Для анализа динамических процессов ткацкого станка нужно знать закон изменения угловой скорости главного вала. Рассмотрены вопросы разработки математической модели, алгоритма, блок-схемы и программы расчета закономерности изменения угловой скорости, величины неравномерности вращения главного вала станка типа СТР-100-М. Приведен график изменения угловой скорости главного вала станка, позволяющий определить неравномерность вращения главного вала станка.
В статье приведены основные понятия цифровых двойников, показана актуальность их разработки, сферы и перспективы их применения. В качестве примера в работе рассмотрен аппарат смешения, являющийся важным звеном в технологической схеме химического производства. Такие аппараты применяются на стадии подготовки сырья и предназначены для получения смеси заданной концентрации и температуры. Разработана математическая модель объекта и рассмотрен пример создания его цифрового двойника в MATLAB Simulink. Описана методика интеграции цифровой модели в симулятор системы управления (учебный тренажер) на базе программируемого контроллера и графической панели оператора. Приведен пример программы контроллера на графическом языке программирования FBD. Разработан интерфейс пользователя, обеспечивающий взаимодействие оператора с цифровым двойником. Описана методика интеграции цифрового двойника и промышленного контроллера посредством применения технологии OPC и библиотеки OPC Toolbox.
В статье представлены результаты решения задачи синтеза алгоритмов управления экстремальным нелинейным объектом (на примере жидкофазного химического реактора непрерывного действия с перемешиванием) в условиях ограниченной информации о динамике объекта. Статическая характеристика объекта по каналу регулирования задана в виде квадратичной зависимости. Синтез безынерционного и астатического алгоритмов управления осуществлен методами аналитического конструирования агрегированных регуляторов. Для сравнительного анализа алгоритмов проведен каскадный синтез закона управления в предположении, что динамическая модель объекта задана. Моделирование системы управления показало работоспособность синтезированных алгоритмов: устойчивость переходных процессов управления, отсутствие статической ошибки. Предложенный подход к разработке системы управления может быть распространен и на случаи нелинейных статических характеристик, отличных от квадратичной формы.
АНАЛИТИЧЕСКОЕ КОНСТРУИРОВАНИЕ АГРЕГИРОВАННЫХ РЕГУЛЯТОРОВ (АКАР), СИНЕРГЕТИЧЕСКАЯ ТЕОРИЯ УПРАВЛЕНИЯ, АЛГОРИТМ УПРАВЛЕНИЯ, МАТЕМАТИЧЕСКАЯ МОДЕЛЬ, СИГНУМ-ФУНКЦИЯ
В статье представлены результаты решения задачи редукции многомерной математической модели химического реактора, которая используется в дальнейшем для синтеза системы управления температурным режимом аппарата. Проблема синтеза системы управления обусловлена многомерностью и нелинейностью исходной модели, отсутствием измерений текущих значений концентраций веществ. Преодоление указанных трудностей предполагает проведение линеаризации модели, её редукцию и синтез алгоритма управления на базе регулятора состояния пониженного порядка. Приводится теоретическое обоснование различных способов редукции полноразмерной линеаризованной модели реактора. Путем моделирования динамики процесса с использованием редуцированных различными способами моделей определено, что удовлетворительно свойства объекта описывает модель, редуцированная с использованием уравнений для коэффициентов чувствительности концентраций к изменению констант скоростей или с использованием уравнений статики для концентраций линеаризованной модели.
Предложено математическое описание процесса ионного обмена в прямоточном аппарате с плотным движущимся слоем ионита с учетом изменения концентрации раствора на входе в аппарат. Математическое описание включает в себя следующие уравнения: уравнение материального баланса по раствору, уравнение изотермы ионного обмена, уравнение кинетики диффузии, начальные и граничные условия. Для решения поставленной задачи использовали интервально-итерационный метод. Проведены экспериментальные исследования сорбции ионов меди в аппарате, в результате которых найдены выходные кривые ионного обмена. Сопоставление экспериментальных и расчетных данных позволило сделать вывод об их удовлетворительной сходимости.
В статье рассматривается вопрос разработки цифровых двойников типовых технологических процессов, которые могут использоваться при проектировании ХТС для расчета оптимальных параметров аппаратов и узлов химических предприятий, на этапе проектирования АСУТП для тестирования и отладки алгоритмов управления программируемых контроллеров, на этапе эксплуатации производства в задачах прогнозирования, а также для создания учебных тренажеров операторов технологических процессов. Приведены основные понятия цифровых двойников и сферы их применения, показана актуальность их разработки. Описан пример создания цифрового двойника жидкофазного химического реактора в среде программирования Delphi. Описана методика интеграции цифровой модели в разные узлы АСУТП, SCADA-системы и учебные тренажеры посредством применения технологии OPC и компонентов библиотеки dOPC среды Delphi. Приведены примеры применения разработанного приложения.