ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Основные виды автоматического управления химико-технологическими системами из "Методы кибернетики в химии и химической технологии" Выше неоднократно подчеркивалось, что отличительной чертой химического процесса является наличие нескольких существенных переменных, описывающих его течение. Поэтому простые одноконтурные системы автоматического управления обычно неспособны обеспечить близость реального режима к оптимальному. Появляемся необходимость перехода к многоэлементным многоконтурным системам управления для ведения процесса в оптимальном режиме, т. е. возникает проблема комплексной автоматизации. Под комплексной автоматизацией в общем смысле понимается совокупность автома-тическиХ систем, обеспечивающая высокий технический уровень управления производством, при котором функции человека состоя лишь в контроле за работой автоматики и состоянием оборудования. [c.68] Вопросы управления, вопросы комплексной автоматизации приобретают не только большое значение, по и требуют принципиального нового подхода для своего решения. Таким новым подходом в настоящее время являются кибернетические методы управления, заключающиеся в математизации явлений и применении на ее основе вычислительной техники. Наличие быстродействующих точных вычислительных устройств дает возможность использовать многокон-турные системы управления, в которых с учетом непрерывно подучаемой информации о реальном ходе процесса производится вычисление рабочих параметров (весовой расход,, процентный состав веществ ИТ. п.) знание этих параметров позволяет не ограничиваться поддержанием заранее заданного режима, а подбирать оптимальный в данных условиях режим на базе известной математической модели процесса. [c.68] Основными вопросами при создании Систем НЦУ являются вопросы квантования, т. е. преобразования сигналов из непрерывных в дискретные и об ратно, основанные на использовании теоремы Котельникова (см. стр. 29) вопросы времени выборки и оптимальной частоты расчетов цифровых регуляторов, зависящие от динамики управляемого процесса и используемого закона управления разработка рабочих программ и алгоритмов управления. [c.69] В системе НЦУ вопросы работы исполнительного механизма (ИМ), регулирования с обратной связью, времени выборки и квантования являются взаимосвязанными. Исходя из практических соображений надежности, упрощенных расчетов с помощью цифровой вычислительной машины (ЦВМ) и более мягкого перехода с ручного управления иа автоматическое, в системе НЦУ предпочитают использовать сигнал об изменении полон ения ИМ из ЦВМ, а не сигнал абсолютного значения его положения. [c.70] Расчет настроек цифровых регуляторов может происходить периодически н без особых затруднений, так как все эти расчеты производятся на ЦВМ по соответствующей программе. [c.70] В системе НЦУ гкелательно для лучшего использования оборудования устанавливать максимально возможн9е время выборки, так, как это снижает требования, предъявляемые к ЦВМ, к скорости выполнения операций (умножения) и расчетов. Такое положение допускает наличие в системе НЦУ большого числа контуров и более простой системы, обеспечивающей то же качество регулирования. С другой стороны, необходимо, чтобы контур регулирования быстро реагировал на изменения установки регулятора оператором. [c.70] Теоретически можно начать выполнение воздействия в момент изменения уставки, но это привело бы к асинхронному принципу действия и значительно более слоя ному программированию на ЦВМ. Кроме того, в аварийной ситуации автоматическую или ручную корректировку обычно лучше начинать, как можно быстрее. Это минимально сокращает время между измерениями и расчетами. Шум в системе измерения приведет к ошибочным считываниям ЦВМ, если его частота близка к частоте выборки или ее высоким гармоникам. Это могло бы привести к отклонению измеренной величины от ее истинного значения. Следовательно, входной сигнал долн ен фильтроваться, чтобы уменьшить шум измерений. [c.70] Проведенные исследования систем НЦУ по вопросам уровня квантования входных п выходных сигналов показали достаточную точность при величине кванта 1/1000. [c.71] Системы НЦУ являются централизованными системами регулирования. Это позволяет сократить промышленные площади, используемые для щитовых помещений. Кроме того, концентрация данных о ходе процессов и команд на центральном пульте создает большие удобства для управления производственными процессами. [c.71] С помощью систем НЦУ улучшается качество регулирования, так как заданные значения уставок точны и пе дрейфуют. Обеспечивается большая гибкость регулирования. Все функции регулирования выполняются вычислительными программами, которые легко изменяются. Любое изменение алгоритма легко выполнимо без каких-либо новых технических средств. Например, переход от пропорционального к- интегральному регулированию осуществляется легко, включая регулирование по нелинейным законам. [c.71] Алгоритмы НЦУ легко совмещаются с алгоритмами оптимизации, адаптивного управления или автоматического изменения уставок и т. д. На ЦВМ даже могут быть запрограммированы алгоритмы, которые очень дороги или не выполнимы в аналоговом исполнении. Наделлиость систем НЦУ гораздо больше, чем аналоговых. Испытания и обработка данных эксперимента но системе НЦУ гораздо проще, чем ири использовании аналоговых принципов управления. [c.71] Простейшим классом многосвязанных САУ являются каскадные -системы управления, чаще всего состоящие из двух и трех каскадов. [c.72] Статическая оптимизация — один из методов управления при помощи машин, заключающийся в определении нового, наилучшего технологического режима, если необходимость в этом вызывается изменением внешних условий. Такая оптимизация предполагает, что процесс находится в установившемся состоянии и может быть мгновенно переведен в новое состояние. [c.72] В зависимости от степени знаний о процессе статическая оптимизация может выполняться при помощи вычислительных машин, использующих математическую модель процесса (знания о процессе достаточно полны и задача чисто математическая) на автоматических оптимизаторах, применяющих метод чистого поиска (создание статической модели процесса затруднено) при помощи комбинированных методов, сочетающих методы математического и экспериментального определения оптимума (рис. 1-26). [c.72] В случае использования чистого поиска оптимальные условия отыскиваются по результатам непосредственных измерений. При этом необходимо учесть, что эффективность метода резко снижается с увеличением числа параметров (возрастает время поиска) наличие нескольких экстремумов требует применения более сложных оптимизаторов метод подвержен влиянию помех, и качество поиска зависит от динамики процесса. [c.72] Комбинированные методы требуют незначительного и менее точного математического описания, однако эффективность поиска резко возрастает грубый выход в район оптимума осуществляется по математической модели, а оптимум уточняется на объекте. [c.72] Методы статической оптимизации пригодны для оптимального управления такими непрерывными процессами, которые после изменения управляющих величин достигают нового установившегося состояния за приемлемый отрезок времени. [c.73] Динамическая оптимизация — метод управления, при котором процесс не только поддерживается на оптимальном уровне в установившемся режиме, но и иер еход из одного режима в другой, осуществляется наилучшим образом. Функция оптимальности становится функцией времени, и задача оптимального управления сводится к максимизации или минимизации определенного критерия во времени. Динамическая оптимизация имеет некоторое xoд твo со статической, однако она более сложна, так как связана с необходимостью определять функцию времени, а не отдельные величины. [c.73] Вернуться к основной статье