Совершенствование систем автоматизации процесса нагрева кубовой жидкости ректификационных колонн на основе методов нечёткой логики

• Автор: Угреватов, Александр Юрьевич
• Шифр специальности: 05.13.06
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2009
• Место защиты: Пенза
• Количество страниц: 135 с. : ил.

Содержание
Введение

Глава 1. Автоматизация нагрева кубовой жидкости ректификационных колонн

1.1 Технологический процесс нагрева кубовой жидкости

1.2 Регулирование как способ поддержания технологического процесса

1.2.1 Классические регуляторы

1.2.2 Современные системы управления и регулирования

1.3 Ре1уляторы на нечткой логике

1.3.1 Теоретические основы нечеткой логики

1.3.2 Области и примеры регуляторов на нечеткой логике

1.3.3 Примеры структур систем на основе нечеткой логики

Выводы по главе 1
Глава 2. Идентификация объекта управления
2.1 Анализ объекта управления
2.1.1 Уравнение материального баланса радиантной камеры
2.1.2 Уравнение теплового баланса конвекционной камеры
2.1.3 Передаточная функция печи для разогрева кубовой жидкости
2.2 Моделирование объекта управления
2.2.1 Математическая модель объекта управления
2.2.2 Моделирование объекта управления в среде шиПпк расширение МаИаЬ
Выводы но главе 2
Глава 3. Синтез регуляторов
3.1 Расчет ПИДрсгулятора
3.1.1 Метод расширенных частотных характеристик
3.1.2 Расчет ПИДрегулятора по максимальной степени устойчивости
3.2 Расчет регулятора на нечеткой логике
3.2.1 Классическая методика
3.2.2 Упрощенная методика
Выводы по главе 3
Глава 4. Моделирование системы автоматического на1рева кубовой
жидкости с гибридным регулятором на основе нечеткой логики
Выводы по главе 4
Основные выводы и результаты работы
Список литературы


Предложено каскадное включение регулятора на нечеткой логике и пропорционального регулятора, что позволяет достичь заданных показателей качества и упростить настройку полученного гибридного регулятора при тиражировании и эксплуатации. Предложено осуществлять дискретное переключение коэффициента пропорционального регулятора по рассогласованию для уменьшения статической ошибки в установившемся режиме. Применение гибридных регуляторов на нечёткой логике, разработанных с помощью предложенной методики, позволяет не только упростить механизм подстройки, но и повысить стабильность температуры кубовой жидкости на 5- %. Реализация результатов работы. Математические модели, алгоритмы регулирования и методика настройки нечётких регуляторов использованы при выполнении ряда проектов ООО НПФ «КРУГ»: АСУ ТП установок атмосферной трубчатки (АТ) № 1_з. Результаты диссертационной работы в виде методик, алгоритмов программ внедрены в учебный процесс на кафедре «Автоматика и телемеханика» ГОУВПО «Пензенский государственный университет». Апробация работы. Основные положения диссертационной работы докладывались и обсуждались на международных научно-технических конференциях «Проблемы автоматизации и управления в технических системах» (г. Пенза, , , гг. ООО НПФ «КРУГ» (г. Пенза, , гг. Международном семинаре-презентации и выставке по программно-техническим комплексам (ПТК), промышленным контроллерам, техническим и программным средствам АСУ ТП, 8СЛОА-системам, приборам и средствам автоматизации в Институте проблем управления (ИПУ) РАН (г. Москва, г. Публикации. Всего по теме диссертации опубликовано печатных работ, из них 1 статья в издании, рекомендованном ВАК России. При этом печатных работ написаны без соавторства. Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, четырех глав, заключения, списка литературы, включающего 2 наименования. Работа содержит 5 страниц машинописного текста, рисунка, 7 таблиц и одно приложение. Структурированные математические модели в пространстве передаточных функций для рассматриваемого класса объектов. Результаты сравнительного анализа переходных процессов в САР температуры нагрева кубовой жидкости ректификационных колонн с использованием регуляторов на нечеткой логике и классического ПИД-регулятора, доказывающие эффективность использования гибридных регуляторов на нечеткой логике. Методика параметрического синтеза регуляторов на нечеткой логике, обеспечивающих в составе гибридных регуляторов требуемое качество переходного процесса для данного типа объектов. Структуры систем автоматического регулирования с гибридными регуляторами на базе нечёткой логики, позволяющие обеспечить заданное качество регулирования и упростить процедуру их настройки в процессе эксплуатации и при тиражировании. Глава 1. Па вход (на тарелку) колонны К-1 (рисунок 1. Т-1, с массовой скоростью 0 т/час, плотностью 0 кГ/м3 температурой 0-0 °С. Состав сырья можно считать двухкомпонентным, состоящим из низкокипящего компонента (НКК) и высококипящего компонента (ВКК) - % НКК и % ВКК. С. Из колонны отбирается дистиллят в количестве % от поступающего сырья. Флегмовое число (отношение расхода флегмы на орошение к расходу дистиллята) равно 0. Объемный расход дистиллята 8-0 м3/час. Температурная депрессия между кубовой частью и верхом колонны К-1 около °С. Температура кубовой части 0 - 0 °С. Для подогрева кубовой части используются четырехпоточные печи П-1 и П-2. Один из потоков печи П-1 идет на подогрев кубовой части («горячая струя»), остальные потоки на колонну К-2. Расход каждого потока стабилизируется регулятором расхода таким образом, чтобы расходы всех потоков были равными. Температура суммарного потока на выходе из каждой печи стабилизируется регулятором температуры изменением расхода топливного газа в печи, который отбирается из емкости Е-1. Заданное значение температуры суммарного потока равно 0 °С, температура в радиантной камере около 0 -0 °С, температура в конвекционной камере около 0 °С, температура над перевалом около 0 °С. Плотность газа ориентировочно равна 3 кГ/м . Общий расход газа на две печи составляет около 3 т/час. Колонна К-1 имеет тарелки. Высота колонны К-1 hk =hT ¦uT+Lk +L0.