- •Курсовая работа
- •Содержание
- •Введение
- •1. Исследование химического реактора как объекта управления
- •Ориентировочные значения конструктивных и технологических параметров.
- •1.1 Математическая модель объекта
- •Математическая модель статики объекта
- •1.2 Оптимизация объекта управления
- •Оптимальные значения конструктивных и технологических параметров.
- •1.3 Исследование статики и динамики объекта. Вычисление параметров передаточных функций по динамическим и статическим характеристикам всех исследуемых каналов.
- •2. Моделирование несвязной системыуправления реактором
- •2.1. Структурный синтез сау
- •2.2 Алгоритмический синтез
- •2.3 Параметрический синтез.
- •2.4 Исследование свойств сар
- •2.4.1 Исследование инвариантности сар к возмущениям
- •2.4.2 Исследование ковариантности сар с заданием
- •2.4.3 Исследование грубости несвязанной сар
Федеральное агентство по образованию Российской Федерации
ГОУ ВПО «Ивановский государственный химико-технологический университет»
Факультет химической техники и кибернетики
Кафедра Технической кибернетики и автоматики
Курсовая работа
по дисциплине: «Моделирование систем»
Тема: «Математическое моделирование систем автоматического регулирования химическим реактором»
Выполнил:
студент 4 курса 35 группы
Болотов А. А.
Руководитель: Лабутин А. Н.
Консультант: Лабутин А. Н.
Проверил: Лабутин А. Н.
Иваново 2010
Содержание
Введение………………………………………………………………………………..………..4
1.Исследование химического реактора как объекта управления………………………...….5
1.1. Математическая модель объекта…………………………………………………..8
1.2.Оптимизация объекта управления……………………………………………......12
1.3.Исследование статики и динамики объекта. Вычисление параметров передаточных функций по динамическим и статическим характеристикам всех исследуемых каналов……………………………………………………………….....16
Вывод…………………………………………………………………………………………...21
2.Моделирование несвязной системы управления реактором……………………….……..23
2.1.Структурный синтез САУ………………………………………………………....23
2.2.Алгоритмический синтез…………………………………………………….……23
2.3.Параметрический синтез…………………………………………………….…….25
2.4 Исследование свойств САР………………………………………………….……26
2.4.1 Исследование инвариантности САР к возмущениям…………….……26
2.4.2 Исследование ковариантности САР с заданием…………………….…27
2.4.3 Исследование грубости несвязанной САР……………………………..28
Вывод…………………………………………………………………………………………...31
Приложение…………………………………………………………………………………....32
Введение
Задача синтеза системы автоматического управления любым объектом по существу сводится к построению математической модели неизменяемой части системы регулирования объекта и математической модели управляющего воздействия. Отсюда вытекает необходимость анализа исследуемого химико-технологического процесса, как объекта управления. Этот анализ заключается в построении концептуальной модели, а затем математической модели и, по существу, сводится к анализу статических и динамических свойств модели и переносе результатов анализа на сам объект. Анализ этих свойств осуществляется с использованием методов математического моделирования. Также в настоящей работе проведено исследование реактора и системы несвязного управления им с использованием методов математического моделирования.
1. Исследование химического реактора как объекта управления
Рис.1.1. Принципиальная схема объекта
Объект анализа – химический реактор емкостного типа объемом , снабженный механической мешалкой и рубашкой, в которую подается хладагент. В качестве хладагента используется жидкость.
В аппарате проводится сложная жидкофазная экзотермическая реакция с образованием ряда продуктов :
Исходный реагент с концентрацией подаётся в аппарат потоком . Поток служит для разбавления реакционной смеси до необходимой концентрации. Смесь из реактора забирается насосом, величина потока может регулироваться клапаном. Благодаря интенсивному перемешиванию структура потоков в реакторе может быть описана моделью идеального смешения. Аппарат работает в политропическом режиме.
Назначение реактора: получить поток с необходимыми, заданными значениями концентрации компонента и температуры раствора (сз, tз), т.е производить продукт В с заданным значением концентрации в выходном потоке.
Классификация переменных:
Переменные состояния объекта:
- объем (уровень) реакционной смеси в аппарате Vp;
– концентрации компонентов в выходном потоке – Ca, Cb, Cc, Cd;
– температура смеси в аппарате, температура в рубашке – t, tхл;
Входные переменные объекта:
– расходы потоков на входе и выходе из аппарата – v1, v2, v;
– концентрация вещества A во входном потоке – Caвх;
– температуры входных потоков – t1, t2, ttnвх;
t1, t2, tхлвх
CAвх
Vp
t, tхл
ОБЪЕКТ
CA,CB,CC,CD
Формулировка критерия эффективности
Целевым является компонент В, т.о. критерием эффективности является выход целевого продукта В. ψВ – это доля исходного реагента, пошедшая на образование целевого продукта:
(1.1.)
где - концентрация целевого продукта во входном потоке.
Таблица 1.1