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.
В работе описывается учебная лабораторная установка, реализующая технологический процесс ректификации. Приведена структура ректификационной установки на базе колонны типа НБК ХД-3d, работающей под вакуумом. Приведен внешний вид щита управления технологическим процессом на базе программируемого контроллера, модулей ввода-вывода и панели оператора. Описаны используемые датчики для измерения технологических параметров процесса, а также регулирующие органы и отсечные клапаны для управления подачей веществ. Для визуализации работы установки, мониторинга параметров, управления и сбора данных создан интерфейс оператора в SCADA-системе MasterSCADA. Приведен фрагмент разработанной мнемосхемы проекта, описаны элементы управления и функционал интерфейса оператора. Разработанный комплекс может применяться в учебных целях для изучения процесса ректификации, обучения основам автоматизации и проектирования систем управления технологическими процессами, а также приобретения навыков разработки программного обеспечения SCADA-систем.
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 работе решается задача оптимизации структуры реакторного узла синтеза этаноламинов с целью энерго - и ресурсосбережения. Процесс синтеза происходит в реакторном узле, который состоит из реакторов идеального смешения и идеального вытеснения. В реакторах проводится многостадийная реакция оксиэтилирования аммиака с избытком последнего. В статье приведено обоснование структуры химико-технологической системы. Сформулирована задача оптимизации, а также критерий оптимальности с заданными ограничениями. Приведены математические модели аппаратов, которые могут быть использованы при разработке системы управления, а также формулы вычисления степени превращения ведущего реагента - оксида этилена. Решение задачи оптимизации предложено осуществлять путем исследования влияния соотношения потоков исходных реагентов, величины рецикла моноэтаноламина и значений структурных параметров на состав реакционной смеси на выходе системы.