12) Адаптивные системы автоматического управления непрерывными технологическими процессами. Задачи управления и обработки информации.

Современные технологические процессы (ТП) представляют собой сложные системы, состоящие из большого числа техноло­гических агрегатов и установок. Системы управления ТП пред­ставляют собой иерархические системы, в которых каждый уровень иерархии выполняет свои задачи управления, увязанные с задачами управления на более низких и более высоких уровнях иерар­хии. При разработке и исследовании таких систем наиболее эффек­тивен системный подход, а наиболее распространенным методом исследования систем является метод декомпозиции. Рассмотрим управление ТП на нижнем и среднем уровнях иерархии АСУ ТП — задачи управления технологическими агрегатами и установками.

Интенсификация производства в отраслях народного хозяй­ства, особенно в химии, нефтехимии и нефтепереработке, приво­дит к росту удельной мощности отдельных агрегатов, а значит к усложнению ТП как объектов автоматического управления. Их сложность обусловлена наличием большого числа управляющих и возмущающих воздействий, отсутствием априорной информации о динамических характеристиках процесса, особенно для вновь разрабатываемых ТП, нестационарностью и нелинейностью статических и динамических характеристик процесса. Системы непо­средственного цифрового управления процессами (НЦУ), реализуе­мые в АСУ ТП с фиксированными параметрами настроек, во многнх случаях уже не могут обеспечить качественного, а иногда и просто устойчивого управления ТП.

Непрерывное совершенствование средств вычислительной тех­ники сделало возможным реализацию довольно сложных алгорит­мов адаптивного управления в АСУ ТП, что позволяет считать адаптивные АСУ ТП одним из сложившихся направлений в автома­тическом управлении технологическими процессами.

В адаптивных АСУ ТП решаются следующие основные задачи адаптивного управления и обработки информации: ста­билизация технологического процесса на заданном режиме; про­граммное управление технологическим процессом; оптимизация технологического процесса вблизи его рабочей точки; оптимизация технологического процесса в динамическом режиме  обработка информации я получение информации о параметрах модели объ­екта управления; обмен информацией и выполнение команд с высших уровней управления .  Рассмотрим кратко каждую из этих задач.

Адаптивная стабилизация технологического процесса на за­данном режиме. Эта задача является одной из главных задач управ­ления технологическим процессом в условиях неопределенности, обусловленной незнанием значений параметров объекта управле­ния. Для ее решения применяются адаптивное супервизорное управление или адаптивное непосредственное цифровое управле­ние (НЦУ). Наличие неопределенности заставляет снижать полосу пропускания канала стабилизации, что ведет к ухудшению показа­телей качества или приводит к опасности нарушения устойчивости работы контура стабилизации. Цель адаптивной стабилизации — поддержание малой динамической ошибки стабилизации и неиз­менных динамических характеристик замкнутого контура неза­висимо от изменения переменных параметров объекта. Как и в слу­чае адаптивных регуляторов, на практике ограничиваются требо­ванием слабой зависимости динамических характеристик от пере­менных параметров объекта.

Адаптивное программное управление технологическим процес­сом. Это задача управления технологическим процессом в режиме пуска, останова или управления программным изменением техноло­гических переменных на той или иной стадии технологического процесса. Цель адаптивного программного управления — поддер­жание малой динамической ошибки слежения независимо от пере­менных параметров объекта. Иногда под адаптивным программным управлением понимают логическое управление исполнительными органами, зависящее от параметров эффективности управления технологическим объектом, определяемых в процессе его функцио­нирования.

Адаптивная оптимизация технологического процесса в динами­ческом режиме (адаптивная динамическая оптимизация). Задачи динамической оптимизации не получили еще распространения в АСУ ТП вследствие сложности их решения; при этом не всегда возможен выигрыш перед простым управлением по возмущению или с помощью обратной связи. При динамическом оптимальном управлении определяется стратегия управления динамическим тех­нологическим объектом, оптимальная с точки зрения выбранного критерия, например среднеквадратической ошибки слежения при наличии неконтролируемого возмущения. Если оптимальная стра­тегия управления не зависит или слабо зависит от неопределенно­сти, связанной с неизвестными параметрами объекта или неизвест­ными начальными условиями, то рассматривают адаптивную опти­мизацию технологического процесса в динамическом режиме.

Адаптивная обработка информации и получение информации о параметрах модели объекта. Информационные задачи в адаптив­ных АСУ ТП включают в себя ряд разнородных задач. Задачи адап­тивной обработки информации в зависимости от переменных харак­теристик каналов связи или зависимости динамических характе­ристик датчиков от свойств помехи или объекта управления близки к задачам описанного типа. Наиболее характерным представителем адаптивных информационных устройств в адаптивных АСУ ТП являются адаптивные помехозащищённые фильтры, как, например, адаптивный фильтр Калмана—Бьюси. Другой задачей из этой группы является адаптивная идентификация параметров техноло­гического процесса для выдачи справочной информации оператору, ее регистрации или функциональной диагностики технологического процесса.

Обмен информацией и выполнение команд с высших уровней управления. Эта задача возникает при взаимодействии АСУ ТП с системой оперативного управления АСУП, которая является более высоким уровнем иерархии в системе управления произ­водством. Запросы могут касаться параметров статических или динамических моделей , необходимых при расчете технико-экономи­ческих показателей (ТЭП) технологического процесса, а команды управления могут потребовать перераспределения нагрузки между технологическими агрегатами и т. п. Специфичным для адаптивных АСУ ТП является передача ряда задач адаптивного управления, не требующих обработки в реальном времени, на верхний уровень управления, как правило, обладающий большими вычислитель­ными ресурсами.

Рисунок 8- Классификация адаптивных АСУ ТП.