Управління - це процес формування і реалізації керуючих впливів, спрямованих на досягнення певної мети.
Об'єкт управління - об'єкт, для досягнення результатів функціонування якої необхідний і допустимі спеціально організовані дії.
Під технологічним об'єктом управління (ТОУ) розуміють сукупність технологічного обладнання та реалізованого в ньому технологічного процесу. Під об'єктом управління (ОУ) в хімічній технології розуміють технологічний процес, який здійснюється в певному аппаратурном оформленні, в якому один або декілька хіміко-технологічних параметрів, що характеризують стан процесу, підтримуються на заданому рівні або змінюються за певним законом. У хімічній промисловості до типових ОУ відносять реактори, массообменниє колони, теплообмінники, насоси, вентилятори і інші апарати і пристрої технологічних установок, включаючи трубопроводи.
Мета управління - досягнення бажаних результатів функціонування об'єкта. Мета управління формується поза системою управління і є вхідним сигналом системи управління. Для системи управління одним і тим же об'єктом мета управління може бути сформульована по-різному і може змінюватися в часі. Наприклад, метою управління ректифікаційної установкою на нафтопереробному заводі може бути:
• отримання максимальної кількості високоякісного бензину при переробці 1 т нафти;
• отримання максимального прибутку при переробці 1 т нафти;
• мінімізація енергетичних витрат на переробку 1 т нафти і т. П.
Стан об'єкта управління описується функціями, = 1,2. п, які називаються параметрами стану (змінними стану). Сукупність параметрів стану утворює вектор стану:
Щоб перевести об'єкт управління в бажаний стан, що веде до досягнення мети управління, необхідно впливати на деякі параметри стану, звані керованими (або регульованими) параметрами. Позначимо їх сукупність вектором
Керовані параметри є вихідними сигналами (виходами) ОУ (рис. 1).
У хімічній технології до керованим параметрам можна віднести температуру, тиск, рівень, рН, щільність, концентрацію та інші змінні, що характеризують стан технологічного процесу, до керуючих змінним - витрати теплоносія, холодоагенту і т. Д. (Іноді виражаються опосередковано через положення затвора клапана, заслінки, обороти двигуна).
Стан об'єкта управління може змінюватися в результаті впливів на нього двох типів: керуючих і збурюючих (див. Рис. 1). Обидва типи впливів є вхідними сигналами (входами) ОУ. У системах управління ХТП керуючі впливу представляють собою зміни матеріальних або енергетичних потоків.
Об'єкт управління є відкритою системою і знаходиться в динамічній взаємодії із зовнішнім середовищем. Зміни зовнішніх умов, що впливають на стан ОУ, називають возмущающими впливами. Вектор впливів, що обурюють:
Мал. 1. Структурна схема об'єкта управління
Впливи здатні вивести ОУ з бажаного стану. Це свого роду «шкідливі» дії, що порушують нормальний хід технологічного процесу в об'єкті управління. Вид, характер зміни і величина впливів, що обурюють можуть виявитися визначальними при виборі структури системи управління.
Впливи поділяються на:
• контрольовані і неконтрольовані;
• допускають і не допускають стабілізацію.
Контрольовані впливи можна виміряти (наприклад, зміна витрати речовини, що подається з одного апарату в інший, зміна температури теплоносія).
Неконтрольовані впливи неможливо або недоцільно вимірювати безпосередньо (наприклад, падіння активності каталізатора, зміна коефіцієнтів теплопередачі і массопередачи, зміна тиску пари, що гріє в заводській магістралі). Наявність такого роду впливів, що обурюють вимагає застосування САУ зі зворотним зв'язком.
Впливи, які не допускають стабілізацію, за умовами роботи неможливо або неприпустимо стабілізувати (наприклад, зміна температури навколишнього середовища).
Впливи, що допускають стабілізацію, - це зміни тих технологічних параметрів, які можуть бути стабілізовані за допомогою спеціальної апаратури або за допомогою системи автоматичного регулювання. Як правило, такими технологічними параметрами є параметри входять в апарат потоків. Наприклад, можна згладити коливання витрати на вході в апарат, встановивши перед апаратом ресивер (буферну ємність), а температуру вхідного потоку можна стабілізувати, встановивши перед апаратом теплообмінник з системою автоматичного регулювання температури.
Іноді впливи ділять на зовнішні і внутрішні.
Зовнішнім возмущающим впливом (або просто обурюють впливом) називають вплив на систему зовнішнього середовища. Наприклад, температура навколишнього середовища впливає на об'єкт регулювання і може вивести його з бажаного стану (різка зміна температури навколишнього середовища може призвести навіть до останову хімічного реактора).
Внутрішні впливи виникають всередині системи управління. Наприклад, гранули ванадієвого каталізатора, що завантажуються в реактор окислення діоксиду сірки «в навал», утворюють невпорядкований шар, що генерує гідродинамічні неоднорідності, що призводить до появи «температурних плям», а це в свою чергу - до зміни активності каталізатора, до підвищеного його запиленню і , як наслідок, збільшення гідравлічного опору реактора. Таким чином, каталітичний реактор є нестаціонарним об'єктом, т. Е. Його властивості змінюються в часі. Однак при дослідженні систем управління простіше розглядати об'єкти як стаціонарні, а вплив змінюються властивостей об'єкта на його стан висловлювати за допомогою внутрішніх збурюючих впливів.
За допомогою керуючих впливів система управління впливає на стан ОУ для досягнення мети управління. Вектор керуючих впливів:
Керуючі впливи формуються керуючим пристроєм (УУ). Формування керуючих впливів включає:
• збір, передачу і обробку необхідної інформації;
• прийняття рішень, що визначають дії, що управляють.
Реалізація управляючих впливів включає передачу керуючих впливів і при необхідності перетворення їх в форму, безпосередньо сприйняту об'єктом управління.