Автоматические системы супервизорного регулирования технологических процессов

• Автор: Говоров, Андрей Александрович
• Шифр специальности: 05.13.06
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2010
• Место защиты: Тула
• Количество страниц: 212 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ.
1. СОВРЕМЕННОЕ СОСТОЯНИЕ И ЗАДАЧИ ПОСТРОЕНИЯ СУПЕРВИЗОРНЫХ РЕГУЛЯТОРОВ С РАСШИРЕННЫМИ ФУНКЦИОНАЛЬНЫМИ ВОЗМОЖНОСТЯМИ ДЛЯ НЕПРЕРЫВНЫХ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ.
1.1. Супервизорные регуляторы с расширенными функциональными возможностями для непрерывных технологических процессов .

1.2. Обзор известных алгоритмов супервизорных регуляторов

1.3. Разработка модели супервизорной системы управления.

1.4. Выводы.

1.5. Цели и задачи исследования.

2. МЕТОДЫ ПОСТРОЕНИЯ И ИССЛЕДОВАНИЯ СУПЕРВИЗОРНЫХ РЕГУЛЯТОРОВ

2.1. Методы построения супервизорных регуляторов

2.2. Методы построения супервизорных частей регуляторов.

2.3. Методика исследования и оптимизации динамики супервизорных АСР
2.3.1. Методика и алгоритмы анализа динамики супервизорных АСР
2.3.2. Методика и алгоритмы математического моделирования супервизорных систем с переменными параметрами
2.3.3. Методика и алгоритм синтеза оптимальной супервизорной АСР
2.3.4. Методика исследования супервизорной АСР на регулирующих микропроцессорных контроллерах.
2.3.5. Методика исследования супервизорной АСР с использованием программы компьютерной математики УЪ8нп
2.4. Выводы.
3. ИССЛЕДОВАНИЕ СУПЕРВИЗОРНЫХ РЕГУЛЯТОРОВ ТЕХНО
ЛОГИЧЕСКИХ ОБЪЕКТОВ С САМОВЬРАВГИВАИЕМ
3.1. Исследование супервизорных ПИрегуляторов
3.2. Исследование супервизорных ПИДрегуляторов.
3.3. Настройка супервизорных регуляторов для различных объектов управления и задающих воздействий
3.4. Выводы
4. СУПЕРВИЗОРНЫЕ АВТОМАТИЧЕСКИЕ РЕГУЛЯТОРЫ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ОБЪЕКТОВ БЕЗ САМОВЫРАВНИВАИЯ
4.1 Привод антенны радиолокационной станции как объект управления. Постановка задачи управления.
4.2. Исследование супервизорных ПИрегуляторов следящих приводов
4.3. Исследование супервизорных ПИДрегуляторов следящих приводов .
4.4. Исследование супервизорных ПДрегуляторов следящих приводов
4.5. Выводы
5. СУПЕРВИЗОРНЫЕ РЕГУЛЯТОРЫ В АСР ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ
ПАРАМЕТРОВ.
5.1. АСР температурного режима в колонне синтеза метанола
5.2. Супервизорная АСР давления в колонне ректификации метанола
5.3. Супервизорная АСР температурного режима конвертора метана
5.4. Выводы
ЗАКЛЮЧЕНИЕ.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ


Задача повышения качества и эффективности автоматических систем, регуляторов и устройств управления технологическими процессами (ТП) имеет важное народнохозяйственное значение. Характерными особенностями многих ТП являются наличие большого числа неконтролируемых воздействий, инерционностей высокого порядка и значительного запаздывания, а также распространенной нелинейности типа "насыщение" в каналах управления и ограниченного диапазона изменения других переменных. Типовые регуляторы и автоматические устройства с весьма ограниченными возможностями и настройками не обеспечивают необходимого качества регулирования таких технологических параметров. В большинстве типовых регуляторов не учитываются особенности супервизорного режима управления, отсутствует защита от насыщения при выходе сигналов управления за установленные пределы изменения, ограничение выходных сигналов на заданных уровнях с одновременной защитой их от насьтгцения, а также автоматическое переключение параметров настройки алгоритмов управления (изменение структуры РУ) при резких изменениях входных воздействий на ТП и с учетом характера протекания переходных процессов. Например, в системе управления ХТП синтеза метанола применение линейных ПИ- регуляторов не дает удовлетворительных результатов. РУПС), у которых в нормальном режиме работы ХТП дифференциальная составляющая закона регулирования отключена. А при действии больших возмущающих воздействий необходима быстрая перестановка управляющего органа (за счет переключения структуры регулятора) []. В АСР температурного режима процесса синтеза метанола требуется исключить возможность полного закрытия регулирующих клапанов. Это необходимо для установки минимально допустимого расхода воды через змеевики системы охлаждения. Кроме того, для повышения качества управления требуется осуществить коррекцию всех составляющих закона регулирования по каналу задания, а также по скорости изменения уровня воды в расширительном сосуде системы охлаждения колонны. Уровень воды быстрее реагирует на возмущения температурного режима в КСМ, чем основная регулируемая величина [5]. В АСР для поддержания в заданных пределах давления в колонне ректификации метанола (КРМ) верхний граничный предел изменения выходного сигнала следует задавать гга уровне - % для исключения больших потерь ценного газообразного продукта. Нижний предел задается на стандартном уровне 0 % ( кПа), причем, на нижнем пределе требуется изменение без задержки регулирующего воздействия только в случае превышения заданного значения регулируемой величиной (давлением в КРМ). Необходимо также подавать сигналы коррекции по измеряемому возмущению для всех составляющих закона управления супервизорного регулятора. В качестве измеряемого возмущения можно использовать давление в нижней части колонны КРМ. Это позволит обеспечить существенное повышение качества регулирования давления в КРМ при отработке возмущений []. Динамические характеристики этих ХТП представляют собой соединение обладающих существенным транспортным запаздыванием инерционных звеньев с нелинейностью типа "насыщение" в каналах управления []. Для успешного создания ЛСР с расширенными функциональными возможностями необходимы простые и удобные для исследования модели динамических характеристик технологических процессов. Исследованию динамических свойств объектов управления в различных отраслях промышленности посвящено большое количество работ [2, 4, , , 4, 9 - 1, 3]. Подробная классификация динамических характеристик объектов регулирования химической технологии приведена в [9], где все многообразие динамических моделей сведено к ограниченному числу типовых моделей, простых и удобных для инженерной практики. ОУ; Т- постоянная времени объекта; т - время транспортного запаздывания; а - вспомогательный параметр для ОУ: с самовыравнипаиием а = 1, без самовы-равнивания а “ 0, с отрицательным самовыравниваиисм а = -1. Наиболее распространенными в ХТП являются модели объектов управления первого порядка с запаздыванием в управляющем канале как с самовы-равниваписм (а = 1 — инерционный объект), гак и без него (сх = 0 - интегральный объект).