Н.С. Зефиров - Химическая энциклопедия, том 1 (1110090), страница 12
Текст из файла (страница 12)
Назначение программной САР-нзменять регулируемый параметр согласно заранее известному закону изменения его заданного значения. Подобные системы применяют в осн. при управлении периодич. процессами (напр., для изменения теплового режима в реакторе) Несмотря на различие функционального назначения, САР имеют одинаковую структуру и расчет их базируется на одних и тех же теоретич. принципах. В соответствии с классификацией по энергетич, признаку, т.е. в зависимости от вида энергии, используемой для передачи воздействий, применяют элекгрич.
(элеатронные), пневматич. и гидравлич. системы регулирования. Стремление объединить преимущества разл. по энергетич. признаку систем стало причиной появления комбинированных САР: злектропневматнческих, электрогидравлических и т.д. В подобных системах для выработки регулирующего воздействия можно применять электрич, энерппо, а для перемещения регулирующего органа-пневматическую. При этом гибкость электронных схем используется при построении регуляторов, располагаемых в диспетчерских, и сохраняются условия пожаро- и взрывобезоласности для регулирующих органов, к-рые размещают непосредственно в цехах. Математическое'описание САР.
Конкретную задачу автоматич. регулирования можно решить лишь при условии знания параметров данного процесса. При этом объеат регулирования является, как правило, неизменяемой частью системы, характеристики к-рой определяются процессом. Естественно, что св-ва объекта регулирования особенно важны при конструировании САР.
Оптимальный результат дает совместное проектирование технол. процесса н системы управления им. Св-ва иром. объектов, к-рые приходится учитывать при решении задач автоматизации, м.б. различны. Это прежде всего относится к процессам хнм. технологии. Однако при всем многообразии нх св-в и технол. задач все объекты автоматич. регулирования имеют ряд общих св-в (инерционность, распределенность и взаимосвязанность параметров, неустойчивость, запаздывание в каналах управления и др.).
Для описания типовых химико-технол. процессов в целях управления ими используют математические модели этих процессов (см. Моделирование). Такие модели можно составлять на основе рассмотрения физ,-хим. характеристик и зксдлуатац. показателей процесса. При этом модели должны отражать как сгатич. (стационарный режим), так н динамич. (нестационарный режим) характеристики процесса. Учитывая, что в теории автоматнч. Регулирования наиб развиты и внедрены в инженерную праатику методы анализа и синтеза линейных САР, мат. модели объекта регулирования необходимо линеаризовывать. Для объектов с одним регулируемым параметром полученные тем или иным способом мат.
модели м.б. представлены в виде днфференц. ур-иия, передаточной ф-цид или амплитудно.фаэовой (частотной) характеристики; для объектов с неся. регулируемыми величинами-в виде системы дифференц. (обыкновенных нли в частных производных) ур-ний, сигнальных графов, передаточных ма- 23 триц или ур-ний состоянии. Мат. модель объекта используют для формирования требуемого закона управления, оптимально удовлетворяющего заданному критерию, и, в конечном счете, для синтеза САР. В простейших, но наиб.
распространенных на практике случаях применяют линейные законы регулирования: пропорциональный (П), интегральный (И), дифференциальный (Д) нли нх комбинации: пропорционально-интегральньпЗ (ПИ), пропорционально-дифференциальный (ПД), пропорционально-интегрально-дифференциальный (ПИД). Саменастраввающиеси САР, Рассмотренные законы регулирования успешно используются, если св-ва объектов линейны и не изменяются во времени. Однако в иром. условиях хараатеристики объектов м.б. нелинейнымн, напр. зависицими от нагрузки на аппарат, а также изменяться во времени (напр., активность катализатора) Тогда с целью сохранения высокого кач-ва регулирования применяют адаптивные, или самонастраивающиеся, системы, к-рые при изменении характеристик объекта автоматически изменяют параметры автоматич.
регуляторов или даже их структуру. При этом можно испольэовать рази. принципы самонастройки. Прцменение адаптивных систем с эталонной моделью (мат. модель процесса при нормальном режиме) особенно эффективно для управления процессами хим. технолопги с резко изменяющимися динамич, св-вами.
Всякое изменение характеристик реального процесса оценивается по такой модели, в результате чего вырабатывается корректирующее воздействие для подстройки параметров автоматич. регулятора. Другой тип самонастраивающихся САР— система экстремального регулирования, автоматически отыскивающая оптимальные значения регулирующих воздействий для управления параметрами процесса. Повышение кач-ва регулирования приводит к усложнению закона управления. Осуществление таких более сложных законов управления (самоорганизуюшиеся САР, системы многосвязного регулирования н др.) возможно на базе современных мини- и микро-ЭВМ. Автоматизированные с|ктемы управления технолегичесинмн процессами.
Локальные САР не только стабилизируют технол. параметры, но и могут также вести процесс по заланной программе или изменять его режим по команде со второго уронив управления. На этом иерархич. уровне АСУ координирует работу группы взаимосвязанных материальными и энергетич. потоками аппаратов (параллельно работающих колонн, каскада реакторов, агрегатов с рециклом и более сложных комплексов), к-рые образуют х и м ико-технол. систему (ХТС). Ее назначение заклзочается, как правило, в получении нек-рого целевого (или промежуточного) продукта заданного кач-ва с миним.
затратами сырья и энергии. Указанная постановка задачи определяет и осн. принцип управления -оптимизацию технол. режимов отдельных процессов и системы в целом для достижения экстремального значения принятого критерия управления. В структуре хим, предприятия ХТС представляют собой отдельные цехи или произ-ва Характеристики эффективности их функционирования-расходнъ1е нормы по сырью, топливу, электроэнергии, греющему пару и охлаждающей воде, а также экономич.
показатели (производительность труда, себестоимость продукции, приведенные затраты, прибыль и др.). Мат. модель ХТС содержит модели составляющих ее элементов (типовых процессов хим. технологии) и более сложна, т.к, включает не только мат. описания происходящих в этих элементах физ.-хим. явлений, но и струатуру технол. связей между элементами, а также зкономич. оценки. Посредством такой обобщенной модели с использованцем разл. методов поиска экстремума на ЭВМ отыскивается оптимальный режим функционирования ХТС. Найденные значения технол. параметров, соответствующих этому режиму, передаются на первый уровень в виде зада- 24 ния локальным САР и служат для АСУ второго уровня управляющими воздействиями.
Поиск последних производится периодически в зависимости от частоты возмущений в системе. Мат, модель также периодически уточняется и корректируется на основе поступаюшей в АСУ информации о характеристиках реального технол. процесса, Эта информация м.б. собрана путем измерения при нормальных условиях текуших характеристик процессов ХТС или как результат активного (специально организованного) воздействия на систему. На этом уровне из-за сложности и громоздкости мат.
моделей, полученных изучением физ.-хим. основ технол. процессов, в большей степени используются статистич. модели, к-рые построены статистич. аппроксимацией мат.моделей отдельных процессов или иа базе экспериментально-ствтистич. данных (регрессионных илн корреляционных соотношений между парамеграмн входных и выходных материальных и энергетич. потоков ХТС). Сложность ХТС и иерархич. принципы управления обусловливают применение при формировании законов управления принципов оптимизации и декомпозиции (см.
Опшимизачил) Последние позволяют провести декомпозицию большой задачи оптимизации на последовательность меньших задач В автоматизир. системе управления химико-технол. процессами (АСУТП) зти задачи решаются на двух уровнях: на первом подсистемы (элементы) ХТС оптимизируются независимо друг от друга, на втором полученные решения согласовываются для достижения обшего оптимума системы. Найденные значения управляющих воздействий, к-рые отвечают оптимальному режиму работы ХТС, передаются на настройки локальных регуляторов. Кроме решения задач оптимизации, АСУТП выполняет след. ф-цин: собирает и перерабатывает информацию о контролируемых технол, параметрах и состоянии оборудования; осушествляет защиту и блокировку ср-в автоматич.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
