ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Принципы построения имитатора функционирования объектов химических производств. Система отображения информации из "Управление безопасностью химических производств на основе новых информационных технологий" Анализ структурных аспектов математического обеспечения тренажеров показал, что основой информационно-моделирующей системы тренажера является подсистема имитации функционирования объекта управления в условиях действия оператора при решении поставленных задач. [c.362] Под шлитационным моделированием понимается процесс конструирования модели системы и постановки экспериментов на этой модели с целью изучения поведения системы и оценки различных стратегий, обеспечивающих функционирование данной системы [5-7]. Анализ структурных и технологических особенностей объектов управления химической технологии позволил сформулировать основные общие требования к разрабатываемым алгоритмам имитации поведения объекта в тренажерах. [c.362] В отличие от традиционных подходов для имитации предложена концепция моделирования объекта управления в зависимости от режима функционирования химического производства. Для пуска и останова использованы сети Петри [8], для аварийных ситуаций — ситуационная модель [9] и для нормального режима — имитационная модель, построенная по блочно-модульному принципу на основе операторной схемы. [c.363] Математическая модель технологического процесса является изменяемой частью структуры системы обучения и определяется конкретным видом производства, для которого проводится подготовка оператора. [c.363] Имитация нормальных режимов работы установок. В нормальном режиме функционирования и режиме отклонения предлагается использовать имитационную модель, построенную по блочно-модульному принципу на основе операторной схемы с учетом физико-химических особенностей технологического процесса. [c.363] В соответствии с блочно-модульным принципом осуществлена двухуровневая декомпозиция моделей имитатора имитация стационарных режимов и имитация переходных процессов, описывающая поведение объекта во временной области. Блоки и модули связаны между собой через параметры состояния технологического процесса и параметры управления, соответствующие отдельным единицам оборудования или их частям. Структура связей между блоками и модулями определяется конкретной технологической схемой. Под модулем понимается оператор, разрещенный относительно входа и выхода. Каждый модуль в зависимости от количества выполняемых функций может иметь одну или несколько моделей. Например, модуль химического превращения в слое катализатора имеет две функции, которым соответствуют две модели — модель для основного каталитического процесса и модель для процесса восстановления катализатора. Для формирования функциональных модулей технологических операторов составляется операторная схема ХТС, в которой вьщеляются отдельные стадии и операторы, соответствующие типовым химическим процессам и элементарным технологическим преобразованиям. [c.363] Для расчета стационарных режимов решаются системы алгебраических уравнений материального и теплового балансов, соответствующие рассматриваемым типовым процессам. [c.364] Наиболее сложной задачей при разработке имитационных моделей химико-технологических объектов является разработка и реализация динамических моделей. Используемые для описания динамики объекта системы нелинейных дифференциальных уравнений в частных производных нельзя применять в имитаторе тренажера, так как они не всегда разрешимы относительно всех информационных переменных. Поэтому при имитации динамических режимов коэффициенты усиления рассчитываются по статическим моделям, а изменения параметров во времени учиты- ваются добавочными операторами в виде динамических звеньев первого и второго порядков с чистым запаздыванием. [c.364] Для имитации нормальных режимов при обучении операторов на тренажере используется операционная система реального времени. [c.364] Имитация режимов пуска и останова. Режимы пуска и останова сложных хтс характеризуются большим числом операций, жесткими требованиями к очередности их выполнения, необходимостью обеспечения точных временньк графиков для выполнения отдельных операций, большим временем выхода на режим в целом. Логика режимов пуска и останова и характера деятельности оператора в этих режимах адекватна логике функционирования сетей Петри. Это позволило сделать вывод о целесообразности разработки алгоритмов имитации функционирования объекта управления в режимах пуска и останова с использованием сетей Петри. Математический аппарат, описывающий функционирование сетей Петри, позволяет построить на его базе программный комплекс для управления процессом решения сложных задач [7, 8]. [c.364] Для режимов пуска и останова химических производств предлагается использовать маркированные сети Петри, представляющие собой двудольные ориентированные графы (мультиграфы). [c.364] Для режимов пуска и останова применяют правильные сети Петри, удовлетворяющие следующим условиям. Первое условие показывает, что объект в каждый момент времени находится в одном определенном состоянии (загрузка реагентов, вьщержка продукта, выгрузка продукта, заполненность аппарата и т. п.), это соответствует наличию не более одной метки в каждой позиции сети. Второе условие утверждает, что число дуг, соединяющих позиции с переходами и переходы с позициями, не превышает единицы. Сети Петри, удовлетворяющие этим условиям, называются безопасными. Третье и четвертое условия показывают, что для каждого перехода в сети существует маркирование, при котором этот переход может сработать. Сети, удовлетворяющие этим условиям, называются живыми. [c.365] Правильные сети Петри представляют собой удобный аппарат для моделирования процесса смены функциональных состояний в режимах пуска и останова химико-технологических производств. С их использованием удается моделировать только причинно-следственную связь технологических операций и состояний аппаратов. При моделировании процессов, происходящих в режимах пуска и останова, часто необходимо учитывать продолжительность технологических операций и стадий. С этой целью класс сетей Петри расширяется введением в модель временньк характеристик. [c.365] Правильные сети Петри используются в тех случаях, когда оператора требуется обучить логаческой последовательности выполнения операций, а временные сети Петри — когда оператора необходимо обучить обеспечению точных временньк графиков выполнения отдельных операций или определенного времени выхода на режим в целом. [c.365] При обучении оператора на тренажере в режимах пуска и останова используется ускоренный масштаб времени, так как основной задачей обучения является обучение логической последовательности вьшолнения операций. Сети Петри используются в режиме обучения операторов для вьщачи обучаемым комментариев, рекомендаций и подсказок, а в режиме контроля — для определения количества ошибок операторов и т. д. [c.365] Вернуться к основной статье