Сравнительный анализ вариантов построения алгоритмов управления температурой в химическом реакторе
А.Н. Лабутин, А.А. Андреенков, Е.А. Шуина, Ю.Н. Пономарева
Вестник ИГЭУ, 2024 г. выпуск 3, сс. 78—86
Скачать PDF
Состояние вопроса. В условиях повышенной потребности к качеству и эффективности систем управления объектами различной природы, например химическими реакторами, целесообразно применение принципа управления по вектору состояния, а не исключительно по выходной координате. Использование современных методов синтеза алгоритмов управления наталкивается на трудности, связанные с многомерностью и нелинейностью объектов, с параметрической неопределенностью моделей и неполной измеримостью вектора состояния.
Материалы и методы. Для синтеза алгоритмов управления температурой в химическом реакторе использованы метод аналитического конструирования агрегированных регуляторов и метод модального управления на базе регулятора состояния. Проблема неполной измеримости вектора состояния решена путем декомпозиции – редукции модели объекта.
Результаты. Синтезированы два нелинейных алгоритма управления температурой методом аналитического конструирования агрегированных регуляторов и два алгоритма на базе регулятора состояния с использованием редуцированной линеаризованной модели объекта. Исследованы свойства инвариантности, ковариантности и робастности системы управления с различными алгоритмами путем моделирования системы управления с использованием исходной нелинейной модели объекта.
Выводы. Нелинейный алгоритм с интегральной составляющей, синтезированный методом аналитического конструирования агрегированных регуляторов, демонстрирует наилучшие показатели качества переходных процессов управления.
1. Синергетика и проблемы теории управления / под ред. А.А. Колесникова. – М.: Физматлит, 2004. – 504 с.
2. Колесников А.А. Синергетические методы управления сложными системами: теория системного синтеза. – 2-е изд. – М.: Либроком, 2012. – 240 с.
3. Анализ параметрической чувствительности и структурная оптимизация систем модального управления с регуляторами состояния / А.А. Анисимов, Д.Г. Котов, С.В. Тарарыкин, В.В. Тютиков // Изв. РАН. Теория и системы управления. – 2011. – № 5. – С. 18–32.
4. Тютиков В.В., Тарарыкин С.В. Робастное модальное управление технологическими объектами. – Иваново, 2006. – 256 с.
5. Дворецкий Д.С., Дворецкий С.И., Островский Г.М. Новые подходы к проектированию химико-технологических процессов, аппаратов и систем в условиях интервальной неопределенности. – М.: Изд. дом «Спектр», 2012. – 344 с.
6. Синтез систем управления методом модального управления / В.В. Григорьев, Н.В. Журавлева, Г.В. Лукьянова, К.А. Сергеев. – СПб.: СПбГУ ИТМО, 2007. – 108 с.
7. Методы классической и современной теории автоматического управления: в 3 т. Т. 2: Синтез регуляторов и теория оптимизации систем автоматического управления / под ред. Н.Д. Егупова. – М.: Изд-во МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2000. – 736 с.
8. Гайдук А.Р. Теория и методы аналитического синтеза САУ. – М.: Физматлит, 2012. – 360 с.
9. Analytical Synthesis of non-linear control algorithms of a chemical reactor thermal mode / A.N. Labutin, M. Vasko, I. Kuric, et al. // Processes. – 2021. – No. 9. – P. 644. https://doi.org/10.3390/pr9040644
10. Аналитический синтез нелинейных алгоритмов управления тепловым режимом химического реактора / В.Ю. Невиницын, Ю.Н. Загаринская, Г.В. Волкова, А.Н. Лабутин // Известия СПбГТИ(ТУ). – 2019. – № 50(76). – С. 115–120.