Методы исследования динамики и синтеза управления для химико-технологических систем

• Автор: Левков, Сергей Петрович
• Шифр специальности: 05.13.01
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 1984
• Место защиты: Киев
• Количество страниц: 162 c. : ил

ОГЛАВЛЕНИЕ

ПЕРЕЧЕНЬ УСЛОВНЫХ ОБОЗНАЧЕНИЯ И СОКРАЩЕНИЙ

ВВЕДЕНИЕ

1. Постановка задачи

2. Основные концепции

1. МОДЕЛИРОВАНИЕ ДИНАМИКИ ХТС

11. Модели нижнего уровня.

Г.1.1. Статические модули .

1.1.2. Динамические модули.

1.2. Модели отдельных аппаратов ХТС

1.3. Построение модели ХТС в целом.

1.3.1. О выборе метода формального описания ХТС
1.3.2. Исследование особенности рассматриваемого класса ХТС .
1.4. Вопросы идентификации параметров моделей
2. АНАЛИЗ УСТОЙЧИВОСТИ ХТС И СИНТЕЗ САУ
2.1. Сверточные алгебры и их свойства
2.1.1. Алгебры с носителем на . . .
2.1.2. Алгебры с носителем на В .
2.2. Свойства операторов объекта.
2.3. Анализ устойчивости.
2.4. Синтез регулятора.
3. РАЗРАБОТКА ЧИСЛЕННЫХ МЕТОДОВ
И ВЫЧИСЛИТЕЛЬНЫХ АЛГОРИТМОВ
3.1. Построение передаточных матриц .
3.2. Численный анализ передаточных матриц .
3.3. Построение взаимнопростой факторизации передаточной матрицы
3.4. Численное обращение преобразования Лапласа.
4. ПРАКТИЧЕСКОЕ ИСПОЛЬЗОВАНИЕ РЕЗУЛЬТАТОВ
ИССЛЕДОВАНИЙ.
4.1. Модель динамики участка подготовки окислов азота процесса производства слабой азотной кислоты
4.2. Стабилизация места окончания спекания в агломерационном производстве.
4.2.1. Построение динамической модели стадии спекания агломерационной машины.
4.2.2. Вопросы синтеза регулятора
ЗАКЛЮЧЕНИЕ.
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ


В работе // рассмотрен один метод расчета и оптимизации ХТС, формально описываемых в виде общего операторного уравнения, позволяющий для некоторых систем провести декомпозицию и осуществлять расчет без разрыва обратных связей. В работе // сформулированы достаточные условия устойчивости сложной системы, состоящей из взаимосвязанных подсистем, описываемых линейными дифференциальными уравнениями в частных производных. Работа // содержит раздел, посвященный исследованию устойчивости стационарных режимов ХТС. Здесь рассмотрены вопросы получения передаточных матриц отдельного блока, построения передаточной матрицы ХТС, условия устойчивости в виде частотного критерия типа Найквиста. Необходимо отметить, что полученное разложение передаточной матрицы ОРП по степеням комплексной переменной 5 (чему в пространстве оригиналов соответствует разложение по степеням производной от -функции) не обладает достаточной степенью физической наглядности. В работе // рассматриваются вопросы численного моделирования на ЭВМ нестационарных режимов ХТС. Для расчетов используются методы численного интегрирования по времени с аппроксимацией ОРП по длине методом прямых. Авторы отмечают очень большую трудоемкость подготовки задачи для ЭВМ, большое время счета (7 часов для модели ХТС получения винилацетата), а также малое число публикаций по динамике ХТС. Анализ литературы показывает, что вопросы исследования динамики ХТС изучены в настоящее время недостаточно. ХТС. Практически отсутствуют работы по синтезу САУ. Обращает на себя внимание также отсутствие комплексного рассмотрения всех основных проблем, связанных с моделированием динамики, анализом и синтезом САУ для ХТС. Описанное положение дел в изучаемой области привело к тому, что диссертационная работа направлена на достижение двух результатов. С одной стороны, малая изученность рассматриваемых вопросов в литературе обусловила необходимость выработать единую концепцию моделирования динамики ХТС и синтеза САУ и в рамках этой концепции выбрать и/или разработать методы анализа и решения поставленных задач. При этом в работе используются новые теоретические результаты по теории систем с обратной связью /,,,2/. С другой стороны, инженерная направленность работы требовала доведения предлагаемых методов до практической реализации в виде вычислительных алгоритмов и прикладных программ, так как для изучаемых объектов даже элементарный анализ невозможен без применения ЭВМ. Это обусловило необходимость тщательной проработки вычислительных аспектов разрабатываемых методов и вопросов их реализации на ЭВМ. При разработке методоз моделирования учитывалась также необходимость исследования динамики на стадии проектирования ХТС совместно с системой управления. В работе рассматривается, применительно к ХТС, традиционная задача автоматического управления - стабилизация динамического объекта в окрестности стационарного состояния в присутствии возмущений. Как известно, проектирование замкнутой системы управления состоит из трех этапов: моделирование объекта, анализ, синтез регулятора /2/. Каждый из этапов в отдельности может быть выполнен различными методами. Однако в инженерной практике эти этапы взаимосвязаны,и выбор метода на одном из них должен производиться с учетом возможностей на остальных. Особенно это касается таких сложных объектов, какими являются ХТС. Таким образом, выбор концепции (совокупности методов) при проектировании замкнутой системы управления в данном случае представляет собой нетривиальную задачу. Рассмотрим основные возможные подходы к моделированию, анализу и синтезу с целью выбора приемлемого варианта. Предварительно кратко сформулируем исходные положения (более подробное их обоснование приведено в главе I). КМ,2,. I) (см. Хк(0- ? Хк , у»с и Хб , у* - векторы входов и выходов подсистемы Эк и системы 3 соответственно; вектор Хк включает в себя параметры входных потоков и управляющие воздействия, при этом Х*= [и? Г , и* - вектор системных управлений, - вектор системных возмущений; Ак^Х^Ук- постоянные матрицы типа матриц инциндентности.