Теория автоматического управления

Теория автоматического управления Лекция 1 Широко используются на диспетчерских пунктах управления технологическими процессами мнемосхемы. Это результат визуализации структурной схемы системы управления процессами. В процессе управления мнемосхема является для оператора важнейшим источником информации о текущем состоянии системы, характере и структуре протекающих в ней процессов, в том числе связанных с нарушением технологических режимов, авариями и т. п. Мнемосхема - совокупность сигнальных устройств и сигнальных изображений оборудования и внутренних связей контролируемого объекта, размещаемых на диспетчерских пультах, операторских панелях или выполненных на персональном компьютере. Мнемосхема облегчает оператору запоминание схем объектов, взаимосвязь между параметрами, назначение приборов и органов управления. Принципы создания мнемосхем Принцип лаконичности мнемосхема не должна содержать лишних, затемняющих элементов, а отображаемая информация должна быть четкой, конкретной и краткой, удобной для восприятия и дальнейшей переработки Принцип обобщения и унификации выделять и использовать наиболее существенные особенности управляемых объектов, то есть не следует применять элементы, обозначающие несущественные конструктивные особенности системы Принцип акцента на мнемосхемах в первую очередь необходимо выделять размерами, формой или цветом элементы контроля и управления - наиболее существенные для оценки состояния, принятия решения и воздействия на управляемый объект Принцип автономности необходимость обособления друг от друга участков мнемосхемы, соответствующих автономно контролируемым и управляемым объектам и агрегатам. Эти обособленные участки должны быть четко отграничены от других должны иметь завершенную, легко запоминающуюся структуру. Основные определения Управление – определение состояния объекта управления, формирование и реализация управляющих воздействий, направленных на достижение некоторой цели. Объект управления – технологический процесс, осуществляемый в определенном аппаратурном оформлении (реакторы, массообменные колонны, теплообменники, насосы, трубопроводы и т.д.) Цель управления – достижение желаемых результатов функционирования объекта. Основные определения Управляемые параметры объекта управления – параметры состояния химико-технологического процесса, воздействие на которые ведет к достижению цели управления (температура, давление, уровень, расход, плотность и др.). Управляющие воздействия - расходы хладагента, теплоносителя и т.п. (выражаемые через положения затвора, клапана, заслонки). Возмущающие воздействия – это «вредные» воздействия, нарушающие ход технологического процесса (изменение расхода вещества, подаваемого в аппарат, изменение температуры теплоносителя, изменение расхода греющего пара в заводской магистрали, влияние температуры окружающей среды) Определение входных и выходных переменных процесса теплообмена управляемый параметр – температура нагреваемого вещества на выходе из теплообменника tвых – выходной сигнал объекта управления управляющее воздействие – изменение расхода греющего пара Fвых - входной сигнал объекта управления возмущающие воздействия – изменение температуры нагреваемого вещества на входе в теплообменник tвх, изменение расхода нагреваемого вещества F входной сигнал объекта управления Принципы управления Рис. 1. Пример управления по задающему воздействию Принципы управления Рис. 2. Пример регулирования температуры в химическом реакторе по возмущающему воздействию: 1 – датчик расхода; 2 – регулятор; 3 – исполнительное устройство Принципы управления ε = узд – у ошибка регулирования Рис. 3. Пример регулирования температуры в химическом реакторе по отклонению: 1 – датчик температуры; 2 – управляющее устройство; 3 – исполнительное устройство Принципы управления Рис. 4. Пример комбинированного регулирования температуры в химическом реакторе : 1 – преобразователь расхода; 2 – динамический компенсатор; 3 – сумматор; 4 – исполнительное устройство; 5 - датчик температуры; 6 – регулятор температуры