Вопрос 12. Системный анализ технологического процесса как оу (структура, особенности моделей и динамических характеристик).

О бщие задачи управления ТОУ формулируются как задача минимизации, максимизации некоторого критерия (себестоимость, энерг. затраты, прибыли) при выполнении ограничений на технол. параметры, накладываемые регламентом. Для того, чтобы решить задачу управления, она должна быть формализована (описана мат. зависимостью). При формализации ТОУ ставится в соответствие его мат. модель – совокупность мат. зависимостей, отражающих те особенности объекта, которые существенны для данного процесса управления, т.о. модель ОУ видоизменяется в завис-ти от задачи и цели упр-ия→ одному и тому же объекту соответствует целая совокупность моделей, отражающая разнообразные стороны его функционирования. При управлении агрегатом, если решается задача авт. стабилизации, то используется линейная модель динамики (ПредатФ-я, ЧХ).

Для задач оптимизации используются модели статики (нелинейные модели). Решая задачу управления тех. процессом, его разбивают на отдельные участки, которые хар-ся небольшим числом переменных. Задачи управления отдельными стадиями обычно направлены на оптимизацию технологич. параметра или некоторого критерия, кот. легко вычисляется по измеренным режимным параметрам (производительность, расход энергии, концентрация продукта). Оптимизацию критерия проводят в рамках ограничений, задаваемых тех. регламентом. На основании задачи упр-ия отдельными стадиями пр-са формулир-ся задачи автом. регулирования тех. параметров для отдельных аппаратов. Анализ осн. аппаратов как объектов регулирования осущ-ся путем определения основных определенных групп переменных, характеризующих систему упр-ия независимо от физ. природы этих переменных.

ТОУ характеризуется тем, что в нем происходит взаимодействие материальных, и энергетических потоков, поэтому при реальном функционировании такого ОУ, можно выделить определенные группы переменных, характеризующих СУ независимо от физической природы этой переменой:

1. у- переменные, характеризующие состояние процесса. Их необходимо поддержать на определенном заданном уровне или изменять по определенному закону в соответствии с технологическим регламентом

Вектор управляющих величин определяется либо непосредственно, либо с помощью модели, т. е. состояния любой ТОУ характеризовать вектором управляющих величин с размерностью n

2. μ- переменные, изменением которых СУ может воздействовать на ОУ с целью управления – вектор управляющих (регулирующих) воздействий с размерностью т

Управляющие воздействия – организованные воздействия, реализуются с помощью средств воздействия на процесс

3. переменные, изменения которых не связаны с воздействиями СУ, те, которые характеризуют влияние внешних условий на ОУ -

По характеру и особенностям влияния на поведение объекта, возмущающие воздействия: внутренние и внешние

Внутреннее возмущение – возмущение, которое совпадает с управляющим воздействием

Внешнее возмущение – возмущение, определяемое потребителем (например, изменение нагрузки). Измеримое и неизмеримое

Рассматривая СР ТОУ, приходится учитывать следующие специфические особенности ТОУ:

1. сложность и малоизученость хим реакции, процессов тепло и массообмена. Определен мат. описание объектов экспериментальным путем

2. не стационарность статических и динамических характеристик, возникающих из-за постоянного отравления катализатора, образования накипи, осадков, изменение окружающих условий. Не стационарность затрудняет задачу автоматизации, т. к. приходится в процессе эксплуатации переналаживать АСР

3. наличие многочислен. источников шума и возмущений (пульсация расходов сырья, теплоносителя, колебаний давления и т. д.)  при получении мат. описания и при исследовании св-тв системы необходимо использовать методы мат. статистики и теорию вероятности

4. наличие внутренних прямых и обратных связей между управляемыми координатами и управляющими воздействиями

5. большая инерционность промышленных объектов, наличие элементов технологического оборудования, создающее существенное запаздывание сигнала

6. трудность проведения длительных экспериментов по наладке СУ в режиме нормальной эксплуатации технологического оборудования