Синтез и моделирование многомерной системы управления реактором

Тип: курсовая работа
Категория: ПРОГРАММИРОВАНИЕ

Скачать

Купить

Разработка программы моделирования автоматизированной системы управления реактором в среде Mathcad. Математическая модель объекта, структурный и алгоритмический и параметрический синтез системы: инвариантность к возмущениям, ковариантность с заданием.
Краткое сожержание материала:

Размещено на

Содержание

Введение
1. Краткая характеристика объекта автоматизации
Математическая модель объекта
2. Структурный и алгоритмический синтез несвязанной системы управления многомерным объектом
3. Параметрический синтез системы управления
4. Моделирование системы управления
4.1 Программа моделирования системы управления в среде Mathcad

4.2 Инвариантность к возмущениям
4.3 Ковариантность с заданием

5. Моделирование системы управления с более сложной структурой
5.1 Программа моделирования системы управления в среде Mathcad

5.2 Инвариантность к возмущениям
Вывод
Список используемых источников

Введение

Химический реактор является основным аппаратом во многих технологических системах. Работа химического реактора определяет во многом качество продукции, поэтому вопросам автоматического управления и регулирования реакторами уделяется большое внимание.

Как объект управления в большинстве случаев реактор является многомерным объектом и по многим каналам нелинейным объектом.

В настоящей работе проведено исследование системы управления реактором с использованием методом математического моделирования. Установлена возможность применения линейных регуляторов на нелинейных объектах.

1. Краткая характеристика объекта автоматизации

Размещено на

Рис. 1.1 Принципиальная схема процесса

Аппарат емкостного типа объёма с мешалкой и рубашкой объёма . Исходный компонент реакции подается в аппарат с потоком - . Второй входной поток с расходом служит для разбавления смеси до необходимой концентрации. В рубашку с расходом и температурой подается хладоагент. В аппарате проводятся экзотермические реакции.

Смесь из реактора забирается насосом, величина потока может регулироваться клапаном. Благодаря интенсивному перемешиванию структура потоков в реакторе может быть описана моделью идеального смешения. Аппарат работает в политропическом режиме.

Назначение: осуществление сложной многостадийной реакции. Цель функционирования: получение реакционной смеси с заданным значением концентрации целевого вещества.

Классификация переменных

Параметры состояния объекта: объём (уровень) реакционной смеси -; концентрации компонентов в выходном потоке - ;

· температура смеси в аппарате -

· температура хладоагента на выходе из рубашки t_хл.

Входные параметры объекта:

· расходы потоков на входе и выходе из аппарата - ;

· концентрация веществ А во входном потоке -;

· температуры входных потоков - ;

· расход хладоагента ;

· входная температура хладоагента t_хл.

Критерий эффективности

Математическое выражение критерия эффективности называют целевой функцией или критерием оптимальности. Целью функционирования является получение концентрации компонента В в заданном количестве. Показателем эффективности:

, где

Критерием эффективности управления является:

Таблица 1

Исходные данные

Схема превращений	Тип реакции	Тепловой режим действия аппарата	Агрегатное состояние теплоносителя	Организация ввода реагентов в реактор
	Экзотерми-ческая	Политропический	Жидкость	Во входном потоке х₁исходный реагент А(C_A_в_x)

Математическая модель объекта

Модель химического реактора представляет собой систему нелинейных обыкновенных дифференциальных уравнений.

Начальные условия:

Таблица 2

Численные значения параметров модели

№ п/п	Наименование	Единица измерения	Численное значение	Обозначение
1.	Объем аппарата	л	500	Vp
2.	Объем рубашки	л	200	Vхл
3.	Теплоемкость вещества в аппарате и входных потоках	кДж/(кгК)	4.19	Ср
4.	Теплоемкость хладоагента	кДж/(кгК)	4.19	Ср.хл.
5.	Плотность вещества в аппарате и входных потоках	кг/л	1.2
6.	Плотность хладоагента	кг/л	0.978
7.	Коэффициент теплопередачи	кДж/(м²минК)	11	К_Т
8.	Поверхность теплообмена	м²	2.768	F_Т
9.	Тепловой коэффициент реакции	кДж/моль	750
10.	Предэкспоненциальный множитель константы скорости	л/(минмоль)	1500 1 2 8	k₁₀ k₂₀ k₃₀ k₄₀
11.	Энергия активации	Дж/моль	45000 20000 25000 40000	Е₁ Е₂ Е₃ Е₄
12.	Концентрация компонента А на входе	моль/л	1
13.	Расход первого потока в реактор	л/мин	0.75
14.	Расход второго потока в реактор	л/мин	0.25
15.	Расход хладоагента	л/мин	0.487
16.	Температура первого потока в реактор		30	t₁
17.	Температура второго потока в реактор		40	t₂
18.	Оптимальная температура		90	t<... Другие файлы: Моделирование многомерной системы управления реактором Разработка программы моделирования объекта в среде пакета MathCAD с использованием встроенных функций. Стехиометрический анализ и модель кинетики. Мод... Моделирование и исследование многомерной системы автоматического регулирования в пространстве состояний Понятие пространства состояний, матрицы передаточной функции. Понятие управляемости многомерной системы. Реализация и исследование многомерной системы... Моделирование системы управления химическим реактором Система дифференциальных уравнений химической кинетики. Переходная характеристика по каналу температура в реакторе – расход хладагента. Графики перехо... Разработка системы автоматического управления промышленным оборудованием Получение математических моделей системы автоматического управления. Количественный анализ структуры системы в частотной области. Синтез управляющего... Цифровое моделирование системы управления электроприводом в пространстве исходных фазовых координат Структурный синтез системы оптимального управления электроприводом постоянного тока. Система релейного управления с алгоритмами в различных фазовых пр...