Из стопакевича

В качестве объекта выбран наиболее распространенный тип БРУ — трёхколонные установки косвенного действия, которые состоят из бражной (БК), эпюрационной (ЭК) и ректификационной (РК) колонн. В таких БРУ существуют как прямые связи между колоннами (влияние потока одной колонны на другую), так и рецикл по непастеризованному спирту, который влияет на эпюрационную колонну.

Впервые разработана математическая модель динамики установки как единого объекта управления, которая позволила учесть взаимосвязи между колонами. Разработанная модель имеет 9 входов и 9 выходов. Входы модели — расход пара в бражную колонну, расход бражки в бражную колонну, расход охлаждающей воды в бражную колонну, расход пары в эпюрационную колонну, расход охлаждающей воды в эпюрационную колонну, расход пара в ректификационную колонну, отбор спирта из ректификационной колонны, расход эпюрата в ректификационную колонну, расход охлаждающей воды в ректификационную колонну. Выходы модели — давление верха бражной колонны, температура верха бражной колонны, температура охлаждающей воды бражной колонны, температура низа эпюрационной колонны, давление верха эпюрационной колонны, температура на контрольной тарелке ректификационной колонны, крепость спирта-ректификата, температура охлаждающей воды ректификационной колонны. Математическая модель является комбинацией экспериментальных моделей и разработанных автором звеньев, которые связываю колонны, разработанных с использованием теоретической модели ректификационной колонны. В матричном виде в пространстве состояний, при аппроксимации запаздывания отрезком ряда Паде 2-го порядка, математическая модель является системой из 107 дифференциальных уравнений.

Впервые разработана и исследована многомерная система управления установкой как единым целым, что значительно повышает качество управления. Многомерная система управления использует многомерный цифровой линейно-квадратический регулятор с моделью возмущений. Данный регулятор является оптимальным для многомерных объектов с большим количеством связей, которым является БРУ.

Как показал вычислительный эксперимент, отклонение наиболее важных параметров в разработанной многомерной системе управления (крепость спирта и температура на контрольной тарелке) в трёх случаях — при номинальных значения коэффициентов модели, при отклонении коэффициентов на +20%, при отклонении коэффициентов на -20% — значительно меньше, чем в типовой системе и процесс устанавливается практически без колебаний. Кроме того, разработанная система управления дает экономию в 2% производительности.

В работе проведен программно-технический синтез системы управления установкой. Центральным звеном в разработанной архитектуре является промышленный компьютер с операционной системой реального времени 0ЫХ6. Основные технические характеристики программно-технической системы: устойчивость системы (проведена оптимизация под конкретную технологическую задачу), время реакции системы на прерывание стабильно (данные с устройств связи с объектом получаются строго в соответствии с шагом дискретности), время переключения задач — минимальное, высокая скорость загрузки при необходимости перезагрузки компьютера.