Автоматизация управления процессами в печах подогрева. Контроль работы и розжига.
А теперь попроще =)
Регулирование процессов в ректификационных колоннах.
Автоматизация процессов перемещения жидкостей и газов.
Типовая схема процесса перемещения жидкости.
1.Объект управления - схема, приведенная на рис.1.
Рис.1.
Из емкости 1 насосом 2 по трубопроводу 3 жидкость перекачивается в емкость 4.
2. Показатель эффективности процесса - расход Q.
3. Цель управления процессом Q=Qзд.
4. Анализ типовой схемы как объекта управления:
Основные элементы, подлежащие анализу - трубопровод 3 и насос 2.
Основные параметры трубопровода как объекта управления.
внутренний диаметр d:
,
где Q –расход, м^3/с, v - скорость потока, м/с.
Скорость потока v = 0.5 – 2.5м/с.
Гидравлическое сопротивление трубопровода:
pгс = pск + pтр + pмс
потери давления на сообщение потоку скорости:
потери давления на преодоление трения потока о стенки трубопровода:
где = f(Re,l) - коэффициент трения.
потери давления на преодоление местных сопротивлений:
pмс = мс*pск,
где мс - коэффициент местного сопротивления.
Сопротивление, затрачиваемое на подъем жидкости на высоту h:
pпод = *g*h
Дополнительное сопротивление:
pдоп = p2 – p1
Полное сопротивление:
Мощность ,которую необходимо затратить на перекачивание:
N = pобщ*Q/(10^3*),
= н*п*д,:
где - полный к.п.д., насоса; н - к.п.д. насоса; п - к.п.д. передачи;
д - к.п.д. двигателя.
Схема трубопровода как объекта управления
Для типовой схемы процесса перемещения жидкости.
Рис.1.
Автоматизация процессов абсорбции.
Автоматизация промысловой подготовки нефти на упнг и газа на укпг и пхг.
Оптимальные системы управления. Критерии оптимальности.
Оптимальное управление — это задача проектирования системы, обеспечивающей для заданного объекта управления или процесса закон управления или управляющую последовательность воздействий, обеспечивающих максимум или минимум заданной совокупности критериев качества системы.
Для решения задачи оптимального управления строится математическая модель управляемого объекта или процесса, описывающая его поведение с течением времени под влиянием управляющих воздействий и собственного текущего состояния. Математическая модель для задачи оптимального управления включает в себя: формулировку цели управления, выраженную через критерий качества управления; определение дифференциальных или разностных уравнений, описывающих возможные способы движения объекта управления; определение ограничений на используемые ресурсы в виде уравнений или неравенств.
Наиболее широко при проектировании систем управления применяются следующие методы: вариационное исчисление, принцип максимума Понтрягина и динамическое программирование Беллмана.
Иногда (например, при управлении сложными объектами, такими как доменная печь в металлургии или при анализе экономической информации) в исходных данных и знаниях об управляемом объекте при постановке задачи оптимального управления содержится неопределённая или нечёткая информация, которая не может быть обработана традиционными количественными методами. В таких случаях можно использовать алгоритмы оптимального управления на основе математической теории нечётких множеств (Нечёткое управление). Используемые понятия и знания преобразуются в нечёткую форму, определяются нечёткие правила вывода принимаемых решений, затем производится обратное преобразование нечётких принятых решений в физические управляющие переменные.
Оптимальное управление: его цели и задачи.
Автоматическая система, которая обеспечивает наилучшие показатели качества при заданных реальных условиях работы и ограничениях, называется оптимальной. Есть 2 способа получения оптимальной системы. 1 – известна структура системы и надо найти оптимальные значения ее числовых параметров. 2 – система считается полностью неизвестной и требуется определить ее структуру и параметры.
К одной из основных задач теории оптимальных систем может быть отнесена оптимизация системы по точности, с которой воспроизводится подаваемый на вход системы полезный сигнал. Математически эта задача сводится к нахождению оптимальной структуры системы, обеспечивающей наилучшие показатели качества. В большинстве практических задач приходится учитывать ограничения, накладываемые на возможные изменения переменных и их производных, поэтому полное решение задачи вариационными методами невозможно.
Определять операции, которые должна производить оптимальная система над входной функцией, чтобы удовлетворить установленному критерию оптимальности. В случае разработки оптимальных по быстродействию систем требуется найти закон (алгоритм) изменения управляющего воздействия, обеспечивающий оптимальный переходный процесс.
Теория оптимальных систем позволяет оценить предельные возможности, которые могут быть достигнуты в оптимальной системе, и обосновать постановку вопроса о создании оптимальной системы в каждом конкретном случае.
Критерии оптимальности; их математические формы и физическое содержание.
В качестве критерия оптимальности могут быть приняты различные технические и технико-экономические показатели и оценки. Основными критериями качества автоматических систем являются стоимость разработки, изготовления и эксплуатации системы (С); качество функционирования (К); надежность (Н); потребляемая энергия (W);вес(G); объем(V); внешние условия нормального функционирования (Ф – температура, давление, влажность и т.д.). Каждый из этих критериев является некоторой функцией нескольких переменных.
Оптимальное называется такое управление, которое обеспечивает наилучший в каком-либо смысле переходный процесс в системе.
Критерий минимизирующей среднеквадратичную динамическую ошибку (критерий точности)
Критерий минимизирующей затраты энергии на управление (критерий экономичности)
Критерий минимизирующей затраты топлива
Критерий минимизирющей время переходного процесса в системе (критерий быстродействия)
t0- начало переходного процесса
tk – конец переходного процесса
Возможно использование комбинированных критериев
Где C – весовой коэффициент (весовая const), при этом
С<1, то доминирующей является динамическая точность
С>1, то доминирующей является экономичность
Равноценно требование к динамичности и экономичности
В настоящее время в практике наиболее часто используется критерий быстродействия (4), поскольку этот критерий имеет предельно ясный и однозначный физический смысл и, во – вторых, увеличение быстродействия системы способствует повышению производительности оборудования.
Основные методы решения задач оптимального управления.
Различают две задачи такого синтеза
1. Синтез оптимального управления как функция времени реализуемой разомкнутой САУ
U0(t) – управление в разомкнутой форме
2. Синтез оптимального управления как функции переменных состояния объекта
U0(X)
Основным методом решения обеих задач является принцип max Понтягина Л.С. (критерий указанного метода для решения других задач оптимизации используется метод классического вариационного исчисления и метод динамического программирования Беллмана). При этом для объекта 2-го порядка целесообразно использовать метод фазовой плоскости.
