Разработка и исследование метода структурного синтеза систем автоматического управления технологическими процессами

• Автор: Бессарабов, Михаил Васильевич
• Шифр специальности: 05.13.07
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 1984
• Место защиты: Новочеркасск
• Количество страниц: 245 c. : ил

СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ

1. АНАЛИЗ ОСНОВНЫХ ТЕНДЕНЦИЙ РАЗВИТИЯ МЕТОДОВ

ПРОЕКТИРОВАНИЯ СИСТЕМ АВТОМТИЧЕСКОГО УПРАВЛЕНИЯ

ТЕХНОЛОГИЧЕСКИМИ ПРОЦЕССАМИ. II

1.1. Особенности и трудности задачи автоматизации

ряда современных производств. II

1.2. Краткий анализ требований к разработке методов проектирования САУ на современном этапе

1.3. Варианты постановки задачи синтеза САУ и их классификация

1.4. Анализ существующих методов синтеза и постановка задачи разработки методики проектирования САУ технологическими процессами

1.5. Вывод ы

2. РАЗРАБОТКА ПОДХОДА К СТРУКТУШОМНШЕСТВЕННШУ
СИНТЕЗУ ЗАКОНА УПРАВЛЕНИЯ ПО ЗАДАННОМУ ОПИСАНИЮ
СИСТЕМЫ.
2.1. Обобщение подхода к математическому описанию САУ и ее элементов на основе понятий классов эквивалентности и допустимости.
2.2. Структурномножественный синтез закона управления при заданном математическом описании системы
2.3. Исследование общности представления законов управления структурными операторами
2.4. Исследование условий физической реализуемости структурного оператора САУ.
2.5. В ы в о д ы
3. РАЗРАБОТКА МЕТОДИКИ ПРОЕКТИРОВАНИЯ СИСТЕМ АВТОМАТИЧЕСКОГО УПРАВЛЕНИЯ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИМИ
ПРОЦЕССАМИ С УЧЕТОМ ФАКТОРА СЛОЖНОСТИ
3.1. Разработка методики оценки сложности структурного оператора системы.
3.2. Разработка методики выбора уравнения САУ
в классе допустимости
3.3. Разработка подхода к формированию критериев при проектировании систем автоматического управления технологическими процессами.
3.4. Разработка алгоритма проектирования САУ на основе метода структурномножественного синтеза
3.5. Выводы.
4. ПРОЕКТИРОВАНИЕ КОМПЛЕКСА СИСТЕМ АВТОМАТИЧЕСКОГО РЕГУЛИРОВАНИЯ ДЛЯ АСУ ТП ПРОИЗВОДСТВА ОТРИЦАТЕЛЬНОГО ЭЛЕКТРОДНОГО МАТЕРИАЛА ЩЕЛОЧНЫХ АККУМУЛЯТОРОВ.
4.1. Исследование процессов и аппаратов получения гидрата закиси железа как объектов управления
и постановка задачи автоматизации.
4.2. Исследование и выбор численных методов решения задач параметрического и динамического расчета
4.3. Разработка и исследование системы автоматического регулирования процесса приготовления раствора
едкого натра
4.4. Разработка и исследование системы автоматического регулирования температуры раствора едкого натра
4.5. Разработка и исследование САР соотношения расходов реагентов синтеза гидрата закиси железа
4.6. Результаты практического внедрения комплекса систем автоматического регулирования процесса осаждения гидрата закиси железа
4.7. В ы в о д ы .
ЗАКЛЮЧЕНИЕ.
ЛИТЕРАТУРА


В настоящем параграфе проводится классификация задач синтеза САУ с целью последующего анализа основных существующих методов решения этих задач с позиций требований, сформулированных в пункте 1. Рассматриваются задачи синтеза систем только для детерминированных объектов управления технологических процессов. Этот класс объектов весьма широк и охватывает, например, большинство процессов и аппаратов химической технологии б,6,7,8 . Рассмотрим обобщенную постановку задачи синтеза САУ. Степень этого обобщения не претендует на полную строгость, но оказывается целесообразной для проведения направленной классификации в указанном выше смысле. Х Х,Ц, гЛу, хЩХ о 1. X,и, 2,у векторы фазовых координат, управлений, измеряемых возмущений и выходов объекта соответственно. ХлД, х0хе иЦ0, ов т. I ц,. К,у, 2, и Л, М, Я некоторые функционалы, характеризующие качество работы и основные технические характеристики системы Р допустимая область значений векторного критерия. В соответствии с требованиями п. САУ, сконцентрируем внимание на следующих моментах приведенной постановки задачи форме представления математического описания 1. Рассмотрим кратко эти особенности. Как известно, одним из основных факторов, определяющих область применимости метода синтеза, является вид математического описания неизменяемой части и замкнутой системы управ
В настоящее время наиболее широкое распространение получили три основных формы представления математических моделей детерминированных динамических систем передаточные функции, частотные характеристики и дифференциальные уравнения. Поэтому, для анализа существующих методов синтеза с точки зрения удовлетворения требованию возможно более широкой области применимости, анализ методов синтеза должен проводиться по выделенным видам математических описаний. Здесь целесообразно выделить две основные группы формулировок постановка задачи синтеза САУ с полным предварительным
заданием структуры по сути дела параметрический синтез и постановка задачи, предполагающая определение структуры и параметров системы непосредственно в процедуре синтеза. Этот момент классификации важен для анализа методов синтеза с позиции удовлетворения требованию структурного характера результатов синтеза. Конкретизируем, наконец, способ задания цели управления. Это достигается введением вторичных критериев по отношению к точке 7еР в условии 1. Здесь можно выделить следующие основные случаи задание требований в виде допустимой области согласно 1. Р и, наконец, требование обеспечения экстремума некоторого функционала . Остальные разновидности формулировок требований представляют собой комбинации этих случаев относительно компонент векторного критерия 7 . Изложим краткую характеристику постановок задачи синтеза по выделенным трем способам задания цели управления. САУ с динамическими свойствами, заданными допустимой областью в пространстве критериев качества. В этом случае считается, что решение задачи найдено, если определены структура и параметры системы либо только параметры при априори заданной структуре, при которых качество функционирования системы определяется соответствующим вектором 7 , лежащим внутри области Р . Пусть теперь требуемым результатом решения задачи синтеза является определение такого закона управления ии , при котором поведение САУ удовлетворяет условию 7 7,,. Р . Последнее требование определяет класс задач синтеза систем с жестко заданными динамическими характеристиками в виде, например,
дифференциальных уравнений, передаточных функций или частотных характеристик. ШЛ . Р , РсРп, 1еР1 . Этот случай соответствует задаче синтеза оптимальной САУ. Математическая модель объекта управления 1. Коши, а критерий У должен быть выражен аналитически через переменные системы, что дает возможность использовать при решении задачи такой мощный математический аппарат теории оптимальных систем, как принцип максимума Понтрягина 9 и метод динамического программирования Веллмана . В результате синтеза определяются структура и параметры управляющего устройства, которое обеспечивает экстремум 1 . Проведенный анализ практически важных постановок задач синтеза детерминированных САУ соответствующая классификационная схема изображена на рис. РисЛ.