Математическое моделирование и оптимальное управление процессом очистки монометиланилина в ректификационной колонне

• Автор: Назаров, Виктор Николаевич
• Шифр специальности: 05.13.06
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2010
• Место защиты: Тамбов
• Количество страниц: 115 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ
Введение
Глава 1. Современное состояние технологии и исследований в области моделирования и управления процессом очистки ММА

1.1 Краткое описание технологического процесса очистки ММ А

1.2 Анализ процесса очистки ММА как объекта управления

1.3 Анализ современного состояния в области математического моделирования процессов ректификации
1.4 Общая постановка задачи оптимального управления процессом очистки монометилаиилина

1.5 Системы управления процессом очистки монометилаиилина

1.6 Постановка цели и задач исследования Глава 2. Математическое моделирование процессов протекающих в
ректификационной насадочной колонне при производстве монометилаиилина и проверка точности математической модели
2.1 Разработка математической модели процесса очистки ММА в ректификационной колонне периодического действия
2.2 Разработка математической модели процессов протекающих в кубе колонны
2.3 Математическое описание процессов протекающих в дефлегматоре
2.4 Идентификация и проверка точности математической модели процесса очистки ММА
2.4.1 Методика идентификации математической модели объекта
2.4.2 Идентификация математической модели процессов, протекающих в ректификационной колонне
Глава 3 Имитационное исследование процесса очистки монометилаиилина Глава 4 Оптимальное управление режимами функционирования ректификационной колонной при производстве ММА
4.1 Формализация технологических условий и ограничений
4.2 Математическая формулировка критерия оптимизации
4.3 Формулировка задачи оптимального управления
4.4 Определение видов варьируемых функций
4.5 решение задачи оптимизации
4.6 Формулировка и решение задачи оптимального управления 1
4.7 Формулировка и решение задачи оптимального управления 2
4.8 Формирование множества структур систем управлений
процессом очистки ММА
4.9 Реализация алгоритмов управления процессом очистки ММА
4. Разработка системы автоматизации процесса очистки ММА на 1 основе БСАОАпрограммы КРУГ
Выводы по результатам диссертационной работы
Литература


Цель научного исследования: Повышение эффективности процесса очистки ММА в ректификационной колонне периодического действия в различных условиях функционирования. Методы исследования. Научная новизна работы. Разработана математическая модель процесса очистки ММА, учитывающая взаимное влияние компонентов разделяемой смеси и включающая математическое описание энергетических и физико-химических процессов в ректификационной колонне, энергетических процессов, протекающих в кубе и дефлегматоре колонны. Предложен алгоритм идентификации математической модели, отличающийся тем, что с целью повышения скорости нахождения неизвестных параметров, общая задача идентификации декомпозируется на ряд последовательных задач, с дальнейшим уточнением неизвестных параметров. Поставлены и решены задачи оптимального управления процессом очистки ММА в ректификационной колонне. Практическая иенность. Разработан комплекс программ для проведения имитационных исследований процесса очистки ММА. Разработаны методики построения и параметрической идентификации математической модели для проведения имитационных исследований, алгоритмы решения задач оптимального управления, которые универсальны и могут быть использованы при решении аналогичных задач других производств. Результаты решения задачи оптимального управления позволяют использовать их для принятия проектных решений о выборе класса системы управления, ее структуры и параметров. Реализация работы. На основе результатов, полученных в работе, реализованы оптимальные технологические режимы процесса очистки ММА на ОАО «Пигмент», г. Тамбов. Апробация работы. Публикации. По теме диссертации опубликованы печатных работ, 2 из которых в изданиях, рекомендованных ВАК РФ. Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, четырех глав, заключения, списка литературы. Во введении обосновывается* актуальность темы, определяется цель диссертационной работы, перечисляются основные научные и практические результаты. В первой главе рассмотрены особенности технологии очистки ММА и ее аппаратное оформление, определены процессы и факторы, влияющие на качественные показатели процесса очистки ММА, установлена значимость стадии очистки ММА в технологическом процессе получения добавок к топливу. Рассмотрены особенности процесса очистки ММА как объекта моделирования и оптимального управления. Приведено описание существующих и перспективных систем управления процессом и дана характеристика методов решения задач оптимального управления. Во второй главе приводится математическое описание процесса' очистки ММА в ректификационной колонне периодического действия. Представлена методика коррекции и проверки адекватности математической модели процесса очистки монометиланилина. В третьей главе на основе разработанной математической модели проведены имитационные исследования процесса в широких диапазонах изменения входных параметров. В четвертой главе проводится формализация качественных показателей процесса, технологических условий и ограничений. Формализованы критерии оптимизации, представляющие собой варьируемую по вектор -функции управлений и вектору параметров процесса часть себестоимости продукции и производительность установки. В этой главе сформулирована и решена задача оптимального управления рассматриваемым процессом с использованием метода построения минимизирующих последовательностей, который позволяет свести задачу оптимального управления к последовательности задач математического профаммирования. Также рассмотрен вопрос разработки системы управления процессом очистки монометианилина. Для реализации найденных оптимальных режимов выбран класс систем профаммного регулирования (двухуровневая система управления). Задачами нижнего уровня управления являются компенсация высокочастотных возмущений и отработка заданий, выдаваемых верхним уровнем в зависимости от изменений условий функционирования. В разработанной двухуровневой системе управления верхний уровень управления предполагает наличие РС совместимого компьютера и реализованного на нем пульта оператора с использованием БСАЭА -системы. Нижний уровень управления составляют современные микропроцессорные контроллеры.