megfelelõ módosításokkal megismételhetjük a mérést, egy-
vagy több alkalommal.
Az eddigi eljárásoknál, ahol randomizált kisérletezést vagy kevés
variációs üzemi adatgyûjtéseket alkalmaztak, csak több évtized
szisztematikus megfigyelése hoz annyi információt a kedvezõ és kedvezõtlen
paraméter beállításokról, mint itt néhány hónapos esetleg éves kisérlet.
Ennek jelentõsége elsõsorban a fehérje produkciók fokozásánál van,
amely a találmány szerinti eljárás és berendezések alkalmazásával - hiszen
az 1. ábra szerinti automatizált rendszer itt is ugyanúgy megvalósítható, mint
az 1-3. példában szereplõ alkalmazásoknál - az eddigieknél sokkal
gazdaságosabban és fõleg gyorsabban elérhetõ.
A találmány elõnyeihez tartozik, hogy anyag kinyerési, anyag
szintetizálási, kezelési és felhasználási folyamatok beállítására, újra
beszabályozására, módosított körülmények között való újra beállítására
egyaránt hatékonyan alkalmazható. Így például víztisztitásnál, bányászati
anyagok feldolgozásánál, kohászati mûveletsorok, mûanyag gyártó komplex
folyamatok, üzemanyag és egyéb vegyi anyagok desztillálási folyamatai
kinyerési hatásfokának beállításánál, optimalizálásánál, vegyi anyagok,
növények elõállitási és feldolgozási technológiáinak kidolgozásánál,
karbantartásánál, adaptálásánál változó körülmények közé vagy
diagnisztizálásnál, a diagnózis eredmények alapján optimális javítási,
fejlesztési stratégiák kidolgozásánál. Továbbá elõnye, hogy egyszerûen
automatizálható, eszközei a szokásos mikroprocesszoros és
szervo-megoldásokból és a találmány szerinti eljárásra programozott
irányítási programok alapján mikroprocesszoros formában realizálhatók, és
így egyszerre szélesíti a meglévõ technológiák optimális beállításához
rendelkezésre álló eszközök és kutatásokat elõsegítõ eszközök választékát a
legkülönbözõbb területeken.

SZABADALMI IGÉNYPONTOK

1. Eljárás n változós (ahol n=2,3,4,..k-1,k) folyamatok
beszabályozására, melynek során meghatározzuk a beszabályozandó
folyamat, illetve folyamatszakaszok paramétereinek szabályozási
paramétereit s azok bemeneti értékét egy adott sorrendiséget követve
változtatjuk, miközben mérjük és/vagy regisztráljuk a szabályozott folyamat
minden egyes szabályozási paraméterének bemeneti értékeit, valamint a
kimeneti paraméterek értékeit, majd a mért és/vagy regisztrált értékek
ismeretében állítjuk be a szabályozási paraméterek optimálisnak tekintett
bemeneti értékeit, a z z a l j e l l e m e z v e , hogy meghatározzuk a
szabályozási paraméterek megengedhetõ szabályozási tartományait, vagyis
a felvehetõ értékek halmazát és azok szélsõértékeit, majd ezt követõen az
egyes szabályozási paramétereknél a megengedhetõ átállítási értékeket
(fokozatokat) és az ezekhez tartozó átállítási idõket, s ezen adatok
ismeretében az egyes szabályozási paraméterek végígszabályozásához,
vagyis a szabályozási tartományuk két szélsõ értéke közötti szabályozási
értékek átfogásához minimálisan szükséges ún. Tm tartományidõket, továbbá
meghatározzuk azokat az idõtartamokat (idõeltolódásokat), amelyek az
egyes szabályozási paraméterek átállításának idõpontjától addig az idõpontig
terjednek, míg a változás eredménye a folyamat és/vagy valamely
folyamatszakasz kimenetén a kimenõ érték(ek) megváltozásában jelentkezik,
s mindezen adatok ismeretében kezdjük meg a folyamat beszabályozását
olymódon, hogy beszabályozási sorrendet állapítunk meg a szabályozási
paraméterek között, melyben az egyes m-edik (ahol m=2,3,4...n)
szabályozási paraméter Tm tartományideje kisebb a sorrendben utána
következõknél, vagyis Tm-1< Tm < Tm+1; s a beszabályozást célszerûen a
legrövídebb Tm-1 tartományidejû szabályozási paraméter változtatásával
kezdjük meg, folyamatosan állítva át annak bemeneti értékét -az elõzõekben
meghatározott átállítási értékkel- szabályozási tartománya két szélsõ értéke
között, majd e változtatást periódikusan ismételjük (ingadoztatjuk), miközben
rendre változtatni kezdjük a Tm, Tm+1... tartományidejû szabályozási
paraméterek értékeit, célszerûen mindíg akkor kezdve meg változtatásukat,
amikor a beszabályozás sorrendjében közvetlenûl elõtte álló (m-1)-edik
szabályozási paraméter értékét egyik szélsõértékére állítottuk, s olymódon,
hogy egy-egy átállítási idõ a Tm-1 tartományidõvel egyezõ, vagy annál
nagyobb, célszerûen annak egész számú többszöröse legyen; és az egyes
szabályozási paraméterek bemeneti értékének együttes folytonos
változtatását (ingadoztatását) legalább addíg végezzük, míg a
beszabályozandó folyamat, illetve az egyes folyamatszakaszok kimeneti
pontjain a legalább egy teljes bemeneti szabályozási paraméterérték
kombináció sorozatnak megfelelõ kimeneti értékek megjelennek, majd ezt
követõen értékeljük a beszabályozás során nyert kimeneti értékeket,
meghatározzuk azok optimálisnak tekintett értékeit, valamint ezen optimális
értékek megengedhetõ tûréstartományait, s ezek, valamint az egyes
szabályozási paraméterekhez tartozó idõeltolódások ismeretében
meghatározzuk a hozzájuk tartozó optimális bemeneti szabályozási
paraméter értékeket és azok beállítási tûréstartományát, s a beszabályozási
paraméterek bemeneti értékét ezen optimális értékekre állítjuk be.
2. Az 1. igénypont szerinti eljárás, a z z a l j e l l e m e z v e , hogy a
folyamat beszabályozását a bemeneti szabályozási paraméter értékek
legalább két teljes átállítási érték sorozatának beállításával (két teljes
végígszabályozással) végezzük el.
3. Az 1. vagy 2. igénypont szerinti eljárás, a z z a l j e l l e m e z v e ,
hogy a beszabályozást úgy végezzük el, hogy az elsõ teljes bemeneti
szabályozási paraméter érték sorozat beállítása után (az elsõ
végígszabályozás) az egyes szabályozási paraméter értékek változtatását az
elõzõekkel ellentétes értelemben folytatjuk.
4. Az 1-3. igénypontok szerinti eljárás, a z z a l j e l l e m e z v e , hogy
a folyamat beszabályozását az elsõ végígszabályozás után megváltoztatott,
célszerûen az elõzõeknél kisebb átállítási értékekkel ismételjük meg.
5. Az 1-4.. igénypontok bármelyike szerinti eljárás, a z z a l j e l l e m e
z v e ,hogy az elsõ végígszabályozás után a bemeneti szabályozási
paraméter értékek átállítását a szabályozási tartománynál kisebb, az
optimális érték körüli tartományban végezzük el.
6. Az 1-5. igénypontok bármelyike szerinti eljárás, azzal j e l l e m e z v e , hogy a beszabályozást automatikusan, mikroprocesszoros
vezérlõ-szabályozó (1), valamint numerikus és/vagy videós analizátor (8,7)
alkalmazásával végezzük.

-oldal vége-