Дослідження та синтез оптимальних регуляторів для систем автоматизації технологічних комплексів неперервного типу - Автореферат

Необхідність та ефективність автоматизації виробництва визначаються потребами управління ним, що дає можливість досягти високих техніко-економічних показників за рахунок зменшення втрат кінцевого продукту, витрат сировини, палива, енергії. Ефективні автоматичні та автоматизовані системи управління різного рівня дають можливість не лише забезпечувати підтримку окремих технологічних параметрів на заданому рівні, а й здійснювати оперативне управління з визначенням оптимальних технологічних режимів роботи як окремих обєктів, так і технологічних комплексів (ТК). Все це призводить до необхідності підвищення ефективності систем контролю та управління окремими технологічними агрегатами та підсистемами. Так як існуючі схеми регулювання вказаних підсистем не задовольняють необхідній якості регулювання, а локальні регулятори не враховують перехресних звязків за каналами управління та збурення, необхідно використати багатовимірні оптимальні регулятори, в тому числі робастні. доведено, що для даного класу обєктів доцільно використовувати багатовимірні оптимальні регулятори, які побудовані за алгоритмами аналітичного конструювання оптимальних регуляторів та робастними регуляторами (Н2, Н?);Показана актуальність роботи з точки зору важливості синтезу багатовимірних оптимальних регуляторів для ТК цукрової промисловості з урахуванням розвитку інформаційних технологій та переходу на мікропроцесорну техніку.Виходячи з методології системного аналізу, виділено клас обєктів, які характеризуються такими властивостями: мають n?4 однакових координат стану однієї фізичної природи; мають внутрішні взаємозвязки між змінними; До цього класу віднесли підсистему ВУ цукрового заводу, в якій регулюється рівень в кожному з корпусів (n = 4, 5) та збірниках перед і після ВУ, а також підсистему ДУ, в якій регулюються n ? 4 температури в різних зонах.Так як прибуток виробництва визначається сумою економічних ефективностей функціонування окремих стадій виробництва, тобто сумою втрат та витрат кожної підсистеми ТК, кількістю випущеної продукції, цінами на сировину, додаткові матеріали, паливо та цільовий продукт, то мінімізація локальних критеріїв оптимальності виділених підсистем ТК веде до максимізації прибутку та забезпечення необхідної якості напівпродукту на кожній стадії виробництва. Для підсистем ДУ та ВУ вектор координат стану ?x(t) складається з температур по зонах та рівнів у корпусах відповідно, а вектор управлінь ?u(t) - витрати пари в кожну зону та витрати соку між корпусами відповідно. Сформульовано комплекс задач для побудови оптимальної системи автоматичного управління підсистемами ТК, що включає: задачу управління; задачу оцінки стану; задачу стохастичного управління; задачу оцінки параметрів; задачу адаптивного управління; задачу робастного управління; задачу координації; задачу ІПППР. Для H?-субоптимального регулятора розвязком є наступне: регулятор для системи (7), який гарантує виконання нерівності (8) існує тоді і тільки тоді, коли для всіх Х? ? 0 - розвязок загального рівняння Ріккаті для управління (GCARE) Зокрема для LQG-регулятора - умови: збурення - білий шум з визначеними характеристиками, математична модель - чітко описує процес; переваги: покращення якісних характеристик перехідних процесів як при випадкових так і детермінованих збуреннях; недоліки: досить інтенсивні затрати на управління; для H2-регулятора - умови: збурення - білий шум, математична модель - змінна; переваги: покращення якісних характеристик перехідних процесів при випадкових збуреннях, мінімальні затрати на управління; недоліки: погіршення якісних характеристик перехідних процесів при детермінованих збуреннях; для H?-регулятора - умови: збурення - детерміноване, математична модель адитивно та (або) мультіплекативно збурена; переваги: покращення якісних характеристик перехідних процесів при випадкових та детермінованих збуреннях, мінімальні затрати на управління; недоліки: затягує перехідні процеси при детермінованих збуреннях.У дисертаційній роботі запропоновано нове рішення науково-технічної задачі підвищення ефективності функціонування технологічних комплексів цукрового заводу і зменшення витрат енергоносіїв за рахунок розробки оптимальних регуляторів для підсистем ТК (нахиленої дифузійної установки та багатокорпусної випарної установки). Застосування оптимальних регуляторів дає можливість суттєво підвищити точність підтримання технологічних режимів, що сприяє покращенню якості продукції та зменшенню витрат енергоносіїв. На основі системного аналізу ТК дифузійної та випарної установок виділено клас обєктів, до якого відноситься відповідно підсистеми регулювання температур та рівнів, в яких регульовані координати, кількість яких n ? 4, мають одну фізичну природу, описуються схожими математичними моделями, а контури регулювання будуються за однією структурою. Виділено критерії ефективності функціонування підсистем та ТК в цілому, що дозволяє використати їх в залежності від умов та режимів роботи системи. Визначено, що в залежності від умов роботи пі

Основний зміст роботи