Аналіз технологічних процесів, як об'єктів керування.

Технологічний об'єкт керування (ТОК) це сукупність технологічного балансування та реалізованого на ньому за відповідним фрагментом технологічного процесу. Технологічні процеси будуть – якої галузі промисловості характеризується великою кількістю різних параметрів, високою складністю характеризуються масообмін та хімічні процеси. Всі технологічні параметри, що характеризують процес, поділяються на 3 групи: вхідні, режимні (вихідні) і збурюючи. Вхідні – за допомогою яких можна керувати процесом, режими – за допомогою яких можна керувати технологіями процесами, збурюючи – впливають на технологічний процес, на виході параметри об'єкта, але не можуть бути використані для керування.

Аналіз технологічного процесу, як об'єкта керування передбачає:

1) Визначення параметрів, які впливають на технологічний процес і за допомогою яких він ведеться, та їх номінальні значення;

2) Можливі відхилення параметрів від номінальних значень за регламентом і під час експлуатації об'єкта;

3) Знаходження параметрів і збурюючи;

4) Визначення сили зв’язку між вхідними, вихідними і збурюючими параметрами;

5) Розробка структурно – логічної схеми об'єкта керування;

6) Зображення об'єкта керування у вигляді динамічної ланки або сукупності об'єктів.

7) Встановлення можливих внутрішніх від'ємних або позитивних зв’язків.

Аналіз об'єктів керування можна виконувати експериментально – статичним і математичним методами на основі функціональних зв’язків між параметрами у статичному режимі між вихідними і вихідними параметрами заданої на основі заздалегідь вибраними функціями (поліном), коефіцієнти знаходять за даними експерименту. У другому випадку структура моделі заздалегідь визначена рівняннями теплового і матеріального балансів, закономірностями хімічних перетворень.

 

Експериментально статичний метод аналізу полягає у проведення експерименту, на діючому об'єкті пасивним або активним способом на основі обробки результатів експерименту визначають залежність

. (5.1)

При використані статичних методів математичну модель статики часто подають у вигляді шуканої залежності

(5.2)

Коефіцієнти визначають за методом найменших квадратів (МНК)

. (5.3)

 

Рис. 5.1. Структурно – логічна схема об'єкта керування.

Між вихідними параметрами, вхідними і збурюючими існує функціональний зв’язок, який в статичному характеризується коефіцієнтом передачі.

Канал регулювання вихідного параметра вибирають на основі аналізу позиційності, реальних технічних та технологічних можливостей.

Пріоритетним вважається канал регулювання у якого коефіцієнт має найбільше значення. Якщо найбільше значення мають коефіцієнти а1, а2 пріоритетами для регулювання будуть канали х1=>y, x2=>y, і інші будуть збурюючими. Проте є випадки коли за технічних і технологічних причин змінювати вихідний параметр неможливо, тоді для регулювання вибирають канал коефіцієнт передачі.

Для широкого вивчення об'єкта керування та його аналізу використовують математичний метод, оснований на фізико – хімічних закономірностях технологічного процесу. Для цього використовують рівняння теплового та математичного балансу, основою хімічного перетворення та ін.

Аналізуючи об'єкти керування необхідно визначити їх запізнення, воно виражається у тому, що його вихідна величина починає змінюватися не відразу після нанесення збурення. А через деякий проміжок часу запізнення, створюють матеріальні і теплові потоки. Оскільки вини поширюються з кінцевою швидкістю. Час запізнення можна знайти експериментальним теоретичним шляхом.

При експериментальному визначення часу запізнення слід на вхід об'єкта за досліджуваним каналом внести ступінчасте збурення і за допомогою записуючого приладу встановити відрізок часу від моменту нанесення збурення до моменту явної зміни вихідного параметра рис. 5.2.

 

 

Рис. 5.2. До визначення запізнення об'єкта керування.

При теоретичному обчисленні часу запізнення у загальному випадку використовується формули:

. (5.4)

Ці формули застосовують для об'єктів ідеального витіснення, наприклад трубопровід.