Способ управления технологическим процессом и устройство для его осуществления

 

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 превьшающее 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 вьиерживают систему управления в этом состояНИИ.в течение времени, обеспечивающего ее устойчивое; состояние , затем скачком возвращают, параметр системы управления к первоначаль ному 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 системы управления. 2. Способ по п. 1,отличающ и и с я тем, что в качестве показателя качества выбирают дисперсию отклонения выходного параметра технологического объекта от заданного значения. 3. Устройство для осуществления способа по пп. 1 и 2, содержащее регулятор выходного параметра техно00 4; логического объекта с управляющим и задающим входами, измерительный датСО чик этого выходного параметра и последовательно соединенные блок аддитив кого параметрического центрирования и корректирующий блок, подключенные к выходу измерительного датчика и управляющему входу регулятора выходного параметра, отличающеес я тем, что оно имеет задатчик пределов изменения показателя качества и последовательио соединенные средство формирования показателя качества, оптимизатор и регулятор управляющего воздействия, причем

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК.,Я0„„1110843 в, ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н ABTOPCHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И 01 КРЫТИЙ (21) 2639503/29-12 (22) 07.07.78 (46) 30,08.84. Бюл. У 32 (72) M À.Ñîìèíèí, В.Н.Суриков, Ю.А.Белокопытов и Е.Н.Фесенко (71) Ленинградский технологический институт целлюлозно-бумажной промьппленности и Ленинградский институт авиационного приборостроения (53) 676.05.62-503.37(088.8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР

В 465624, кл. D 21 F 5/00. (54) СПОСОБ УПРАВЛЕНИЯ ТЕХНОЛО1 ИЧЕСКИМ ПРОЦЕССОИ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО

ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ. (57) 1. Способ. управления технологическим процессом путем поддержания выходного параметра технологического объекта на заданном уровне с помощью управляющего воздействия и коррекции управляющего воздействия, о т— л и ч а ю шийся 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, дастаточного для перехода системы управления.в неустойчивое состоя" ние, и выдерживают. систему управления в этом состоянии.в течение времени, обеспечивающего ее устойчивое; состояние, затем скачком возвращают пара у D 21 F 5/00; G 05 В 11/06 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 экстремальногоо значения, а при выходе показателя качества за установленные пределы отклонения от экстремального значения корректируют параметр систе- 19 сс мы управления.

2. Способ по и. 1,отличающийся тем, что в качестве показателя качества выбирают дисперсию отклонения выходного параметра техно логического объекта от заданного ф м значения.

3. Устройство для осуществления

° ам способа по пп. 1 и 2, содержащее регулятор выходного параметра технологического объекта с управляющим и задающим входами, измерительный дат- @ah чик 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, о т л и ч а ю щ е е" с я тем, что оно имеет задатчик пределов изменения показателя качества и последовательно соединенные средство формирования показателя качества, оптимизатор и регулятор управляющего воздействия, причем

1110843 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 ич а ю щ е е с я тем, что оптимизатор выполнен в виде экстремального регуля-. управляющего воздействия, 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

10 технологического объекта, оставляя показатель качества в заданных пределах, затем скачком изменяют параметр системы управления до значения, достаточного для перевода системы в неустойчивое состояние, н выдерживают систему управления в этом состоянии в течении времени, обеспечивающего ее устойчивое состояние, затем скачком возвращают пара20 метр системы управления к первоначальному значению, при этом осуществляют изменение параметра системы управления до тех пор, пока показатель качества управления технологи 5 ческим 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

З5 системы управления.

Кроме того, в качестве показателя качества выбирают дисперсию отклонеИзобретение относится к целлюлозно-бумажной промьппленности и может быть использовано для управления непрерывными и непрерывно-дискретными процессами.

Известен способ управления технологическим процессом путем поддержания выходного параметра на заданном уровне с помощью управляющего воздей

I ствия и коррекции управляющего воздействия.

Известно также устройство, содержащее регулятор выходного параметра технологического объекта с управляющим и задающим выходами, измерительный датчик этого выхрдно о параметра и последовательно соединенные блок аддитивного параметрического центрирования и корректирующий блок, подключенные к выходу измерительного . датчика и управляющему входу регулятора выходного параметра 1 1.

Однако в этом способе не учитывается то, что динамические параметры объекта управления изменяются во вре мени, возмущения обычно имеют нестационарный характер, в объекте присутствуют большие транспортные запаздывания, что снижает точность управления.

Целью изобретения является повышение точности управления.Поставленная цель достигается тем, что согласно способу управления технологическим процессом путем поддержания выходного параметра объекта на заданном уровне с помощью управляющего воздействия и коррекции тора с выходами сброса и реверса, формирующего устройства, двух ключей и сумматора, первый вход которого соединен с основным выходом экстремального регулятора через последова,тельно соединенные формирующее средство и первый ключ, а второй-непосредственно, при этом выход формирующего средства подключен через второй ключ к входу сброса эк тремального регулятора, а выход реверса экстремального регулятора — к управляющим входам обоих ключей.

1110843 ния выходного параметра технологического объекта от заданного значения.

Устройство.для. реализации способа, содержащее per>лятор выходного параметра технологического. объекта с управляющим и задающим входами, измерительный датчик этЬго выходного параметра и последовательна соединенные блок аддитивного параметри"ес.кого центрирования и корректирующий-блок, подключенные. к выходу измерительного датчика и управляющему входу регулятора выходного параметра, имеет задатчик пределов изменения показателя качества и по.. следовательно соединенные устройство 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 изменения показателя качества подсоединен.к оптимизатору, а выход регулятора управляющего воздействия соединен с управляющим входом корректирующего блока.

Кроме того, оптимизатор выполнен

1 в виде экстремального регулятора с выходами сбора и реверса, формирующе-. го устройства, двух ключей и сумматора, первый вход которого соединен с основным выходом экстремального регулятора через формирующее устройство и первый ключ, а второй — непосредственно,при этом выход формирующего средства подключен через второй ключ к входу сброса экстремального регулятора, а выход реверса экстремального регулятора — к управляющим входам обоих ключей.

Операции способа и режимы их выполнения позволяют непрерывно производить оптимизацию управления технологического объекта по выбранному показателю качества и т м самым повысить точность управления.

Операции изменения величины параметра до значения, достаточного для перевода системы в неустойчивое состояние и выдерживания системы в этом состоянии в течение времени, обеспечивающем устойчивое состояние системы, позволяют форсировать режим работы системы управления технологическим объектом и сделать его независимым от параметров технологического объекта.

На ертеже изображена блок-схема предлагаемого устройства.

Устройство для реализации способа управления, технологическим процессом состоит из регулятора выходного параметра технологического объекта с управляющим и задающим входами 1, t0 технологического объекта 2, устройства формирования показателя качества с двумя входами 3, измерительного датчика 4, огтимизатора 5, состоящего из экстремального. регулятора 6, 15 сумматора 7, формирующего устройства

8, ключей 9,14, задатчика пределов изменения показателя качества 10, регулятора параметра системы !l êîðректирующего блока 12 и блока адди20 тивного параметрического центрирования .13.

Регулятор выходного параметра технологического объекта с управляющим и задающим входами 1, технологи25 ческий объект 2 и измерительный датчик 4 образуют замкнутую систему автоматического регулирования(САР) выбранного параметра технологического объекта и предназначены для подЗ0 держания вйходного параметра объекта на заданном уровне. В частности, при реализации способа для управления техническим процессом производства бумаги технологическим объектом

2 является БДИ, в качестве регулятора 1 используют регулятор давления, формирующий, например, пропорционально-интегральный закон(Пи)регулирования, а в качестве измерительного

40 датчика 4 — типовой измеритель влажности»

Корректирующий блок 12 и блок аддитивного параметрического центрирования 13 соединены последовательно, причем вход блока аддитивного параметрического центрирования 13 подключен к выходу измерительного датчика 4, а выход корректирующего блока — к управляющему входу регуля50 тора выходного параметра I. Эти блоки составляют корректирующую цепь, предназначенную для коррекции управляющего воздействия с целью обеспечения инвариантности выходного параметра технологического объекта относительно помех.

Устройство формирования показателя качества 3, оптимизатор 5 и регулятор параметра- системы ll co1110843 единены последовательно и составляют

Qåïü подстройки параметра системы.

Устройство формирования показателя качества подключено к задающему входу регулятора выходного параметра 5 технологического объекта 1 и выходу измерительного датчика 4. Выход регулятора параметра системы ll соединен . с управляющим входом корректирующего блока 12. 10

Оптимизатор 5 выполнен в виде экстремального регулятора 6, формиру ющего устройства 8, ключей 9,14, сумматора 7 и предназначен для поиска параметра системы, соответствующего оптимальному режиму работы

CAP согласно выбранному показателю качества. В предлагаемом оптимизаторе первый вход сумматора 7 непосредственно соединен с основным выходом экстремального регулятора 6, а второй — через фбрмирующее устройство

8 и первый ключ 9, причем выход формирующего устройства 8 подключен через второй ключ к входу сброса

25 экстремального регулятора 6, а

Выход реверса экстремального регулятора 6 — к управляющему входу ключа 9. К экстремальному регулятору

6 подключен также задатчик пределов

30 изменения показателя качества 10, который задает пределы изменения сигЪала экстремального регулятора 6 в зависимости от выбранных пределов изменения показателя качества.

Способ реализуется следующим обра-З5 эом.

Прбиэводят поддержание выходного параметра технологического объекта на заданном уровне с помощью управ.ляющего воздействия. В качестве, 40 объекта регулирования могут быть использованы объекты целлюлознобумажной промьппленности, химической, нефтеперерабатывающей и т.д. В качестве регулируемого выходного 4> параметра в объектр, в частности, выбирается влажность бумажного полотна.

CAP влажности работает следующим образом.

Сигнал, соответствующий заданному значению влажности Х,подают на поцци вход регулятора параметра 1, который в соответствии с выбранным законом регулирования, например пропорционально-,интегральным, осуществляет приближенную стабилизацию выходного параметра(влажности)объекта 2 Хз „!, Влажность бумажного полотна измеряют с помощью измерительного датчика

4, Далее проводят коррекцию управляющего воздействия сигналом, зависимым от выходного параметра. Для этого с помощью блока аддитивного центрирования 13 йроизводят обработку выходного сигнала измерительного датчика 4, Выделенный сигнал подают на вход корректирующего блока 12, Выходной сигнал корректирующего блока служит для коррекции основного управляющего воздействия. Однако из-за наличия нестационарных помех в технологическом объекте для изменения его параметров требуется проведение оптимизации работы корректирующего блока согласно некоторому показателю качества работы CAP.

В качестве показателя качества работы CAP.выбирают дисперсию отклонения регулируемого параметра Х ц, от заданного значения Х или дисперза сию ошибки системы регулирования 3

Как показали эксперименты, эта функция обычно зависит от какого-либо параметра системы, например коэффициента усиления корректирующего блока 13. При нестационарных возмущениях,. действующих на объект, может иметь место дрейф-функции показателя качества 9--Х(К ),и искажение ее формы.

Однако при этом унимодальный характер зависимости 94 (К ), сохраняет-, ся. Действие возмущений приводит к отклонению показателя качества от оптимального(экстремального!значения.

Непрерывный поиск и поддержание оптимального режима работы объекта, обеспечивающего экстремум функции показателя качества, осуществляют путем нахождения такого значения параметра системы К„ при котором 0 3, имеет место минимум дисперсии ошибки мин

Для этого в устройстве. управления технологическим процессом на выходе устройства формирования показателя качества 3 формируют сигнал, пропорциональный выбранному показателю качества, и с помощью задатчика пределов изменения показателя качества

10 задают пределы изменения этого параметра. Далее производят с помощью оптимизатора 5 и регулятора параметра системы 11 .выбор оптимального .значения параметра системы, в частности коэффициента усиления К„ о корректирующего блока !2. Для этого

1110843 предварительно вырабатывают последоватег.>ность импульсных сигналов, каждый из котррых формируют таким образом, что с мчала сигнал изменяется в пределах допустимых вариаций 5 значений выбранного показателя качества, затем его скачком увеличивают до величины, достаточной для перевода системы управления в неустойчивое состояние, после чего по 10 истечении промежутка времени, в течение которого в силу своей инерционности система может еще находится в устойчивом состоянии, также скачком изменяют до первоначального значения. 15

Такой сигнал получают с помощью оптимизатора 5.

Оптимизатор работа т следующим образом. .Сигнал с выхода устройства формирования показателя качества 3 поступает на вход экстремального регулятора 6, на выходе которого вырабатывается непрерывный сигнал, поступающий одновременно на формирующее 25 устройство 8 и сумматор 7. Как только сигнал на входе формирующего устройства 8 достигает величины порога срабатывания; вырабатываются прямоугольные 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 суммируется с сигналом, вырабатывающимся .экстремальным регулятором 6. Одновременно с окончанием формирования прямоугольного импульса на вход сброса интегратора экстремального регулятора через нормально открытый ключ 14 подается сигнал на приведение выходного сигнала экстремального- регулятора 6 в исходное состояние.. По прохождении экстремума экстремальный регулятор 6 с выхода реверса формирует сигнал, закрывающий ключи 9 и 14, запоминает экстремальный уровень и осуществляет изменения сигнала около запомненногб экстремального уровня.

Таким образом, согласно предлагаемому способу изменяют параметр системы за время, не превышающее времени переходного процесса технологического объекта,,оставляя показатель качества в заданных пределах.

Динамические свойства КДИ во время работы меняются во времени.

Реально диапазон изменения постоянной времени объекта колеблется в пределах 100 — 20 с. Предлагаемый способ эффективен и при динамических изменениях параметров объекта. 3апаздывание объекта составляет 100 с.

Использование предлагаемого способа оптимального управления обеспечивает по сравнению с существующими возможность повышения точности управления технологическим процессом в условиях быстрого изменения динамических характеристик этих процессов и нестационарности возмущающих действий. Это позволяет повысить качество технологического процесса, уменьшить затраты производства.

1 110843

Составитель Н.Ханамирян

Редактор Н.Швыдкая Техред Ж.Кастелевич Корректор В.Синицкая

Заказ 6277/23 Тираж 371 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д.4/5

Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная,4