Анализ автоматического управления процессом полимеризации пропилена
Изобретение касается автоматизации производственных процессов, в частности способа автоматического управления процессом полимеризации пропилена. Оно может быть использовано в химической промышленности.
Известен способ автоматического регулирования температуры в процессе полимеризации, заключающийся в том, что регулирование температуры в реакторе осуществляют изменением расхода переохлажденного мономера.
Недостатки этого способа заключаются в снижении скорости реакции и в увеличении индукционного периода, связанных с необходимостью нагрева циркулирующего мономера, а также в сложности аппаратурной реализации контура и циркуляции мономера.
Известен также способ автоматического регулирования температуры в процессе полимеризации, по которому температуру в реакторе регулируют измерением расхода хладагента в рубашку реактора.
Наиболее близкий из известных по технической сущности способ автоматического управления процессом полимеризации пропилена, осуществляемым в реакторе с рубашкой охлаждения, заключающийся в стабилизации расхода реакционной массы через реактор, в воздействии на температуру хладагента, поступающего в рубашку реактора в зависимости от температуры реакционной массы в реакторе, в изменении расхода мономера в реактор в зависимости от модуля суспензии реакционной массы.
Недостатком этого способа является низкая точность регулирования температуры. Это объясняется тем, что в рабочем режиме, когда в реакторе протекает реакция полимеризации, практически очень трудно и технически неэффективно определять изменение регулируемого параметра (температуры суспензии полимера в реакторе) при изменении регулирующего воздействия (температуры хладагента), в результате чего регулятор температуры не может быть правильно настроен.
Определение параметров передаточной функции объекта.
Автоматическая система регулирования состоит из измерительного датчика, измерительного механизма, регулятора и объекта регулирования, необходимо знать параметры передаточной функции объекта.
- 1. Сведения об объекте регулирования: 1) Коэффициент усиления объекта Kоб = 3. 2) Постоянная времени объекта Tоб = 200 с. 3) Время запаздывания объекта t = 50 с. 2. Общее выражение передаточной функции объекта:
Wоб(p) = ,
Где K=1, т. к объект регулирования статический
Т. е Wоб (p) =
3. Общее выражение передаточной функции регулятора:
Wp(p) = Kp+
4. Общее выражение передаточной функции измерительного датчика:
Wи. д = Kи. д = 1
5. Общее выражение передаточной функции исполнительного устройства:
Wи. у=Kи. у=1
6. Формулы для определения основных настроек регулятора:
Kp= = = 0,8; Tи = 0,8*tоб + 0,5*Tоб = 0,8*500+0,5*200 = 140
7. Общее выражение передаточной функции замкнутой системы:
W(p) =
W(p) = = = = =
Построение кривых разгона объекта автоматического регулирования.
1) Формула для построения кривой разгона автоматического регулирования.
Y(t) = 3*(1-);
Wоб(p) =
Находим значения y(t) и заносим их в таблицу 1, кривая разгона строится в координатах: по оси ординат - значения времени, по оси абсцисс - значения кривой. Кривая разгона регулятора показана на графике 1.
Для построения кривой разгона регулирования нужно рассчитать значения по формуле:
Y(t) = 3+t/140; y(t) =
Находим значения y(t) и заносим их в таблицу 2, кривая разгона строится в координатах: по оси ординат - значения времени, по оси абсцисс - значения кривой. Кривая разгона объекта регулирования показана на графике 2.
Таблица 2
Построение кривой переходного процесса.
Для построения кривой переходного процесса используем передаточную функцию объекта:
Wэ(p) =
A2p2+a1p+1=0;
Если a12>4*a2-звено апереодическое
Если a12<4*a2-звено колебательное
- 9333,33p2+158.66p+1=0; 158,662>4*9333,33 25172,99 < 37333,32-звено колебательное
D=b2-4ac=158,662-1*9333,33*1=-12147,51
G===0,0085
Щ=tan-1==0,006
Я=tan-1==0,6944=34,78°
A=-=-=-245,43
Y(t)=kx+A*exp*sin(щt+Я)=140-245,43*2,72-0,085*t*sin(0.006*t+34.78)
Далее подставляем в уравнение значения времени и решаем его. Полученные данные записываем в таблицу 3. Кривая переходного процесса строится в координатах: по оси ординат - значения времени, по оси абсцисс - значения уравнения. Кривая переходного процесса показана на графике 3.
Таблица 3
Проверка системы на устойчивость.
Устойчивость - свойство системы возвращаться к состоянию установившегося равновесия после устранения возмущения нарушившее указанное равновесие. автоматизация передаточный регулятор устойчивость
Условие устойчивости системы по критерию Михайлова: линейная система n-го порядка устойчива, если при изменении щ от 0 до ? годограф Михайлова последовательно обходит n квадрантов комплексной плоскости против часовой стрелки, начинаясь в точке (a0 ; j0) на положительной вещественной полуоси и нигде не проходя через начало координат.
Wэ(p) =
- 9333,33p2 + 158,66p + 1 = 0 - система 2-го порядка 9333,33(jщ)2 + 158,66jщ + 1 = 0 -9333,33щ2 + 158,66jщ + 1 = 0
Выделяем из данного уравнения действительную и мнимую части, находим из значения (таблица 2) и стоим годограф (график 2) в зависимости
ReW(jщ) = 1 - 9333,33щ2; ImW(jщ) = 158,66jщ
Расчет параметров настройки регулятора методом расширенных частотных характеристик.
Этот метод заключается в построении расширенных частотных характеристик для передаточной функции объекта управления и определении по линии равного затухания оптимальных настроек регулятора, а в данном случае для ПИ-регулятора Kр опт и Ти опт
Wэ(р) = Q = a1*m = 158,66 * 0,221 = 35,06;
R = a2*(1-m2) = 9333,33*(1-0,2212) = 8877,48
- S = 2a2*m = 2*9333,33*0.221 = 4125,33 1. Aоб(m, щ) =
Aоб(m, щ) =
2. цоб(m, щ) = - tan-1 0<щ<щп/2
Цоб(m, щ) = - п-tan-1 щп<щ
Щп/2 = = = 0,008821;
Щп = = = 0,03846.
Цоб(m, щ) = - tan-1
Цоб(m, щ) = -180-tan-1
3. ЛРЗ для ПИ-регулятора (строится в координатах Kp/Tи от Kp)
Гли(m, щ) = - + arctg m - цоб(m, щ);
Гпи(m, щ) = -90 + arctg 0,221 - цоб (m, щ)
Kp = * sin гпи(m, щ); Kp = * sin гпи(m, щ)
Kp/Tи= * [sin гпи(m, щ) + m*sin гпи(m, щ)]
Kp/Tи= * [sin гпи(m, щ) + 0,221*sin гпи(m, щ)]
Сущность этого метода заключается в замене кривой характеристики ломанной, позволяющей представить площадь, ограниченную вещественной частотной характеристикой, рядом элементарных треугольников или трапеций, у которых определяю их параметры и строят для каждой из них по таблицам кривые, а сумма этих кривых будет являться линией переходного процесса.
Таблица 5
Построение кривой переходного процесса по вещественной частотной характеристике.
Для построения вещественной частотной характеристики используем передаточную функцию системы:
Wэ(p) =
Wэ(jщ) = = = =
Выделяем из данного уравнения действительную часть:
ReW(jщ) =
Далее находим значения ReW(jщ) (таблица 3) и делим все полученные данные на значения ReW(jщ) = 0,880835029. Вещественную частотную характеристику строим в зависимости ReW(0) от щ.
Таблица 6.
Далее разбиваем вещественную частотную характеристику на трапеции, для каждой из которых находим высоту г и коэффициент наклона, который определяется по формуле x = щd/щn, где щd - интервал пропускания частот, щn - интервал равномерного пропускания частот.
- 1. r1 = 0,8; щa1 = 0,0095; щп1 = 0,0363; x1 = щa1/щп1 = 0,0095/0,0363 = 0,26 2. r2 = 0,16; щa2 = 0,0018; щп2 = 0,09; x2 = щa2/щп2 = 0,0018/0,09 = 0,02 3. r3 = 0,04; щa3 = 0; щп3 = 0,36; x3 = щa3/щп3 = 0/036 = 0
Затем, используя h-таблицы, строим для каждой трапеции кривую переходного процесса, преобразуя данные h-таблицы по формулам: x(t) = r * h(th), t = th/щn, где h(th) и th - значения h-таблицы. После этого складываем эти кривые и находим общую кривую переходного процесса, т. е в данном случае
Xоб(t) = - x1(t) + x2(t) + x3(t) + x4(t) + x5(t)
Таблица 7
Таблица 8
Похожие статьи
-
При линеаризации коэффициент при текущем напряжении определяется как производная от напряжения управления. Подставляя сюда установившееся значение...
-
Система автоматического управления это - комплекс устройств, предназначенных для автоматического изменения одного или нескольких параметров объекта...
-
Заключение, Список литературы - Анализ системы автоматического управления
Была проанализирована система дифференциальных уравнений. На основе анализа были составлены передаточные функции, на основании которых, была сформирована...
-
1) Усилительное звено (безынерциальное). В усилительном звене выходная величина в каждый момент времени пропорциональна входной величине. Примерами...
-
Основные передаточные функции исходной САР Найдем главный оператор замкнутой системы: оператор, связывающий главный вход, задающее воздействие, с главным...
-
Введение - Анализ системы автоматического управления
Анализ линейных систем автоматического управления -- исследование влияния структуры, численных значений параметров и внешних воздействий на динамические...
-
Исследование временных характеристик Для того, чтобы исследовать динамические свойства системы, рассмотрим временные и частотные характеристики системы....
-
В САР поддержание заданного значения регулируемого параметра или изменение его по определенному закону обеспечивается аппаратурными средствами, имеющие...
-
Изучение частотных характеристик типовых динамических звеньев систем автоматического управления
ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА ИССЛЕДОВАНИЕ ЧАСТОТНЫХ ХАРАКТЕРИСТИК ТИПОВЫХ ДИНАМИЧЕСКИХ ЗВЕНЬЕВ САУ Передаточный автоматический система частотный Целью настоящей...
-
Определение и классификация передаточных функций САУ - Анализ системы автоматического управления
Передаточная функция - один из способов математического описания динамической системы. Используется в основном в теории управления, связи, цифровой...
-
Фазовая частотная характеристика определяет запаздывание выходного сигнала по отношению к входному. Найти зависимость фазы от частоты входного...
-
Определим запасы устойчивости по логарифмическим частотным характеристикам динамической системы, которые изображены на рисунке 26. Определим запас...
-
Системы автоматического регулирования, контроля и управления
Функциональные схемы систем автоматического регулирования, контроля и управления Под управлением понимают такую организацию процесса, которая...
-
Построение кривой переходного процесса является в большинстве сл Учаев весьма трудоемкой операцией. Поэтому целесообразно использовать методы,...
-
Составление структурной схемы Конвейерная линия на установки "Cannon Viking Maxfoam" представляет собой ограниченное по краям пространство, вследствие...
-
Функциональная схема системы На основании исходных дифференциальных уравнений функциональную схему системы отработки заданного напряжения можно...
-
Уравнения состояния и основные передаточные функции замкнутой системы В данной работе рассматривается АСР, управление в которой организованно по принципу...
-
Оценим склонность к колебаниям и быстродействие системы по виду кривой переходного процесса в при типовом единичном ступенчатом воздействии. В этом...
-
Расчет нелинейных систем автоматического управления
1. Задание для расчета нелинейной САУ Фазовый плоскость траектория автоколебание 1. Исследовать динамические режимы системы методом фазовой плоскости для...
-
Анализ условий труда Анализ условий труда на участке производства поролона, приводит к заключению о потенциальной опасности данного участка. Суть...
-
Системный анализ многоуровневых иерархических структур Современный этап развития автоматизации производства характеризуется внедрением сложных систем...
-
Первое восприятие статистических методов качества в виде выборки имеет многовековую историю. Еще несколько столетий тому назад покупатели зерна и хлопка...
-
Описание задачи проектирования Данная система предназначена для установки "Cannon Viking Maxfoam", которая в свою очередь предназначена для производства...
-
Физическое представление системы управления не может быть полным, если отсутствует информация о том, на какой технологической платформе она реализована....
-
Весовые и переходные функции отдельных элементов Разомкнем единичную обратную связь и получим структурную схему разомкнутой системы (рисунок 5): Рисунок...
-
После описания звеньев системы определяем ее передаточную функцию, которая представляет собой произведение всех ПФ звеньев: (2.10) Подставляем в...
-
Исходные данные 1) Уравнение динамики АСУ , Где ц - относительное изменение частоты вращения; М - относительное изменение подачи топлива; Л -...
-
Для анализа кристаллизационного процесса был выполнен ДТА сплавов системы Al - Si с содержанием Si: 0.25, 0.5, 1.0, 3.0 и 5.0 %. Основные параметры...
-
Выбор типа регулятора - Автоматические регуляторы
Задача проектировщика состоит в выборе такого типа регулятора, который при минимальной стоимости и максимальной надежности обеспечивал бы заданное...
-
Для построения в MathCad переходной функции объекта управления с целью определения показателей качества необходимо записать передаточну функцию замкнутой...
-
Определение передаточной функции объекта управления Проведение эксперимента начинают с установки на объекте выбранного режима работы, который...
-
В инженерной практике принято промышленные холодильные камеры описывать линейным дифференциальным уравнением 1-го порядка с постоянными коэффициентами....
-
Размерные цепи и их уравнения Составим уравнения операционных размерных цепей в виде уравнений номиналов. В общем виде это выглядит: [A] = IAI, (2.1) Где...
-
Быстрое развитие информационных технологий на предприятиях, обусловлено необходимостью повышения конкурентоспособности производимой продукции, как на...
-
SIMATIC S7-300 - это модульный программируемый контроллер, предназначенный для построения систем автоматизации низкой и средней степени сложности. Данный...
-
Запуск системы производства поролона производится по команде оператора после того, как им были введены параметры протекания процесса. Перед запуском...
-
План статистического регулирования - Анализ точности и стабильности технологического процесса
План статистического регулирования состоит в назначении: 1) периода отбора выборок, для которых определяют длину серий выборок налаженного L0 и...
-
Для отделки платьев из трикотажа используют бейку. Ассортимент отделочной бейки включает ряд различный по ширине (10, 15, 20, 30 и 80мм), гладкокрашеные...
-
При создании АСУТП сухого помола сырья в трубной шаровой мельнице (или любого другого технологического процесса) целесообразно в первую очередь изучить...
-
Для составления математической модели объекта проведем анализ всех составных элементов структурной схемы и рассчитаем параметры их передаточных функций....
Анализ автоматического управления процессом полимеризации пропилена