Научные основы корректирующего управления качеством функционирования автоматизированных технологических комплексов

• Автор: Цыганков, Михаил Петрович
• Шифр специальности: 05.13.06, 05.17.08
• Научная степень: Докторская
• Год защиты: 2003
• Место защиты: Ярославль
• Количество страниц: 348 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ
ГЛАВА 1. ПРОБЛЕМЫ УПРАВЛЕНИЯ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИМИ ПРОЦЕССАМИ В УСЛОВИЯХ ВОЗНИКНОВЕНИЯ СКРЫТЫХ ИСТОЧНИКОВ НАРУШЕНИЙ

1.1. Формирование корректирующих действий при управлении качеством ПРОДУКЦИИ.

1.2 Решения по управлению объектом, принимаемые в условиях

ВОЗНИКНОВЕНИЯ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ нарушений

1.3 Анализ принципов технического диагностирования.

1.3.1 Задачи и способы диагностирования

1.3.2 Функциональное диагностирование на базе использования принципа избыточности информации

1.3.3 Поиск дефектов и вопросы структуризации поисковых процедур

1.4 Системность, формализация проблемы и постановка задач

КОРРЕКТИРУЮЩЕГО УПРАВЛЕНИЯ.
ГЛАВА 2. ПОСТРОЕНИЕ СТРУКТУРИРОВАННЫХ ДИАГНОСТИЧЕСКИХ СИСТЕМ.
2.1 Диагностируемые объекты и концепция структуризации.
2.2 Диагностика агрегированием переменных состояния химикотехнологических объектов.
2.2.1 Агрегирование состояний объектов химической технологии.
2.2.2 Диагностика по балансам материальных потоков и уравнениям тепловых балансов
2.2.3 Стехиометрическая диагностика.
2.2.4 Диагностика по кинетическим моделям
2.2.6 Параметризация состава усредненных компонентов в реакционной системе
2.2.7 Моделирование реакционных систем эволюцией параметризованных распределений компонентов
2.3 Диагностирование при комбинировании балансовых и нормативностатистических уравнений математического описания
2.3.1 Особенности использования нормативностатистических уравнений
2.3.2 Структурная организация функционального диагностирования систем автоматического регулирования
2.3 3 Структуризация невязок в условиях помех.
2.3.4 Принятие решений при диагностике парным сравнением
2.4 Статистически оптимальное диагностирование
2.4.1 Получение диагностических оценок
2.4.3 Пример использования диагностики парным сравнением для фунщионалъного объекта, описываемого линейной статической модечыо
2.4.4 Использование динамических моделей диагностируемых объектов в
условиях помех
ГЛАВА 3. СИНТЕЗ ОПТИМАЛЬНЫХ КОРРЕКТИРУЮЩИХ ПРОГРАММ
3.1 Проблемы оптимальной коррекции
3.2 Ограничение числа допустимых решений на шаге коррекции
3.3 Упорядочение процедуры поиска корректирующих стратегий
3.4 Линейные аппроксимации модели объекта корректирующего управления
3.4.1 Линеаризация функции x, по переменным технологического режима
3.4.2 Линейность функции x, по параметрам.
3.5 Корректирующая оптимизация управления.
3.6 Структурная реализация управления.
3.7 Управляемость линейных объектов в статике.
3.8 Гарантированные отклонения при управлении статическими режимами линейных объектов.
3.9 Задача стабилизации статических режимов линейных объектов.
ГЛАВА 4. АНАЛИЗ СТРУКТУРЫ ПРОИЗВОДСТВА ТЕХНИЧЕСКОГО УГЛЕРОДА КАК ОБЪЕКТА АГРЕГИРОВАННОГО МОДЕЛИРОВАНИЯ И КОРРЕКТИРУЮЩЕГО УПРАВЛЕНИЯ
4.1. Общее описание объекта.
4.1.1. Значение и направления развития промышленности технического углерода
4.1.2. Важнейшие показатели качества технического углерода
4.1.3. Характеристика углеводородного сырья.
4.2. Модели корректирующего управления верхних уровней агрегирования
ПЕРЕМЕННЫХ СОСТОЯНИЯ
4.2.1. Схема корректирующего управления производством и технологическими участками
4.2.2. Стадийность и связь технологических процессов основного производства
4.2.3. Получение аэрозоля технического углерода в реакторах.
4.3. Балансовые модели корректирующего управления реактором.
4.3.1. Элементные балансовые уравнения
4.3.2. Зонные балансы диагностической схемы реактора
4.3.3. Описание горения топлива.
4.3.4. Испарение, горение и дегидрирование сырья
4.3.5. Охлаждение углеродогазовой смеси и подогрев воздуха.
4.4. Условнооптимальные режимы управления реактором
4.4.1. Предельный выход угчерода при отсутствии температурных ограничений.
4.4.2. Системные эффекты взаимного етяния на выход продукта состава сырья и технологического режима.
4.4.3. Оптимизация термоокислительного процесса с учетом температурных ограничений.
4.4.4. Контрольно диагностические модели АСР
4.5. Моделирование подачи сырья в производство
ГЛАВА 5. ДИАГНОСТИКА И УПРАВЛЕНИЕ РЕАКТОРНЫМ ПРОЦЕССОМ ПО КИНЕТИЧЕСКИМ МОДЕЛЯМ УГЛЕРОДООБРАЗОВАНИЯ.
5.1 Направления моделирования кинетики образования технического
УГЛЕРОДА В РЕАКТОРАХ
5.2 Образование монодисперсного продукта из мономолекулярого сырья
5.2.1. Образование и рост частиц дисперсной фазы
5.2.2. Описание кинетики завершающих стадий процесса
5.2.3 Коррекция управления по кинетической модели.
5.3 Макрокинетическая МОДЕЛЬ
5.4 МОДЕЛЬ ПОЛИДИСПЕРСНОГО РОСТА УГЛЕРОДНОЙ ПОВЕРХНОСТИ.
ГЛАВА 6. ПАРАМЕТРИЗАЦИЯ КИНЕТИЧЕСКИХ МОДЕЛЕЙ И УПРАВЛЕНИЕ ПРОЦЕССАМИ ПО ПОКАЗАТЕЛЯМ КАЧЕСТВА СЫРЬЕВЫХ СМЕСЕЙ
6.1. Параметрическое моделирование сырьевых смесей
6.1.1 Цели и способы моделирования сырьевых смесей
6.1.2 Выбор параметров для моделирования распределений группового состава смесей и кинетических констант
6.1.3 Модель стуктурной единицы углеводородной группы.
6.2. Использование моделей сырьевых смесей в уравнениях кинетики
у глеродообразования
6.2.1 Влияние стадий испарениям горения сырья на свойства усредненной молекулы в кинетических моделях термоокислительного пиролиза
6.2.2 Параметризация кинетических моделй по показателям качества сырьевых смесей.
6.2.3 Управление составом углеводородного сырья на стадиях испаренияв процессах термоокислительного пиролиза
6.2.4. О построении моделей эволюции структурногруппового состава .
Основные результаты работы и выводы.
ПРИЛОЖЕНИЕ
П1. АНАЛИЗ СУЩЕСТВУЮЩИХ ПРЕДСТАВЛЕНИЙ О МЕХАНИЗМЕ
УГЛЕРОДООБРАЗОВАНИЯ.
П2 ПАРАМЕТРИЧЕСКОЕ И ФРАКЦИОННОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ ГРУППОВЫХ РАСПРЕДЕЛЕНИЙ.
ЛИТЕРАТУРА


Хвьщ, вводится в рассмотрение избыточная переменная 2, которая формируется таким образом, чтобы расширенная совокупность переменных удовлетворяла заданному контрольному условию. Инвариантность контрольных условий состоит в том, что при отсутствии дефектов они обязаны выполняться для любых входных сигналов и в любой момент времени. Общий подход к оценке изменившихся в процессе безостановочной эксплуатации параметров объектов АТК, функциональное диагностирование в составе предлагаемого далее корректирующего управления укладывается в рамки концепции аналитической избыточности . Соответствующая идея выражается в использовании данных об отклонениях измеренных значений от расчетных невязках при одиночных однократных и множественных многократных источниках нарушений. При этом следует обеспечить возможность вычисления отклонившегося параметра не менее, чем из двух независимых уравнений. Для целей диагностирования участков технологической линии в процессе ее безостановочной эксплуатации целесообразно вводить информацию датчиков, встроенных в системы автоматического регулирования и контроля. Диагностирование при этом оказывается пассивным по отношению к основному функциональному назначению автоматизированной системы . Возможности пассивного диагностирования реализуются средствами избыточности контроля путем анализа контрольных уравнений. Формируемым системам контрольных уравнений должна удовлетворять совокупность выходных сигналов объекта, дополненная при необходимости одним или несколькими избыточными сигналами. Системы управления и регулирования в условиях рабочего функционирования воздействуют на управляющие переменные объекта, поэтому диагностика может осуществляться на фоне значительных изменений технологического режима, вызванных их работой. Контрольные уравнения строятся так, что они оказываются инвариантными к этим изменениям. Рис. На их основе вырабатываются вспомогательные избыточные сигналы 1Ни, удовлетворяющие совместно с сигналами л алгебраическому уравнению 5 Гх, г 0, которое инвариантно по отношению к изменениям значений вектора входных сигналов и. Результатом сбоя или отказа будет искажение вектора, приводящее к появлению на выходе УД ненулевого сигнала 3 Практически изза наличия допустимых погрешностей контрольное условие выполняется приближенно и диагностирование производится по неравенству 5 Л, где допуск возможно найденный как доверительный интервал на выходной сигнал УД. Если невязка 5 расчетного и измеренного показателей выходит за пределы статистически объяснимых в условиях нормальной эксплуатации различий, для ее обозначения используется понятие синдром . К наиболее простым методам этой группы относится дублирование. При использовании дублирования для статического анализа в качестве блока I I выступает второй экземпляр объекта, на который подают те же входные сигналы сигналы и на блок Н в этом случае не поступают. Диагностирование производится сравнением выходов основного и дублирующего блока. Главный недостаток подобных методов большая аппаратурная избыточность удвоение, утроение и т. Для уменьшения аппаратурной избыточности можно в качестве блока Н использовать не дубликат объекта, а его модель. Другое направление в использовании моделей для анализа относится к случаям, когда информативным диагностическим признаком служат внутренние, непосредственно не наблюдаемые координаты объекта. Восстановить такие координаты можно при помощи моделинаблюдателя, подключаемой непосредственно к объекту . В задачах диагностики технологического процесса предполагают, что модель процесса известна. На основании измерений наблюдаемых откликов в установившемся или переходном режиме при известных или неизвестных входных величинах можно, минимизируя некоторую функцию 5 невязок 8. Эти оценки могут быть сопоставлены с помощью статистических критериев с соответствующими величинами, найденными при нормальных условиях работы, чтобы установить, существуют ли неполадки. В некоторых случаях источник нарушения можно определить точно, соотнося параметры модели с физическими особенностями процесса и используя при этом такие теоретические закономерности, как массовый и энергетический балансы.