SU1110843A1 - Способ управлени технологическим процессом и устройство дл его осуществлени - Google Patents

Abstract

1. Способ.управлени  технологическим процессом путем поддержани  выходного параметра технологического объекта на заданном уровне с помощью управл ющего воздействи  и коррекции управл ющего воздействи , отличающийс  тем, что, с целью повышени  точности управлени , выбирают оптимальный показатель качества, формируют сигнал, пропорциональный выбранному показателю качества, управлени , задают пределы допустимых значений вариации выбранного показател  качества, измен ют параметр системы управлени  за врем , не превьшающее врем  переходного процесса технологического объекта, оставл   показатель качества в заданных пределах, затем скачком, измен ют параметр системы управлени  до значени , достаточного дл  перехода системы управлени  в неустойчивое состо ние , и вьиерживают систему управлени  в этом состо НИИ.в течение времени, обеспечивающего ее устойчивое; состо ние , затем скачком возвращают, параметр системы управлени  к первоначаль ному значению, при этом осуществл ют изменение параметра системы управлени  до тех пор, пока показатель качества управлени  технологическим процессом не достигнет экстремального значени , после чего запоминают и фиксируют найденное значение параметра системы управлени , соответствующее экстремальному значению показател  качества, затем осуществл ют слежение за изменением экстремального значени , а при выходе показател  качества за установленные пределы отклонени  от экстремального значени  корректируют параметр системы управлени . 2. Способ по п. 1,отличающ и и с   тем, что в качестве показател  качества выбирают дисперсию отклонени  выходного параметра технологического объекта от заданного значени . 3. Устройство дл  осуществлени  способа по пп. 1 и 2, содержащее регул тор выходного параметра техно00 4; логического объекта с управл ющим и задающим входами, измерительный датСО чик этого выходного параметра и последовательно соединенные блок аддитив кого параметрического центрировани  и корректирующий блок, подключенные к выходу измерительного датчика и управл ющему входу регул тора выходного параметра, отличающеес   тем, что оно имеет задатчик пределов изменени  показател  качества и последовательио соединенные средство формировани  показател  качества, оптимизатор и регул тор управл ющего воздействи , причем

Description

первый вход средства формировани  показател  качества соединен с выходом измерительного датчика, а второй - с задающим в;ходом регул тора выходного параметра, задатчик пределов измерени  показател  качества подсоединен к оптимизатору, а выход регул тора управл ющего воздействи  соединен с управл ющим входом корректирующего блока.

4, Устройство по п, 3, о т л ичающеес  тем, что оптимизатор выполнен в виде экстремального регул тора с выходами сброса и реверса, формирующего устройства, двух ключей и сумматора, первый вход которого соединен с основным выходом экстремального регул тора через последова .тельно соединенные формирующее средство и первый ключ, а второй-непосредственно , при этом выход формирующего средства подключен чере.з второй ключ к входу сброса эк--тремального регул тора, а выход реверса экстремального регул тора - к управл ющим входам обоих ключей.

1

Изобретение относитс  к целлюлозно-бумажной промышленности и может быть использовано дл  управлени  непрерывными и непрерывно-дискретным процессами.

Известен способ управлени  технологическим процессом путем поддержани  выходного параметра на заданном уровне с помощью управл ющего воздей стви  и коррекции управл ющего воздействи .

Известно также устройство, содержащее регул тор выходного параметра технологического объекта с управл ющим и задающим выходами, измерительнь1й датчик этого выхрдною параметра и последовательно соединенные блок аддитивного параметрического центрировани  и корректирующий блок, подключенные к выходу измерительного . датчика и управл ющему входу регул тора выходного параметра fl 3Однако в этом способе не учитываетс  то, что динамические параметры объекта управлени  измен ютс  во времени , возмущени  обычно имеют нестационарный характер, в объекте присутствуют большие транспортные запаздывани , что снижает точность управлени .

Целью изобретени   вл етс  повышение точности управлени .-

Поставленна  цель достигаетс  тем, что согласно способу управлени  технологическим процессом путем поддержани  выходного параметра объекта на заданном уровне с помощью управл ющего воздействи  и коррекции

управл ющего воздействи , выбирают оптимальный показатель качества, формируют сигнал, пропорциональный выбранному показателю качества уп5 равлени , задают пределы допустимых значений вариации выбранного показател  качества, измен ют параметр системы управлени  за врем , не превышающее врем  переходного процесса

10 технологического объекта, оставл   показатель качества в заданных пределах, затем скачком измен ют параметр системы управлени  до значени , достаточного дл  перевода

J5 системы в неустойчивое состо ние, и вьщерживают систему управлени  в этом состо нии в течении времени, обеспечивающего eie устойчивое состо ние , затем скачком возвращают пара20 метр системы управлени  к первонач )апьному значению, при этом осуществл ют изменение параметра системы управлени  до тех пор, пока показатель качества управлени  технологи25 ческим процессом не достигнет экстремального значени , после чего запоминают и фиксируют найденное значени параметра системы управлени , соответствующее экстремальному значению

j-ji показател  качества, затем осуществл иот слежение за изменением экстремального значени , а при выходе показател  качества за установленные пределы отклонени  ot экстремального значени  корректируют параметр

35 системы управлени .

Кроме ТОГО, в качестве показател  качества выбирают дисперсию отклонени  выходного параметра технологического j6beKTa от заданного значени .

Устройство-.дл  реализации способа содержащее регул тор выходного параметра технологического объ1екта с управл ющим и задающим входами- измерительный датчик этЬго выходного параметра и последовательно соединенные блок аддитивного параметри еского центрировани  и корректирующий -блок, подключенные, к выходу измерительного датчика ц управл ющему входу регул тора выходного параметра, имеет задатчик пределов изменени  показател  качества и пог следовательно соединенные устройство формировани  показател  качества, оптимизатор и регул тор управл юцего воздействи , причем первый вход средства формировани  показател  качества соединен с выходом измерительного датчика, а второй - с задающим входом регул тора выходного параметра , задатчик пределов изменени  показател  качества подсоединен к оптимизатору, а выход регул тора управл ющего воздействи  соединен с управл ющим входом корректирующего блока.

Кроме того, оптимизатор выполнен в виде экстремального регул тора с выходами сбора и реверса, формирующе го устройства, двух ключей и сумматора , первый вход которого соединен с основным выходом экстремального регул тора через формирующее устройство и первый ключ, а второй - непосpeдcтвeннo при этом выход формирующего средстваподключен через второй ключ к входу сброса экстремального регул тора, а выход реверса экстремального регул тора - к управл ющим входам обоих ключей.

Операции способа и режимы их выполнени  позвол ют непрерывно производить оптимизацию управлени  технологического объекта по выбранному показателю качества и трм самым повысить точность управлени . Операции изменени  величины параметра до значени , достаточного дл  перевода системы в неустойчивое состо ние и вьщерживани  системы в этом состо нии в течение времени, обеспечивающем устойчивое состо ние системы, позвол ют форсировать режим работы системы управлени  технологическим объектом и сделать

его независимым от параметров технлогического объекта.

На ертеже изображена блок-скема предлагаемого устройства.

Устройство дл  реализации способа управлени , технологическим процессом состоит из регул тора выходного параметра технологического объекта с управл ющим и задающим входами 1, технологического объекта 2, устройства формировани  показател  качества с двум  входами 3, измерительного датчика 4, огтимизатора 5, состо щеrd из экстремального, регул тора 6, сумматора 7, формирующего устройства 8, ключей 9,14, задатчика пределов изменени  показател  качества 10, регул тора параметра системы 1i, корректирующего блока 12 и блока аддитивного параметрического центрироваНИН .13.

Регул тор выходного параметра технологического объекта с управл ющим и задающим входами 1, технологический объект 2 и измерительный датчик 4 образуют замкнутую систему автоматического регулировани (САР} выбранного параметра технологического объекта и предназначены дл  поддержани  выходного параметра объекта на заданном уровне. В частности, при реализации способа дл  управлени  техническим процессом производства бумаги технологическим объектом 2  вл етс  БДМ, в качестве регул тора 1 используют регул тор давлени , формирующий, например, пропорционально-интегральный законСПи)регулировани , а в качестве измерительного датчика 4 - типовой измеритель влажности . .

Корректирующий блок 12 и блок аддитивного параметрического центрировани  13 соединены последовательно , причем вход блока аддитивного параметрического центрировани  I3 подключен к выходу измерительного датчика 4, а выход корректирующего блока - к управл ющему входу регул тора выходного параметра I. Эти блоки составл ют корректирующую цепь предназначенную дл  коррекции управл ющего воздействи  с целью обеспечени  инвариантности выходного параметра технологического объекта относительно помех.

Устройство формировани  показател  качества 3, оптимизатор 5 и регул тор параметра системы I1 соединены последовательно и составл ют депь подстройки параметра системы. Устройство формировани  показател  качества подключено к задающему вход регул тора выходного параметра технологического объекта 1 и выходу Измерительного датчика 4. Выход регу л тора параметра системы 1 соединен с управл ющим входом корректирующего блока 12. Оптимизатор 5 выполнен в виде экстремального-регул тора 6, формиру ющего устройства 8, ключей 9,14, сумматора 7 и предназначен дл  поиска параметра системы, соответствующего оптимсшьному режиму работы САР согласно выбранному показателю качества. В предлагаемом оптимизаторе первый вход сумматора 7 непосредственно соединен с основным выходом экстремального регул тора 6, а второй - через фбрмирующее устройство 8 и первый ключ 9, причем выход формирующего устройства 8 подключен через второй ключ к входу сброса экстремального регул тора 6, а выход реверса экстремального . регул тора 6 - к управл ющему входу ключа 9. К экстремальному регул тор 6 подключен также задатчик пределов изменени  показател  качества 10, который задает пределы изменени  си йала экстремального регул тора 6 в зависимости от выбранных пределов изменени  показател  качества. Способ реализуетс  следующим обр зом. Производ т поддержание выходного параметра технологического объекта на заданном уровне с помощью управл ющего воздействи . В качестве объекта регулировани  могут быть использованы объекты целлюлознобумажной промьппленности, химической нефтеперерабатывающей и т.д. В качестве регулируемого выходного параметра в объект е, в частности, выбираетс  влажность бумажного поло на. САР влажности работает следующим образом. Сигнал, соответствующий заданном значению влажности Х,подают на вход регул тора параметра I, которы в соответствии с выбранным законом регулировани  например пропорцийнальногинтегральным , осуществл ет приближенную стабилизацию выходного параметра(влажности объекта 2 Х,, Влажность бумажного полотна измер ют с помощью измерительного датчика 4, Далее провод т коррекцию управл ющего воздействи  сигналом, зависимым от выходного параметра. Дл  этого с помощью блока аддитивного центрировани  13 производ т обработку выходного сигнала измерительного датчика 4. Выделенный сигнал подают на вход корректирующего блока 12. Выходной сигнал корректирующего блока служит дл  коррекции основного управл ющего воздействи . Однако из-заналичи  нестационарных помех в технологическом объекте дл  изменени  его параметров требуетс  проведение оптимизации работы корректирующего блока согласно некоторому показателю качества работы САР. В качестве показател  качества работы САР.выбирают дисперсию отклонени  регулируемого параметра Xg;,, от заданного значени  Х. или дисперсию ошибки системы регулировани  D . Как показали эксперименты, эта функци  обычно зависит от какого-либо параметра системы, например коэффициента усилени  корректирующего блока 13. При нестационарных возмущени х ,, действующих на объект, может иметь место дрейф-функции показател  качестваI) f(Ky) ,и искажение ее формы. Однако при этом унимодальный характер зависимости D4(K,j , сохран ет- , с . Действие возмущений приводит к отклонению показател  качества от оптимального(экстремального)значени . Непрерывный поиск и поддержание Оптимального режима работы объекта, обеспечивающего экстремум функции показател  качества, осуществл ют путем нахождени  такого значени  параметра системы К,,, при котором имеет место минимум дисперсии ошибки Дл  этого в устройстве-управлени  технологическим процессом на выходе устройства формировани  показател  качества 3 формируют сигнал, пропорциональный выбранному показателю качества, и с помощьюЗадатчика пределов изменени  показател  качества 10 задают пределы изменени  этого параметра. Далее производ т с помощью оптимизатора 5 и регул тора параметра системы 11 .выбор оптимального значени  параметра системы, в частности коэффициента усилени  К,, опт корректирующего блока 12. Дл  этого предварительно вырабатывают последоватег jHOCTb импульсных сигналов, каждый из KOTQpbix формирзпот таким образом, что CI зчала сигнал измен ет 6  в пределах допустимых вариаций значений выбранного показател  качества, затем его скачком увеличивают до величины, достаточной дл  перевода системы-управлени  в неустойчивое состо ние, после чего по истечении промежутка времени, в тече ние которого в силу своей инерционности система может еще находитс  в устойчивом состо нии, также скачком измен ют до первоначального значени  Такой сигнал получают с помощью оптимизатора 5. Оптимизатор ргбота т следующим образом. . Сигнал с выхода устройства формиРовани  показател  качества 3 поступает на вход экстремального регул то ра 6, на выходе которого вырабатываетс  непрерывный сигнал, поступающий одновременно на формирующее устройство 8 и сумматор 7. Как тольк сигнал на входе формирующего устройства 8 достигает велнчины порога срабатывани  вырабатываютс  пр моугольные импульсы заданной амплитуды и длительности. Поскольку в первона|чальном положении ключ 9 открыт, то выходной сигнал формирующего, устройства поступает на вход сумматора 7, где он суммнруетс  с сигналом, вырабатывающимс  . экстремальным регул тором 6. Одновременно с окончанием формировани  пр моугольного импульса на вход сброса интегратора экстремального регул тора через нормально открытый ключ 14 подаетс  сигнал на приведение выходного сигнала экстремального- регул тора 6 в исходное состо ние. По прохождении экстремума экстремальный регул тор 6 с выхода реверса формирует- сигнал, закрывающий ключи 9 и 14, запоминает экстремальный уровень и осуществл ет изменени  сигнала около запомненного экстремального уровн . Таким образом, согласно предлагаемому способу измен ют параметр системы за врем , не превышающее времени переходного процесса технологического объекта, .оставл  ) показатель качества в заданных пределах. Динамические свойства КДМ во врем  работы мен ютс  во времени. Реально диапазон изменени  посто нной времени объекта колеблетс  в пределах 100 - 20 с. Предлагаемьвй способ эффективен и при динамических изменени х параметров объекта. Запаздывание объекта составл ет 100 с. Использование предлагаемого способа оптимального управлени  обеспечивает по сравнению с существующими возможность повьппени  точности управлени  технологическим процессом в услови х быстрого изменени  динамических характеристик этих процессов и нестационариости возмущающих действий. Это позвол ет повысить качество технологического процесса, уменьшить затраты производства.

nofiexa

Claims (4)

1. Способ управления технологическим процессом путем поддержания выходного параметра технологического объекта на заданном уровне с помощью управляющего воздействия и коррекции управляющего воздействия, отличающийся тем, что, с целью повышения точности управления, выбирают оптимальный показатель качества, формируют сигнал, пропорциональный выбранному показателю качества· управления, задают пределы допустимых значений вариации выбранного показателя качества, изменяют параметр системы управления за время, не превышающее время переходного процесса технологического объекта, оставляя показатель качества в заданных пределах, затем скачком изменяют параметр системы управления до значения, достаточного для перехода системы управления в неустойчивое состояние, и выдерживают систему управления в этом состоянии.в течение времени, обеспечивающего ее устойчивое': состояние, затем скачком возвращают, пара метр системы управления к первоначальному значению, при этом осуществляют изменение параметра системы управления до тех пор, пока показатель качества управления технологическим процессом не достигнет экстремального значения, после чего запоминают и фиксируют найденное, значение параметра системы управления, соответствующее экстремальному значению показателя качества, затем осуществляют слежение за изменением экстремального значения, а при выходе показателя качества за установленные пределы отклонения от экстремального значения корректируют параметр систе- § мы управления.

2. Способ поп. 1,о т л и чающий с я тем, что в качестве показателя качества выбирают дисперсию отклонения выходного параметра техно- и 10843 логического объекта от заданного значения.

3. Устройство для осуществления способа по пп. 1 и 2, содержащее регулятор выходного параметра технологического объекта с управляющим и задающим входами, измерительный датчик этого выходного параметра и последовательно соединенные блок аддитив ного параметрического центрирования и корректирующий блок* подключенные к выходу измерительного датчика и управляющему входу регулятора выходного параметра, отличающее>

с я тем, что оно имеет задатчик пределов изменения показателя качест ва и последовательно соединенные средство формирования показателя качества, оптимизатор и регулятор управляющего воздействия, причем первый вход средства формирования показателя качества соединен с выходом измерительного датчика, а второй - с задающим входом регулятора выходного параметра, задатчик пределов измерения показателя качества подсоединен к оптимизатору, а выход регулятора управляющего воздействия соединен с управляющим входом корректирующего блока.

4. Устройство по п, 3, о т л и~ чающееся тем, что оптимизатор выполнен в виде экстремального регуля-. тора с выходами сброса и реверса, формирующего устройства, двух ключей и сумматора, первый вход которого соединен с основным выходом экстремального регулятора через последовательно соединенные формирующее средство и первый ключ, а второй-непогсредственно, при этом выход формирующего средства подключен чере.з второй ключ к входу сброса экстремального регулятора, а выход реверса экстремального регулятора - к управляющим входам обоих ключей.