Системы косвенного контроля

Задача косвенного контроля переменных и характеристик технологического процесса состоит в их вычислении по уравнениям модели с помощью измеренных значений контролируемых переменных. На рис. 3.1 представлена структурная схема системы косвенного измерения контролируемого параметра, которая включает технологический объект управления (ТОУ), измерительный интерфейс на базе многоканального аналого-цифровой преобразователя (АЦП), который контролируем измеряемые переменные , , …, и вычислительное устройство, осуществляющее расчет значения косвенного параметра по входным переменным , , …, .

Системы косвенного контроля получили достаточно широкое распространение в различных сферах, начиная от простых вычислений с использованием технологических зависимостей, и кончая решением достаточно сложных динамических уравнений. Например, в цепях контроля и управления может осуществляться коррекция измерений расходов газов в зависимости от их температуры и давления среды по уравнениям материальных и тепловых балансов; проводиться уточнение тепловой нагрузки оборудования по температурным перепадам и расходам теплоносителей и т.д. Особенно важную роль играет косвенный контроль ключевых в управлении технологией характеристик качества продукции, обычно измеряемых трудно и с большим запаздыванием.

Косвенный контроль позволяет представить информацию операторам в содержательной форме, подготовленной к применению для анализа состояния процесса. Они позволяют "вскрыть изнутри": параметры состава, состояние потоков сырья, реагентов, теплоносителей, подаваемых в технологический аппарат; параметры и характеристики процессов в его рабочем пространстве; результаты процесса — данные о количестве и качестве продуктов. В алгоритме в качестве модели может фигурировать либо отдельная технологическая зависимость, описывающая конкретный эффект, либо система уравнений той или иной природы — алгебраических, дифференциальных, логических и т.д.; природа располагаемой модели зависит от источника ее получения: аналитический вывод, активный эксперимент, статистика и т.д.

Системы адаптивного управления

Адаптивное управление предназначено для обеспечения необходимого качества работы объекта при изменениях его характеристик и условий функционирования за счет применения алгоритма адаптации. Схема базовой структуры системы адаптивного управления [2] представлена на рис. 3.2.

Данная система включает технологический объект управления (ТОУ), который находится под действием контролируемых — и неконтролируемых возмущений. Выходной сигнал объекта и неконтролируемые возмущения поступают на вход регулятора (Р), который вырабатывает сигнал , приводящий ТОУ в требуемое состояние . Информация о текущих значениях сигналов , и подается в блок адаптации, который реализует соответствующий алгоритм, формирующий вектор оценок состояния объекта. Результаты этой оценки используются в регуляторе для повышения качества управления в соответствии с принятым критерием.

Существует много подходов к построению адаптивных управляющих устройств, каждый из которых предпочтительно применять в определенных условиях. Адаптивный регулятор содержит в своем составе надстройку над обычным регулятором — блок адаптации, — который в зависимости от изменения условий работы и характеристик основного замкнутого контура воздействует на структуру и/или параметры регулятора. В адаптивных регуляторах обратная связь по характеристикам поведения образуется с использованием входных и выходных сигналов объекта. Большой выбор вариантов порождает огромное множество возможных алгоритмических схем. От алгоритмов требуются хорошее быстродействие, робастность (неприхотливость) [29] и малое потребление вычислительных ресурсов.

При реализации и практическом использовании адаптивных регуляторов возникают объективные трудности из-за принципиальных особенностей их структур. Блоки параметрического воздействия в составе регуляторов имеют принципиально нелинейный характер, что приводит к затруднениям в теоретических исследованиях систем и к парадоксальным явлениям в их поведении. Важен вопрос об обеспечении устойчивости адаптивной системы, которая в конкретных условиях может быть гарантирована при некоторых сочетаниях параметров основного контура и блока адаптации. В то же время очень велика ответственность в решении доверить только автомату работу замкнутого контура на ответственном объекте управления.