Структурное моделирование и автоматическое управление температурой абсорбента в теплообменном аппарате установки комплексной подготовки газа

• Автор: Лежнев, Максим Владимирович
• Шифр специальности: 05.13.06
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2008
• Место защиты: Самара
• Количество страниц: 112 с. : ил.

Содержание
Содержание.
Введение.
1. Проблема создания систем автоматического управления технологическим процессом осушки газа

1.1 Современные технологии осушки природного газа

1.2 Современное состояние проблемы управления процессом теплообмена как сложной физической системой

Выводы по первой главе.

2. Структурное моделирование противоточного теплообмен юго аппарата как объекта управления с распределенными параметрами

2.1 Базовая аналитическая модель температурного поля противоточного теплообменника

2.2 Передаточные функции теплообменника

Выводы по второй главе.

3. Приближенное моделирование объекта управления
3.1 Структурное представление объекта управления с
линеаризованным пространственным распределением взаимодействующих источников тепла.
3.2 Структурное представление объекта управления с
переменными скоростями движения встречных потоков в теплообменном аппарате
Выводы по третьей главе
4. Идентификация объекта управления.
4.1 Исходные данные для проведения параметрической
идентификации объекта управления.
4.2. Параметрическая идентификация объекта управления
Выводы по четвертой главе
5. Параметрический синтез и реализация системы автоматического управления температурой нагреваемого агента на выходе теплообменного аппарата
5.1 Параметрическая оптимизация настроек ПИрегулятора
5.2 Практическая реализация системы управления температурой
на выходе теплообменного аппарата установки комплексной подготовки газа
Выводы по пятой главе.
Заключение
Библио1рафический список
Приложение А Справка о внедрении результатов диссертационной
работы в производство.1
Приложение Б Акт о внедрении результатов диссертационной работы в учебный процесс.
Введение
Диссертация посвящена структурному моделированию и разработке систем автоматического управления противоточным теплообменным аппаратом установки комплексной подготовки газа с использованием структурной теории распределенных систем.
Актуальность


Методами структурной теории распределенных систем разработаны математическая модель и структурное представление противоточного теплообменника как объекта автоматического управления в условиях постоянства скоростей потоков внутри теплообмениого аппарата, отличающиеся использованием передаточных функций типовых распределенных блоков, с требуемой точностью характеризующих пространственную распределенность управляемых величин. Предложен способ перехода от взаимосвязанно]! Разработана совокупность новых линеаризованных моделей процессов теплообмена в противоточном теплообменном аппарате установки комплексной подготовки газа, ориентированных, в отличие от известных, на решение задач управления температурным полем движущихся с переменной скоростью теплоносителей. Предложены методики параметрической идентификации модели объекта и параметрического синтеза системы управления теплообменным аппаратом в пакетах компьютерного моделирования. Разработана методика применения пакета компьютерного . Методом компьютерного моделирования обоснована эффективность предложенной структуры системы автоматического управления. Реализации результатов работы. Результаты работы использованы в проектных разработках и при промышленном внедрении перспективных систем управления технологическими процессами в ООО Научно-Внедренческая Фирма «СМС» (г. Новокуйбышевск). Апробация работы. Основные положения и результаты работы докладывались и обсуждались на международных и всероссийских конференциях: Тринадцатой международной научно-технической конференции студентов и аспирантов «Радиоэлектроника, электротехника и энергетика» (Москва, ); Всероссийской научной конференции с международным участием «Математическое моделирование и краевые задачи» (Самара , ); XIII Международная научно-практическая конференция студентов, аспирантов и молодых ученых «Современные техника и т ехнологии» (Томск, ). Публикации. По теме диссертации опубликовано 6 печатных работ, в том числе 2 в журналах из перечня, рекомендованного ВАК. Структура и объем работы. Математическая модель противоточиого теплообменного аппарата установки комплексной подготовки газа с постоянными скоростями теплоносителей как объекта автоматического управления. Структурно-параметрический синтез моделей объекта управления с линейной аппроксимацией пространственных распределений сигналов перекрестных обратных связей по управляемым выходам теплообменника. Линеаризованные модели объекта управления, учитывающие изменение скоростей протекания теплоносителей. Методики параметрической идентификации модели объекта управления и параметрического синтеза системы управления в пакете компьютерного моделирования. В первой главе проведен обзор работ, касающихся рассматриваемой задачи управления противоточнымн теплообменными аппаратами. Во второй главе методами структурной теории распределенных систем разработана структурная схема противоточного теплообменного аппарата, выполнено преобразование структурной схемы, обеспечившее определение передаточных функций независимо по каждому из каналов (вход-выход), путем решения интегральных уравнений Фредгольма 2-го рода найдены точные выражения для передаточных функций, описывающих противоточный теплообменнып аппарат. В третьей главе решается задача разработки альтернативных способов построения более простых математических моделей противоточного теплообменника как объекта управления с распределенными параметрами. Предложен способ перехода от системы дифференциальных уравнений первого порядка в частных производных к двум независимым дифференциальным уравнениям в частных производных, при линеаризованном распределении теплоисточников, рассчитываемым по температурам на входе и выходе теплообменника. Обоснована необходимость применения линеаризованных моделей противоточного теплообменного аппарата для исследования и анализа свойств и динамических характеристик объекта управления. С помощью пакета численного решения дифференциальных уравнений в частных производных подтверждено, что распределение температур в противоточном теплообменнике близко к линейному и принятая упрощенная структура объекта управления с достаточной точностью описывает динамические процессы в теплообменном аппарате.