Автоматическая система взаимно инвариантного векторного управления переменными технологического состояния аппарата приготовления раствора

Целью данной работы является повышение эффективности автоматизации технологических процессов химической промышленности и родственных ей отраслей. Рассматривается типичный для отрасли процесс приготовления раствора и решается задача разработки векторного закона управления, эффективного как в плане интенсивности или быстродействия, так и в плане взаимной инвариантности процессов управления различными технологическими переменными. Для решения этой задачи использован подход к синтезу законов управления на основе желаемых характеристик синтезируемой системы управления. При построении желаемой математической модели управляемого аппарата приготовления раствора задействована математическая модель квазиоптимального по быстродействию управления. В результате синтеза сформулирован достаточно сложный нелинейный векторный закон управления, который, однако, обеспечивает все свойства, заложенные в парадигму его построения и реализации. Выполнено имитационное моделирование многоконтурной системы автоматического управления с реализацией синтезированных законов и исследование построенной модели. Это позволило полностью подтвердить абсолютную автономность управления уровнем раствора выходного потока в аппарате, а также его концентрацией. Кроме того, доказана независимость управляемых переменных от изменения нагрузки - расхода приготавливаемого раствора. Полученные данные могут быть использованы на химических и родственных им производствах (пищевых, нефтеперерабатывающих и др.). Материалы и результаты представленных исследований показывают, что для эффективного синтеза векторных законов управления нелинейными многосвязными объектами метод эталонных математических моделей может использоваться в сочетании с парадигмой квазиоптимизации быстродействия этих законов.

технологический процесс, аппарат, приготовление раствора, математическая модель, переменная состояния, закон управления, автономность, многосвязность, быстродействие, technological process, apparatus, solution preparation, mathematical model, state variable, control law, autonomy

1. Фёдоров, А. Ф. Системы управления химико-технологическими процессами / А. Ф. Фёдоров, Е. А. Кузьменко. - Томск : Изд-во Томского политехнического университета, 2009. - 213 с.

2. Решетняк, Е. П. Системы управления химико-технологическими процессами / Е. П. Решетняк, А. К. Алейников, А. В. Комиссаров. - Саратов : Саратовский военный институт биологической и химической безопасности, 2008. - 416 с.

3. Беспалов, А. В. Системы управления химико-технологическими процессами / А. В. Беспалов. - Москва : Академкнига, 2007. - 690 с.

4. Бородин, И. Ф. Автоматизация технологических процессов / И. Ф. Бородин, Ю. А. Судник. - Москва : КолосС, 2004. - 344 с.

5. Нейдорф, Р. А. Теория автоматического управления в технологических системах : учебное пособие / Р. А. Нейдорф, Н. С. Соловей. - Ухта : Институт управления, информации и бизнеса, 2005. - 212 с.

6. Решетняк, Е. П. Электронный конспект лекций по дисциплине АСУТП / Е. П. Решетняк. - Саратов : СГАУ, 2009. - 213 с.

7. Нейдорф, Р. А. Моделирование химико-технологических процессов на микро-ЭВМ : учебное пособие / Р. А. Нейдорф, А. В. Ситников. - Новочеркасск : НПИ, 1986. - 88 с.

8. Нейдорф, Р. А. Инварианты объектов синергетического управления в химической технологии / Р. А. Нейдорф // Современная прикладная теория управления. Ч. III. Новые классы регуляторов технических систем / Под ред. А. А. Колесникова. - Таганрог : Изд-во ТРТУ, 2000. - С. 238-256.

9. Математическое моделирование химико-технологических процессов : учебное пособие / А. М. Гумеров [и др.]. - Казань : Изд-во Казанского государственного технологического университета, 2006. - 216 с.

10. Параметрическая идентификация трудноопределимых констант математических моделей автоматизированных систем участков магистральных газопроводов / Р. А Нейдорф [и др.] // Вестник Дон. гос. техн. ун-та. - 2012. - № 2 (63), вып. 2. - С. 56-61.

11. Мохсен, М. Н. Синтез законов квазиоптимального управления технологическими объектами первого порядка [Электронный ресурс] / М. Н. Мохсен, Р. А Нейдорф // Инженерный вестник Дона. - 2015. - № 4. - Режим доступа: http://ivdon.ru (дата обращения: 15.01.16).

12. Нейдорф, Р. А. Нелинейное ускорение динамических процессов управления объектами первого порядка с учетом ограниченности воздействий / Р. А. Нейдорф // Вестник Дон. гос. техн. ун-та. - 1999. - С. 13-21.

13. Синтез законов управления в технических системах : учебное пособие. Ч. 1. Инженерные методы синтеза законов управления в технических системах по эталонным математическим моделям / Р. А. Нейдорф [и др.] ; под общ. ред. Р. А. Нейдорфа, З. Х. Ягубова. - Ухта : УГТУ, 2000. - 168 с.

14. Нейдорф, Р. А. Инженерные методы синтеза автоматических систем управления : учебное пособие / Р. А. Нейдорф, Н. С. Соловей ; под общ. ред. Р. А. Нейдорфа. - Ухта : УГТУ ; Ростов-на-Дону : РГАСХМ, 2004. - 255 с.

15. Нейдорф, Р. А. Эффективная аппроксимация кусочных функций в задачах квазиоптимального по быстродействию управления / Р. А. Нейдорф // Математические методы в технике и технологиях - ММТТ-2000 : сб. тр. междунар. науч. конф. - Санкт-Петербург, 2000. - Т. 2. - С. 18-22.

16. Neydorf, R. Synthesis of Time Quasi-Optimal Asymptotically Stable Control Laws [Электронный ресурс] / R. Neydorf // SAE International. - 2015. - 15 сентября. - Режим доступа: http://papers.sae.org/2015-01-2481 (дата обращения: 20.01.16).