Робастная система управления химическим реактором

В блоке 7 выводится на печать найденное критическое значение относительной погрешности, при котором динамическая система (4.1) - (4.5) теряет робастную устойчивость.

Для редуцированных моделей (4.2) - (4.6), (4.3) - (4.7) и(4.4) - (4.8) процесс исследования робастной устойчивости выполняется полностью, применяя все блоки программы (рис.4.1)

Исследование влияния постоянной Т на робастную устойчивость редуцированных систем проводится с помощью программы, блок-схема которой показана на рис. 4.2. Эта блок-схема аналогична предыдущей, за исключением блока 3, в котором выполняется умножение полинома A(p)*R(p)на двучлен Tp+1.

В процессе исследования, здесь определяется график зависимости от значений постоянной времени Т отклонений коэффициентов модели процесса, критических по условию робастной устойчивости замкнутой системы автоматизации. С этой целью значению Т придается некоторое значение и описанная выше процедура исследования робастной устойчивости повторяется до получения значения.

Затем определяются значения при других значениях , Значения увеличиваются до тех пор, пока система не окажется на границе устойчивости уже при расчетных значениях параметров математической модели автоматизируемого процесса.

Аналогично проводится исследование робастной устойчивости замкнутых систем и для моделей (4.2)- (4.6), (4.3)- (4.7),(4.4)- (4.8).

На основе данных, полученных с помощью обеих программ, построены графики, приведенные на рис. 4.3, где модель 1 - ВР, модель 2 - БР, модель 3 - МР, а также исходная математическая модель.

Графики, приведенные на рис. 4.3, показывают зависимость отклонений коэффициентов математических моделей технологического процесса дистилляции, критических по условию робастной устойчивости соответствующих систем автоматизации, от значений малой постоянной времени Т, неучтенной при их синтезе. Полученные графики свидетельствуют о необходимости учета влияния неучтенных при синтезе малых постоянных времени на устойчивость систем автоматизации, так как значение этих постоянных довольно сильно влияет на робастную устойчивость редуцированных систем.

На основе графика, приведенного на рис. 4.3 также можно заключить что, все методы редукции применимы лишь при очень малой длительности отсекаемой динамики. В рассмотренных выше случаях отсеченная динамика незначительно уменьшала робастную устойчивость редуцированных систем, если её длительность примерно на порядок меньше доминирующей динамики.

Полученные результаты позволяют сделать следующие выводы:

1. Допустимые по робастной устойчивости отклонения параметров технологических процессов и объектов управления могут служить «оценкой степени робастной устойчивости» как редуцированных, так и не редуцированных синтезируемых систем.

2. Чем больше длительность «быстрой динамики», отсеченной при синтезе замкнутых систем, тем меньше степень робастной устойчивости редуцированных систем.

3. Метод модальной редукции является неоднозначным и может приводить к редуцированным системам, как с большей, так и с меньшей степенью робастной устойчивости, по сравнению с временной редукцией.

4. Метод балансной редукции приводит к редуцированным системам с наименьшей степенью робастной устойчивости по сравнению с другими методами редукции.

5. Существует оптимальная модальная редукция линейных динамических управляемых систем, при которой степень робастной устойчивости замкнутых редуцированных систем является наибольшей.5. Выбор технических средств

Для реализации полученного закона управления необходимо выбрать технические средства, такие как датчики, для измерения и преобразования различных величин, микроконтроллер для расчета численных значений управляющего воздействия.

Датчик - это элемент измерительного, сигнального, регулирующего или управляющего устройства, преобразующего контролируемую величину в сигнал, удобный для измерения, передачи, хранения, обработки, регистрации, а иногда и для воздействия им на управляемые процессы. Или проще, датчик - это устройство, преобразующее входное воздействие любой физической величины в сигнал, удобный для дальнейшего использования.

Различают два класса датчиков:

- аналоговые датчики, т.е. датчики, вырабатывающие аналоговый сигнал, пропорционально изменению входной величины;

- цифровые датчики, генерирующие последовательность импульсов или двоичное слово.

Требования, предъявляемые к датчикам:

- однозначная зависимость выходной величины от входной;

- стабильность характеристик во времени;

- высокая чувствительность;

- малые размеры и масса;

- отсутствие обратного воздействия на контролируемый процесс и на контролируемый параметр;

- работа при различных условиях эксплуатации;

- различные варианты монтажа.

Датчик давления КОРУНД - ДД - 105 до 4 МПа. Датчики устойчивы к воздействию температуры окружающего воздуха в диапазоне рабочих температур от -40°С до +80°С. Датчики выдерживают кратковременное (импульсное, скачкообразное с последующим спадом до рабочих условий) воздействие температуры контролируемой среды в пределах от -60°С до +125°С. При этом погрешность датчика за пределами диапазона рабочих температур не нормируется. Датчики, в зависимости от заказа, могут поставляться для работы во взрывоопасных и взрывобезопасных условиях Датчик с выходным сигналом 4 - 20 мА Пределы допускаемой основной погрешности датчиков, выраженные в процентах от диапазона изменения выходного сигнала, равны ±0,15; ±0,25; ±0,5; ±1,0 %

Вариация выходного сигнала датчика не превышает 0,05%. Зона нечувствительности датчика не превышает 0,1% от диапазона измерений. Напряжение питания датчиков Uпит=24 В.

В качестве датчика температуры возьмем термопреобразователь ТСПУ Метран - 276, который приведен на рис. 5.1.

Рис. 5.1 Датчик температуры

Технические характеристики термопреобразователя приведены в таблице5.1.

Напряжение питания 24 В постоянного напряжения. Схема подключение приведена на рис. 5.3, Rн-сопротивление нагрузки Ом, G-источник питания. Выходной сигнал 4-2 мА.

Перейдем к выбору преобразователядля измерения расхода жидкости. В качестве датчика в работе используется кориолисовый расходомер Метран-360 -R100F, внешний вид которого приведен на рис. 5.4. Измеряемая среда - газы и жидкости, эмульсии и суспензии, а также нефть и т.д. Параметры измеряемой среды:

- температура -40…125?;

- рабочее избыточное давление в трубопроводе до 30 Мпа;

- пределы основной относительной погрешности измерений массового и объемного расходов жидкостей ±0,5%.

Таблица 5.1. Технические характеристики термопреобразователя

Тип и использование термопреобразователя	НСХ	Выходной сигнал,мА	Диапазон преобразуемых температур,	Предел допустимой основной приведенной погрешности, №	Зависимость выходного сигнала от температуры
TXAY Метран-271	К	4-20	-40…600,0…600, 0…800,0…900, 400…900,0…100	0,5;1,0	линейная
TXAY Метран-271-Exia			0…600, 0…800
TXAY Метран-271-Exd
TXAY Метран-274	1000м	0-5, 4-20	-50…100,-50…150 ,-50…50,0…50, 0…100, 0…150, 0…180	0,25;0,5	линейная
TXAY Метран-274-Exia		4-20
TXAY Метран-274-Exd
TXAY Метран-276	10000П	0-5, 4-20	-50…100,-50…150 ,-50…50, 0…100, 0…200, 0…300, 0…400, .500	0,25;0,5	линейная
TXAY Метран-276-Exia		4-20
TXAY Метран-276-Exd



Рис. 5.2 Кориолисовый расходомер Метран - 360 - R100F

Основные преимущества:

- высокая точность измерения параметров в течение длительного времени;

- возможность работы вне зависимости от направления потока;

- отсутствие прямолинейных участков трубопровода до и после расходомера;

- надежность работы при наличии вибрации трубопровода, при изменении температуры и давлении рабочей среды;

- длительный срок службы и простота обслуживания благодаря отсутствию движущихся и изнашивающихся частей.

На выходе у расходомера формируется унифицированный токовый сигнал 4…20 мА. В качестве источника питания используется стабилизатор постоянного напряжения 24. Электрическая схема подключения расходомера приведена на рис. 5.5.

Перейдем к выбору датчика давления. Исходя из заданного диапазона измерения и требуемой точности, выбран датчик разности давления Метран - 100 - ДД, внешний которого приведен на рис. 5.3.



Рис. 5.3 Измерительный датчик давления Метран- 100 - ДД

Технические характеристики:

- Измеряемые среды: жидкость;

- Диапазон измерения давления: от 4 до 250 кПа;

- Основная приведенная погрешность измерения до ±0,1%;

- Диапазон перенастроек пределов измерений до 25:1;

- Исполнения: обыкновенное и взрывозащещенное;

- Межповерочный интервал - 3 года;

- Гарантируемый срок эксплуатации - 3 года;

Для измерения уровня в резервуаре используется датчик гидростатического давления, схема подключения которого к ректору приведена на рис. 5.4.

Рис. 5.4 Датчик гидростатического давления

Давление столба жидкости определяется таким факторами, как уровень жидкости от объёма резервуара и его формы и определяется по формуле:

(5.1)

Рассматриваемый датчик питается от 24 В постоянного напряжения. На выходе токовый сигнал 4…20 мА. Электрическая схема его подключения приведена на рис. 5.5.

Рис. 5.5 Электрическая схема подключения датчика гидростатического давления

Для отображения температуры и давления в реакторе используется автономный цифровой индикатор Метран - 620. На его входы подаются выходные сигналы датчиков, с унифицированным выходом сигналом 4-20 мА, установленных на ректоре. Функциональная схема этого индикатора приведена на рис. 5.9, в котором токовая петля 4-20 мА.

Основные технические характеристики:

- питание индикатора осуществляется от токовой петли датчика, напряжение питания не превышает 4 В;

- относительная погрешность индикации текущего значения измеряемой величины ±0,5%;

- масса не более 0,2 кг;

Для питания регулятора химического реактора выбран блок питания фирмы JUMOTN-22. Внешний вид этого блока показан на рис.5.6.



Рис.5.6 Блок питания

Питается от сети 220 В переменного напряжения. На выходе 24 В постоянного напряжения.

Для питания датчиков выбран блок питания Метран - 602, внешний вид которого приведен на рис. 5.7.

Рис. 5.7 Блок питания Метран - 602

Блок питания Метран-602 предназначен для преобразования сетевого напряжения 220 В в стабилизированное напряжение 24 В и питания датчиков с унифицированным выходным токовым сигналом. Блок питания состоит из сетевого трансформатора и двух независимых каналов, каждый из которых имеет стабилизатор, схему электронной защиты. Схема электронной защиты предназначена для защиты питания от перегрузок и коротких замыкания в нагрузке. Блок питания автоматически выходит на рабочий режим после устранения замыкания в нагрузке.

Для реализации управления применяется микроконтроллер, схема которого показана на рис. 5.8.

Рис. 5.8. Схема микроконтроллера

6. Технико-экономическое обоснование ВКР

Заданием данной выпускной квалификационной работы является разработка программного продукта, который бы исследовал робастную устойчивость динамических систем и улучшения её с целью выгоды.

Во многих современных технических ВУЗах большое внимание уделяется теории автоматического управления, а также исследованию робастности, но созданного конечного программного продукта на рынке нет, поэтому данная разработка имеет большую актуальность в век информационных технологий.

В квалификационной работе был разработан процесс автоматизации дистилляции нефти. Исследования показали как влияет малая постоянная времени T, не учтенную ранее при синтезе, на робастную устойчивость системы.

Затраты на техническую подготовку производства, включают в себя: заработную плату разработчиков, состоящую из основной, дополнительной заработных плат и начислений, материальные затраты и накладные расходы.

Затраты на техническую подготовку производства (Зпс) рассчитываем по известной формуле:

Зпс = М+Пок+Зо+Зд+Зс.нуж+Рпр+Рн+Камор(руб.), (6.1)

М - стоимость использованных материалов; Пок - стоимость покупных коплектующих (руб.); Зо - основная заработная плата разработчиков ПС (руб.); Зд - дополнительная заработная плата разработчиков ПС (руб.); - отчисления на социальные нужды (руб.); Рпр - прочие прямые расходы (руб.); Рн - накладные расходы (руб.); Камор - коэффициент амортизации (руб).

6.1 Расчет себестоимости используемых материалов

Для определения экономического эффекта от внедрения новой разработки необходимо знать ее себестоимость. Себестоимость - один из важнейших показателей, отражающих степень использования материальных и трудовых затрат, уровень организации производства, состояние техники и технологий, качество продукции [21], [22].

Таблица 6.1- Расчет себестоимости используемых материалов

Наименование материала	Цена за единицу изм. (руб)	Расход на разработку	Коэффициент, КТ	Сумма (руб)
Бумага для принтера А3	200	2	1,12	448
Папка для бумаг	30	2	1,12	67,20
Итого:				М=515,2

6.2 Расчет средств на закупку оборудования

В расходы на приобретение покупных комплектующих необходимо включить стоимость необходимых для разработки, отладки и сдачи заказчику покупных изделий, таких как, магнитные носители (дискеты), сервисных программ, систем и языков программирования и т.д. Расчет стоимости комплектующих приведен в таблице 6.2.

Таблица 6.2 - Расчет стоимости покупного оборудования

Наименование покупных комплектующих	Цена за ед., руб.	Расход на разработку шт.	Коэффициент, Кн	Сумма, руб
USB-накопитель 1 Гб	250	1	1,15	287,5
MS Office	2000	1	1,15	2300
Windows 2010	2590	1	1,15	2978,5
Ноутбук ASUS	20000	1	1,5	30000
ИТОГО:				Пок=35566

Коэффициент амортизации рассчитываем по формуле:

Камор=(Ц(сумма)*20%)/100%, (6.2)

где Ц - средства на закупку комплектующих.

Камор=35566*0,2=7152, чтобы узнать Камор в месяц, необходимо Камор/12=596. А так как срок на создание разработки 8 месяцев, тогда 596*8=4768. Это число необходимо прибавить к общим затратам на разработку методики.

6.3 Расчет основной и дополнительной заработной платы

Основная заработная плата разработчиков определяется содержанием работ, квалификацией исполнителей, трудоемкостью, тарифными ставками.

Данная выпускная квалификационная работа относится к прикладным видам исследований, так как конечным результатом исследований является разрешение конкретных научных проблем для создания новых научных изделий.

В разработке программного средства в условиях дипломного проектирования принимают участие разработчик категории: инженер-программист (дипломник).

Для определения абсолютных значений трудоемкости каждого этапа примем суммарную трудоемкость работ инженера-программиста. Для данных расчетов примем:=170 час;

Месячный оклад инженера-программиста 6100 руб. Тогда часовые ставки программиста составляют: lпр= 6100/170 = 35,8 руб.

Расчет основной заработной платы приведен в таблице 6. 3.

Таблица 6.3 Расчет основной заработной платы

Название этапов работ	Квалификация	Тарифная ставка, руб./час	Длительность этапа, час	Всего, руб.
Составление ТЗ	профессор	40	2	80
Анализ ТЗ, обзор научно- технической литературы, выбор и обоснование способа решения задачи	инженер	35,8	10	350
Анализ теоретических моделей	инженер	35,8	10	350
Программирование проекта	инженер	35,8	100	3580
Оформление пояснительной записки	инженер	35,8	32	1145,6
ИТОГО:	154	Зосн=5505,6

Рассчитаем сумму дополнительной заработной платы из расчета 10 % от основной заработной платы, получим: .

Отчисления на социальные нужды 30 % от суммы основной и дополнительной заработных плат: .

Расчет прочих прямых расходов. К прочим прямым расходам, понесенным разработчиком, следует отнести:

- затраты на приобретение специальной литературы, а именно книги "MATLAB 12 справочное пособие стоимостью 450 руб.;

- затраты на оплату времени работы в Интернет, равные 300 рублям за месяц безлимитного подключения.

Всего прочие прямые расходы составили руб.

6.4 Расчёт накладных расходов

Накладные расходы рассчитываются по формуле:

руб. (6.3)

Все расчеты затрат на разработку сведены в таблицу 6.4

Таблица 6.4 - Общие расчеты разработку проекта

Наименование статьи расходов	Сумма, руб.
Материалы	515,2
Покупные комплектующие	35566
Камортизации за 8 месяцев	4768
Основная заработная плата разработчиков данной разработки	5505,6
Дополнительная заработная плата разработчиков данной разработки	550,65
Отчисления на социальные нужды	1816,848
Прочие прямые расходы	750
Накладные расходы	3578,64
ИТОГО:	Зпс=48282,9

6.5 Оценка экономического эффекта

Упрощённо эффективность внедрения новых информационных технологий может быть определена как экономия эксплуатационных расходов. Годовую экономию рассчитаем по формуле:

Эг=Р1-Р2, (6.4)

где Р1 и Р2 - соответственно эксплуатационные расходы до и после внедрения.

В рамках данного дипломного проекта Р1=500000 руб, Р2=150000 руб. Тогда Эг=350000 руб.

Ожидаемую эффективность рассчитываем по формуле:

Эо=Эг-Ен*Кп, (6.5)

где Кп - капитальные затраты на производство; Ен - нормативный коэффициент, определяется как: 0,15.

Тогда ожидаемая эффективность составит:

Эо=350000-0,15*48282,9=342757,6

Величина капитальных вложений может складываться из стоимости самой информационной системы, приобретаемых компьютеров, сетевого оборудования и других устройств, программных продуктов или лицензией на их использование, затрат на установку, внедрение, адаптацию, изучение и сопровождение программных комплексов, оценки потерь ввиду кадров и т.д, а также всех текущих затрат.

7. Безопасность и экологичность ВКР

7.1 Описание и назначение разработки

Основным назначением разрабатываемой методики является изучение влияние различных методов редукции математических моделей динамических процессов и объектов на робастную устойчивость замкнутых систем, синтезированных на основе редуцированных моделей. В работе был разработан процесс автоматизации дистилляции нефти. Выявлено влияние малой постоянной времени T, не учтенную ранее при синтезе, на робастную устойчивость системы. На основе полученных результатов можно заключить, что системы автоматизации, синтезированные на основе моделей, редуцированных различными методами, имеют разные запасы устойчивости.

7.2 Идентификация потенциальных, вредных и опасных факторов, тяжести и напряженности трудового процесса

Таблица 7.1 Анализ опасных и вредных факторов. Показатели тяжести и напряженности разработчика

№ п/п	Фактическое значение	Нормативное значение	Класс условий труда
1.1. Физические факторы
1.1.1. Температура воздуха
Холодный период года	23 °С	22-24 °С	Iа
Теплый период года	23 °С	23-25 °С	Iа
1.1.2. Относительная влажность воздуха	45 %	40-60 %	Iа
1.3. Виброакустические факторы
1.31. Шум	30	31,5	1
1.4. Световая среда
1.4.1. Освещенность рабочей поверхности при искусственном освещении	295	300	1
1.5. Неионизирующие излучения
1.5.1. Переменное электромагнитное поле (промышленная частота 50 ГЦ)	3.5 кВ/м	5 кВ/м	2
4. Тяжесть трудового процесса
4.3. Стереотипные рабочие движения	156000	более 56000	3.2
4.5. Рабочая поза	Свободная, удобная поза, возможность смены рабочего положения тела. Нахождение в позе стоя до 40 % времени смены.	Свободная, удобная поза, возможность смены рабочего положения тела. Нахождение в позе стоя до 40 % времени смены.	1
5. Напряженность трудового процесса
5.1. Длительность сосредоточенного наблюдения	50	26 - 50	2
5.2. Плотность сигналов (световых, звуковых) и сооб-щений в единицу времени	170	76 - 175	2
5.3. Число производственных объектов одновременного наблюдения	8	6 - 10	2
5.4. Нагрузка на слуховой анализатор	Разборчивость слов и сигналов от 100 до 90 %. Помехи отсутствуют	Разборчивость слов и сигналов от 100 до 90 %. Помехи отсутствуют	1
5.5. Активное наблюдение за ходом производственного процесса	21	20 и более	1
5.7. Нагрузка на голосовой аппарат	10	до 16	1
Окончательная оценка напряженности труда:
Напряженность труда легкой степени	9
Напряженность труда средней степени	4
Напряженный труд 1 степени (3.1)	0
Напряженный труд 2 степени (3.2)	1
Окончательная оценка напряженности труда	«Допустимый» (2 класс)

7.3 Меры по улучшению условий труда

Персонал для работы готовится специально. К работе допускаются лица, достигшие 18-летнего возраста, прошедшие специальную подготовку.

Для безопасности работы электрооборудования осуществляются организационные мероприятия. Организационными мероприятиями являются:

- допуск рабочих, квалификационная группа которых не ниже 3;

- инструктаж по технике безопасности;

- оформление перерывов в работе, переводов на другое рабочее место, окончания работы.

Гигиенические мероприятия. После окончания рабочего дня проводится влажная уборка помещения. На рабочих местах большое значение отводится созданию комфортных условий труда, которые обеспечиваются параметрами микроклимата и степенью запыленности воздуха.

Организационно-технические мероприятия. Для уменьшения статико-динамической нагрузки необходимо ввести следующие меры:

- в помещении для работника иметь кресло с подлокотниками;

- через каждый час работы проводить гимнастику (3-5 минут);

- после каждого часа работы делать десятиминутный перерыв;

- ввести частые 3-х, 4-х минутные перерывы так, чтобы время отдыха составляло 25 % от общего времени работы за рабочим местом.

В целях снижения напряженности и снижения интеллектуальной нагрузки необходимо ввести следующие меры:

- ввести прослушивание музыки и просмотр развлекающих видеороликов для снижения интеллектуальной нагрузки и улучшения режимов труда и отдыха;

- качественные отладка и настройка системы контроля климата и ее активное применение для снижения степени ответственности за результат деятельности оператора;

- разработать план действий, инструкцию для работника.

В качестве источников света при искусственном освещении применялись люминесцентные лампы типа ЛБ. Коэффициент пульсаций не должен превышать 5%. Эта величина коэффициента достигается тем, что в освещении каждой точки рабочей поверхности участвуют осветительные лампы, присоединенные к различным фазам трехфазной сети.

Уменьшение слепящего воздействия достигается: увеличением высоты установки светильников, уменьшением яркости светильников, путем закрытия источников света светорассеивающими стеклами. Мерой защиты от прямой блесткости служат защитный угол, рассеиватели из прозрачного стекла. Отраженная блескость устраняется таким расположением светильников, чтобы отраженные поверхностью лучи не попадали в глаза, т.е. создать боковое или заднебоковое освещение.

Кроме вышеописанных рекомендаций, важным фактором профилактики зрительных заболеваний является правильный выбор видеоадаптера и монитора.

Помещение имеет естественное и искусственное освещение.

С целью снижения напряженности труда по критерию восприятия и оценки сигналов, необходимо установить стандарты, которые определяют оформление инструкций для оператора. Они бы исключили нагрузку по переводу значений из одного масштаба в другой.

Таким образом, все критерии напряженности труда, при принятии соответствующих мер могут быть снижены до класса первого, что соответствует допустимым условиям труда [20].

. Технические мероприятия. Для того чтобы предотвратить поражения электрическим током необходимо применение защитного заземления до 4 Ом.

В электроустановках напряжением до 1000 В. в сети, с изолированной нейтралью, сопротивление заземляющего устройства должно быть не более 4 Ом. По периметру здания проходит общая шина заземления, к ней подключены все корпуса приборов. Так же для защиты от поражения электрическим током помещение оборудовано устройством защитного отключения от сети.

Анализ причин возможных отказов системы управления.

7.4 Пожарная безопасность

Источниками зажигания в помещении могут оказаться электронные схемы, устройства электропитания, кондиционирования, где в результате различных нарушений образуются перегретые элементы, электрические искры и дуги, способные вызвать загорание горючих материалов.

Надёжная работа отдельных элементов и электронных схем в целом обеспечивается только в определённых интервалах температуры, влажности и при заданных электрических параметрах.

Помещение оператора ПК имеет II степень огнестойкости - несгораемые; при возгорании предметов внутри здания, оно охватывается огнём не ранее, чем через 3-4 часа. Помещение, в котором работает оператор, по взрыво и пожароопасности относится к категории В3*(НПБ 105-03, СниП 21-07-97*), так как присутствуют трудногорючие и горючие материалы, которые могут гореть при взаимодействии с кислородом: пластмасса, проводка, дерево, ткани. В лаборатории имеется огнетушители углекислотныйи ОУ-5, ОП 2(3) и установка пожарной сигнализации АПС с дымовым извещателем ИПД-3.1М7.4.

7.5 Защита окружающей природной среды

ПК сегодня поддерживают многие стандарты, предписывающие уменьшение негативных воздействий на окружающую среду. Таковы, например, стандарт сокращения энергопотребления EnergyStar или серия стандартов для мониторов ТСО.

Применение современных стандартов сокращения энергопотребления в совокупности с уменьшением времени использования электрических приборов ведут к значительному сбережению энергоресурсов, а значит и к снижению потребления природных ресурсов, а также вредного воздействия на окружающую среду, возникающего при производстве электроэнергии.

Заключение

В выпускной квалификационной работе проведен анализ свойства робастной устойчивости редуцированных систем управления. Большинство методов редукции динамических систем состоят в отсечении быстрой динамики управляемых систем в процессе синтеза. Проведенное исследование свидетельствует о существенном влиянии отсеченной при синтезе динамики на робастную устойчивость замкнутых динамических систем, уменьшая её. Различные методы редукции, как правило, приводят к различным характеристикам робастности результирующих систем. Практически, все методы редукции применимы лишь при очень малой длительности отсекаемой динамики.

С использованием полученных результатов синтезирована система автоматического управления химического реактора-дистилляционной колонны. При этом используется метод аналитического синтеза систем с правлением по выходу и воздействиям. Проведено моделирование синтезированной системы с помощью пакета программ MatLab 12. Разработанная система управления удовлетворяет требованиям технического задания, т.е. она является асимптотически устойчивой, характер процесса управления апериодический, и разделение исходной бензино-толуоловой смеси на фракции происходит с достаточной степенью эффективности.

В работе проведено технико-экономическое обоснование проекта. Показано, что применение редуцированных систем существенно снижают расходы на закупки используемых материалов и оборудования.

Рассмотрены вопросы безопасности и экологичности проекта, проанализированы потенциально вредные и опасные факторы, напряженность трудового процесса; разработаны меры по улучшению условий труда; рассмотрены вопросы пожарной безопасности в лаборатории, а также вопросы защиты окружающей природной среды.

Библиографический список

1. Тютиков В. В., Таpаpыкин С. В. Робастное модальное управление технологическими объектами. Иваново: Изд-во ИГЭУ, 2006. 256 с.

2. Гайдук А.Р. Синтез систем управления при слабо обусловленной полноте объектов // Автоматика и телемеханика. 1997. № 4. С. 133-144.

3. Харитонов, В.Л. Асимптотическая устойчивость семейства систем линейных дифференциальных уравнений/ В.Л. Харитонов// Дифференц. уравнения. - 1978. - Т. 1. - №11.

4. Гайдук А.Р. Теория автоматического управления: Учебник. М.: Высшая школа, 2010.

5. Филимонов А.Б., Филимонов Н.Б. Концепция модальной редукции моделей динамических систем // Мехатроника, автоматизация, управление. № 12. 2013. С. 2-8.

6. Гайдук А.Р. Теория и методы аналитического синтеза систем автоматического управления (Полиномиальный подход). - М.: Физматлит, 2012.

7. Никульчев Е.В., Мотиенко Т.А. Задачи анализа и синтеза систем автоматического управления в MATLAB. Учеб. пособие. М.: Изд-во МТИ, 2014.

11. Лазарев Ю.И. Моделирование процессов и систем в MATLAB. СПб: Питер, 2005.

12. Рабинович Г.Г. Расчеты основных процессов и аппаратов нефтепереработки. М: Химия, 1979.

15.Гайдук А.Р., Плаксиенко Е.А. Синтез динамических систем по требуемым показателям качества // Мехатроника, автоматизация, управление. № 4. 2008. С.7-12.

16. Гайдук А.Р., Беляев В.Е., Пьявченко Т.А. Теория автоматического управления в примерах и задачах с решениями в MATLAB. СПб.: «Лань», 2011.

17. Методы классической современной теории автоматического управления: Учебник. /Под ред. Н.Д. Егупова. В 3-х т. М.: Изд-во МГТУ, 2000.

18. Гайдук А.Р. Непрерывные и дискретные динамические системы. М.: «Учлитвуз», 2004.

20. Бакаева Т. Н. Безопасность жизнедеятельности. Часть II: Безопасность в условиях производства: Учеб. пособие. Таганрог: ТРТУ, 1997г.

21. Системы противопожарной защиты. Нормы и правила проектирования СП 5.13130.2009.

22. Определение категорий помещений, зданий и наружных установок по взрывопожарной и пожарной опасностиСП 12.13130.2009.

23. БрусницинЮ.В. Методические указания по выполнению курсовых и дипломных проектов на тему «Экономическое обоснование инженерных разработок». Таганрог: Изд-во ТРТУ. 1993.

24. Тычинский А. В. Методические указания по выполнению технико-экономического обоснования разработок квалификационных работ. Маркетинговый подход. Таганрог: Изд-во ТРТУ, 2005.

27. Гайдук А.Р., Бесклубова К.В. Исследование влияния структурных возмущений на устойчивость динамических систем. Наука и образование на рубеже тысячелетий. Сборник научно-исследовательских работ. Выпуск 1. Кисловодск: Изд-во КГТИ, 2014. С. 42-49. ISBN 978-5-904519-39-1.

31. Балберин В.В. Сбалансированные модели скалярных систем // Электронное моделирование. Том 10. 1988. № 5. С. 6-10.

Размещено на Allbest.ru

...