Details

Данная работа посвящена построению системы управления процессом ректификации монометиланилина в насадочной ректификационной колонне непрерывного действия. Для достижения поставленной цели необходимо решить следующие научно-технические задачи: 1. Сформировать систему дифференциальных уравнений материального и теплового баланса, описывающую изменение концентраций компонентов и температур во времени для куба-кипятильника, колонны и дефлегматора. 2. Решить обратную задачу определения вектора неизвестных параметров модели (удерживающая способность насадки и коэффициенты теплопередачи) путем минимизации целевой функции отклонения расчетных значений от экспериментальных данных действующего промышленного объекта. 3. Провести численный эксперимент в среде MATLAB для анализа переходных характеристик системы при ступенчатых воздействиях по существующим каналам управления. 4. Провести аппроксимацию построенных переходных характеристик вблизи рабочей точки линейными динамическими звеньями. 5. Подобрать структуру системы управления и настройки соответствующие для ПИД-регуляторов и регулятора, построенного с использованием нейронных сетей. Сравнить полученные результаты. Работа проведена на базе АО «Пигмент». Предприятием были предоставлены исходные данные для работы: технологический регламент, функциональные и технологические схемы процесса ректификации, а также данные, использованные для идентификации модели. В результате была построена модель процессов, протекающих в колонне, кубе и дефлегматоре, пригодная для проведения имитационных исследований. Проведено сравнение эффективности работы ПИД и нейрорегуляторов. В работе использовались программные среды Matlab и Matlab Simulink.

This work is devoted to the construction of a control system for the rectification process of monomethylaniline in a continuous packed rectification column. To achieve this goal, the following scientific and technical tasks must be solved: 1. Form a system of differential equations of material and heat balance that describes the change in component concentrations and temperatures over time for the boiling cube, column, and de-flogger. 2. Solve the inverse problem of determining the vector of unknown model parameters (retention capacity of the packing and heat transfer coefficients) by minimizing the target function of the deviation of the calculated values from the experimental data of the existing industrial facility. 3. Conduct a numerical experiment in the MATLAB environment to analyze the transient characteristics of the system under step inputs through the existing control channels. 4. Approximate the constructed transient characteristics near the operating point with linear dynamic links. 5. Select the control system structure and settings appropriate for PID controllers and a controller built using neural networks. Compare the results obtained. The work was carried out on the basis of Pigment JSC. The enterprise provided the initial data for the work: the technological regulations, functional and technological schemes of the rectification process, as well as the data used for model identification. As a result, a model of the processes occurring in the column, cube, and deflagrator was constructed, which is suitable for conducting simulation studies. A comparison of the efficiency of PID and NN controllers was conducted. The work used the Matlab and Matlab Simulink software environments.

• ВВЕДЕНИЕ
• 1 Современное состояние в управлении ректификацией монометиланилина
• 2 Технологический процесс производства монометиланилина
  • 2.1 Обзор стадии синтеза
  • 2.2 Стадия ректификации
  • 2.3 Технологическое оборудование стадии ректификации
• 3 Математическая модель и анализ объекта управления
  • 3.1 Математическая модель процессов, протекающих в колонне
  • 3.2 Математическая модель процессов, протекающих в кубе
  • 3.3 Математическая модель процессов, протекающих в дефлегматоре
  • 3.4 Идентификация неизвестных параметров математической модели
  • 3.5 Проведение имитационных исследований
  • 3.6 Анализ объекта как объекта управления
  • 3.6.1 Построение статических характеристик объекта управления
  • 3.6.2 Выбор управляющих и возмущающих воздействий
• 4 Синтез системы управления
  • 4.1 Аппроксимация модели объекта линейными динамическими звеньями
  • 4.2 Система управления с использованием ПИД регулятора
  • 4.3 Система управления с использованием нейрорегулятора
  • 4.4 Сравнение ПИД регулятора и нейрорегулятора
• ЗАКЛЮЧЕНИЕ
• СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ
• ПРИЛОЖЕНИЕ А
• (обязательное)
• Листинг программы модели
• ПРИЛОЖЕНИЕ Б
• (обязательное) (1)
• Листинг программы построения статических характеристик
• ПРИЛОЖЕНИЕ В
• (обязательное) (2)
• Листинг программы для исследования систем с нейрорегулятором и ПИ регулятором