Введение к работе
Актуальность работы. В настоящее время гибкие автоматизированные химические производства используется для выпуска различных продуктов малотоннажной химии , в тон числе и для выпуска продуктов жидкофазного окисления ксилолов, которые широко используются в производстве полимеров и красителей. Эти процессы организуются в виде последовательности стадий . среди которых важное место занимают процессы, протекающие в периодическом реакторе или реакторной подсистеме с рециклом.
Отличительной особенностью Функционирования периодических реакторных подсистем в гибких многоасссртиментных производствах является выпуск различных продуктов на одном оборудовании-. Причем в условиях реально действующих возмущений, из-за частой сменяемости продуктов и небольшого срока завершения выпуска каждого из продуктов задачу управления приходится решать в условиях неопределенности исходной информации и зачастую отсутствия математических моделей при наличии лишь качественной информации оС объекте управления.
8 связи с вышесказанным разработка нечетких алгоритмов оптимального управления периодическими реакторными процессами является актуальной научной и практической задачей.
Работа выполнялась в соответствии с Государственной на* і-і:с -технической программой " Теоретические основы химической -, зх-нологии и новые принципы управления химическими процессами".Задание 7.10. " Разработка основных принципов кибернетической организации химических производств и алгоритмов адаптивного и оперативного управления гибкими химико-технологическими системам".
Цель и задачи исследования ,. В связи с вышеизложенным в
данной работе были поставлены и решались следующие задачи:
исследование и математическое моделирование процессов в периодической реакторной подсистеме с рециклом, предназначенной для окисления ксилолов;
анализ тепловой устойчивости и расчет конструктивных и технологических параметров реакторной подсистемы окисления м-ксилола, обеспечивающих ее устойчивый режим работы;
разработка численных оптимальных по быстродействии алгоритмов управления периодическими реакторными процессами окисления кси-
- г -
лолов;
разработка нечетких алгоритмов управления периодическими реакторными процессами в гибких химико-технологических системах (ХТС) в условиях неполной исходной информации ;
проведение имитационного моделирования численных оптимальних по быстродействию и нечетких алгоритмов управления с целью их сравнительного анализа и проверки эффективности разработанных нечетких алгоритмов управления.
Научная новизна. В работе проведен системный анализ периоди
ческих реактсрных процессов и подсистем в гибких химико-техноло
гических системах как сложных объектов управления .показавший,
что они имеют нелинейные нестационарные характеристики и функцио
нируют в условиях неопределенности. !
Предложен новый метод синтеза математических моделей динамики сложных химико-технологических систем, в которых в явном виде присутствуют материальные потоки, характеризующие доли рецикла и байпаса, что позволяет учитывать их влияние на устойчивость, чувствительность и другие характеристические свойства сложных систем.
Проведен анализ. тепловой устойчивости и определена доля рецикла и поверхность теплообмена , обеспечивающие устойчивій! реж::м работы реакторной подсистемы с рециклом для процесса окисления м-ксилола.
Разработан алгоритм оптимального управления процессом нагревания реакционной массы с использованием метода нечеткого математического программирования и рассчитана матрица стратегий управления в условиях неполной информации.
С использованием метода логической оценки качественной информации разработан нечеткий алгоритм управления температурой ь периодическом реакторе, в котором для учета нелинейности процесса окисления осуществляется адаптация нечеткого отношения.
Проведено исследование , имитационное моделирование и сравнение разработанных нечетких алгоритмов управления периодической реакторной подсистемой окисления ксилолов с аналитическими и численными оптимальными по быстродействию алгоритмами управления.
Практическая ценность. Разработан комплекс алгоритмов и программ . который может использоваться для целей управления ре-
з мирными процессами периодического действия в гиОких ХТС и целей проектирования нечетких алгоритмов управления. Разработана структура объектно-ориентированного программно-технического комплекса на базе логического микропроцессорного контроллера Ломиконт-ИО.
Разработанные нечеткие алгоритми управления переданы в фонд алгоритмов и программ АО НИИ Центрпрограммсйстем . г. Тверь. Методика анализа тепловой устойчивости реакторных подсистем и нечеткие алгоритмы управления переданы в НПО НИОНиК для использования при проектировании реакторных подсистем в гибких ХТС и в составе АСУ ТП периодических реакторных подсистем.
Апробация работы. Основные результаты работы докладывались и обсуждались hs VI. VIі и VIII Московских конференциях молодых ученых по химии и химической технологии МКХТ-91, ККХТ-92 и МКХТ-93. Всероссийской научно-технической конференции "Математические методы з химии" ШХ-в (Тула, 1993). IV Международной научной конференции "Методи кибернетики химико-технологических процессов" (KXTn-IV-94) .
Публикации. По теме диссертационной работы опубликовано 10 печатных работ.
иС'ьем работы. Диссертация изложена на /хтстраницах и состоит из і.йєдєння , четырех глав, выводов и приложений. Работа содержит/*/^ рисунков и -/Ґ таблиц. Список используемой литературы включає' 106 наименований.