автореферат диссертации по информатике, вычислительной технике и управлению, 05.13.01, диссертация на тему:Разработка и моделирование цифровой системы многосвязного управления процессом синтеза аммиака



На правах рукописи

□03484203

ИВАНОВ АНДРЕЙ ВАЛЕНТИНОВИЧ

РАЗРАБОТКА И МОДЕЛИРОВАНИЕ ЦИФРОВОЙ СИСТЕМЫ МНОГОСВЯЗНОГО УПРАВЛЕНИЯ ПРОЦЕССОМ СИНТЕЗА

АММИАКА

Специальности: 05.13.01 - Системный анализ, управление и обработка

информации (в пищевой и химической промышленности) 05.13.06 - Автоматизация и управление

технологическими процессами и производствами

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Воронеж-2009

003484203

Работа выполнена на кафедре информационных и управляющих систем в ГОУ ВПО Воронежской государственной технологической академии

доктор технических наук, профессор Кудряшов Владимир Сергеевич (ГОУ ВПО «Воронежская государственная технологическая академия»)

кандидат технических наук, доцент Рязанцев Сергей Васильевич (ГОУ ВПО «Воронежская государственная технологическая академия»)

доктор технических наук, профессор Абрамов Геннадий Владимирович (ГОУ ВПО «Воронежская государственная технологическая академия»)

кандидат технических наук Курицын Владимир Алексеевич зам. директора по АСУ ЗАО НЛП «Центравтоматика» г. Воронеж

ГОУ ВПО «Воронежский государственный университет»

Защита диссертации состоится "22" октября 2009 г. в 13— ч. на заседании диссертационного совета Д 212.035.02 в ГОУ ВПО «Воронежская государственная технологическая академия» по адресу: 394017, г. Воронеж, проспект Революции, 19, конференц-зал.

Отзывы на автореферат (в двух экземплярах), заверенные гербовой печатью учреждения, просим отправлять по адресу: 394017, г. Воронеж, проспект Революции, 19, ГОУ ВПО ВГТА, ученому секретарю диссертационного совета Д 212.035.02.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ГОУ ВПО ВГТА.

Автореферат разослан "21" сентября 2009 г.

Научный руководитель:

Научный консультант:

Официальные оппоненты:

Ведущая организация:

Ученый секретарь диссертационного совета ____

к.т.н., доц. И.А. Хаустов

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность работы. Характерными особенностями каталитического синтеза аммиака как объекта управления являются многомерность, внутренняя нелинейная взаимосвязь между параметрами, наличие значительного числа возмущений и нестационарное поведение, обусловленное изменением активности катализатора с течением времени.

В существующих системах управления перечисленные особенности рассматриваемого процесса учитываются частично. В условиях нестационарности динамических характеристик объекта возникает задача адаптации системы управления, одним из этапов которой является текущая идентификация каналов объекта. Для многосвязных объектов, где измеряемые выходы зависят от нескольких нестационарных каналов, проведение текущей идентификации является достаточно сложной и не решенной в полном объеме задачей. Создание эффективной системы управления возможно путем комплексного учета особенностей и свойств объекта управления на базе средств цифровой вычислительной техники, основы расчета и проектирования которых заложены в работах отечественных и зарубежных ученых Я. 3. Цыпкина, Р. Изермана, Б. Куо, Б. Витген-марка и др.

В связи с этим разработка цифровой системы управления процессом синтеза аммиака является актуальной задачей и имеет важное прикладное значение.

Диссертационная работа выполнена на кафедре информационных и управляющих систем ГОУ ВПО ВГТА в соответствии с планом госбюджетных научно-исследовательских работ по теме «Разработка и совершенствование математических моделей, алгоритмов регулирования, средств и систем автоматического управления технологическими процессами» (№ г.р. 01.9.60 007315).

Цель работы. Синтез и моделирование многосвязной цифровой системы управления нестационарным процессом получения аммиака при наличии внешних возмущений, обеспечивающей достижение максимума выхода целевого продукта реакции.

Для достижения поставленной цели сформулированы следующие задачи:

1. Разработка линейной дискретной динамической модели процесса получения аммиака как многомерного объекта управления;

2. Синтез управляющей части цифровой многосвязной системы управления с учетом несимметричной взаимосвязи параметров процесса и влияния внешних возмущений на температуру в каждом слое катализатора;

3. Определение оптимальной температуры реакции синтеза, обеспечивающей максимум выхода аммиака при различных нагрузках на реактор;

4. Исследование зависимости температуры в слоях катализатора от степени открытия заслонок на байпасных потоках и разработка алгоритмов функционирования автономно-инвариантной системы управления с учетом нелинейности;

5. Синтез адаптивной системы управления на основе разработки алгоритма текущей параметрической идентификации многосвязного несимметричного объекта управления в условиях функционирования замкнутой системы.

Методы исследования. Для решения поставленных задач в работе использованы методы теории автоматического управления аналоговых и цифровых систем, линейных многосвязных систем управления, математического моделирования, структурного синтеза, идентификации и нелинейного программирования. Общей методологической основой является системный подход.

Научная новизна

1. Разработана дискретная динамическая модель многосвязного процесса получения аммиака, учитывающая наличие перекрестных связей в объекте и влияние внешних возмущающих воздействий;

2. Получены зависимости для компенсаторов перекрестных связей и возмущений на основе принципов автономно-инвариантного управления с учетом несимметричной топологии связей объекта и проведен синтез связно-комбинированной цифровой системы управления (СКЦСУ);

3. Предложен алгоритм расчета температуры в реакторе обеспечивающей максимум выхода целевого продукта при различных режимах работы;

4. Предложен алгоритм функционирования СКЦСУ с учетом нелинейной зависимости температуры в слоях катализатора от степени открытия заслонок на байпасных потоках;

5. Получены аналитические зависимости взаимосвязи параметров моделей замкнутой системы, многомерного объекта и регуляторов, учитывающих различные структуры дискретного описания, на основе чего разработан алгоритм текущей параметрической идентификации основных и перекрестных каналов объекта управления в условиях функционирования адаптивной замкнутой системы.

Практическая значимость работы состоит в повышении качества управления процессом получения аммиака за счет использования разработанных моделей, алгоритмов и программных комплексов. Основные теоретические результаты диссертационной работы распространяются на класс несимметричных многосвязных объектов, размерность которых не превышает рассмотренного в работе объекта.

Результаты работы экспериментально проверены на четырехполочном реакторе синтеза аммиака аксиального типа на предприятии ОАО "Минудобре-ния" г. Россошь.

Комплексы алгоритмов и программ можно рекомендовать проектным организациям для разработки оптимальных замкнутых многосвязных систем управления технологическими процессами и использования в действующих системах управления объектами в пищевой и химической промышленности.

Апробация работы. Основные положения и результаты диссертационной работы докладывались и обсуждались на I Российской мультиконференции по проблемам управления (С.-Петербург, 2006 г.), Ш Научно-технической конференции «Мехатроника, автоматизация, управление» (г. С.-Петербург, 2006 г.), международной научной конференции «Математические методы в технике и технологиях-ММТТ-19,20,21» (г. Воронеж, 2006 г., г. Ярославль, 2007 г., г. Саратов, 2008 г.), международной научной конференции «Мехатроника, автоматизация, управление», (г. Геленжик 2007 г.), П международной научной конференции «Современные проблемы прикладной математики и математического моделирования» (г. Воронеж, 2007 г.), а также на научных конференциях профессорско-преподавательского состава и научных работников ВГТА, в 2006-2009 годах.

Публикации. По теме диссертационной работы опубликовано 19 печатных работ, из них 2 статьи в изданиях, рекомендуемых ВАК РФ и 1 патент РФ.

Структура и объем работы. Диссертационная работа состоит из введения, четырех глав, основных выводов, списка литературы и приложений. Материал изложен на 160 страницах, содержит 47 рисунков и 24 таблицы. Библиография включает 177 наименований.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обоснована актуальность темы диссертационной работы, формулируются цели и задачи исследования, научная новизна и практическая значимость работы.

В первой главе проведен анализ технологического процесса, литературных и патентных источников, посвященных моделированию, анализу и синтезу систем управления процессом получения аммиака. Рассмотрены современные подходы к синтезу многомерных цифровых систем управления, в том числе и объектами, характеризующимися несимметричными внутренними связями между параметрами. Проведен анализ методов текущей идентификации, рассмотрено их применение на случай многомерных несимметричных объектов. На основании проведенного анализа обоснована актуальность темы диссертационной работы, поставлены задачи и определены основные направления исследования.

Во второй главе по результатам экспериментальных исследований процесса синтеза аммиака в четырехполочном реакторе установлена структура взаимосвязей входов и выходов (рис. 1), проведена идентификация дискретных моделей основных, перекрестных и каналов возмущений:

у=1У0ии+1У//,

гдед>=[>>Г11(2),...,у[4)(г)]г— вектор выходов объекта управления (ОУ) (температура в слоях катализатора); — вектор управляющих воздействий

^¿ц . ^2] , лц (степени открытия заслонок на байпасных пото-

^ Ь. ках);7 /121(2)'/131(2)]7~векгор возмУще-

*г -' - " " ^ ний (концентрация аммиака, инертных газов и

соотношение компонентов водород/азот на входе в реактор); Щ," — треугольная матрица диск

кретных передаточных функций объекта по ос-

Рис. 1. Структурная схема объекта новным и перекрестным каналам, 4x4; IV/-

матрица дискретных передаточных функций ОУ

по каналам возмущений, 4x3;

0 0 0 ] 1>/1,и(г) КЛ1]]Ц(г) Г/[зга(*)'

0 0 . ¥0тт(2)1¥0тт(7)Катт{2)

0 > - Wamí3\z)Wanm\z)W0fmг\z)

й"™41(г) Ж"12,14,(2) ГГ'тц(2) \Г[41[41(г) Ш-тц{2) 1Г'т,](г) Жлзм(г)

ТХ»«[*1Л / ч

АО

I*

- дискретная передаточная функция по основно-

по_

1- I 4

,»[*НУ1.

му (£=_/) или перекрестному (к£/) каналу, к = 1,4, у = к, 4;

.лил

1-1 „1„ ; .Ж1Л

2 Ь[ • г'1'*'

(г) = '*' лпл- — дискретная передаточная функция по каналу

1-Х а[шп-2-1

1=1

возмущения А = 1,3, } = 1,4; а."т'], Ь"тл, - параметры дискретной пе-

редаточной функции основного или перекрестного канала; ати], Ьти], с1™11] — параметры дискретной передаточной функции канала возмущения; ка, па — порядки полиномов; к — номер входа; у — номер выхода; А — номер возмущения; г — оператор временного сдвига.

Для регулирования температуры в слоях катализатора реактора синтеза аммиака, предлагается использование цифровой связно-комбинированной системы регулирования (СКЦСУ) (рис. 2), поведение которой описано системой уравнений (1):

итт+итт+ипчт ¿я

Рис. 2. Структурная схема СКЦСУ

е=у-у, и"=Жри-е,

и=ТУки(ии+1У1/), (1)

у^-и+П'/-/,

где е=[е[1,(7),...,е14](г)]г- вектор ошибок управления;У=|У[11(2),...У141(2)]Г- вектор заданий; и"=[и"[11!11(г),...,и"[4]141(2)]7— вектор выходов основных регуляторов; 1Ур — диагональная матрица дискретных передаточных функций регуляторов, 4x4; IV" - матрица дискретных передаточных функций компенсаторов перекрестных связей, 4X4; ЦТ/- матрица дискретных передаточных функций компенсаторов возмущений, 4x3;

Е„ЧШЛ

-А-Л?«"

}=-

1-1 р:1>

- дискретная

,«С1М „«РИЛ

передаточная функция регулятора (¡-/) или компенсатора (»#); д йС]1Л ~ параметры дискретной передаточной функции регулятора («=у,

.рх ~,___________________~рк , ■■рк — порядки полиномов числите-

сь'1''1 = 0 ) или компенсатора к"™1], пшл

ля и знаменателя дискретной передаточной функции регулятора (/=/) или компенсатора (г'тУ); — выходы цифровых регуляторов (;=у) или компенсаторов^'); г,/=1,4;

1,ДПП

У/[*![*] (2\ ¿а 41 2

— = '=" - - дискретная передаточная функция

компенсатора возмущения; и ^ — выход компенсатора возмущения;

д/тт ^ р/тт ^ ¿/таи — параметры дискретной передаточной функции компенсатора возмущения; , — порядки числителя и знаменателя дискретных передаточных функций компенсаторов возмущений; й= 1,3, к= 1,4. Выполнив преобразования над уравнениями системы (1) получим:

ж?- ■ к"- гг/т1 ■( (2)

где I - единичная матрица, 4x4.

Для выполнения условия автономности необходимо привести к диаго-нальности произведение (Я/0"-1УК'г). Приравнивая нулю недиагональные элементы, получены дискретные передаточные функции компенсаторов перекрестных связей удовлетворяющих условию автономности:

' (г) • (рг;[31[31 (г) • ^;[21'41 (*) - ж;И[31 (г) • ж;™41 (*>)

^;[21[2) (г) • и;"™31 (г) ■ ж;[41141 (г) рг;141|4) (г)

г;12![1,(2) = г;т!1)(г)=^;[31[21(г)====о •

Таким образом, матрица ТУК" является нижней треугольной матрицей. Синтез цифровых компенсаторов возмущений СКЦСУ выполнен из условия инвариантности:

Отсюда выражение для расчета передаточных функций инвариантных компенсаторов возмущений примет следующий вид:

где Я= УР"- ТУр .

Поскольку при выполнении условия автономности Я является диагональной матрицей, то из (3), с учетом структур матриц УУ0", IV" и ТУР", получены передаточные функции компенсаторов возмущений:

Жкпт](г) = -\

уп

А = 1,3, к = 1,4.

Таким образом, при выполнении условий автономности и инвариантности СКЦСУ (рис. 2) может бьггь представлена эквивалентной схемой в виде совокупности четырех одноконтурных систем (рис. 3), каждая го которых включает соответствующий основной регулятор связанной системы (4) и эквивалентный объект. С учетом треугольной структуры матриц 1У0" и IV" следует, что передаточные функции эквивалентных объектов совпадают с передаточными функциями основных каналов объекта (5):

ж0"шл эа = ж;[Л1Л ,/= р. (5)

Исходя из полученных результатов, следует что оптимизацию основных цифровых регуляторов необходимо проводить с учетом динамики только основных каналов ОУ.

На следующем этапе диссертационного исследования разработана модель, устанавливающая взаимосвязь концентрации аммиака, температуры и нагрузки на реактор на основе аппроксимации экспериментальных данных:

С(Т, Г)=а(Р> Т2ЩР) Т +4Р); (6)

Г/[41

Рис. 3. Эквивалентная схема СЦСУ

6(*)=1,01-1(Г Т7-4,70-1 (Г F+0,98;

а(/)=-1,23 • 10"8 7^+5,70-10"^-1,08-10"3;

с?(/)=2,02-10-3 ^2+0,81 F-196,18, где С - концентрация аммиака, %; F - расход (нагрузка), м3/ч; Г — температура в слоях катализатора, "С; а(К), НИ7), с1(Р) — коэффициенты модели, зависящие от нагрузки.

Модель (6) позволяет определять оптимальные задания по температурам в слоях катализатора при различных режимах работы реактора.

В результате экспериментальных исследований выявлен нелинейный характер зависимости температуры в слое катализатора от степени открытия заслонки (рис. 4). В связи с этим на основе теплового баланса слоя разработана модель (7), учитывающая нелинейный характер этой взаимосвязи:

. блвсвт + брюга. ~ 6(Ц)аВСЕП _ блВСВТ + бреащ. ~ (£ ' с

' ^АВСБП ' 'АВСБП)

,(7)

■ (^авсвт+# • ем,.«) ■ с;ш

где /(м)сг — температура в слое, °С; и — степень открытия заслонки, %; бдвсвт > брав». 6(«)авсвп ~~ количество теплоты, пришедшее с азотоводородой сме-

- p*í*H<Iltia<á>t na мйдеам

Рис. 4. Зависимость темпера-

сью (ABC) после внутреннего теплообменника, количество теплоты,

етр-^—i-:-•-;- обусловленное экзотермическим эффектом реакции,

и количество теплоты, затраченное на подогрев смеси, пришедшей по байпасному потоку соответственно, Вт; Fiu)^, С"^ - расход (кг/с) и массовая теплоемкость ABC (Дж/(кг-°С)) на выходе из первого слоя соответственно; S(и)щ сп - площадь проходного сечения трубопровода, м2; £ — коэффициент пропорциональности, связывающий расход и площадь проходного сечения, (кг/с)/ м2; С^СБП, tABcm - мао

туры в слое (Т) от степени совая теплоемкость (Дж/(кг- °С) и температура (°С) открытия заслонки (%) ABC поступающей по байпасному потоку соответ-

ственно; Fabcbt - расход ABC из внутреннего теплообменника, (кг/с).

Результаты расчетов по модели (7) представлены графиком на рис. 4.

Для учета нелинейных свойств проведена линеаризация модели (7) на основе кусочно-линейной аппроксимации, определены оптимальные настройки цифровых регуляторов и компенсаторов для каяедого интервала линеаризации. При функционировании АвИнЦСУ осуществляется определение интервала линеаризации, выбор и использование параметров регуляторов и компенсаторов, соответствующих текущему интервалу линеаризации.

В третьей главе разработан алгоритм идентификации основных и перекрестных каналов объекта в замкнутом контуре в процессе эксплуатации системы, включающий следующие этапы:

1. Отключение компенсаторов перекрестных связей.

2. Последовательное (раздельное) ступенчатое изменение задающих воздействий по каждому регулятору обратной связи и измерение входов и выходов системы в несвязанной цифровой

¿ад

ИГФНЧ

иуда)

Jfr*í41(41

и1"

it2>

и™

«1 av^vu vitvvviuwi м iiwvi//tvwiuivxi цмшь/ики»

4 У" системе управления (НЦСУ) (рис. 5) при постоянных внешних возмущениях.

«г.л.

f}

постоянных внешних возмущениях.

3. Идентификация с использованием известных методов параметров дискретных передаточных функций замкнутой системы

^ по экспериментальным значениям входов и выходов НЦСУ.

4. Расчет параметров дискретных моделей основных и перекрестных каналов объекта на основе выведенных формул взаимосвязи между параметрами передаточных функций замкнутой системы, регуляторов и каналов объекта.

Аналогично (2) получено уравнение связи входов и выходов НЦСУ:

Рис. 5. Структурная схема НЦСУ

у=(1+ГГа-Щ,Г'-!Г0-Щ>У=ГсУ, (8)

где И/с — нижняя треугольная матрица передаточных функций системы, 4x4.

Перейдем от векторно-матричной записи (8) к скалярной на примере первого выхода системы:

1+ ^"""(г)'

Для решения задачи установления взаимосвязи параметров замкнутой системы, канала и регулятора, рассмотрим структуру передаточной функции Шстт(2):

Ер;

1

где ас, рс, с1с— параметры передаточной функции замкнутой системы.

В работе выведены формулы расчета коэффициентов полиномов числителя и знаменателя передаточной функции замкнутой системы. Универсальная формула расчета коэффициентов знаменателя представлена в таблице 1.

Таблица!. Формула расчета коэффициентов знаменателя №'[т](г)

Расчет элементов знаменателя передаточной функции IV сИШ(2)

< ¿7 = = И '«1% + И |о,к > п< ■ [1Д 5 п'! •а^, > к = 0,тах(л"' ,п"'), _ 10,к < или к > п"' 11 ,</■'' <к йп*>

Расчет коэффициентов полиномов-слагаемых а^ ,ас1к

V 1п\/-п"-с/' >о, • » ¡о,/-п'-а'<0, ~ 1 / - п" - <1» < 0,' " 1 /- п' - ¡Iе,п3 - 4* 2: 0,

Параметры формул

в э п" П*

< Г'-'р': : <

< V V ■

На основе разработанной формулы (табл. 1) получена система уравнений взаимосвязи параметров замкнутой системы, модели канала и регулятора, которая в матричной форме примет вид (9):

АсХс=Сс, (9)

где Ас — матрица коэффициентов; Xе — вектор искомых параметров модели канала объекта; С° — вектор свободных членов.

< ко *+1

г г

■ ? 0 •• 91

+1 " Ра 0 0

5»

0 •• ■Р" 0 •• 0

Ас «А

0 •• ■ 0 я; •• 9

0 •• • 0 -Чо

0 •• • 0 0 *р* У

Xе =

о.

л"

Ъ\ ък

К:,

С° =

а

а,

а.

а

пих(п" +л" 4° +1)

Из полученной системы (9) невозможно определить искомые параметры модели канала (элементы вектора X), поскольку она переопределена. В результате исследований выявлена структура подматрицы А„ , и на основании вычисления ее ранга доказано существование единственности решения системы (9). Для нахождения решения системы (9) выделена подсистема (10):

А0сХс = С0\ (10)

где А0С - подматрица матрицы Ас, (и/ + кои+1)х(п0" + £„"+1); С0С-вектор свободных членов, 1 х(«0" + к0"+1);

кГ+1

а: =

Р; • •• 9 9 ' • 9

„и ■ Ра о • • 0

0 • ■ 9 я? • • 0

0 • • 0 я"к- ' ■ я1

с =

а,

а

<е+1

а

+

Следовательно, искомые параметры моделей каналов однозначно определяются по уравнению (11):

(И)

Хс = (А0сГ'-С0

Таким образом, полученные универсальные формулы расчета параметров моделей каналов объекта позволяют упростить и автоматизировать процесс параметрической идентификации модели объекта в замкнутой системе для различных структур (порядков) моделей каналов и регуляторов.

На основе разработанного алгоритма текущей идентификации предложена адаптивная автономно-инвариантная цифровая система управления (АдА-вИнЦСУ) температурой в слоях катализатора реактора (рис.6).

Рис. 6. Структурная схема АдАвИнЦСУ: 1 - реактор; 2-9 - датчики технологических параметров; 10 - блок оптимизации температуры; 11-36 -регуляторы, компенсаторы перекрестных связей и возмущений; 37-43 - сумматоры; 4447 - заслонки; 48 -блок перенастройки управляющей части; 49 - блок идентификации параметров замкнутых систем; 50 — У блок определения параметров моделей каналов ОУ; 51 - блок оптимизации управляющей части системы.

В четвертой главе приведены результаты расчета и исследования разработанной АдАвИнЦСУ процессом получения аммиака. Идентификация экспериментальных кривых разгона осуществлена методом наименьших квадратов конечно-разностными уравнениями первого порядка (такт квантования, То=\0 сек). Оценка адекватности проводилась по критерию Фишера. В результате расчетов полученные модели каналов адекватны объекту. Проведен синтез несвязанной (НЦСУ), автономной (АвЦСУ), инвариантной (ИнЦСУ) и автономно-инвариантной (АвИнЦСУ) цифровых систем управления, динамические характеристики которых представлены на рис. 7.

, т. "с

1

1

...... 1

|Ш

И

а) Переходные процессы в НЦСУ

Рис. 7. Результаты моделирования НЦСУ и АвИнЦСУ: у13' - задающее воздействие; у1'1, уИ, уИ, у[ - выходы системы.

в 18 И з»

% им*

б) Переходные процессы в АвИнЦСУ

И — -гялйштттрр ПГЧЧТТРЙРГПШ»'

Таблица 3. Показатели качества управления НЦСУ, АвЦСУ, ИнЦСУ и АвИнЦСУ

Вид ЦСУ ИКО

У „и

НЦСУ 221,3 390,3 676,5 818,4

АвЦСУ 221,3 403,4 675,5 829,3

ИнЦСУ 212,1 359,3 544,9 650,2

АвИнЦСУ 212,1 321,8 529,2 649,1

Из графиков (рис. 7) и таблицы 3 видно, что наилучшим вариантом является использование АвИнЦСУ.

Проведено моделирование АвИнЦСУ с имитацией нестационарности (рис. 8а). Для этого параметры модели первого канала объекта были изменены на 15 % (табл. 4.).

Таблица 4. Результаты идентификации параметров первого канала

Канал (»У1™) Значения параметров модели канала

Непрерывные Дискретные

Г], сек к, °С/% т, сек «1 Ь,° С/% <1, такт

исходные 102 -3,4 100 0,9019 -0,3333 10

измененные 86,7 -3,91 100 0,7607 -0,3833 10

проидентифицированные 85,1 -3,91 100 0,7362 -0,3833 10

С целью адаптации управляющей части системы проведена идентификация параметров замкнутой системы и с использованием разработанного алгоритма рассчитаны параметры модели основного канала (табл. 4).

На основе проидентифицированных параметров модели канала пересчитаны параметры управляющей части системы. Результаты моделирования адаптивной системы показали значительное улучшение качества управления (рис. 86) по сравнению с работой неадаптивной системы (рис. 8а).

т. »с

456

XI жЯ

I 1 !

п

а) б)

Рис. 8. Переходные процессы в АвИнЦСУ: а) имитация нестационарности первого канал); б) результат идентификации и перенастройки управляющей части.

Таким образом, использование предложенной адаптивной автономно-инвариантной ЦСУ на основе разработанного алгоритма идентификации параметров дискретных динамических моделей основных и перекрестных каналов объекта управления позволяет улучшить качество управления технологическим процессом синтеза аммиака.

ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ И РЕЗУЛЬТАТЫ

1. Разработана дискретная динамическая модель процесса получения аммиака, учитывающая влияние расходов по байпасам на температуру в текущем и последующих слоях катализатора и состава азотоводородной смеси на выходные параметры процесса синтеза.

2. Предложена структура связно-комбинированной цифровой системы управления температурой в слоях катализатора с учетом перекрестных связей и возмущений.

3. Получены зависимости для расчета компенсаторов перекрестных связей и возмущений на основе принципов автономно-инвариантного управления с учетом несимметричной топологии связей объекта.

4. Предложен алгоритм расчета оптимальной температуры в реакторе, обеспечивающей максимум выхода целевого продукта на основе полученной взаимосвязи концентрации аммиака, нагрузки и температуры в реакторе.

5. Получена нелинейная зависимость температуры от степени открытия заслонок на байпасных потоках на основе теплового баланса, позволяющая повысить точность регулирования температуры в слоях катализатора.

6. Получены аналитические зависимости взаимосвязи параметров моделей замкнутой несвязанной системы, многомерного объекта и регуляторов, учитывающих различные структуры дискретного описания, и разработан алгоритм текущей идентификации многомерного объекта в замкнутой системе для различных структур моделей каналов и цифровых регуляторов.

7. Разработан комплекс прикладных программ, включающий идентификацию основных и перекрестных каналов процесса синтеза аммиака, автоматизированный синтез управляющей части цифровой системы, оптимизацию температуры в реакторе, учитывающий нелинейные свойства объекта, а так же адаптацию и моделирование различных вариантов структур многосвязной системы управления в том числе НЦСУ, АвЦСУ, ИнЦСУ, АвИнЦСУ.

8. В результате исследований показано повышение выхода продукта реакции при использовании разработанной АдАвИнЦСУ по сравнению с используемыми на производствах аммиака.

Основные результаты диссертации опубликованы в следующих работах:

Публикации в изданиях, рекомендованных ВАК РФ

1. Идентификация каналов многосвязного нестационарного объекта [Текст] / В. С. Кудряшов, С. В. Рязанцев, А. В. Иванов // Мехатроника, автоматизация, управление. - 2007. - № 7. - С. 16-21.

2. Учет нелинейности при синтезе многосвязной цифровой системы управления процессом получения аммиака [Текст] / В. С. Кудряшов, С. В. Рязанцев, А. В. Иванов // Системы управления и информационные технологии. — 2008. - №1.2 (31). - С. 232-236.

Статьи и материалы конференций

3. Разработка дискретной динамической модели процесса синтеза аммиака [Текст] / B.C. Кудряшов, С. В. Рязанцев, А. В. Иванов // Материалы XIX междунар. науч. конф. "Математические методы в технике и технологиях -ММТТ-19". -Воронеж: Воронеж гос. технол. акад., 2006. -т. 10. - С. 13-14.

4. Расчет цифровой системы многосвязного регулирования процесса синтеза аммиака [Текст] / В. С. Кудряшов, С. В. Рязанцев, А. В. Иванов // 1-я Российская мультиконференция по проблемам управления. Материалы 3-й науч.-технич. конф. "Мехатроника, автоматизация, управление". -СЛетербург, 2006. - С. 325-328.

5. Модель цифровой системы многосвязного регулирования процесса синтеза аммиака в пространстве состояний [Текст] / В. С. Кудряшов, С. В. Рязанцев, А. В. Иванов // Материалы XX междунар. науч. конф. "Математические методы в технике и технологиях - ММТТ-20". - Ярославль: Яросл. гос. техн. ун-т, 2007. - т. 7. - С. 242-243.

6. Получение нелинейной модели процесса синтеза аммиака [Текст] / В. С. Кудряшов, С. В. Рязанцев, А. В. Иванов // Материалы II междунар. на-учн. конф. "Современные проблемы прикладной математики и математического моделирования".-Воронеж, 2007.-С. 106-107.

7. Синтез многосвязной цифровой системы управления процессом получения аммиака с учетом нелинейности [Текст] / В. С. Кудряшов, С. В. Рязанцев, А. В. Иванов // Материалы XXI междунар. науч. конф. "Математические методы в технике и технологиях — ММТТ-21". - Саратов: Саратов, гос. техн. ун-т, 2008. - т. 7. - С. 238-239.

8. Алгоритм идентификации многомерного несимметричного неста-- ционарного объекта [Текст] / В. С. Кудряшов, С. В. Рязанцев, А. В. Иванов //

Вестник Воронежской государственной технологической академии. — 2009. — №2.- С. 68-74.

9. Пат. 2306590 Российская Федерация, МПК 7 G05B 13/02. Цифровая многосвязная система управления процессом синтеза аммиака [Текст] / Кудряшов В. С., Рязанцев С. В., Иванов А. В.; заявитель и патентообладатель Воронеж, гос. технол. акад. - № 2006103462; заявл. 06.02.2006; опубл. 20.09.2007, Бюл. № 26.

ГЬдписано в печать 17.09.09. Формат 60x84 */1б Уел. печ. л. 0.93 . Тираж ]00 экз. Заказ 1480

Отпечатано с готового оригинала "макета в типографии Издательско -полиграфического центра Воронежского государственного университета . 394000, Воронеж , ул. Пушкинская ,3.

ВВЕДЕНИЕ.

Глава 1. ХАРАКТЕРИСТИКА МНОГОМЕРНЫХ ОБЪЕКТОВ И СИСТЕМ УПРАВЛЕНИЯ.

1.1. Анализ свойств многомерных объектов управления.

1.2. Синтез и реализация систем управления многомерными объектами.

1.3. Подходы к синтезу систем управления нестационарными объектами.

1.3.1 Методы синтеза адаптивных систем управления.

1.3.2. Анализ методов текущей идентификации.

1.3.3 Практическое применение адаптивных систем управления нестационарными объектами.

1.4. Синтез и реализация нелинейных систем управления многомерными объектами.

1.5. Анализ подходов к синтезу и реализации систем управления экстремальными объектами.

1.6. Анализ существующих систем управления технологическим процессом получения аммиака.

1.7. Выводы.

Глава 2. СИНТЕЗ ЦИФРОВОЙ МНОГОСВЯЗНОЙ СИСТЕМЫ

УПРАВЛЕНИЯ ПРОЦЕССОМ ПОЛУЧЕНИЯ АММИАКА.

2.1. Разработка дискретной динамической модели объекта.

2.2. Разработка управляющей части системы.

2.2.1. Разработка структуры и математическое описание многосвязной системы управления.

2.2.2. Синтез компенсаторов перекрестных связей из условия автономности.

2.2.3. Расчет параметров основных цифровых регуляторов.

2.2.4. Расчет инвариантных компенсаторов возмущений.

2.3. Учет нелинейных свойств процесса при синтезе управляющей части системы.

2.4. Выбор и оптимизация температурного режима в условиях изменения нагрузки.

2.5. Выводы.

Глава 3. АЛГОРИТМ ТЕКУЩЕЙ ИДЕНТИФИКАЦИИ КАНАЛОВ МНОГОСВЯЗНОГО НЕСИММЕТРИЧНОГО ОБЪЕКТА.

3.1. Этапы синтеза адаптивной цифровой системы.

3.2. Разработка этапов алгоритма текущей идентификации.

3.3. Математическое описание алгоритма текущей идентификации основных и перекрестных каналов объекта.

3.3.1. Математическое описание алгоритма текущей идентификации основных каналов объекта.

3.3.2. Матричная форма расчета параметров моделей основных каналов объекта.

3.3.3. Математическое описание алгоритма текущей идентификации перекрестных каналов объекта.

3.3.4. Матричная форма расчета параметров моделей перекрестных каналов объекта.

3.4. Выводы.

Глава 4. МОДЕЛИРОВАНИЕ И ИССЛЕДОВАНИЕ ЦИФРОВОЙ СИСТЕМЫ УПРАВЛЕНИЯ ПРОЦЕССОМ СИНТЕЗА АММИАКА.

4.1. Моделирование автономной и автономно-инвариантной систем управления.:.

4.2. Моделирование автономно-инвариантной системы управления с учетом нелинейности.

4.3. Определение оптимальной температуры реакции при различных режимах работы реактора.

4.4. Моделирование адаптивной автономно-инвариантной цифровой системы управления.

4.5. Выводы.

Актуальность темы. Характерными особенностями каталитического синтеза аммиака как объекта управления являются многомерность, внутренняя нелинейная взаимосвязь между параметрами, наличие значительного числа возмущений и нестационарное поведение, обусловленное изменением активности катализатора с течением времени.

В существующих системах управления перечисленные особенности рассматриваемого процесса учитываются частично и, как следствие, не достигается требуемое качество управления.

Создание эффективной системы управления возможно путем комплексного учета особенностей и свойств объекта управления на базе средств цифровой вычислительной техники, основы расчета и проектирования которых заложены в работах отечественных и зарубежных ученых Я. 3. Цыпкина, Р. Изермана, Б. Куо, Б. Вит-тенмарка и др.

Повышение качества управления объектами с сильными внутренними связями при наличии возмущений возможно путем синтеза многосвязной системы на основе принципов автономно-инвариантного управления. Одним из важнейших этапов при синтезе системы является определение структуры взаимосвязей параметров и разработка модели объекта. Поскольку объект характеризуется нелинейными свойствами, их необходимо учитывать при синтезе системы, так как использование линейной модели возможно только в окрестности некоторого технологического режима работы.

В условиях нестационарности динамических характеристик объекта, возникает задача адаптации системы управления, включающая текущую идентификацию параметров каналов объекта и перенастройку управляющей части. Для многосвязных объектов, где измеряемые выходы зависят от нескольких нестационарных каналов, проведение текущей идентификации является достаточно сложной и не решенной в полном объеме задачей. В связи с этим разработка цифровой системы управления процессом синтеза аммиака является актуальной задачей и имеет важное прикладное значение.

Цель работы. Синтез и моделирование многосвязной цифровой системы управления нестационарным процессом получения аммиака при наличии внешних возмущений, обеспечивающей достижение максимума выхода целевого продукта реакции.

Для достижения поставленной цели сформулированы следующие задачи:

1. Разработка линейной дискретной динамической модели процесса получения аммиака как многомерного объекта управления;

2. Синтез управляющей части цифровой многосвязной системы управления с учетом несимметричной взаимосвязи параметров процесса и влияния внешних возмущений на температуру в каждом слое катализатора;

3. Определение оптимальной температуры реакции синтеза, обеспечивающей максимум выхода аммиака при различных нагрузках на реактор;

4. Исследование зависимости температуры в слоях катализатора от степени открытия заслонок на байпасных потоках и разработка алгоритмов функционирования автономно-инвариантной системы управления с учетом нелинейности;

5. Синтез адаптивной системы управления на основе разработки алгоритма текущей параметрической идентификации многосвязного несимметричного объекта управления в условиях функционирования замкнутой системы.

Методы исследования. Для решения поставленных задач в работе исцользова-ны методы теории автоматического управления аналоговых и цифровых систем, линейных многосвязных систем управления, математического моделирования, структурного синтеза, идентификации и нелинейного программирования. Общей методологической основой является системный подход.

Научная новизна работы:

1. Разработана дискретная динамическая модель многосвязного процесса получения аммиака, учитывающая наличие перекрестных связей в объекте и влияние внешних возмущающих воздействий;

2. Получены зависимости для компенсаторов перекрестных связей и возмущений на основе принципов автономно-инвариантного управления с учетом несимметричной топологии связей объекта и проведен синтез связно-комбинированной цифровой системы управления (СКЦСУ); т

3. Предложен алгоритм расчета температуры в реакторе обеспечивающей максимум выхода целевого продукта при различных режимах работы;

4. Предложен алгоритм функционирования СКЦСУ с учетом нелинейной зависимости температуры в слоях катализатора от степени открытия заслонок на бай-пасных потоках;

5. Получены аналитические зависимости взаимосвязи параметров моделей замкнутой системы, многомерного объекта и регуляторов, учитывающих различные структуры дискретного описания, на основе чего разработан алгоритм текущей параметрической идентификации основных и перекрестных каналов объекта управления в условиях функционирования адаптивной замкнутой системы.

Практическая значимость работы состоит в повышении качества управления процессом получения аммиака за счет использования разработанных моделей, алгоритмов и программных комплексов. Основные теоретические результаты диссертационной работы распространяются на класс несимметричных многосвязных объектов, размерность которых не превышает рассмотренного в работе объекта. Результаты работы экспериментально проверены на четырехполочном реакторе синтеза аммиака аксиального типа на предприятии ОАО "Минудобрения" г. Рос-сошь.

Комплексы алгоритмов и программ можно рекомендовать проектным организациям для разработки оптимальных замкнутых многосвязных систем управления технологическими процессами и использования в действующих системах управления объектами в пищевой и химической промышленности.

Апробация работы. Основные положения и результаты диссертационной работы докладывались и обсуждались на I Российской мультиконференции по проблемам управления (С.-Петербург, 2006 г.), 1П Научно-технической конференции «Мехатроника, автоматизация, управление» (г. С.-Петербург, 2006 г.), международной научной конференции «Математические методы в технике и технологиях-ММТТ-19,20,21» (г. Воронеж, 2006 г., г. Ярославль, 2007 г., г. Саратов, 2008 г.), международной научной конференции «Мехатроника, автоматизация, управление» (г. Геленжик 2007 г.), II международной научной конференции «Современные проблемы прикладной математики и математического моделирования» (г. Воронеж, 2007 г.), а также на научных конференциях профессорско-преподавательского состава и научных работников ВГТА в 2006-2009 годах.

Публикации. По теме диссертационной работы опубликовано 19 печатных работ, в том числе 8 статей (из них 2 статьи изданы в периодических изданиях, рекомендуемых ВАК РФ при защите кандидатских и докторских диссертаций) и 1 патент РФ.

Содержание диссертационной работы.

Работа состоит из введения, четырех глав с выводами, заключения, библиографического списка и приложений.

Во введении обоснована актуальность и дана общая характеристика диссертационной работы.

В первой главе проведен анализ технологического процесса, литературных и патентных источников, посвященных моделированию, анализу и синтезу систем управления процессом получения аммиака. Рассмотрены современные подходы к синтезу многомерных цифровых систем управления, в том числе и объектами, характеризующимися несимметричными внутренними связями между параметрами. Проведен анализ методов текущей идентификации, рассмотрено их применение на случай многомерных несимметричных объектов. ""

Во второй главе рассмотрен синтез автономно-инвариантной цифровой системы (АвИнЦСУ) управления процессом. На первом этапе проведен анализ многосвязного объекта и разработано дискретное динамическое описание с учетом несимметричной структуры взаимосвязей между параметрами. Разработана структура АвИнЦСУ и осуществлен расчет передаточных функций компенсаторов перекрестных связей из условия автономности. Рассчитаны передаточные функции эквивалентных объектов, с учетом которых предложен алгоритм оптимизации параметров основных цифровых регуляторов. Получены передаточные функции компенсаторов возмущений из условия инвариантности. Далее на основе теплового баланса определен тип нелинейности и разработан алгоритм функционирования АвИнЦСУ. На завершающем этапе предложен способ определения температуры в реакторе при различных режимах работы на основе разработки модели, связывающей концентрацию аммиака, температуру и нагрузку.

В третьей главе представлены результаты разработки математического обеспечения алгоритма текущей идентификации параметров моделей основных и перекрестных каналов в замкнутом,контуре управления. Решена задача установления взаимосвязи параметров замкнутых систем, параметров моделей каналов и регуляторов. Получены универсальные формулы расчета параметров моделей каналов объекта в скалярной и матричной формах. Определена структура и размерность матриц в общем виде для различных порядков моделей каналов, регуляторов и замкнутых систем. На основе разработанного алгоритма текущей идентификации предложена адаптивная автономно-инвариантная цифровая система управления.

В четвертой главе приведены результаты машинного моделирования несвязанной, автономной, инвариантной и автономно-инвариантной цифровых систем процессом получения аммиака. Проведено моделирование адаптивной системы и подтверждена ее эффективность.

В приложениях приведены копии актов об апробации результатов работы на ОАО «Минудобрения» (г. Россошь) и внедрении в учебный процесс в Воронежской государственной технологической академии.

Основные результаты работы можно обобщить в, виде следующих выводов.

1. Разработана дискретная динамическая модель процесса получения аммиака, учитывающая влияние расходов по байпасам на температуру в текущем и последующих слоях катализатора и состава азотоводородной смеси на выходные параметры процесса синтеза.

2. Предложена структура связно-комбинированной цифровой системы управления температурой в слоях катализатора с учетом перекрестных связей и возмущений.

3. Получены зависимости для расчета компенсаторов перекрестных связей и возмущений на основе принципов автономно-инвариантного управления с учетом несимметричной топологии связей объекта.

4. Предложен алгоритм расчета оптимальной температуры в реакторе, обеспечивающей максимум выхода целевого продукта на основе полученной взаимосвязи концентрации аммиака, нагрузки и температуры в реакторе.

5. Получена нелинейная зависимость температуры от степени открытия заслонок на байпасных потоках на основе теплового баланса, позволяющая повысить точность регулирования температуры в слоях катализатора.

6. Получены аналитические зависимости взаимосвязи параметров моделей замкнутой несвязанной системы, многомерного объекта и регуляторов, учитывающих различные структуры дискретного описания, и разработан алгоритм текущей идентификации многомерного объекта в замкнутой системе для различных структур моделей каналов и цифровых регуляторов.

7. Разработан комплекс прикладных программ, включающий идентификацию основных и перекрестных каналов процесса синтеза аммиака, автоматизированный синтез управляющей части цифровой системы, оптимизацию температуры в реакторе, учитывающий нелинейные свойства объекта, а так же адаптацию и моделирование различных вариантов структур многосвязной системы управления в том числе НЦСУ, АвЦСУ, ИнЦСУ, АвИнЦСУ.

8. В результате исследований показано повышение выхода продукта реакции при использовании разработанной АдАвИнЦСУ по сравнению с используемыми на производствах аммиака.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

1. A.c. 1297009 СССР, МКИ G 05 В 13/02. Адаптивная система управления объектами с запаздыванием Текст. / В. В. Ажогин, М. 3. Згуровский, П. И. Бидюк и др. (СССР). -№ 3938727/24-24; заявл. 31.07.85; опуб. 15.03.87, Бюл. № 10. 6 е.: ил.

2. A.c. 1511734 СССР, МКИ G 05 В 13/00. Самонастраивающаяся система комбинированного регулирования Текст. / В. Г. Брусов, Е. А. Сухарев, Ю. Д. Левичев (СССР). -№ 4125012/24-24; заявл. 29.09.86; опуб. 30.09.89, Бюл. № 36. 12 е.: ил.

3. A.c. 1711117 СССР, МКИ G 05 В 13/04. Система управления нестационарными объектами с эталонной моделью Текст. / Ю. М. Гладков, Т. В. Ермилова, В. С. Косиков и др. (СССР). № 4673776/24; заявл. 05.04.89; опуб. 07.02.92, Бюл. №5.-6 е.: ил.

4. A.c. 877471 СССР, МКИ G 05 В 13/04. Самонастраивающаяся система управления с эталонной моделью Текст. / О. В. Дегтярев, В. В. Евстифеев, А. А. Лука-шенков (СССР). № 2889985/18-24; заявл. 29.02.80; опуб. 30.10.81, Бюл. № 40. - 8 е.: ил.

5. A.c. 940131 СССР, МКИ G 05 В 13/04. Адаптивная система управления Текст. / Е. Е. Кузьмина, А. М. Пришвин (СССР). № 3256853/18-24; заявл. 25.03.81; опуб. 30.06.82, Бюл. № 24. - 10 е.: ил.

6. A.c. 1361502 СССР, МКИ G 05 В 13/00. Адаптивная система управления Текст. / В. А. Улынин, А. С. Меняйленко (СССР). № 3989373/24-24; заявл. 09.12.85; опуб. 23.12.87, Бюл. № 47. - 14 е.: ил.

7. A.c. 1553954 СССР, МКИ G 05 В 13/02 Адаптивная система управления Текст. / И. Б. Ядыкин, Н. К. Пылаев, С. С. Загоруйко и др. (СССР). № 3971170/2424; заявл. 30.10.85; опуб. 30.03.90, Бюл. № 12. - 8 е.: ил.

8. А.с. 1212945 СССР, МКИ. С 01 С 1/04, в05 Б 27/00. Способ автоматического управления процессом синтеза аммиака Текст. / Н. В. Костюк, М. А. Сосницкая, В.

9. A. Таранов (СССР). № 3768440/23-26; заявл. 19.04.84; опубл. 23.02.86, Бюл. № 7. -4 е.: ил.

10. Аверина, А. Д. Дискретные нелинейные системы Текст. / А. Д. Аверина, А. Н. Герасимов, С. П. Забродин. -М.: Машиностроение, 1982. -312 с.

11. Айсагалиев, С. А. Анализ и синтез автономных нелинейных систем автоматического управления (на основе 2 метода Ляпунова) Текст. -Алма-Ата.: Наука 1980. -243 с.

12. Н.Александров, А. Г. Оптимальные и адаптивные системы Текст. -М.: Высш. шк., 1989. -263 с.

13. Александров, А. Г. Синтез регуляторов многомерных систем Текст. -М.: Машиностроение, 1986. —272 с.

14. Алексаков, Г. Н. Практика проектирования нелинейных систем методом фазовой плоскости Текст. —М.: Энергия, 1973. —114 с.

15. Алексанкин, Я. Я. Автоматизированное проектирование систем автоматического управления Текст. / Я. Я. Алексанкин, А. Э. Бржозовский, В. А. Жданов. —М:

16. Антонов, В. Н. Адаптивные системы автоматического управления Текст. /

17. B. Н. Антонов, А. М. Пришвин, В. А. Терехов, А. Э. Янчевский; под ред. проф. В.Б. Яковлева. -Л.: Изд-во Ленингр. ун-та, 1984. —204 с.

18. Атрощенко, В. И. Агрегат производства аммиака Текст. -М.: Хим. пром, 1978.-328 с.

19. Антрощенко, В. И. Катализ в азотной промышленности Текст. / В. И. Ан-трощенко, А. В. Шапка, В. В. Веселов. -Киев.: Наукова думка, 1983. -197 с.

20. Арис, Р. Анализ процессов в химических реакторах Текст. -Л.: Химия, 1967.-328 с.

21. Барабанов, А. Т. Методы исследования нелинейных систем автоматического управления Текст. А. Е. Барабанов, В. Я. Катковник, Р. А. Нелепин, Е. И. Хлыпало, В. А. Якубович. -М.: Наука, 1975. -447 с.

22. Барский, Я. Л. Разработка адаптивной расчетно-информационной системы для предсказания физико-химических свойств Текст.: автореферат дис. . канд. техн. наук. -Москва, 1988. -16 с.

23. Башарин, А. В. Динамика нелинейных автоматических систем управления Текст. / А. В. Башарин, И. А. Башарин. -Л.: Энергия, 1974. —200 с.

24. Бесекерский, В. А. Теория систем автоматического регулирования Текст. / В. А. Бесекерский, Е. П. Попов. ~М.: Наука, 1972. -768с.

25. Бесков, В/С. Аэродинамика промышленных реакторов с неподвижным слоем катализатора Текст. / В. С. Бесков, Г. Н. Абаев / Химическая промышленность, 1980. №11. С. 673-679.

26. Бесков, В. С. Моделирование каталитических процессов и реакторов Текст. -М.: Химия, 1991. -252 с.

27. Бойчук, Л. М. Метод структурного синтеза нелинейных систем автоматического управления Текст. —М.: Энергия, 1971. -113 с.

28. Бояринов, А. И. Методы оптимизации в химической технологии Текст. / А. И. Бояринов, В. В. Кафаров. -М.: Химия, 1969. -564 с.

29. Брикман, М. С. О принципиальной эффективности метода разделения Текст. / М. С. Брикман, А. Д. Репников // Методы и модели управления и контроля. -Рига, 1979. С. 87-92.

30. Буков, В. Н. Регулирование многосвязных систем Текст. / В. Н. Буков, И. М. Максименко, В. Н. Рябченко // Автоматика и телемеханика. 1998. №6. С. 97-109.. .■■ '■■'' 148

31. Букреев, Д. В. Адаптивный высокочастотный бесконтактный;микропроцессорный-кондуктометр Текст.: автореферат дис. . канд: техн. наук. —Тамбов, 1999. -16 с.

32. Вавилов, А. А. Метод гармонической линеаризации; в проектировании нелинейных систем автоматического Текст. / Л. А. Вавилов, Ю. М. Козлов, А. Д. Максимов. -М.: Машиностроение, 1970. -567 с.

33. Вавилов, А. А. Частотные методы расчета нелинейных систем Текст. -Л.: Энергия, 1970. -323 с.

34. Вавилов, А. А. Структурный' и параметрический синтез сложных систем Текст.-Л., 1979.-94 с.

35. Ведерников, М. И. Технология соединений связного' азота Текст. / М. П. Ведерников* В. С. Кобозев, И В!; Рудной;-^М:: Высш. школа; 1967. -424 с.

36. Волгин, Л; Н: Оптимальное^ дискретное управление'; динамическими-; системами Текст.?/Под фед. Крутько;-Мп Наука, 1986. -240-с.

37. Воронов, А. А. Устойчивость, управляемость, наблюдаемость Текст. -М.: Наука, 1979.-336 с.

38. Воронов, А. А. Основы теории автоматического-управления: Оптимальные, многосвязные и адаптивные системы Текст. -Л.: Энергия, 1970. -328 с.

39. Воронов, А. А. Введение в динамику сложных управляемых; систем Текст. -М.: Наука, 1985.-352 с.

40. Воронов, А. А. Алгоритмы динамического синтеза нелинейных автоматических систем (Текст. / А. А. Воронов, И. А. Орурк, Л. А. Осипов. -СПб.: Энергоатом-издат, 1992. -33 с.

41. Гайдук, А. Р. Синтез систем управления многомерными объектами Текст. // Изв: РАН. Теория и системы управления. 1998. №1. С. 9-17.

42. Гайдук, А. Р. Аналитический синтез; управлений нелинейными объектами5 одного класса,Текст.//Автоматика и телемеханика, 1993. №2. С. 64-764

43. Гайдук, А. Р. Об управлении многомерными объектами Текст. // Автоматика и телемеханика. 1998. №12. С. 22-37.

44. Ганз, С. Н. Синтез аммиака Текст. -Киев.: Вища школа, 1983. -280 с.

45. Геращенко, И. Е. Метод разделения движений и оптимизация нелинейных систем Текст. / И. Е. Геращенко, С. М. Геращенко. -М.: Наука, 1975. -295 с.

46. Голант, А. И. Системы цифрового управления в химической промышленности Текст. / А. И. Голант, Л. С. Альперович, В. М. Васин. -М.: Химия, 1985. -256 с.

47. Головинский, Г. П. Развитие агрегатов синтеза аммиака Текст. // Химическая промышленность, 1974. №2. С. 788-791.

48. Голубятников, В. А. Автоматизация производственных процессов и АСУП в химической промышленности Текст. / В. А. Голубятников, В. В. Шувалов. —М.: Химия, 1978. -376 с.

49. Горбатов, В. С. Пакет программ для моделирования сложных динамических объектов Текст. / В. С. Горбатов, В. А. Илларионов, А. А. Малюк, А. Е. Савин // Микропроцессорные средства и системы. 1990. №3,4. С. 24-26.

50. Громыко, В. Д. Самонастраивающиеся системы с моделью Текст. / В. Д. Громыко, Е. А. Санковский. -М., 1974. -80 с.

51. Гропп, Д. Методы идентификации систем Текст. —М.: Мир, 1979.

52. Грубов, В. И. Промышленная кибернетика Текст. / В. И. Грубов, А. Г. Ивахненко, Б. Ю. Мандровский-Соколов. -Киев: Наукова думка, 1966. 446 с.

53. Гулько, Ф. Б. Метод разделения движений в нелинейных системах и его применение для синтеза регуляторов Текст. / Ф. Б. Гулько, Ж. А. Новосельцева // Автоматика и телемеханика, 1986. №9. С. 13-22.

54. Дворецкий, С. И. Универсальные алгоритмы оптимального управления нелинейными объектами химической технологии Текст. / С. И. Дворецкий, И. Н. Мамонтов, А. А. Косенков // Изв. Вузов. Приборостроение, 1999. №1. С. 30-35.

55. Деревицкий, Д. П. Прикладная теория дискретных адаптивных систем управления Текст. / Д. П. Деревицкий, А. Л. Фрадков. -М.: Наука, 1981. -216 с.

56. Деруссо, П. Пространство состояний в теории управления Текст. / П. Де-руссо, Р. Рой, Ч. Клоуз. -М.: Наука, 1970. -620 с.

57. Джамшиди, М. Автоматизированное проектирование систем управления Текст. / пер. с англ. В. Г. Дунаева и А. Н. Косилова. -М.: Машиностроение, 1989. — 334 с.

58. Дудников, Е. Г. Автоматическое управление в химической промышленности Текст. -М.: Химия, 1987.

59. Елисеев, В. Д. Метод синтеза многомерных самонастраивающихся систем управления Текст. // Автоматика и телемеханика, 1977. №4. С. 66-75.

60. Емельянов, С. В. Системы автоматического управления с переменной структурой Текст. -М.: Недра, 1967. -335 с.

61. Жирнов, Б. С. Испытание катализаторов синтеза аммиака на промышленной азотоводородной смеси Текст. / Б. С. Жирнов, В. Е. Елизарьев, 3. И. Черепахина, С. С. Малинов, С. А. Ахметов / Химическая промышленность, 1980. №11. С. 671-673.

62. Жирнов, Б. С. Испытание катализаторов синтеза аммиака на промышленной азотоводородной смеси Текст. / Б. С. Жирнов, В. Е. Елизарьев, 3. И. Черепахина, С. С. Лачинов, С. А. Ахметов / Химическая промышленность, 1980. №12. С. 671-672.

63. Заде, JI. Теория линейных систем Текст. / JI. Заде, Ч. Дезоер. -М., 1970. -704 с.

64. Заде, JI. Понятие лингвистической переменной и его применение к понятию приближенных решений Текст. —М.: Мир, 1976.

65. Иванов, А. В. Разработка структуры нелинейной многосвязной системы управления процессом получения аммиака Текст. / Материалы XLVI отчетной научной конференции за 2007 год. -Воронеж: ВГТА, 2008. С. 90.

66. Иванов, А. В. Исследование цифровой системы многосвязного управления процессом получения аммиака Текст. / Материалы XLVII отчетной научной конференции за 2008 год. -Воронеж: ВГТА, 2009. С. 123.

67. Изерман, Р. Цифровые системы управления Текст. / пер. с англ.; под ред. чл.-корр. АН СССР И.М. Макарова. -М.: Мир, 1984. -541 с.

68. Казакевич, В. В. Об экстремальном регулировании Текст.: дис. . канд. техн. наук. -М., 1944.

69. Каминскас, В. Идентификация динамических систем по дискретным наблюдениям Текст. -Вильнюс: Мокслас, 1982.

70. Каминскас, В. Статистические методы в идентификации динамических систем Текст. / В. Каминскас, А. Немура ; под ред. А. Немуры. —Вильнюс: Минтис, 1975.-190 с.

71. Карслян, Э. В. Синтез класса нелинейных многосвязных автоматических систем частотным методом Текст. / Э. В. Карслян, С. Е. Чимишкян // Автоматика и телемеханика, 1991. №3. С. 35-47.

72. Кафаров, В. В. Математическое моделирование основных процессов химических производств Текст. / В. В. Кафаров, М. В. Глебов. -М.: Высш. шк., 1991. -399 с.

73. Кисиль, И. М. Автоматизация расчетов производства аммиака и некоторых его аналогов Текст. / И. М. Кисиль, А. Я. Раскин, В. И. Мукосей / Химическая промышленность, 1985. №12. С. 749-753.

74. Коган, М. М. Адаптивное локально-оптимальное управление Текст. / М. М. Коган, Ю. И. Неймарк // Автоматика и телемеханика, 1987. №8. С. 126-136.

75. Коган, М. М. Функциональные возможности адаптивного локально-оптимального управления Текст. / М. М. Коган, Ю. И. Неймарк // Автоматика и телемеханика, 1994. №6. С. 94-105.

76. Козлов, В. Н. Самонастраивающиеся системы с релейными элементами. -М., 1974.-112с.

77. Козлов, Ю. М. Беспоисковые самонастраивающиеся системы Текст. / Ю.М. Козлов, P.M. Юсупов. -М., 1969. -456 с.

78. Комарова, Г. А. Способ выделения аммиака из продувочных газов синтеза Текст. / Г. А. Комарова, И, JL Лейтес, Т. В. Житкова, JL С. Червякова, С. М. Лиф-шец // Химическая промышленность, 1975. №4. С. 277-280.

79. Королева, О. И. Нелинейное робастное управление линейным объектом Текст. / О. И. Королева, В. О. Никифоров // Автоматика и телемеханика, 2000. № 4. С. 117-128.

80. Красовский, А. А. Некоторые актуальные проблемы науки управления Текст. //Изв. РАН. Теория и системы управления, 1996. № 6. С. 8-16.

81. Кудряшов, В. С. Разработка дискретной нелинейной модели многосвязного процесса синтеза аммиака Текст. / В. С. Кудряшов, С. В. Рязанцев, А. В. Иванов // Материалы ХЫУ отчетной научной конференции за 2005 год. -Воронеж: ВГТА, 2006. С. 21-22.

82. Кудряшов, В. С. Способ цифрового управления процессом синтеза аммиака Текст. / В. С. Кудряшов, С. В. Рязанцев, А. В. Иванов // Материалы студенческой научной конференции за 2006 год. -Воронеж: ВГТА, 2006. С. 109-110.

83. Кудряшов, В. С. Идентификация каналов многосвязного нестационарного объекта Текст. / В. С. Кудряшов, С. В. Рязанцев, А. В. Иванов // Мехатроника, автоматизация, управление, 2007. № 7. С. 16-21.

84. Кудряшов, В. С. Учет нелинейности при синтезе многосвязной цифровой системы управления процессом получения аммиака Текст. / В. С. Кудряшов, С. В. Рязанцев, А. В. Иванов // Системы управления и информационные технологии,2008. №1.2 (31). С. 232-236.

85. Кудряшов, В. С. Синтез и исследование многосвязной цифровой системы управления процессом получения аммиака Текст. / В. С. Кудряшов, С. В. Рязанцев,

86. A. В. Иванов // Материалы ХЬУ1 отчетной научной конференции за 2007 год. -Воронеж: ВГТА, 2008. С. 88-89.

87. Кудряшов, В. С. Учебно-исследовательский комплекс на базе регулирующих микропроцессорных контроллеров Текст. / В. С. Кудряшов, М. В. Алексеев, С.

88. B. Рязанцев, А. В. Иванов // Материалы ХЬУП отчетной научной конференции за 2008 год. -Воронеж: ВГТА, 2009. С. 191.

89. Кудряшов, В. С. Алгоритм идентификации многомерного несимметричного нестационарного объекта Текст. / В. С. Кудряшов, С. В. Рязанцев, А. В. Иванов // Вестник Воронежской государственной технологической академии. Воронеж,2009. № 2. С. 68-74.

90. Кудряшов, В. С. Учебно-исследовательская лаборатория "Цифровые системы управления" Текст. / В. С. Кудряшов, М. В. Алексеев, С. В. Рязанцев, А. В. Иванов // Вестник Воронежской государственной технологической академии. — Воронеж, 2009. № 2. С. 45-48.

91. Кузин, В. П. Построение алгоритма оптимального управления цеха синтеза аммиака Текст. / В. П. Кузин, А. С. Трофименко // Химическая промышленность, 1965. №12. С. 904-910.

92. Кузнецов, Л. Д. Восстановление катализатора типа СА-1 в промышленных колоннах синтеза аммиака Текст. / Л. Д. Кузнецов, А. С. Фурманов, 3. В. Корбуто-ва, Н. Р. Мелентьев, Г. В. Логунова // Химическая промышленность, 1971. №11. С. 833-836.

93. Кузнецов, Ю. И. Моделирование процессов при изменяющейся активности катализаторов Текст. / Ю. И. Кузнецов, М. Г. Слинько / Химическая промышленность, 1981. №11. С. 643-650.

94. Кузнецов, Л. Д. Синтез аммиака Текст. / Л. Д. Кузнецов, Л. М. Дмитренко, П. Д. Рабина. -М.: Химия, 1982. -296 с.

95. Кунцевич, В. М. Импульсные самонастраивающиеся и экстремальные системы автоматического управления Текст. Киев, 1966. —284 с.

96. Кунцевич, В. М. Синтез оптимальных нелинейных дискретных систем с обратной связью Текст. / В. М. Кунцевич, М. М. Лычак // Автоматика и телемеханика, 1976. №9. С. 79-90.

97. Кунцевич, В. М. Нелинейные системы управления с частотно- и широтно-импульсной модуляцией Текст. / В. М. Кунцевич, Ю. Н. Чеховой. -Киев.: Техника, 1970. -334 с.

98. Кунцевич В. М. . Точные методы исследования нелинейных систем автоматического управления Текст. / В. М. Кунцевич, А. М. Летов, Б. Н. Наумов. —М.: Машиностроение, 1971.-323 с.

99. Куо, Б. Теория и проектирование цифровых систем управления Текст. Пер. с англ. —М.: Машиностроение, 1986. -^448 с.

100. Куропаткин, П. В. Оптимальные и адаптивные системы Текст. -М., 1980. -288 с.

101. Кусимов, С. Т. Управление динамическими системами в условиях неопределенности Текст. / С. Т. Кусимов, Б. Г. Ильясов, В. И. Васильев и др. -М.: Наука, 1998.

102. Кухтенко, А. И. Проблема инвариантности в автоматике Текст. -Киев, 1963. -376 с.

103. Ли, Р. Оптимальные оценки, определение характеристик и управление Текст. -М.: Наука, 1966.

104. Лифшиц, В. Д. Влияние метана и его примесей на процесс синтеза аммиака Текст. / В. Д. Лифшиц, И. П. Сидоров, А. П. Бескова // Химическая промышленность, 1963. №5. С. 344-345.

105. Лозгачев, Г. И. К вопросу об устойчивости систем с переменной структурой Текст. //Автоматика и телемеханика, 1979. №1. С. 19-26.

106. Льюнг, Л. О точности модели в идентификации систем Текст. // Техническая кибернетика, 1992. № 6. С. 55-64.

107. Маланчук, В. Я. Адаптивная система оптимального управления процессом окисления диоксида серы Текст.: автореферат дис. .'. канд. техн. наук. — Тамбов, 1991.-16 с.

108. Маликов, В. Т. Вычислительные методы и применение ЭВМ Текст. / В. Т. Маликов, Р. Н. Кветный. -К.: Высш. шк., 1989. -213 с.

109. Мееров, М. В. Синтез структур систем автоматического регулирования высокой точности Текст. -М., 1959. —284 с.

110. Мееров, М. В. Системы многосвязного регулирования Текст. -М.: Наука, 1965.-384 с.

111. Мееров, М. В. Оптимизация систем многосвязного управления Текст. / М. В. Мееров, Б. JL Литвак. -М.: Наука, 1972. -344 с.

112. Менский, Б. М. Принцип инвариантности в автоматическом регулировании и управлении Текст. -М., 1972. -248 с.

113. Мирошник, И. В. Нелинейное и адаптивное управление сложными динамическими системами Текст. / И. В. Мирошник, В. О. Никифоров, A. JI. Фрадков. -СПб.: Наука, 2000.

114. Мищенко, К. П. Краткий справочник физико-химических величин Текст. -Л., 1974.

115. Морозовский, В. Т. Многосвязные системы автоматического регулирования Текст. -М.: Энергия, 1970.

116. Невский, А. Е. Синтез робастных законов управления многомерными линейными динамическими объектами с интервальными параметрами Текст. / А. Е. Невский, Ю. Л. Сиек // Изв. Вузов. Приборостроение, 1998. №6. С. 26-30.

117. Нелепин, Р. А. Алгоритмический синтез нелинейных систем управления Текст. / Р. А. Нелепин, А. М. Камчаткин, И. И. Туркин, В. Н. Шамбелов. -Л.: Изд-воЛГУ, 1990.-325 с.

118. Нестеров, С. А. Синтез и исследование на ЭВМ алгоритмов адаптивного управления с эталонной моделью Текст. // Автоматизация анализа и синтеза структур ЭВМ и вычислительных алгоритмов: Сб. статей. ОПИ. -Омск, 1985. С. 65-68.

119. Немура, А. Идентификация динамических систем Текст. -Вильнюс: Мин-тис, 1974. -286 с.

120. Никитин, А. К. Исследование случайных процессов в системах с переменной структурой методом статической лианеризации Текст. // Автоматика и телемеханика, 1968. №10. С. 50-63.

121. Острем, К. Системы управления с ЭВМ Текст. / К. Острем, Б. Виттен-марк; пер. с англ. —М.: Мир, 1987. -480 с.

122. Олейников В. А. Основы оптимального и экстремального управления Текст. -М.: Высш. Школа, 1966. -296 с.

123. Павлов, В. В. Инвариантность и автономность нелинейных систем управления Текст. -Киев.: Наукова Думка, 1971.-271 с.

124. Пивоваров, В. В. Синтез адаптивных систем регулирования с переменной структурой Текст. // Математическое моделирование технологических систем. Выпуск 2. Сб. научн. тр. -Воронеж: ВГТУ, 1997. С. 35-39.

125. Поспелов, Г. С. Искусственный интеллект основа новой информационной технологии Текст. -М.: Наука, 1988.

126. Прангишвили, И. В. Основы построения АСУ сложными технологическими процессами Текст. / И. В. Прангишвили, А. А. Амбарцумян. -М., 1994. -305 с.

127. Петров, Б. Н. Принципы построения и проектирования самонастраивающихся систем Текст. / Б. Н. Петров, В. Ю. Рутковский, И. Н. Крутова, С. Д. Земляков.-М., 1972.-260 с.

128. Райбман, Н. С. Построение моделей процессов производства Текст. / Н. С. Райбман, В. М. Чадеев. -М.: Энергия, 1975. -372 с.

129. Ракитин, В. И. Практическое руководство по методам вычислений с приложением программ для персональных компьютеров Текст. / В. И. Ракитин, В. Е. Первушин. -М.: Высш. шк., 1998. -383 с.

130. Растригин, Л. А. Случайный поиск в процессах адаптации Текст. -Рига: Зинатие, 1973.-212 с.

131. Растригин, Л. А. Системы экстремального регулирования Текст. -М: Наука, 1974. -630с.

132. Растригин, Л. А. Введение в идентификацию объектов управления Текст. / Л. А. Растригин, Н. Е. Маджаров. -М.: Энергия, 1977. -216 с.

133. Растригин, Л. А. Адаптация сложных систем. Методы и приложения Текст. -Рига: Зинатие, 1981.-375 с.

134. Резниченко, А. А. Пусковые режимы крупнотоннажных агрегатов производства аммиака Текст. / А. А. Резниченко, В. А. Иванов, В. Л. Петров, В. В. Кафа-ров, В. М. Давыдов //Химическая промышленность, 1977. №8. С. 592-594.

135. Румянцев, О. В. Оборудование цехов синтеза высокого давления в азотной промышленности Текст. -М.: Химия, 1970. -375 с.

136. Саридис, Дж. Самоорганизующиеся стохастические системы управления Текст. -М., 1980. -400 с.

137. Саркисян, А. А. Влияние качества исходного сырьяна свойство железного катализатора синтеза аммиака Текст. / А. А. Саркисян, Л. Д. Кузнецов, П. Д. Раби-на, Н. С. Вавилов //Химическая промышленность, 1980. №2. С. 92-94.

138. Сейдж, Э. П. Идентификация систем управления Текст. / Э. П. Сейдж, Дж. Л. Мелса. -М.: Наука, 1974. -248 с.

139. Семенов, В. П. Справочное руководство по катализаторам для производства аммиака Текст. -Л.: Химия, 1973. -245 с.

140. Симулин, Н. А. Справочник азотчика в 2-х томах Текст. -М.: Химия, 1967-1969.-207 с.

141. Слинько, М. Г. Математическое моделирование процессов на пористом зерне катализатора Текст. / М. Г. Слинько, Н. С. Эвенчик / Химическая промышленность, 1980. №11. С. 655-662.

142. Слинько, М. Г. Моделирование реакторов с неподвижным слоем катализатора Текст. / М. Г. Слинько, В. В. Дильман, Б. М. Маркеев, А. Е. Кронберс / Химическая промышленность, 1980. №11. С. 662-671.

143. Соболев, О. С. Методы исследования линейных многосвязных систем Текст. -М.: Энергоатомиздат, 1985. -120 с.

144. Талицкая, Е. А. Математическая модель для управления статическими режимами отделений синтеза и компрессии производства аммиака большой единичной мощности Текст. // Химическая промышленность, 1981. №3. С. 177-180.

145. Таратынов, О. Ю. Параметрическая оптимизация серворегулятора с двумя свободными параметрами Текст. / О. Ю. Таратынов, А. Г. Кроз // Системы управления и информационные технологии: Межвуз. сб. науч. тр. -Воронеж: ВГТУ, 1998. С. 66-71.

146. Томович, Р. Общая теория, чувствительности Текст. / Р. Томович, М. Ву-кобратович.-М., 1972.-240 с.

147. Тригуб, М. В. Параметрический синтез нелинейных управляемых систем Текст. // Автоматика и телемеханика, 1993. №11. С. 69-81.

148. Фомин, В. Н. Адаптивное управление динамическими объектами Текст. / В. Н. Фомин, А. Л. Фрадков, В. А. Якубович. -М., 1981. -448 с.

149. Фрадков, А. Л. Адаптивное управление в сложных системах: беспоисковые методы Текст. -М.: Наука, 1990. -296 с.

150. Цыпкин, Я. 3. Основы информационной теории идентификации Текст. -М.: Наука, 1984. -320 с.

151. Цыпкин, Я. 3. Дискретные адаптивные системы управления Текст. / Я. 3. Цыпкин, Г. К. Кельманс // Итоги науки и техники: Техническая кибернетика, т. 17 — М.: ВИНИТИ, 1983. С. 3-73.

152. Цыпкин, Я. 3. Оптимальные адаптивные системы управления объектами с запаздыванием Текст. // Автоматика и телемеханика, 1986. № 8. С. 5-24.

153. Цыпкин, Я. 3. Адаптация и обучение в автоматических системах Текст. -М.: Наука, 1968. -400 с.

154. Чаки, Ф. Современная теория управления Текст. -М., 1975. -424 с.

155. Черкасов, Ю. М. Автоматизация проектирования АСУ с использованием пакетов прикладных программ Текст. / Ю. М. Черкасов, В. А. Гринштейн, Ю. Б. Радашевич, В. И. Яловецкий. -М.: Энергоатомиздат, 1987. —328 с.

156. Чинаев, П. И. Многомерные автоматические системы Текст. -К.: Гос. изд. технич. лит. УССР, 1963. -279 с.

157. Чураков, Е. П. Оптимальные и адаптивные системы Текст. -М.: Энергоатомиздат, 1987. -256 с.

158. Штейнберг, Ш. Е. Идентификация в системах управления Текст. -М.: Энергоатомиздат, 1987. -80 с.

159. Шульце, К. П. Инженерный анализ адаптивных систем Текст. / К. П. Шульце, К. Ю. Реберг; пер. с нем. -М.: Мир, 1992. -280 с.

160. Эйкхофф, П. Основы идентификации систем управления Текст. -М., 1975. -686 с.

161. Юсупов, Р. М. Получение информации об управляемом процессе в самонастраивающихся системах Текст. -М.: Энергия, 1966. -140 с.

162. Якубович, В. А. Метод рекуррентных целевых неравенств в теории адаптивных систем Текст. Вопросы кибернетики. Адаптивные системы. -М., 1976. С. 32-36.

163. Янковский, Н. А. Аммиак. Вопросы технологии Текст. / Н. А. Янковский, И. М. Демиденко, В. А. Степанов. -Донецк.: ГИК "Новая печать", 2001. -497 с.

164. Янушевский, Р. Т. Теория линейных оптимальных многосвязных систем управления Текст. -М.: Наука, 1972.

165. Astrom KJ., Borisson V., Ljung L., Wittenmark В. Theory and applications of self-turning regulators // Automática, 1977, vol. 13, № 5, p. 457-476.

166. Iserman R. Parameter Adaptive Control Algorithmus // Automática. -1982, Vol. 18, № 5.-pp. 513-528.

167. Isermann R. Digitale regelsysteme. -Berlin; Heidelberg; New York; London; Paris; Tokyo: Springer, 1987.