Технологический процесс как объект управления реферат

Обновлено: 05.07.2024

Сельскохозяйственному производству присущи специфические особенности, которые следует учитывать при разработке автоматизированных систем и внедрении средств автоматизации в различные процессы агропромышленного комплекса.К таким характерным отличиям следует отнести:

а) цикличный, прерывистый характер производства сельскохозяйственной продукции;

б) невозможность сбоев при выращивании растениеводческой и животноводческой продукции;

в) надежность используемых средств автоматики;

г) невозможность увеличить выход продукции, значительно уменьшив время и число циклов технологических процессов;

д) наличие вибраций в мобильной технике;

е) наличие большого количества объектов с агрессивными, влажными и запыленными средами;

ж) рассредоточенность сельскохозяйственных машин и установок по огромным площадям, а так же удаленность от ремонтной базы.

Структура управления технологическими процессами

В общем виде структура управления ТП показана на рисунке 2.1. Если оператор — необходимая часть системы, то ее квалифицируют как автоматизированную, если нет — то как автоматическую.

Рис. 2.1 Структурная схема управления технологическим процессом

Оператор действует в соответствии с целью управления, и его функции, в общем случае, очень обширны. К примеру, в обязанности оператора-животновода входят:

- соблюдение распорядка дня содержания и режимов кормления животных;

- получение информации от зооветслужбы о коррекции условий содержания, кормления и т. д.;

- восприятие информации о поведении объекта управления (животных);

- оценка и анализ технологической ситуации и выработка соответствующих решений;

- установка задания системе управления, коррекция программ в соответствии с текущими условиями;

- анализ информационных потоков о ходе ТП;

- защита животных и оборудования в случае возникновения аварийной ситуации;

- оперативная связь с вышестоящими органами управления, учет полученной продукции и т. д.

Характеристика асу тп. Технологический процесс как объект управления.

ТП-технологический процесс

АСУТП – это АСУ тех.процесса для выработки и реализации управляющих воздействий на технологический объект управления в соответствии с принятым критерием качества управления.

Тех.объект управления - совокупность технологического оборудования и реализованного по специальным инструкциям или регламентом техн.процесса производства.

В понятие ТП как объекта управления включают технологическое оборудование (кроме датчиков и исполнительных органов) которое является конструктивным эл.оборудованием, но входит в состав средств АСУТП.

Под термином управляемый ТП понимается процесс для которого определены контролируемые входные воздействия (управляемые или не управляемые), установлены зависимости между вх.воздействиями и вых.параметрами выпускаемого продукта, разработаны методы измерения вх. и вых.параметров и метода управления процессом, т.е. процесс подготовленный для внедрения АСУТП.

В наст.время в области АСУТП используются так называемые концепции откр.систем, на основе системной интеграций, базирующейся на след.принципах:

1)совместимость программно-аппаратных средств разл. форм производителей

2)комплексная проверка и отладка все системы на основе спецификации отладчика не стенде фирмы.

В большинстве случаев АСУТП представляет собой двухуровневую систему:

1)нижний уровень включает в себя контроллеры, обеспечивающие первичную обработку информации с объектом управления. Поконтроллеров реализуется на технологическом языке (язык линейно-контактный).

2)верхний уровень АСУТП составляют мощные компьютеры выполняющие роли сервера и фун-ии рабочих станций, обеспечивающие анализ,обработкуи хранение инф-ии и взаимодействие с оператором. Основой ПОверхнего уровня является пакет SCADA.

В зависимости от способа представления оператора входных и выходных переменных также часто осуществляют классификацию АСУ ТП, входные и выходные переменные рассматриваются как детерминированные или случайные. Задача системы управления заключается в компенсации этих шумов. Многомерные системы управления с одним выходом с учетом шумов можно изобразить: В случае ТОУ имеет место как измеряемые, так… Читать ещё >

Технологический процесс как объект управления ( реферат , курсовая , диплом , контрольная )

Для описания объекта управления используется язык теории управления. В случае одномерного управления:

Xi (t) — исходный материал (сырье); Zi (t) — параметры ТП.

В случае ТОУ имеет место как измеряемые, так и неизмеряемые входные переменные. Часть из них является управляющими, часть неуправляющими.

Неуправляющие переменные называются шумами.

Задача системы управления заключается в компенсации этих шумов. Многомерные системы управления с одним выходом с учетом шумов можно изобразить:

В операторном виде:

Ai — оператор, описывающий систему.

ТП как последовательность операций может быть представлен как линейное представление:

Сложное линейное представление:

Назначение АСУ ТП

Назначение АСУТП определяется как целенаправленное ведение ТП и обеспечение смежных и вышестоящих систем необходимой информацией. В ряде случаев, когда функционирование новых сверхмощных объектов без современной АСУ является почти невозможным, назначением такой системы является достижение реализуемости и устойчивости такого ТП при высоких режимах использования оборудования ("https://mgutunn.ru", 27).

Создание и функционирование каждой АСУ должно быть направлено на достижение высоких технико-экономических результатов.

Целью функционирования, создания промышленных объектов могут служить обеспечение безопасности, получение заданных параметров выходных характеристик, оптимизация режимов работы, согласование режимов работы оборудования и др.

Степень достижения поставленных целей можно характеризовать с помощью так называемого критерия управления, т. е. показателя, который позволит достаточно полно характеризовать качество ведения ТП, и принимающего определенные численные значения в зависимости от хода ТП.

С математической точки зрения критерий характеризует выполнение цели управления. Одной из общих постановок вопроса критерий является стремлением получить больший экономический эффект, который определяется разностью между стоимостью готовой продукции и затратами на его производство.

Кроме критерия важную роль играют ограничения, которые должны соблюдаться при выборе управляющего воздействия:

Физические (не могут быть нарушены при неправильном выборе управляющего воздействия) Условные (могут быть нарушены, приведут к значительному ущербу, который не учитывается в критерии) При управлении наиболее важными являются факторы, учитываемые ограничениями, а не критериями.

Обычно в сложных системах выделить общий критерий невозможно и выделяют частный критерий оптимальности, учитывающий специфику данного объекта и накладываемые на него ограничения. Такими частными критериями могут быть:

Максимальная производительность агрегата при определенных требованиях к качеству продукции и т. д.

Минимальная себестоимость при выпуске продукции в заданном объеме и определенного качества.

Максимальный расход определенных компонентов Для того, чтобы добиться желаемого (не всегда оптимального) хода ТП в системах управления, необходимо выполнять множество различных разноплановых действий: собирать и регистрировать информацию, управлять и стабилизировать переменные, т. е. принимать разного рода регистрирующие и управляющие решения. Именно эта деятельность системы и называется функционированием.

Концептуальное математическое моделирование поведения химического реактора, работающего в адиабатическом режиме. Оптимизация конструктивных и технологических параметров объекта. Построение статических и динамических характеристик по различным каналам.

Рубрика	Экономико-математическое моделирование
Вид	курсовая работа
Язык	русский
Дата добавления	05.01.2013
Размер файла	1,3 M

Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.

Исследование технологического процесса как объекта управления и автоматизации

Введение
1. Концептуальная модель объекта
2. Математическая модель объекта
3. Оптимизация объекта
4. Построение статических и динамических характеристик объекта по различным каналам
4.1 Построение статических характеристик
4.2 Построение динамических характеристик
Вывод
Список использованных источников
математическое моделирование параметр реактор

Химический реактор является основным аппаратом в производственном процессе получения целевых продуктов из исходного сырья. Эффективность функционирования производства в целом определяется эффективностью работы аппарата. В качестве технологического показателя эффективности на стадии эксплуатации является близость концентрации целевого компонента реакции к оптимальному значению, которые определяются на стадии проектирования. Отличие этих величин друг от друга обусловлено наличием возмущающих воздействий различного рода. Отсюда вытекает задача оптимизации - стабилизация концентрации целевого вещества и ряда других технологических параметров в окрестности оптимальных значений в условиях действия возмущения. Для синтеза системы управления необходимо наличие математической модели объекта управления и модели управляющего устройства (регулятора). Для разработки математической модели объекта необходимо провести анализ химического реактора как объекта управления. Конечной целью анализа является получение его математической модели и результаты анализа статических и динамических свойств объекта. Результаты этого анализа являются исходными данными для синтеза системы автоматического управления.

Курсовая работа посвящена анализу химического реактора, в котором осуществляется многостадийная эндотермическая реакция, работающего в адиабатическом режиме.

1. Разработка концептуальной модели

Рис. Принципиальная схема объекта управления

В химический реактор емкостного типа с механической мешалкой подается исходные реагент А с расходами и концентрацией C_Авх. В аппарате проводится сложная эндотермическая реакция с образованием продуктов B, C, D. Исходный реагент подаются в аппарат потоком - . Второй входной поток с расходом - служит для разбавления смеси до необходимой концентрации. Аппарат работает в адиабатическом режиме.

Осуществление сложной, многостадийной химической реакции.

Получение реакционной смеси с заданным значением концентрации целевого вещества - компонент В.

Отсюда эффективность функционирования аппарата можно оценить по степени достижения цели, т.е. близости текущего значения к заданному . Критерий эффективности (целевая функция R): R= .

Таблица 1Исходные данные для моделирования объекта:

Тепловой режим аппарата

Агрегатное состояние теплоносителя

Организация ввода реагентов в реактор

Во входном потоке содержится только исходный компонент А (C_Авх)

Переменные состояния объекта:

Объём (уровень) реакционной смеси ; концентрация компонентов в выходном потоке - ; температура смеси в аппарате .

Расходы потоков на входе и выходе из аппарата ; концентрация вещества A во входном потоке ; температуры входных потоков .

Таблица 2. Ориентировочные значения технологических и конструктивных параметров объект

При фрезеровании заготовки погрешность обработки вызвана упругими деформациями системы СПИД и зависит от колебаний составляющей силы резания Р_Х. Колебание силы Р_Х обусловлено изменением величины снимаемого припуска t_П.

Уменьшения погрешности в машиностроении позволяют как снизить экономические затраты на производство деталей, так и уменьшить время на производство.

В данной курсовой работе производится синтез АдСУ на основе разработанной ранее САР, позволяющей стабилизировать погрешность обработки с заданной точностью, при изменении t_п в заданных пределах. Хотя САР позволяет уменьшить погрешность производимой детали, при существенном изменении параметров процесса резания такая система не способно адекватно работать. Возникает задача синтеза системы, которая адаптируется к изменениям параметров процессов резания.

Анализ технологического процесса как объекта управления

Рис. 1 – Схема процесса

- частота вращения шпинделя,

- скорость подачи,

ППД – привод главного движения,

ПП – привод подачи.

Произведем анализ процесса резания как объекта управления. Анализ будем производить в несколько этапов (рис. 1):

Произведем анализ процесса резания как объекта управления. Анализ будем производить в несколько этапов:

1. Определение состава выходных координат ОУ. При фрезеровании, в качестве выходных координат мы получаем: толщину стружки, вращающий момент, мощность;

2. Выбор выходной координаты, количественно определяющей качество хода ПР. По заданию нам необходимо регулировать погрешность обработки с заданной точностью. Погрешность обработки, в свою очередь, по прямопропорциональна силе резания P_x, поэтому именно она будет количественно определять качество хода процесса резания;

3. Выполнение математического описания. Зависимость выходной координаты от различных влияющих на нее факторов описывается так:

где

4. Определение ограничений, в условии которых должен производится ПР. Основным ограничением будет то, что напряжение может регулироваться только вниз, т. е. мы можем только уменьшать входную координату X;

5. Определение состава управляющих координат. На выходную координату оказывают влияние: диаметр фрезы D, число зубьев фрезы z, ширина фрезерования B, подача на зуб S_z, частота вращения шпинделя n_ш.

6. Выбор управляющей координаты, оказывающей самое эффективное воздействие на выходную координату при соответствующих ограничениях. По условию задания, диаметр и число зубьев фрезы, ширина фрезерования являются постоянными величинами, поэтому мы можем отнести их к входным параметрам. Показатель степени при n_ш мал, он составляет всего 0,2. Поэтому изменение частоты вращения шпинделя не будет оказывать существенного влияния на силу резания. Ее мы тоже можем отнести к входным параметрам. В качестве управляющей координаты выберем S_z.

7. Определение состава возмущений. По условию задания на процесс резания, в качестве возмущений, действует колебание величины снимаемого припуска. Учитывая все это, мы можем представить процесс резания в качестве объекта управления следующим образом (рис. 2):

Рис. 2 - Процесс резания как ОУ

А формула (2) перепишется следующим образом:

где ; (4)

8. Определение диапазона изменения возмущений. Возмущение изменяется в пределах от 0,7 мм до 1 мм.

9. Определение диапазона изменения выходной координаты при совместном действии возмущений. Согласно формуле (4) выходная координата P_x будет изменяться в пределах от

до

;

мкм;

мкм.

10. Определение возможного диапазона изменения управляющего воздействия. Учитывая функциональные возможности фрезерного станка, мы можем изменять подачу в диапазоне от 0,005 мм/зуб до 0,05 мм/зуб.

11. Определение заданной точности регулирования выходной координаты. Заданная точность , мкм.

Так как реальное отклонение выходной координаты больше допустимого, то нам придется регулировать выходную координату, т.е. нам необходимо проектировать систему автоматического регулирования P_x .

Примеры решений задач по астрономии: Фокусное расстояние объектива телескопа составляет 900 мм, а фокусное .

Опасности нашей повседневной жизни: Опасность — возможность возникновения обстоятельств, при которых.

Читайте также: