Разработана схема дистилляционной колонны – химического реактора, в котором происходит переработка нефти и выделение бензина из бензино-толуоловой смеси. Проведено исследование робастной устойчивости нередуцированной и редуцированных систем управления.
Аннотация к работе
К защите допустить: Зав. кафедрой____________д.т.н., проф. Ключевые слова: дистилляция нефти, технологический процесс, математическая модель, редукция, замкнутая система, управление, робастная устойчивость. В квалификационной работе разработано несколько вариантов редуцированной системы автоматического управления процессом дистилляции нефти. Исследовано влияние малой постоянной времени, исключенной при синтезе системы управления, на робастную устойчивость редуцированных систем управления. Редукция систем управления существенно повышает степень робастной устойчивости редуцированных систем, если эти постоянные времени на два порядка меньше учтенных постоянных времени.Получаемые на основе редуцированных моделей регуляторы является более простыми и теоретически обеспечивают системе устойчивость и требуемое качество процесса управления. Но в реальных редуцированных системах эти малые постоянные времени существуют и приводят к повышению порядков систем по сравнению с расчетными значениями. К настоящему времени разработано много методов редукции моделей линейных систем автоматизации, в основе которых лежит исключение «слабо влияющих связей», «малых постоянных времени», «быстро затухающих мод», а также балансировка моделей управляемых систем, синтез неполных систем и др. Одним из наиболее ранних является метод обнуления малых постоянных времени (МПВ) [1, 28 - 30], который применяется, когда знаменатели передаточных функций динамических систем имеют множители типа , с малыми значениями постоянных времени Т. В квалификационной работе изучается зависимость критических отклонений коэффициентов редуцированной модели дистилляции от значений малых постоянных времени, не учтенных при синтезе этой системы.Схематическое представление дистилляционной колонны, исследуемой в этой работе, представлено на рис. В колонне происходит выделение бензина из бензино-толуоловой смеси. Это осуществляется на семи тарелках с входным потоком F, поступающим на питающую тарелку f колонны (f=4). Для моделирования работы дистилляционной колонны использовались как уравнения материального, так и теплового баланса [12]; таким образом, полученная модель представляет собой систему характеристических уравнений, описывающих различные этапы функционирования колонны.Требуемый закон изменения во времени управляемой переменной этих систем определяется задающим воздействием, а качество характеризуется обычно заданным показателям качества [4, с 112]. Синтез САУ этим методом проводится на основе модели заданной части или объекта управления в виде уравнения «вход-выход»: (2.4) где - управляемая переменная; - управляющее воздействие (управление); неизмеряемое возмущение; - нормированный по старшей степени полином вида: . При использовании метода АССППК ищется уравнения «вход-выход» УУ в соответствии с «принципом управления по выходу и воздействием», и сначала записывается следующим образом: (2.6) где - задающее воздействие замкнутой системы; - полиномы, подлежащие определению. Поэтому устройство управления, описываемое уравнением (2.6), фактически, является многомерным устройством управления (МУУ), и реализует «управление по выходу и воздействиям». Если в уравнении заданного объекта (4.1) полиномы , , причем и , то для обеспечения требуемых порядков астатизма и необходимо в ММУ дополнительно ввести чистых интеграторов (т.е. звеньев с передаточной функцией 1/p): , (2.9) где - это число нулевых корней полиномаОднако в общем случае линейные элементы тоже могут содержать неопределенности, так как параметры их моделей также определяются с некоторыми погрешностями. Неопределенности в определении параметров системы, таких как постоянные времени или коэффициенты передачи , приводят к тому, что точные значения этих параметров оказываются неизвестными. Это приводит к тому, что в отношении, например, коэффициентов характеристического полинома и других параметров различных моделей системы управления известными оказывается лишь интервалы, в которых лежат их значения. Верхние и нижние значения рассчитываются по верхним и нижним значениям коэффициентов методами интервальной математики [19]. Этот критерий позволяет свести задачу исследования робастной устойчивости динамических систем к задаче исследования гурвицевости некоторых полиномов.Переходя к синтезу редуцированной системы, отметим, что в соответствии с методом аналитического синтеза систем с управлением по выходу и воздействиям [15, 7], искомое устройство управления описывается уравнением: , (3.2) где - некоторые полиномы; - изображения по Лапласу управления, задающего воздействия и выходной переменной синтезируемой системы. Вид и степени полиномов определяются, исходя из требований к качеству системы, условий разрешимости задачи синтеза, а также условий физической реализуемости уравнения (3.2). В общем случае , здесь - также нормированный полином, корни которого равны корням полинома , но не включенным в число корней полинома ; - коэффициент при старшей степени полинома .
План
Содержание
Введение
1. Обзор состояния систем управления химическим реактором
2. Разработка математической модели реактора
2.1 Разработка математической модели реактора
2.2 Постановка задачи синтеза САУ
2.3 Робастная устойчивость
3. Синтез систем управления
3.1 Постановка задачи управления
3.2 Редукция и синтез систем
3.3 Синтез нередуцированной системы управления
4. Исследование робастностной устойчивости
5. Выбор технических средств
6. Технико-экономическое обоснование ВКР
6.1 Расчет себестоимости используемых материалов
6.2 Расчет средств на закупку оборудования для проектирования
6.3 Расчет основной и дополнительной заработной платы
6.4 Расчет накладных расходов
6.5 Оценка экономического эффекта
7. Безопасность и экологичность ВКР
7.1 Описание и назначение разработки
7.2 Идентификация потенциальных, вредных и опасных факторов, тяжести и напряженности трудового процесса