Исследование и разработка системы управления процессом получения алкидных смол

• Автор: Панюшкина, Марина Сергеевна
• Шифр специальности: 05.13.06
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2011
• Место защиты: Дзержинск
• Количество страниц: 147 с. : ил.

Содержание
Введение.
Глава 1. Современное состояние в области управления процессом получения алкидных смол.

1.1 Анализ технологического процесса производства алкидной смолы

1.2 Анализ основ, принципов математического моделирования и

методов управления процессом получения алкидных смол

1.3 Теоретическая оптимизация технологического процесса и анализ

реактора полиэтерификации как объекта управления.

1.4 Постановка задач исследования

Выводы.

Глава 2. Идентификация процесса производства алкидных смол как объекта управления

2.1 Идентификация и исследование статических характеристик
процесса получения алкидных смол.
2.2 Динамика объекта управления
2.2.1 Стадия нагрева реакционной смеси.
2.2.2 Стадия полиэтерификации
2.3 Исследование статических и динамических режимов объекта
автоматизации.
Выводы.
Глава 3. Оптимизация режимов и оптимальное управление процессом производства алкидных смол
3.1 Оптимальное управление стадией разогрева реактора
3.2 Оптимизация процесса полиэтерификации
3.2.1 Выбор и обоснование критерия оптимальности.
3.2.2 Обеспечение оптимального качества продукта системой
управления на основе статической модели объекта
3.2.3. Стабилизация оптимальной температуры процесса
полиэтерификации с учетом изменяющихся динамических
характеристик объекта.
3.3 Повышение эффективности процесса получения алкидных смол
за счет оптимизации системы управления
Выводы
Глава 4. Управление процессом получения алкидных смол.
4.1 Реализация оптимального управления процессами разогрева и полиэтерификации
4.1.1 Программнологические схемы стадий загрузки, разогрева и полиэтерификации.
4.1.2 Описание регуляторов, применяемых для процессов разогрева и полиэтерификации.
4.1.3 Функциональная схема автоматизации и алгоритм управления стадиями периодического процесса.
4.2 Расчет настроек ПИД регулятора
4.3 Программнотехнический комплекс и программные аспекты
реализации алгоритма управления процесса полиэтерификации.
Выводы. 4
Заключение.
Список литературы


Был произведен анализ процесса полиэтерификации и реактора, участвующего в данном процессе. В результате, установлена важность минимизации времени протекания стадии разогрева реакционной смеси и исключение выхода за зоны допустимого температурного режима, а также показана необходимость стабилизации температурного режима процесса полиэтерификации с учетом нелинейного характера тепловыделения в ходе процесса. По результатам проведения данного анализа, поставлена цель нахождения режимов оптимизации процесса. Определен перечень решаемых задач для достижения поставленной цели. Во второй главе «Идентификация процесса производства алкидных смол как объекта управления» производится исследование объекта, как в статике, так и в динамике. Для изучения статических характеристик был принят статистический метод исследования и моделирования процесса полиэтерификации. Для построения математических моделей в работе используется математический пакет МАТЬАВ, в котором реализован метод наименьших квадратов, поисковый алгоритм Левенберга-Марквардта. Полученные модели используются при нахождении оптимальных значений температуры и длительности процесса полиэтерификации при решении настоящей задачи оптимизации получения алкидных смол. Данные модели являются адекватными (на основании критерия Фишера) и соответственно пригодными для прогнозирования значений выхода, цвета, температуры размягчения и кислотного числа алкидных смол. Динамика процесса получения алкидной смолы рассмотрена на основе детерминированных моделей. Полная математическая модель реактора полиэтерификации включает материальный баланс по компонентам реакционной смеси, тепловой баланс реактора, тепловой баланс теплообменника (при заданных начальных условиях). В данной главе была исследована статика и динамические режимы объекта. Был произведен анализ чувствительности моделей по каналам управления. Третья глава «Оптимизация процесса получения алкидных смол» . I полиэтерификации. Корреляция между параметрами качества требует • поиска*? Эта задача решается эффективно за счет обобщенного критерия оптимизации в виде так называемой функции желательности. Оптимизация процесса получения алкидной смолы состоит в том, чтобы при текущем составе исходной смеси (х],Х2,. Т) и длительность (/) процесса полиэтерификации, при которых обобщенный критерий (I) имел бы максимальное значение. Для решения задачи используется метод поиска нулевого порядка, в котором для определения направления р и величины шага к используется только значение целевой функции (метод Розенброка). В ходе реакции полиэтерификации изменяется тепловыделение (заключение на основе динамических характеристик). Важно прогнозировать тепловыделение и компенсировать его с помощью адаптивной системы управления. В четвёртой главе «Управление процессом получения алкидных смол» предлагаются основные решения по эффективному управлению реактором полиэтерификации с учетом стадий периодического процесса -загрузка сырья, разогрев, реакция полиэтерификации. Стадия загрузки определяет конечный состав многокомпонентной смеси в реакторе. От состава зависит выход продукта и его характеристики, поэтому необходима специальная адаптивная система управления для обеспечения оптимального состава исходной реакционной смеси при любых колебаниях качества исходного сырья. Р1-ВЬЕЫО). Стадия разогрева является подготовительной и для нее эффективной задачей будет достижение максимальной скорости разогрева с плавным переходом в режим стабилизации температуры при выходе на ее оптимальное значение. Сокращение затрат времени на разогрев означает увеличение производительности установки. На стадии реакции полиэтерификации важно выдерживать постоянную оптимальную температуру и время реакции. РЭ-МЯ в сочетании с Р1-НЬО). Создан алгоритм взаимодействия предложенных регуляторов. В данной главе представлен программно-технический комплекс на базе микропроцессорного контроллера табс -0, приведена структура подсистем программного обеспечения с подключением промышленного хроматографического комплекса.