автореферат диссертации по информатике, вычислительной технике и управлению, 05.13.07, диссертация на тему:Некоторые принципы построения систем управления технологическими процессами с высоким уровнем неконтролируемых возмущений

ЛЕНИНГРАДСКИЙ ОРДЕНА ОКТЯБРЬСКОЙ РЕВОЖЦИИ И ОРДЕНА ТРУДОВОГО КРАСНОГО ЗНАМЕНИ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИИ ИНСТИТУТ ишни ЛЕНСОВЕТА

йа правах рукописи

Бирюков Владимир Петрович

НЕКОТОРЫЕ! ПРИНЦИПЫ ПОСТРОЕНИЯ СИСТЕМ УПРАВЛЕИШ ?ЕШХП0ГИЧВСКИШ1 ПРОЦЕССАМИ С ВЬСШШ УРОВНИ НЕКОНГРОЛИРУЕШХ ВОЗНУИЕНШ! (на примере целшфанового производства)

(Спэвдсадьвость 05.13.07 - евго^гаткаадая ?ежиоя)Гк<1есгах щюцзссоа и арошводота шятэстй щюатхэтовт)

АВТОРЕФЕРАТ диссертации ва соискшшэ учэпоЯ отогшм кандидата технически* наук

Ленинград-1991

Рсбота выполнена в ЛЕНИНГРАДСКОМ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИ ИНСТИТУТЕ шенн ЛЕНСОВЕТА

НАУЧШ РУВОВДДЙТЕЛЪ : доктор техиичзских каук, профессор Сотников Вяадкыир Васильевич

ШШШ&НЫЕ ОППОНЕНТЫ : доктор техинчзскшс наук, доцзпт, Викторов Валерий Ккрович каадндат теяинчосгак наук. Лавров Вячослаз Агэксоович

Вэдаре прэдпргшукз - ваучцо-производственно© оЗ'одалэш»

"ШШЖГ , г. 1'шти.

<8 - К Г. Е

Задета сост^итогг " / 1691 г. с 11 чао

г аудитории на васвдаяки спэдааякзгфоваяяого совета Д. 033.26.11 в Ленинградское техьодаэгичэсгаы квотгтгуто т&нсовота, г. Лэккнград, ШсковскиЯ пр. .26.

С диссертацией ьгояно оанакоыэтсп в Окблпотега ЛГй ш. Лэкоогэта Отзывы на азторэфорат в двух аквошЕарая,, сс-Еэрэнньзз печатью учрордэикя. проош направлять по одрзсу : 108018, г. Лэивдгрзд. ЗагородкиЗ пр., 49, Л?Й гш. Ттговэт, Учэньй ООВОТ.

Автора фэ рот разослан 1631 г.

УЧЕШЗ СЕКРЕТАРЬ Хшюок В. Я

СПЕГОАЛЙЗНРО&ШНОГО СОБЗТА

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность работа. Производство целлофановой (. лдрат-целлштозной) пленки относится к сложным многостадийным процессам производств химических волокон. Нестационарность технологического процесса, наличие большого уровня неконтролируемых возмущений затрудняют применение на целлофановом производстве известных алгоритмов управления. В связи с этим актуальна зада л создания автоматизированных систем управления технологическим процессом целлофанового производства в условиях большого уровня неизмеряемых возмущения и нестационарности об'екта управления. Работа выполнена в соответствии с отраслевой программа разработки АСУТП производств химических волокон..

Цель работа. Целью настоящей, работы является разработка систем управления основными качестваиными показателями вискозы целлофанового производства,,обеспечивающих повышение эффективности производства. за счет увеличения выхода продукции и повышения ее.качества.

Научная новизна. Поставлена расширенная задача управления технологическими процессами с высоким уровнем неконтролируемых возмуцешй!„ разработана методика ее решения, вхлячащая доработку об'екта управления с цэльв повышения его показателя управляемости. Разработана структура и основные положения сжтеза корреляционная самонастраи-веэдейся систем управления нестационарными технологическими процессами.Построены математические Модели об'ектов управлэ-й!я вязкостью и зрелостью вискозы,произведена доработка об'-ектоз управления, позволившая снизить пестацпонарность процессов в разработать способы управления данными параметре:,а!.

Практическая значимость. Прэдло~эшшя методика моэзт прилепятся при разработке систем управления для об'октов с высоким уровнем сраднбчастот1шх некогггролнруошх возмущения. Корреляциошая сшлонастрапвакзаяся система г;огэт быть пспользована при доводке каналов костоясации возмущении систем управления с математаческсмз гяэдэлягги. ГТрэдлоге¡ш способы переработки цедя»лозы я каустика различных марок,

обеспечиващие отработку возмущающих воздействий по этим входам. Разработаны системы управления вязкость» и зрелостью вискозы, обеспечивавшие повышенно эф|юктивности производства.

Реализация работы. Результата работа внедрены на целлофановом производстве в Балаковском производственном об'единении "Хклволокно". Система управления вязкостью вискозы используется в режиме "советчика". Система управления зрелостью вискозы внедрена в двухуровневой системе управления. На верхнем уровне данный алгоштм назначает температуру подогрева вискози, на никнем уровне система прямого цифрового управления температурой вискозы отрабатывает задоншо значения на об*акте управления. Фактический экономический э$фект от внедрения системы управления зрелостью вискозы составляет 80 тыс.руО. в год.

Аппробация работы. Основные результаты работы докладывались и обсувдались на Второй Всесоюзной конфервишш "Математическое моделирование сложных хкмикотехнологических систем". г.Новомосковск. 1979г.;на Межвузовской конференции по применению вычислительной техника и математических методов в ночных исследованиях, г.Алма-Ата 1980г.; на Всесоюзной конференции " Ошт создания и внедрения АСУТП в энергетикер химии и металургим", г."осква, ЩШКА, 1931г.; на научно-техническом семинаре "АСУТП в программа "Интонсификация-90", г.Ленинград, ЛТИ. 1988г.; на выездной заседании научно-технической комиссии АН СССР по ыассообмеп-нЛ колонной аппаратуре. г.Ленинград. 1983г.; на-Научно-практической конференции "Системы управления подвижными об'ектами и автоматизация ь технологических процессов", г.Томск, 1989г.

Публикации. По томе диссертации опубликовано 10 работ, получено 3 авторских свидетельства.

Об'ем работы. Диссертация состоит из г-гмдения.четырех глав и приложений, изложен« на 230 страницах мгишюписного текста, содержит 60 рисулков, 13 твблиц. Список литературы содержит 98 наименований. Приложения занимают 55 страниц.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ Технологический процесс производства целлофаново,. пленки включает получение прядильного раствора- вискозы,формование пленю! путем подачи вискобы череэ щелевую Фильеру в оса-дительную ванну и ее отделку. Качественные показатели вискозы в большой степени определяют устойчивость процесса формования и характеристики готовой продукции. Химический цех, в котором получается вискоза,харшстеризуется многостадийноотыо, большими транспортными запаздываниями по управляющим воздействиям, нестационарностью кинетических и гидродинамических процессов, большим уровнем нокзмэряеиых среднэчастотных возмущений, неотрабатывавмых с помощью обратной связи или адап тации математической модели об'erara .управления. При зтом применение теории оптимального управления, статистических ттодов не позволяет' строить эффективные системы управления.

Дисперсия ошибки комбинированной системы управления при принятии допущения о полной компенсации контролируемых возмущэний определяется вырааэнием

ti - W i |ФИ«>14

где ^Р(д^) - амплитудно-фазовая частотная характеристика замкнутой системы по вовмушдющэыу воздействию, спектральная плотность неконтролфуеиого возмущения.

На основании теоремы об интеграле логарифма амплитудно-частотная характеристика (АЧХ) замкнутой системы по во8мугэнию имеет три характерных участка (А(\г) на рис.1), на которых А(w)< 1, А(я)>1, A(w)«l.

Соответственно, неивмеряеиоэ зовнуЕрЕИе ».яэгкно разделить иа три компоненты : низкочастотную it. с частотами о <«£4Jí , которая отрабатывается с пошщьв обратной связи, среднечастотную с частотам «4<<y¿<yt «действие которой усугубляется обратной связью, и высокочастотную о со , обратная связь к которой бевравлична. — —

Особенностью об'ектов управления параметрами вискозы является широкополосность спектра неконтролируемого

Е08мув»ния. причем максимум кривой спектральной влоткостгг приходится на вторую еону. В таких условиях решением вадачн построения эффективной системы управления является соэданкэ такого взаимного расположения А(и)и м)„чтоОы ео второй во-В0 АЧХ отсутствовали неизмеряеиыо вовмутвэнкя. Этого модао добиться путей уменьшения мощности средкечастоткнз В08МУВ»НИЙ. смэдония АЧХ по возку »¿ншю а сторону вшогаи частот, фильтрации ореднечастотных компонент на ваода управляющего устройства.

Большинство этих мероприятий связаны с работой иа оо'екте управления,т. к. 5(»)- это хвпактерксти® округадаэй' с роды, а А(») зависит от дашамию! канала управ^ксэго воздействия. Таким обравои , задача управления расширяется. Б типовую процедуру разработки системы управления» содэрпшуо построение математической модели и синтез алгоритш упраздняя, вводится есзэ один отап - дорайотка об'екте управлоию;, включавдиЯ, собственно, доработку оО'екга (исключение Г, перевод средвечастотных Г в низкочастотные, ввод новых управляющих воздействий) и дополнительное изучение оО'ента управления с расЕиреииэы информационной бавц (ввод новых члекоз в математической модель, выявление и использование промежуточных точек, построение оценок по косвенным пока-

вателям и т.д.). При этом в об'ект управления включается та часть среды, которую можно видоизменять.

Для количествоиной оценки результатов доработки об'екта управления предложено использовать показатель эффективности комбинированной системы управления при одной и том жз методе выбора настроек регулятора в цепи обратной свяэи. При этом, покаватель эффективности характеризует только оо'ект управления, вависи\ от степени изученности об'екта управления (адекватности математической модели), динамических характеристик об'екта управления и спектральных характеристик неиэ-церяемых вогмуцвний и является показателе« управляемости об'екта управления :

<ГРЧУ .

>" 5-*

где -дисперсия компоненты выходной переменной,описываемой математической цоделью по контролируемым вовлугзэниям Г, -дисперсия компоненты остаточной ошибки математической модели, отрабатываемой о помощью обратной связи, сга - дисперсия выходкой координаты при отсутствии управления.

¡1а основании этих положений построена методика разработки алгоритмов управления технологическим процессом, блок-схема которой приведена на рис. 2 . Процедура разработки алгоритма управления итеративная. На первом этапа производится анализ эффективности системы управления с обратной связьв (блоки 1-6). Если дисперсия ошибки управления не превышает допустимого вначения , то производится запуск системы в работу и ее доводка (блок 12). Если ошибка управления превышает допустимое значение на 6-20Х , то производится синтез оптимального алгоритма управления (блок 6). При значительном превышении допустимого вначения производится доработка об'екта управления (блоки 7-11) с анализом показателя управляемости и корректировка постановки задачи. При создании условий для построения эффективной системы производится синтез оптимальной оистемы управления (блок-6).-- •

При правильной настройке каналов компенсации возмугзэний в системе управления отсутствует связь между измеряемыми

F*0Î-cvi<ù r&O'jtùi pii:»5oT»u счспня '«nttlxHoi тиЮАСгичк'кя rtçweccon

■[*»I<W« »riiOitr-JUClOrO rtOUÍCCJ. - ТОЧИ nog.JlfMV« fui.

Ií'ioü *i«ÏS»i«uro' táisrícitm.

x.

¿I r'ottiof^kf'M (W4o3j8»»«M«» ÍO«3t(lCl4«t. —-,-—--

t4(>r9oÎJ*i»,{ciii<»3trj «npitxHu« во <гм"Ок»«а«.

ч (•»»«■л mtiiwro tosgttcriiii.

J „'«I^IM 54»«И , (i (Ul ,S lui.

i«.« мст;с»> itfiHtMi.

í>S<TT6fw» »»1 llf«H>Tt)í tuevt» no f.

ÍSerríítxe* : ..

orçfiumi уп»4&лгии* fK №<ми I: ti

Пкцнки цмп iintl miluwi

1. Heerte«» W no ««4tw«®<» :-1е«»»«мл f. -, ■

2. Ьм-ii т*млст» и*.

3. Гккт»(*>*|» (»»»«»от« »»î« '11 ~ Ktlts™« «Mtiu.

4. Duhi {IUI кпг&ша obAtu.

JjnKi («спя t fsSors. Ü. (мм onbf (np«(>M>,t« |2 с9«м с «awfüm» iowreweee. llXH<<^>t't »«rs»«W8. i. Скт»*» (InOMICTVOâSfl.

а . TcT»tWMuf >||»КИЧ1 Ufmtmii 1. hi>tnr~ut t м iKfiliHM i cm^int, w, C, H. I. fwiv«.'l«i fcrftxXM. J. Cmnliwi cTXMwi, •»mu«.

ч. .

9 Nt»upn«i» . Ц1Ч1 ii4>t>4 **||<мя 1, Пои< 1*4(1 Kttwit и^мшн. 2. Пои» «î»'« KMi no iKtnni' ■ ICTWjmt«.

10

tbtmtma l«cT»05f«crti» GC t. flotKi etemmwm ми«»«<.

}. ПКТ»М«Н li(U|4< (IKt*K. Î. Пои« «о6«т Уу>1»»ш» j^WcH^I

■«—¡Hl flotTwtwK »»я>п» CT > cw» К

Ne. í

возмущениями F и регулируемой. переменной X. На основании уравнения Винера-ХЬпфа . . . . ;'' '

для обеспечения равенства;нулю весовой'функции К»* М при R^hVO необходимо обеспечить нулевое значение взаимокорреляционной функции Rfx(t) ...... '

Корреляционная самонастраивающаяся система управления для нестационарных об'ектов управления, реализующая данный принцип самонастройки, включает (рис.3) : У^Цг соответственно передаточные функции об' екта управления по управляющему воздействию и измеряемым возмущениям ; ЦУ* - передаточные функции канала обратной свяви и прямого канала управления ;Wj,Wi , .-. передаточные функции устройства оценки взаимо.корреляционной функции и упралляадего устройства контурасамояастройки. 1

В случае использования при'оценке взаимокорреляционкой

функции экспоненциального фильтра контур самонастройка сводится к системе управления с транспортным запаздыванием по управляодему воздействию. Данная система обеСиЭЧ"В£ет идентификацию в разомкнутом контуре н поэтому обладает повышенным быстродействием контура сашнастройга. Систоиа уояэт применятся при уточнении каналов прямого управления (блок 12). В главе IV система применена придораОоткэ скстэмы

управления прелостью вискозы в пусковой период.

Основная доля вогмуданий об'екта управления вявкостью вискозы приходится на частотный диапазон, где модуль АЧХ А(»)>1 (А(»г) и на рио. 1)и обратная свявь не уменьшает,а увеличивает ошибку управления. Процесс деструкции на стадиях технологического процесса от мерсеризации до растворения вискооы описан экспериментально-аналитической моделью :

¿СП,

т.

• СП,

= сп,(*-м

пп Л-*»<е.аИ|

спч =

(1 - е"™-) ■и к,/ал)

СП»

(2)

У

степень

полимеризации кз выходе

где СП4>СП4,_ - соответственно исходной цеддшозы, щэлочной цедлюлоеы мероеривации. верхней трубы двухтрубного аппарата (ЯГА), нидней трубы ЯГА, оункервесов,вискозы на выходе ив растворителей; температура, среднее время пребыва-

ния реагента на соответствующих стадиях ; Ъ.т, - постояннаэ времени мерсериватора и верхней трубы ЯГА ; Я- содержание-сА-целлюлозы в вискозе; ■), - вязкость вискозы.

Кинетика процесса деструкции щелочной целлюлозы описана уравнениями вида .

х - К(*зПСП (»

ША) 'Л* 61в-6») М

где Л - показатель реакционной способности вюл. целлюдооы.

Дисперсионный анагча. проведенный с использованием линеаризованной модели (2)

- и -

л 9, (■* -Т,) + 8« а^л + +

вдесь Т* - чистое валавдывалие по соответствую: -ыу входу, Т4-7.5 час. , час. , час. , Гу-5.5 час. , '£г«5 чао. ,

покавал (табл.1), что основной вклад в дисперсию вяекоотй вискозы (75Х) вносят параметры исходной целлюлозы, влиящие на константы кинетики деструкции на всех стадиях технологического процесса. Кроме того, выявлено, ч»о имеется мощное воомупзниэ на вязкость в самой вискозе. При постоянных составе и степени полимеризации вязкость вискозы колеблете в пределах ± 22 сек., что является результатом влияния приш-сей, содергандахся в каустике, на форму макромолекул вис ковы.-

Таблица 1

; ; Вклад в дисперсию: Оценка :

н : Усл. : Оценка Коэф£-т -: вклада :

п/п :об-е 2Б1 передачи або-ный • отн-ный :1 входа:

и С Си)

1 : а СП, : 25 ед. СП • 0.18 6.06 0.02 : 4.5

2 : дЯ| : 2. Б 10*'мин' -3716 21.6 0.08 : 9.3

3 : : 6.5 мин -0.66 4.46 0.017 : 4.2

4 : : 3.0 10"3ыин' -8091 147.3 ' 0.64 : 27.2

5 : г^ : 7.0 мин -1.5 ' 27.6 ; 0.10 : 10.4

6 : 1 10 10"* мин"1 -3850 3.7 # 0.013 : 3.8

7 : ад! : ао 'о -1.8 7.3 : 0.027 : 5.4

8 : АЯ» : 8. 0 1б\я*я1 -7020 • 7.9 0.029 : 5.6

9 : 60У : 3.0 'С -1.63 6.9 : 0.021 : 4.8

10 : : 9.0 мин -0.11 0.3 : 0.001 : 1.1

11 : а Яг : 3 ю"1* мин1 -24800 1а 8 : 0.05 : 7.4

12 : 20.0 26 : 0.093 : 10.0

13 : л & ; б.О *с -6.7 40.4 1.5 : 40.0

Использование математической модели (5) в систегэ

управления малоэффективно.?, к. ввиду малого количества из-

меряемых факторов по ней могут быть отработаны только 172. дисперсии выходной переменной. Регрессионное уравнение, построенное на основании доступной информации :

где Р^.Рг - давление отжима щелочной целлюлозы в процессе ыерсериэации ; - скорости ыассонасосов мерсеривации ;

т - количество работающих ЯГА. Я4 -0.22, 2Босх -31.9сек., позволяет отработать всего 22% дисперсии в исходной об'егсго управле чя по каналам компенсации вовмущэний. . Для решения дроблены отработки неивдаряешх средне чаототиыж воэмщлшй» дашцих большой вклад в дисперсна вявкости виокоаы, произведена доработка об'екта управления, включ^щая как нениэ решна переработки целлвдовы и каустика о целью обеспечения отр^отки этих возмущений и повышение быстродействия кожура обратной свявм путем введения промежуточном точки для оценю* вявкости вискозы.

В рооультате изменились исходные данные задачи управления вяекостыо виск08ы. Транспортное вапаадываннв об'егсга

управления уменьшилось с 7 до 5 часов, ивменилиов статистические характеристики неизмеряешго вовмупшязэго воздействия. На рис. 4 приведены графики корредг ионный функций неиэмэряемых возмущений, имеющих место до (Я». С с*) > и после (Яг(~)) доработки об'екта управления. ИЫсгзатолх» управляемости об'екта управления повысился с начального значения 17 до 85 (табл. 2). Анализ корреляционной

функции временного ряда ошибки ((г) на рис.4) покалывает, что по сравнению с характеристиками сглаженного нэ-измэряемого В08му®ения. ошибку оценки вязкости вискозы могпк» считать белым шумом.

Таблица 2

N п/п Мероприятия по доработке об'екта управления Прирост показ. упр-ти Пок-ль упр-ТИ! с накоплением:

1 Исходная математическая 0.17

модель

2 Регрессионная »модель V 0.22

3 Сглаживание возмутаний по

исходной целлюлозе ' 0.33 0.65

4 Сглаживание воамусэний по

каустику 0.18 0.73

5 Использование оценки вяз-

кости вискозы по косвенным:

показателя« 0.12 0.65

В результате стала сффэстгшпой* юмйинировашая систега управления с прогнозом вовиупзиззго воздействия (рис. 5).Сио-теиз включает H^Wc«. -дсэ часто об'егсга управления, Wt-*-yг ~ ¡опалы прямого управления;^ -щтештичвская 1,{одель сб'оста управления для оценки неиэиэрпогаго возмусэяип j фильтр-зкстраполятор Винера; V« -звено кошмсацил дташии кинкмально-фаэовой части об'еста управления. !£зтв1.;зтичоская ыодель оценки вязкости па выходе первой части об' е.'ста управления перподичасю! корректируется алгоритмом адаптация Va по

лабораторным анализам вязкости вискогы ив растворителей.

Бестационарность кинетики и гидродинамического режима процесса созревания висковы, наличие среднечастотных вовм^тцвний не дают возможности проводить активные вкоперимэнты "1 ,5'екте управления. Исследование реакции 8радости Коковы на ступенчатые изменения температуры подогрева висковы на аналитической модели позволило получить

Рио.б.

оценки: параметров по каналу управляющего воздействия при его пшь-ан и инерционным звеном первого порядка с запаздыванием:

К «= -0.6«а.»^./"С , Т» 15 ;ас, ОО'ект управления при атом разбит на три звена, каждое ив которых опиоываетоя оиотемой уравнений :

л. &1-1 л в: л.

л а - ^ Ль

где ,-врвлость,реакционная способность, температура

вискозы на выходе i-того ввена, -об'ем вискозы в i-тон

звене,расход вискозы на выходе i-того ввена, Kîî.Kîî.Kji.K^ -козффициенты математической модели, во, - температура цеха.

Исходный об'ект управления не моке? быть стабилизирован о помощьп обратной связи , т.к. спектр воз&з 'ща воз-' действий находится во второй зоне АЧХ сгготэга по возмуидоя<<эму воздействию и дисперсия при использований обратной связи (ПИ- регулятор) увеличивается s 1.06 раза.

Для гсоБьизния стационарности об'екта управления по кинетика созревания введен новый показатель, учитывазацнЯ влияние внутренних свойств вискозы - реакционная слособность вискозы к соэревагтя -Я , которая определена как констзлгп ¡тактики созревания данной ¡гошсротиой внскози при определенной температуре. В рабочем диапазоне зависимость константа îctîothc-î от тешгоратурм описьшаотся яинойжм уразьепкзм 0). Дяя определения Л расработала мэтодгега лабораторного

анализа. НЗ ВЬЙОрКв Об' ОМОМ H -400 0 Д!1С!ф!ШГС2ТЬЮ Ai

таса получены слэдущко оценки характеристик показателя poa/awoHKOft способности : среднее оначэниэ Л -0.034 чго\ дисперсия -о. 001 час1 . Язгякония Л с стих пределах приводи? к кзиененио ерелостн на вйсодэ екскозпого отделения на рэ-дтчнну » î 3.0 од.

Для построэшм пряннл гепаяоз алгор!1КЗ упрззлонш на вкборга оЗ'омиа 653 точзш получзпа рэгрзсоЕсзаая

к2т0тат!р*зс(сгл шдзль в отгеойгзшпз i

ф- <2.0 + 0М £«ftCi-T>-*;] -tt22('/-V0-<.5?ÎG-Ô.) -

ггэ ? - зрЭЛ?0Т& Ш Й20ДЭ' Я ГГГЭТДЭ ЕКОКСГЕОГО

отдолэикя, V - оО'са <3 - ргзгсоя ■ ппскгса кз

зызгодэ a!îcj3D3isoro отделял.

Воэффнииэнг бкогзегсошгоЯ дзгсрг.-дгспг уразсзкя R -0.727, остаточная йг.сооргпл 2£сс? -4.0 сзд. ср.

Кийояьпий сзглаГн в якспорегсэ шгодяоЯ срэгсстп ошюси

ВНОСЯТ об'ем ВИСКОЗЫ (57. 4%) « РАСХОД'ПКСКОЗЫ ira фэр^ЕЭТЛЗ

(6.6%), определяйте продолжительность согревания аистоэа Эти два ф&лх-ора являются причиной нестационарности гидродинамического режима процесса созревания. Дяя сниивния кэстационарностн гидродинамического режима решена вадача оптимального управления продолжительностью соврования вискозы. требуется, управляя производительностью мерсериващш, минимизировать интегральный критерий отклонения текущего времени пребывания от еаданнсго :

I « f (^W-W'iil — min при еле ограничениях :

а. м

. v/W-v. + fc^liVft.-iOldi

ТЧ) Ü/Gtit)

• едеаь Q^,G1rGt - производите пьность мерсеризации, расход вксюаы на bxo^,j и выхода висковшго отделения, Q, V -дояуотю^э ви&чвиш расхода -и ой'ооа вискобы.

Анализ процесса накопления висковы во времени позволил paocMOi'p. л> данную еадачу как вадачу оптимизации многостадийного процесса и решить еег методом динамического программирования.

Аташе оценки корреляционной функции неизмеряемых воамудаща на зр^лооть вискозы, показал,что ввиду быстрого ее -ат-даши, система управления с прогновом вовмущавдэго воздействия будет ¡¡©аффективной. На основании рекомендаций, полученный в глав® II, построена комбинированная система управления врзлостьи вискозы о каскадной обратной связью.

Б пусковой период произведена доработка системы управ-. ланка ' врояоотьо вискозы, предусматриваемая блоком 12 блок-схема шеодики (рко. 2). Для этого использовалась экспертная система на базе корреляционной самонастраиваются системы,предложенной в главе II.

В таблиц® 8, соответственно в столбцах 2, Г., 4 приведены наименования факторов, оценки коэффициентов математической

модели об'екта управлег т и начальные оценки юээффиционтоз канала прямого управления. В процессе опытной эксплуатации системы управления в зависимости от оценок вваиыокорр^яяцион ных функций входных параметров и выходной зрелости !оорр?"Жировались соответствующие коэффициенты канала правого управления. Скорректированные коэффициенты приведены а отогЗна 5. В результате коэффициенты ¡саиалов прямого управлэгот вря начальной зрелости, об'емэ и расходе вискозы умэньшияиаэ по абсолютной величине,коэффициент при реакционной способности вискозы к созреванию увеличился,а коэффициент при темпера?^ рэ цела не изменился. При дальнейших периодических анализам, коэффициенты практически не корректировались.

Таблица 3—,

N Входвыэ величины Коэф-ты иатем. модели Коэф-ты канала прям. упр-я г

начальн. сютрр-е тех. перс-ла :

1 0.86 ■ 1.4 .1.0 0.26 :

2 V -0.22 -0.36 -0.2 -0.26 :

3 а 1.69 2.65 0.42 • 0.49

4 д -42.8 -71.3 -170.0

5 0ц 0.24 -0.4 ! < -0.4 0.09 :

ЕЫВОДЫ

1. Проведен! шй сиоякэ тохнологггсэского процесса получения вискозы целлофанового производства как об'окта управления, показал, что основными причзя!а!,з!, оатруднявдими управление тохнологячэскии процессом явдяотсп . иеотацио-наряость ТОЗГНОЛОПГЧ0С1СОГО процесса, вшокий уровень пэиз-кэряеиых воаиусэний, не отрабзтызаэиах о помосьи обратной

овяэи иди адаптации математической модели.

2. Раось.. грана расширенная задача управления таким технологическим процессом,включающая доработку об' ысга управления с целью формирования необходимого вваимного расположения спектральной плсг-'ости возмущающего воедействия и частотьой характеристик;; вякнутой системы по вовмущащему вовдействию.

3. Введен показатель управляемости об'екта управления, дшовдй количественную оценку доотюшгой точности управления ври данных'характеристиках об'©кта управления « вовмувдадих гобмбйСЕий, показыващий готовность об'екта управления к разработке и .введению системы.управления и позволяюаий сравнить по сдо»зюсти ведачи .управления' 'раедичными об'ектамя. •

4.. Разработана ''методика " решения ' расширенной задачи стаби^тодаи •••тй.куояогиодекзк'' параметров, вклазчавдзя метода ЭОвиЕЭЕИя ^покааат'ржя.' улргадеыости оЗ' ©кта • управления и но-1«аэыззашад.;ка кагсоы этапа итерационного процесса ок. ,за системы управления.

б. - Равработаз ■. 'структура • корреляционной самонастраиваешься система -уарашшия ггестационарными технологические процессами с идентификацией в разомкнутой контуре для позы-сения .«мроотп-самонастройки основного контура управления.

6. .• РаараЗоташая штодкка применена при разработка автоматизированных систеы '. управления вязкостью к зрелостью вкековы,которые 'баавой степени определяют эффективность цемофакового. Ероь-водства

Шотровва зкспершэкт&ЕЫЮ-аналнтичесиая динамическая иауештшэская модэйь об'акта управления вявйэстьзо вискоза, проведан Ейскерсиошшй акадиэ влияния вкоюия факторов на' вяеююгъ вшюеа йзкаваао, что наибольший В1*лад в дкеперошэ 'вяэшяи вискозы вносит ившнение параметра походкой цашшош.

Б. Выявлено, что в садай вискозе имеется больше некз-8»'эряешо воздушные, "в.шявдзв. на вязкость в каков и. постоянных степени падотэркв&цнм и ооотавэ вискозы колебания еявкости составляет 2S - 1 20 сек.

9. Установлено, что Еоеиутг$экня по параметрам целшаюиы

и каустика могут быть отработаны с помощью обратной связи при предварительном переводе их спектра в зону эффективного действия системы управления. Доработка об'екта ущ эления позволила повысить показатель управляемости в несколько раз (о 0.17 до 0.85), обеспечить стационарность ^измеряемых возмущений и сделать эффективной систему упраздняя вязкостью вивкозы с прогнозом неконтролируемого возмущэмя.

10. Построена экспериментально-аналитическая математическая модель процесса созревания вискозы з вяде систем дифференциальных уравнений. Путем имитационного моделирования определены динамические характеристики канала управляющего воздействия.

11. Введен показатель реакционной способности вискозы к созреванию,позволявший путем учета внутренних свойств виско-0!! понизить нестационарность процесса созревания вискозы и лоз!х\чть адекватность ьатематичеааэй шдэли об'от а упраплэ-пия. Разработана ютодика лабораторного ачализа для определения данного показателя. Показано, что изменение внутренних свойств вискозы приводит к ¡солебапияи зрелости вискозы па амходо вискозного отделения иа поличину 25 "> ± 3.0 од,

12. Сфор?.<улировшм; 'вадача сшшэння пестащгаиарности гидродинамического рзялка созрэвшшя зискозы. Ресэннэ задачи сведено к построения спстот онтгляльпого управлении зрзцэ-кои нребызанш? вискоза в шс:созном отдалении. Разработал алгоритм управлеши.

13. Разработагш способ я ко:.сбгспир<званпая сксто:га управ-хэпш зрелостью висгюзн. Егскедкоя обратная связь позволила россфкть СП01СГР отрабатьзазшх ййпшлзрязшх всзмусзпий. г:оэпо!Ячос1а1Я зффэгсг получэшпгЗ при пиодрзгпш данной слотоиа па цэллзфшгавсу прогпзводстсз составил СО таз. рублей о год.

Публикации по токэ диосзртагапноЯ рс.боти :

1. АСУТП а прокзводстЕО пксгазшгх полетай. //

А. А. ГордкнсшгП, Е Д. Лашп, В. П. Ег-ргтоз и др. //

»пл1Чэокио волокла. -1980. -Л, -С. 1-4.

2. Бирюков К Е , Грибалева Е. Е К вопросу переработки целлюлозы разных марок в производстве вискозных волокон и плепок.// Химические волокна.-1988. -ff 2. - С. 59-ох.

а Бирюков R IL ,Сидкина A.A. Уменьшение влияния содержания примесей в каустике на вязкость вискозы. //Химические волокна.- И»90.-v2.- 0.27-28.

4. Бирюков а Е, Сотников Е Е Труды ЛГИ, спецвыпуск 1989. - т. 39. v 1.

Б. Бирюков ЕЕ ,Сотников ЕЕ К вопросу разработки алгоритм. Мив у давления технологическими процессами. Тезисы докладов Нау""о-нрактической конференции "Системы управления подвижными об'ектами и автоматизация технологических ■ • процессов". Томск. 1989. С. 80.

6. А.«.. 1059543 СССР, ЫКИ Q 05, Пневматический широтно-импульсный регулятор/Е Е Бирюков,А. Е Мартынов. -3334490/ 18-24; ваявлено 10.09.81; опубл. 7.12. 83, Бгол. 45, i960.

7. А.С. 8221бь СССР,ЫКИ в 05,Способ определения степени эаг-

• руеки материале^ в аппаратах с планетарно-врадавдшися

ншеков м мэханизмами/Е Е Бирюков,А. А. Самыкин. -2767230/

, 23-12; заявлено 07.05. ?9; опубл. 15.04.81, Бюд. 14,254с.

8. Алгоритм оптимального управления производительностью химцаха вискозного производства. // Бирюков Е Е , Лоленко JL а , Огородников И. Е , Филатов Е. А. // НГЩГГИП, Инф.'листок. - 116-78, Саратов, 1978.-40.

0. А. 0 ,1528774 0UP, Ш1 G 05,Способ управления процессом г^зр^вания вискозных растворов /Е Я Бартов, И. 3. Лоленко,Т. Е. Овчинникова, С. А. Терэхша. -4059316/23-12; заявлено 22.04.86; опубл. 15.12.89, Бш. 46, Qic.

10. Биркнов'ЕЕ,Сотников ЕЕ Система управления врелостью виокозы. Тезисы докладов Научно-практической конференции . "Скотомы управления подвижными об'ектами и автоматизация технологических процессов". Томск. 1989. С. 80.

24.09.91г.3ак.285-100.Бесплдтно. РТ П ЛГИ шл.Лвасоввта,Московский