Синтез и оптимизация систем управления реактором с распределенными параметрами : на примере реактора производства малеинового ангидрида

• Автор: Халифа Амер Абдурахим
• Шифр специальности: 05.13.06
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2006
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 186 с. : ил.

ОГЛАВЛЕНИЕ
ВВЕДЕНИЕ
ГЛАВА 1. Реактор в производстве малеинового ангидрида, как пример объекта с распределенными параметрами, и задачи по его управлению и контролю
1.1 Технология производства малеинового ангидрида на Новомосковском Комбинате органического синтеза

1.2 Особенности реактора в производстве малеинового ангидрида как объекта управления

1.2.1 Обеспечение температурных профилей в реакторе главная задача управления. Неэффективность существующих АСР реактора
1.2.2 Возможности по контролю и управлению реактором в свете современных методов и технических средств автоматизации

1.3 Постановка задач исследований и разработок и их специфика на современном этапе.

1.3.1 Создание тепловой динамической модели реактора, как объекта

с распределенными параметрами, важный этап исследований.

1.3.2 К синтезу и анализу работы четких систем управления реактором с использованием систем оптимального и квазиоптимального сбора измерительной информации о его температурных полях.
1.3.3 К синтезу и анализу работы нечетких систем управления реактором .
Выводы по главе 1 .
ГЛАВА 2. Синтез и моделирование работы распределенных систем
управления реактором
2.1 Некоторые положения распределенных систем управления.
Варианты построения таких систем для реактора.
2.2 Предварительные статистические исследования работы реактора
2.3 Тепловая динамическая модель реактора, как объекта с распределенными параметрами.
2.4 Имитационное моделирование тепловых процессов в реакторе.
2.4.1 Особенности и задачи моделирования
2.4.2 Предварительные соображения по исследованию модели и наносимым возмущениям
2.4.3 Учет особенностей модели и ограничения, вводимые при моделировании
2.4.4 Моделирование процессов в реакторе при существующих АСР
2.4.5 Моделирование процессов в реакторе при использовании предлагаемых систем .
2.5 Системы управления реактором с использованием системы распределенного сбора измерительной информации.
Выводы по главе 2.
ГЛАВА 3. Синтез системы нечеткого управления реактором и анализ ее
работы.
3.1 Основы работы нечетких систем управления, сбора нечеткой информации и получения нечетких выводов .
3.2 Статистические данные по работе реактора и результаты их обработки
3.2.1 К построению нечеткой математической модели работы реактора .
3.2.2 Структурная схема работы реактора для построения нечеткой математической модели и системы управления. Входные и выходные величины .
3.2.3 Введение лингвистических переменных .
3.2.4 Построение кривых частот появления и определение функций принадлежностей лингвистических переменных .
3.3 Написание базы правил и построение нечеткой математической модели работы реактора, исходя из регламентных данных
3.3.1 Представление результатов построения нечеткой математической модели реактора
3.4 Написание базы правил для квазиоптимального по выходу малеинового ангидрида управления реактором.
Выводы по главе 3.
ГЛАВА 4. Реализация четких и нечетких систем управления реактором
4.1 Инженерные решения по реализации системы оптимального сбора измерительной информации и формированию корректирующего сигнала
4.1.1 Реализация на базе модернизированного контроллера ЛомиконтТМ.
4.1.1.1 Назначение модуля .
4.1.1.2 Технические характеристики
4.1.1.3 Устройство и работа модуля.
4.1.1.4 Применение контроллера Ломиконт ТМ.
4.1.2 Реализация на базе МИЛ I
4.2 Реализация логических алгоритмов нечетких систем управления реактором регулярными методами.
4.2.1 К синтезу управляющего автомата реактора на базе универсальной программы логического управления
4.2.2 К аппаратному синтезу управляющего автомата реактора
Выводы по главе 4.
Выводы и основные результаты работы
Библиографический список
Приложение
ВВЕДЕНИЕ
Актуальность


Предварительно были проведены статистические исследования работы реактора по данным журнала регистрации аппаратчиков с целью определения нагрузочных режимов работы реактора соотношений ВВС, при которых обычно ведется процесс характера температурных профилей потоков в реакторе поведения значимых точек потоков и др. В результате этих исследований выявлено наличие горячей точки в потоке МВС и дрейфа ее положения по высоте реактора и ее значения в зависимости от тех или иных условий проведения процесса. Соотношение, при котором обычно ведется процесс, составляет не выше 1 1 часть бензола частей воздуха, при котором выход МА из реактора не более . Таким образом, имеется большой резерв по возможности увеличения данного соотношения в сторону предела самовозгараемости БВС оно составляет 1 с целью увеличения выхода МА с реактора до . Для достижения этого в главе исследуется возможность создания и применения для высокоточного поддержания в статике и динамике температурных профилей МВС и солей за счет различных вариантов построения систем управления с использованием информации распределенного контроля о температурных полях реактора. Моделирование проведено с использованием подсистемы моделирования динамических моделей МШЛЖ системы МАТЬАВ 6. ППП РЕГВИНА, разработки кафедры АПП НИ РХТУ им. Д.И. Менделеева. Показана эффективность применения таких систем для автоматического управления реактором. Исследованиям возможности применения для автоматического управления реактором, с целью его работы в квазиоптимальном по производительности режиме, нечетких систем управления посвящена третья глава диссертационной работы. Проведены исследования по выявлению входных и выходных лингвистических переменных, определяющих работу реактора по результатам статистических исследований получен вид функций принадлежности для них и построены сами функции. Построена нечеткая модель работы реактора в виде базы правил, описывающих возможные ситуации в реакторе, по данным его текущей эксплуатации и регламентным данным, определяющим работу реактора. Используя нечеткую модель работы реактора и экспертные оценки по его оптимальной работе, при тех или иных технологических условиях и ограничениях, дана формализованная постановка задачи по максимализации селективности бензола на выходе из реактора и проведено ее решение в виде таблиц для построения управляющих автоматов, определяющих какое соотношение бензолвоздух, в подаваемый в реактор БВС, и какую температуру бани необходимо задать, в зависимости от положения и значения горячей точки температурного профиля МВС в реакторе. Вопросам технической реализации четких и нечетких систем управления, предложенным в главах 2 и 3, посвящена четвертая глава диссертационной работы. УПЛУ, разработанной на кафедре АПП НИ РХТУ им. Д.И. Менделеева, написанной на языке I 6. Показана нецелесообразность аппаратной реализации управляющего аппарата. Для реализации четких систем распределенного управления рекомендовано использовать уже имеющиеся на КОС технические средства микропроцессорные контроллеры Ломиконт 0 и многоканальные измерительные приборы МИП Ш1. Для осовременивания контроллеров их предлагается дополнить новым модулем ПРЦТМ, позволяющего применять для визуализации управления уже названную выше отечественную . Приведены принципиальные и блочные схемы реализации распределенных систем управления на базе названных технических средств. В заключении работы подводятся научные и практические итоги проведенных исследований. Диссертационная работы выполнена в соответствии с индивидуальным планом работы аспиранта, ежегодно рассматривавшимся на научнотехническом семинаре кафедры Автоматизация производственных процессов АПП Новомосковского института РХТУ им. Д.И. Менделеева ПИ РХТУ. Автор выражает благодарность руководителю работы д. АПП Магергуту Валерию Залмановичу и к. АПП Лопатину Александру Геннадьевичу за помощь, оказанную им по вопросу моделирования распределенных систем управления в подсистеме II и их реализации на базе модернизированного контроллера Ломиконт0. Кроме того, автор весьма признателен сотрудникам кафедры АПП и ее заведующему академику Международной Академии Системных Исследований МАСИ, д. Венту Дмитрию Павловичу за постоянное внимание к работе и участие в ее обсуждении, во многом способствовавшем ее улучшению и скорейшему написанию.