gototopgototop

Обоснование математической модели объекта управления и проблемы синтеза системы автоматического регулирования давлением магистрального трубопроводного транспорта

Тян Виталий Владимирович – магистрант кафедры Трубопроводный транспорт Нефтетехнологического факультета Самарского государственного технического университета.

Аннотация: В статье дан краткий анализ существующей систем автоматического регулирования давлением (САРД) в магистральном трубопроводном транспорте (МТТ), показана необходимость представления объекта управления САРД в виде трехмерной модели, а также необходимость нахождения обратных операторов в физически реализуемой форме.

Ключевые слова: Магистральные трубопроводы, безкавитационный режим, система автоматического регулирования давлением (САРД), многомерная система управления, матричная передаточная функция, система интегральных уравнений первого рода вольтеррова типа, пространство состояний, компактный оператор, некорректные задачи, корректность по Адамару, условно-корректная постановка.

Жесткие требования со стороны правил безопасности к эксплуатации магистральных трубопроводов обусловили высокий уровень технического обеспечения объектов магистрального трубопроводного транспорта.

Одним из важнейших параметров эксплуатации является требование к величине давления в магистральном трубопроводном транспорте (МТТ) [1-4]. Это необходимо в связи с обеспечением технических условий эксплуатации, а также выполнения норм и требований правил безопасности и контроля со стороны Ростехнадзора.

Важность управления давлением обусловила и двоякие требования: а именно, в трубопроводном транспорте сформулированы требования, как к величине давления, так и к скорости изменения давления.

Величина давления обеспечивает заданные технологические режимы, в том числе безкавитационный, а скорость изменения давления регламентирована во избежание гидравлического удара и его последствий.

Рассмотрим систему управления давлением на нефтеперекачивающей станции (НПС). В настоящее время в типовой САРД контролируется давление в трех точках: на входе МНС, на выходе МНС и в коллекторе.

Основной принцип управления в действующей САРД основан на поочередном включении исполнительного механизма одного из контуров управления давлением выбираемого по определенному логическому правилу. При этом не учитывается влияние управляющего воздействия этого контура на давление в других контролируемых точках.

Рассмотренная система управления фактически содержит три автономных контуров управления с последовательным включением исполнительного механизма по определенному логическому правилу.

Однако особенностью управления давлением в указанных точках является их взаимосвязь, т.е. управление давлением в любой точке вызывает изменение давления в двух других точках.

В действительности, как следует из анализа, управление является многосвязным, а сам объект управления является многомерным, а это требует синтеза систем управления с применением фундаментальной теории многомерных систем. Это позволит провести качественный анализ синтезируемой системы управления.

Однако синтез многомерных систем управления связан с решением подкласса обратных задач [5-7]. Особенностью этих задач является требование их физической реализуемостью, что связано с нарушением корректности по Адамару и необходимостью их формулировки в условно-корректной постановке по А.Н. Тихонову. Однако от указанных задач по А.Н. Тихонову дополнительной сложностью является требование физической реализуемости решения.

Таким образом, математическая модель трехмерного объекта управления может быть выражена в виде матричной передаточной функции, системой интегральных уравнений первого рода вольтеррова типа, системой дифференциальных уравнений в пространстве состояний или что то же самое, в общем виде некоторым оператором. В большинстве случаев для реальных объектов управления он является компактным.

Из вышесказанного следует необходимость нахождения обратного оператора, что является некорректной задачей.

Выводы:

  • обоснована структура объекта управления в САРД в виде трехмерной модели;
  • обоснована необходимость применения методов синтеза САРД, допускающих физическую реализацию обратных операторов;
  • необходима адаптация физически реализуемых обратных операторов к задаче синтеза САРД.

Список литературы

  1. ОАО «АК «Транснефть» Методика настройки систем автоматического регулирования давления на объектах ОСТ, 2014.
  2. РД-19.020.00-КТН-328-09 Типовая программа комплексного опробования системы автоматического регулирования давления, 2009.
  3. РД-35.240.50-КТН-109-13 Автоматизация и телемеханизация технологического оборудования площадочных и линейных объектов магистральных нефтепроводов и нефтепродуктопроводов. Основные положения, 2013.
  4. РД-35.240.00-КТН-173-13 Система автоматизированного управления и автоматизированных защит магистральных нефтепроводов. Основные положения, 2013.
  5. Тян В.К. Редукция процедуры синтеза многомерных линейных систем управления к синтезу одномерных с типовым объектом// Мехатроника, автоматизация, управление//. 2008, №4(85). С. 2-7.
  6. Тян В.К. Решение интегрального уравнения первого рода типа свертки в некорректных задачах теории управления // Вест.Самар.гос.техн.ун-та. Сер. Технические науки. 2006. вып.40. С. 50-56.
  7. Тян В.К. Синтез многомерных замкнутых систем управления с применением периодических структур// Вест.Самар.гос.техн.ун-та. Сер. Технические науки. 2007.Вып. №1(19). С.63-68.

Интересная статья? Поделись ей с другими:

Внимание, откроется в новом окне. PDFПечатьE-mail

Отправить статью

...

Форма оплаты

Номер статьи, присвоенный редакцией
Количество страниц в статье
Количество экземпляров журнала
Доставка: РФСНГ
Скидка (%)
Заказать свидетельство о публикации
1. Стоимость публикации каждой страницы статьи составляет 200 рублей.
2. Стоимость каждого экземпляра журнала, включая его изготовление и доставку, составляет 300 рублей для России и 600 рублей для стран СНГ.
3. Стоимость печатного свидетельства о публикации составляет 100 рублей

Реквизиты для оплаты через банк