Курсовая работа: Моделирование системы управления технологическим объектом вариант 12

Моделирование системы управления технологическим объектом

Введение

Моделирование – это исследование объектов познания на их моделях; построение и изучение моделей реально существующих объектов, процессов или явлений с целью получения объяснений этих явлений.
Модель – образ реального объекта или системы, отражающие черты системы, то есть прообразы.
Цель: Синтез и моделирование системы управления технологическим объектом (барботажный абсорбер), проверка работоспособности.
Задачи:

• 1. Разработать концептуальную модель объекта;
• 2. Составить математическое описание объекта в статике и в динамике. В среде Mathcad составить программу для построения статических и динамических характеристик объекта по заданным каналам;
• 3. Определить коэффициенты передачи и постоянные времени объекта.
• 4. Разработать математическую модель объекта в форме передаточных функций. Сформулировать рекомендации по выбору каналов регулирования;
• 5. Разработать упрощенную схему автоматизации (по варианту). Описать работу контуров схемы автоматизации. Обосновать структуру схемы автоматизации;
• 6. Разработать структурную схему объекта;
• 7. Выбрать и обосновать закон регулирования. Получить уравнения регуляторов в дифференциальной форме, уравнения компенсатора и уравнения объекта в линеаризованной форме;
• 8. Рассчитать параметры настройки регуляторов и параметры компенсатора;
• 9. Составить полную ММ системы управления объектом;
• 10. Разработать программу моделирования системы управления, исследовать систему на инвариантность и ковариантность. Проанализировать результаты моделирования.

Содержание

• Введение
• 1. Характеристика технологического процесса как объекта автоматизации и управления
• 1.1. Описание технологического процесса
• 1.2. Режимно-технологические и конструктивные параметры процесса
• 1.3. Математическое описание технологического процесса
• 1.4. Программные средства моделирования объекта
• 1.5 Исследование статических и динамических характеристик объекта
• 1.6. Выводы
• 2. Разработка упрощенной схемы автоматизации
• 3. Синтез системы управления
• 3.1. Структурный синтез
• 3.2. Алгоритмический синтез
• 3.3. Параметрический синтез
• 3.4. Полная математическая модель системы управления объектом
• 4. Моделирование системы управления
• 4.1. Разработка программы моделирования системы управления
• 4.2. Исследование инвариантности к возмущающим факторам
• 4.3. Исследование системы на ковариантность с заданием
• 4.4. Анализ результатов моделирования
• Заключение
• Список литературы
• Приложение 1
• Приложение 2
• Приложение 3

1. Характеристика технологического процесса как объекта автоматизации и управления

1.1. Описание технологического процесса

Краткая характеристика объекта:
Газовая смесь, содержащая поглощаемый элемент, подается в емкость абсорбера через трубчатый барботер. Для извлечения компонента в аппарат непрерывно подается жидкофазный абсорбент (который также содержит некоторое количество поглощаемого элемента). Процесс абсорбции протекает с выделением тепла, для предотвращения нагрева смеси аппарат снабжен рубашкой, в которую подается жидкий хладагент.
Назначение ХТП: очистка газовой смеси.
Цель функционирования: получить поток газа с заданной степенью очистки Классификация технологических параметров, характеризующих входные, выходные потоки и "внутреннее" состояние объекта:
Переменные состояния:
Концентрация компонента в газовой смеси С₁ – характеризует количество компонента в газовой смеси, отражает назначение и цель функционирования аппарата, концентрация в абсорбенте С₂ - характеризует количество компонента в абсорбенте, температура абсорбента t₂ - характеризует температуру абсорбента, температура хладагента в рубашке t_хл - характеризует температуру хладагента.
Входные переменные:
- расход и концентрация газа и жидкости, температура жидкости и хладагента на входе соответственно. Рабочий объем V (или уровень h) и доля газовой фазы φ для исследуемого объекта не являются переменными.
Критерий эффективности.
В соответствии с целью функционирования объекта эффективность его работы можно оценить по степени достижения цели, т.е. близости концентрации C₁ к заданной величине C₁³ . В качестве критерия эффективности или целевой функции можно использовать величину R = (C₁ - C₁³)²
Тогда задачей управления является – R -> min

1.2. Режимно-технологические и конструктивные параметры процесса

Таблица 1 – Исходные данные по объекту