Учебное пособие "Теория автоматизации технологических процессов опасных производств"

Изложенный в учебном пособии материал позволит сформировать знания о современных методах и средствах, используемых при создании автоматизированных систем управления технологическими процессами опасных производств.

Рассмотрен алгоритм решения задач анализа и синтеза систем управления.

Предназначено для студентов, обучающихся по направлению 15.04.04 «Автоматизация технологических процессов и производств», 15.03.04 "Автоматизация технологических процессов и производств", 27.03.04 "Управление в технических системах".

Теория автоматизации технологических процессов опасных произ водств : учеб. пособие / Е. С. Гебель, Е. И. Пастухова ; Минобрнауки России ОмГТУ. – Омск : Изд-во ОмГТУ, 2017. ISBN 978-5-8149-2466-7.

Проектирование системы автоматического управления технологическим объектом или процессом (машины, аппарата, установки, технологической линии и т.п.) заключается в подборе необходимых средств автоматизации, составлении структурной схемы, выборе и расчете передаточных функций звеньев системы. В качестве математических моделей проектируемых систем обычно используют стандартизованные средства автоматизации с известными параметрами передаточных функций. Однако для реальной технологической установки, например ректификационной колонны, скруббера, реактора и др., передаточная функция обычно либо совсем не известна (не входит в номенклатуру технических данных технологического оборудования), либо не известны значения ее параметров. Таким образом, актуальность решения задач идентификации моделей технологических объектов управления и синтеза регулирующих устройств  является актуальной проблемой.

Особую группу технологических объектов управления (ТОУ) составляют опасные производственные объекты, классификация которых  в соответствии с Федеральным законом от 21.07.1997 N 116-ФЗ "О промышленной безопасности опасных производственных объектов" представлена в первом разделе. На конкретном примере, а именно автоматизированной системе управления технологическим процессом производства фенола и ацетона, описан процесс идентификации  технологического объекта управления, который включает этап проведения эксперимента, экстраполяции (сглаживания временных рядов для элиминирования случайных колебаний) численных значений входных и выходных сигналов и сравнительный анализ моделей по имеющимся экспериментальным данным. Алгоритм идентификации реализован с применением программного продукта MATLAB R2013b пакета System Identification Toolbox.

Нетривиальной задачей при проектировании САР основных технологических параметров (расхода, давления, температуры, концентрации) является настройка устройства управления (регулятора), реализующего ПИД-закон регулирования в связи с чувствительностью таких систем к отклонению от оптимальных значений и отсутствием возможности раздельной настройки каналов управления. Кроме того требования к переходным и установившимся режимам работы, как правило, носят противоречивый характер, таким образом, синтез настроек ПИД – регулятора в системах автоматического управления является задачей многокритериальной оптимизации. Во втором разделе учебного пособия описаны методы структурного и параметрического синтеза регулятора с учетом принятых в нефтепереработке и нефтехимии значений показателей критериев качества. Апробация рассмотренных методик выполнена на примере контура регулирования  давления на выходе ресивера, в соответствии с полученной в первой главе расчетной моделью технологического объекта управления.