Лекция 4. Математическое моделирование и методы, используемые в задачах управления.
4.1. Общие положения.
Математические модели предприятия составляют для описания технологических процессов и формирования критериев управления на различных уровнях (локальных, блочных, общезаводских). В наиболее общем виде их записывают в форме отображении
Применительно к каждому энергоблок) конечное множество входных воздействий χ = {xj}∈Χ — изменения расходов воды, топлива и воздуха и т.д. К множеству выходных воздействий (сигналов) у={уi}∈Υ относят изменения мощности производства, производительности оборудувания и параметры, характеризующие состояние процесс на выходе технологической цепочки (давление, температура, энтальпия и др.).
Для отдельных моделей подходящим уровнем математической абстракции служат уравнения материального и энергетического балансов, по которым рассчитывают ТЭП технологии и предприятия в целом, а также дифференциальные уравнения (передаточные функции, комплексные частотные характеристики и др.), описывающие переходные процессы в установках и агрегатах. На основе этих уравнений определяется вид управляющих воздействий для достижения оптимальных значений ТЭП в установившемся и переходном режимах.
Пред составлением математических моделей предприятия необходимо определить каналы передачи регулирующих, управляющих и возмущающих воздействии для каждого объекта управления. При этом технологический объект управления (ТОУ), рассматриваемый в виде самостоятельного звена сложной системы, определяют как совокупность технологического оборудования и реализованного на нем по соответствующим технологическим инструкциям или регламентам технологического процесса производства .
В качестве объекта управления, характеризующего технологический процесс на предприятии в целом, обычно выбирают типичный поток. Технологический процесс, протекающий в таком потоке, можно представить в виде двух последовательных процессов: в паровом котле и турбогенераторе. Для укрупненных моделей предприятий дальнейшая детализация процессов нецелесообразна.
Вместе с тем, представление математической модели заводов в виде семейства независимых моделей двух вертикально соподчиненных подсистем — предприятие и технологическая нитка в соответствии с определением стратификации сложной системы будет неправомерным из-за несоблюдения условия независимости математических страт и нарушения ограничения. В самом деле, внешние возмущения со стороны ОС, поступающие на производство по двум каналам входных воздействий — сырью и мощности, оказывают влияние через общие шины, на основные выходные величины технологии и производства одновременно. Это вынуждает представлять модель в виде семейства одноуровневых моделей агрегированного (обобщенного) блока с единым технологическим процессом, состоящим из двух последовательных процессов.
4.2. Особенности технологического процесса
Экономические показатели и надежность объединенной систем управления зависят в основном от эффективности первичных производственных участков, вспомогательных цехов и подразделений.
Сущность технологического процесса состоит в поэтапном преобразовании различных видов сырья и материалов. Исходными продуктами этого процесса служат топливо, вода, сырье, заготовки, полуфабрикаты и т.д. Все это оценивают количеством (расходом, нагрузкой) и качеством и пр.
Специфическая особенность технологического процесса в теплоэнергетический производствах состоит в больших затратах энергоресурсов и сложности технологических процессов. Ввиду этого, а также из-за высоких требований к качеству продукции и соблюдения экологических норм необходимо непрерывно поддерживать строгое соответствие технологии и реальным процессом
Технологический процесс на предприятии в целом управляем.
Технологический процесс может выйти из под контроля лишь при чрезвычайных обстоятельствах — в связи с отказами основного технологического оборудования или наиболее важных элементов систем автоматизации.
Управление количеством исходных продуктов осуществляют дистанционно или автоматически посредством регулирующих органов.
Качество конечного продукта непрерывно контролируют. На него можно влиять с помощью специальных устройств. Невозможно изменять лишь качественные характеристики исходного продукта — топлива (за исключением тонкости помола твердого топлива, на которую можно воздействовать в процессе пылеприготовления).