Исследование технологического процесса как объекта управления и автоматизации
4.2 Построение динамических характеристик
Динамические свойства объекта исследовались путем расчета реакции объекта на ступенчатое изменение входных переменных. Ступенчатое изменение входной переменной задавалось путем соответствующего изменения значения в уравнении (ступень не превышает 20 %). Начальные условия интегрирования принимались равными значениям в статике.
Листинг программы рассмотрен на примере каналов при положительных и отрицательных относительно входных переменных изменениях входных переменных
Результаты расчета:
Время T рассчитывается как среднее арифметическое постоянных времени, полученных при отрицательном и положительном приращении :
Динамические характеристики по каналам
Т=500 мин
Т=485 мин
Расчет средних значений коэффицентов
Динамические характеристики по каналам
Т=620 мин
Т=662 мин
Расчет средних значений коэффицентов
Динамические характеристики по каналам
Т=481 мин
Расчет средних значений коэффицентов
Динамические характеристики по каналам
Т=448 мин
Расчет средних значений коэффицентов
Вывод: Рассмотрев динамику по различным каналам можно сделать вывод, что все каналы описываются как последовательное соединение звена запаздывания и апериодического звена, кроме канала
Таблица 4. Сводная таблица параметров полученных по статическим и динамическим характеристикам:
Канал |
Статика |
Динамика |
Ср. знач. |
|||||
Коб.р |
Коб.бр |
Коб.р |
Коб.бр |
Т |
Коб.р |
Коб.бр |
||
0,109() |
0,238 |
0,103() |
0,226 |
- |
0,106 |
0.232 |
||
6,228() |
0,133 |
5,846() |
0,125 |
310 |
6,037() |
0,129 |
||
-0,367() |
-0,267 |
-0,365() |
-0,266 |
500 |
-0,366() |
-0,2665 |
||
-17,663() |
-0,126 |
-17,507() |
-0,131 |
485 |
-17,585() |
-0,1285 |
||
0,749() |
0.876 |
0,749() |
0,876 |
481 |
0,749() |
0,876 |
||
3,125*10-4() |
0,037 |
3*10-4() |
0,036 |
- |
3,0625() |
0,0365 |
||
0,5() |
0,25 |
0,25() |
0,125 |
448 |
0,375() |
0,1875 |
||
2*10-4 |
10,2*10-3 |
1*10-4 |
5,1*10-3 |
- |
1,5*10-4 |
7,65*10-3 |
||
0,624 |
1,001 |
0,623 |
0,999 |
620 |
0,569 |
0,503225 |
||
-0,133() |
-2,09*10-3 |
-0,133() |
-2,082*10-3 |
662 |
-0,133() |
2,086*10-3 |
Выводы
При выполнении данной курсовой работы нами при помощи методов математического моделирования был исследован химический реактор, работающий в адиабатическом режиме. В ходе выполнения работы была проведена оптимизация технологических параметров, результатом которой являются оптимальные значения конструктивных и технологических параметров объекта. В работе проводилось исследование статических и динамических свойств объекта. По заданным каналам нами были построены статические и динамические характеристики. Из полученных графиков нами были определены размерный и безразмерный коэффициенты передачи для каждого исследуемого канала в статике и в динамике, а также время запаздывания и постоянные времени Т.
Статические характеристики имеют нелинейный характер по каналу По остальным каналам они линейны или близки к линейности.
Анализируя характер кривых разгона при положительном и отрицательном ступенчатом воздействии можно сделать вывод, что реакция объекта симметрична, это означает, что объект близок к линейному в динамике.
Значения коэффициента передачи полученные в статике и в динамике оказались близки.
В качестве регулируемых переменных принимаем:
- СB, т.к. она определяет критерий эффективности.
- t, т.к. на нее наложены ограничения.
- уровень V.
В качестве регулирующих воздействий принимаем:
- Для поддержания концентрации CB, можно выбрать Савх, т.к. по этому каналу безразмерный коэффициент передачи больше, чем по другим каналам, реализовать это воздействие не сможем, поэтому выбираем х1.
-Для поддержания температуры t в качестве регулирующего воздействия используем расход на выходе из аппарата х1.
-- В качестве регулирующего воздействия на уровень V, выбираем расход на выходе из аппарата х.
После анализа статических и динамических свойств объекта, были выбраны регулирующие воздействия с целью решения задачи стабилизации концентрации и температуры исходной смеси, с учетом возможностей практической реализации.
Список используемых источников
1. Бесков В.С. Общая химическая технология: учебник для вузов. - М.: ИКЦ "Академкнига", 2005. - 452 с.
2. Анализ технологических процессов как объектов управления: метод.указания к выполнению курсовой работы по дисциплине "Технологические процессы и производства" / Сост.: А.Н. Лабутин, А.Е. Исаенков, ГВ. Волкова; Иван. гос. хим.-технол. ун-т. - Иваново, 2009. - 40с.
3. Лабутин, А.Н., Волкова, Г.В. Технологические процессы и производства как объекты управления: учебное пособие / Иван. гос. хим. - технол. ун-т.; Иваново, 2010 - 96с.