MODELOWANIE SYMULACJA I STEROWANIE PROCESÓW PRZEMYSŁU CHEMICZNEGO

MODELOWANIE SYMULACJA I STEROWANIE PROCESÓW PRZEMYSŁU CHEMICZNEGO

William L. Luyben

 

WNT, 1976 r.

546 str.

 

W książce omówiono podstawowe równania matematyczne aparatów chemicznych, podano typowe przykłady takich modeli oraz sposoby symulacji na maszynach analogowych i cyfrowych. Dynamikę układów ujęto matematycznie w postaci funkcji czasu, przekształceń Laplace'a i Fouriera oraz przedstawiono sposoby badania dynamiki procesów. Opisano projektowanie układów regulacji oraz zasady regulacji w układach zamkniętych i otwartych, sterowanie w układach zamkniętych i ze sprzężeniem do przodu. Omawiane zagadnienia oparto na licznych przykładach zaczerpniętych z przemysłu, przekazując tym samym Czytelnikowi wiele cennych wskazówek praktycznych. 

Książka jest przeznaczona zarówno dla inżynierów chemików pracujących w przemyśle oraz w biurach projektowych, jak i dla studentów wyższych lat studiów na wydziałach chemicznych.

 

 

SPIS TREŚCI

 

Przedmowa

Literatura

 

Rozdział 1

 

Wstęp

1.1 Przykłady znaczenia zagadnień dynamiki procesów i sterowania automatycznego

1.2 Motywy rozważań

1.3 Zarys historyczny

1.4 Perspektywy rozwoju

1.5 Przyczyny badania zagadnień sterowania procesami

1.6 Pojęcia podstawowe

 

Część I Modele matematyczne procesów inżynierii chemicznej

 

Rozdział 2 Podstawy ogólne

 

2.1. Wstęp

2.1.1. Zastosowanie modeli matematycznych

2.1.2. Zakres rozważań

2.1.3. Zasady tworzenia modelu

2.2. Prawa podstawowe

2.2.1. Równania ciągłości

2.2.2. Równanie bilansu energetycznego

2.2.3. Równania ruchu

2.2.4. Równania procesów wymiany

2.2.5. Równania stanu

2.2.6. Równowaga

2.2.7. Kinetyka reakcji chemicznych

 

Rozdział  3 Przykłady modeli matematycznych układów inżynierii chemicznej

 

3.1. Wstęp

3.2. Kaskada reaktorów przepływowych z idealnym mieszaniem i stałym zapełnieniem

3.3. Kaskada reaktorów przepływowych z idealnym mieszaniem i zmiennym zapełnieniem

3.4. Ciśnieniowy reaktor przepływowy z idealnym mieszaniem, pracujący w fazie gazowej

3.5. Nieizotermiczny reaktor przepływowy z idealnym mieszaniem

3.6. Wyparka

3.7. Wieloskładnikowa destylacja rzutowa (wyparka rzutowa)

3.8. Reaktor okresowy.

3.9. Reaktor heterogeniczny. Reakcja z jednoczesnym procesem wymiany masy

3.10. Destylacja idealnej mieszaniny dwuskładnikowej w kolumnie z półkami teoretycznymi

3.11. Destylacja nieidealnej mieszaniny wieloskładnikowej w kolumnie z półkami rzeczywistymi

 

Część II Symulacja układów inżynierii chemicznej na maszynach matematycznych

 

Rozdział 4 Symulacja na maszynach analogowych

 

4.1. Wstęp

4.2. Elementy podstawowe

4.3. Bloki operacyjne

4.4. Przykłady układów prostych

4.5. Przykłady układów bardziej złożonych

 

Rozdział 5 Symulacja na maszynach cyfrowych

 

Wstęp

5.1. Metody numeryczne.

5.1.1. Zbieżność metod numerycznych

5.1.2. Całkowanie numeryczne

5.2. Przykłady

5.2.1. Kaskada trzech reaktorów przepływowych z idealnym mieszaniem

5.2.2. Nieizotermiczny reaktor przepływowy z idealnym mieszaniem

5.2.3. Destylacja dwuskładnikowa

5.2.4. Destylacja mieszaniny wieloskładnikowej

5.2.5. Reaktor okresowy

 

Część III Dynamika

 

Rozdział 6 Badanie dynamiki układu w dziedzinie czasowej

 

Wstęp

6.1. Klasyfikacja pojęć i definicje

6.2. Linearyzacja i zmienne przyrostowe

6.2.1. Linearyzacja

6.2.2. Zmienne przyrostowe

6.3. Odpowiedzi prostych układów liniowych

6.3.1. Liniowe równania różniczkowe zwyczajne pierwszego rzędu.

6.3.2. Liniowe równania różniczkowe zwyczajne drugiego rzędu o stałych współczynnikach

6.3.3. Liniowe równania różniczkowe zwyczajne N-tego rzędu o stałych współczynnikach

6.4. Metody badania stanu ustalonego

 

Rozdział 7 Badanie dynamiki układów w dziedzinie transformat Laplace’a

 

7.1. Podstawowe własności przekształcenia Laplace'a

7.1.1. Definicja

7.1.2. Własność liniowości

7.2. Transformaty Laplace'a

7.2.1. Funkcja skoku jednostkowego

7.2.2. Funkcja liniowo rosnąca

7.2.3. Funkcja sinus

7.2.4. Funkcja wykładnicza

7.2.5. Funkcja wykładnicza pomnożona przez czas

7.2.6. Funkcja impulsowa (funkcja delta Diraca ó (r))

7.3. Odwrotne przekształcenie Laplace'a

7.4. Transmitancja układu

7.4.1. Mnożenie przez stałą

7.4.2. Różniczkowanie względem czasu

7.4.3. Całkowanie względem czasu

7.4.4. Opóźnienie

7.5. Przykłady

7.6. Własności transmitancji

 

Rozdział 8 Badanie dynamiki układów w dziedzinie częstotliwościowej

 

Wstęp

8.1. Definicja odpowiedzi częstotliwościowej

8.2. Twierdzenie podstawowe

8.3. Reprezentacja graficzna

8.3.1. Wykresy Nyquista

8.3.2. Charakterystyki częstotliwościowe (charakterystyki Bodego)

8.3.3. Wykresy Nicholsa

8.4. Nieanalityczne metody częstotliwościowe

 

Rozdział 9 Identyfikacja układów inżynierii chemicznej

 

9.1. Zastosowanie identyfikacji

9.2. Metody bezpośredniej identyfikacji

9.2.1. Identyfikacja dynamiki obiektu w dziedzinie czasowej na podstawie danych uzyskanych z odpowiedzi skokowej

9.2.2. Metoda bezpośredniej identyfikacji układów z zastosowaniem wymuszeń sinusoidalnych

9.3. Identyfikacja przy użyciu wymuszenia impulsowego.

9.3.1. Wyznaczanie G (itu) na podstawie danych pomiarowych z identyfikacji impulsowej

9.3.2. Numeryczne wyznaczanie transformat Fouriera.

9.3.3. Praktyczne wskazówki dotyczące stosowania identyfikacji impulsowej

9.3.4. Układy zawierające człony całkujące

9.4. Identyfikacja przy pomocy skoku jednostkowego

9.5. Inne metody identyfikacji układów

9.6. Zależności między dziedzinami czasu, zmiennej Laplace'a i częstotliwości

9.6.1. Przejście z dziedziny Laplacc'a do dziedziny częstotliwościowej

9.6.2. Przejście z dziedziny częstotliwościowej do dziedziny Laplace'a

9.6.3. Przejście z dziedziny czasowej do dziedziny Laplace'a

9.6.4. Przejście z dziedziny Laplace'a do dziedziny czasowej

9.6.5. Przejście z dziedziny czasowej do dziedziny częstotliwościowej

9.6.6. Przejście z dziedziny częstotliwościowej do dziedziny czasowej

 

Część IV Sterowanie w układzie zamkniętym

 

Rozdział 10 Synteza układów sterowania w dziedzinie czasowej

 

Wstęp

10.1 Aparatura kontrolno-pomiarowa

10.1.1. Czujniki pomiarowe

10.1.2. Przetworniki pomiarowe

10.1.3. Zawory regulacyjne

10.1.4. Regulatory

10.1.5. Przyrządy wykonujące proste operacje matematyczne. Sygnalizatory graniczne

10.1.6. Sterowanie za pomocą maszyny cyfrowej

10.2. Metody oceny konwencjonalnych układów regulacji

10.2.1. Bezpośrednie oceny przebiegu przejściowego

10.2.2. Ocena skuteczności kompensacji zakłóceń obciążenia

10.3. Metody doboru nastaw regulatorów

10.3.1. Praktyczne reguły doboru nastaw

10.3.2. Bezpośrednia metoda doboru nastaw

10.3.3. Metoda Zieglcra-Nicholsa doboru nastaw regulatorów

10.4. Projektowanie układów regulacji

10.5. Niekonwencjonalne układy regulacji

10.5.1. Układy regulacji wykorzystujące urządzenia liczące

10.5.2. Regulatory nieliniowe

10.5.3. Wpływy nasycenia całkowania

10.5.4. Selektywne układy regulacji

10.5.5. Układ regulacji stosunku

 

Rozdział 11 Synteza układów sterowania w dziedzinie transformat Laplace'a

 

11.1. Stabilność

11.1. Związek pomiędzy transmitancjami układu w stanie otwartym i zamkniętym

11.1.2. Kryterium stabilności Routha

11.1.3. Wyznaczanie granicy stabilności metodą bezpośredniego podstawienia

11.2. Wskaźniki regulacji

11.2.1. Wskaźniki regulacji w stanie ustalonym

11.2.2. Wskaźniki regulacji w stanic przejściowym

11.3. Metoda linii pierwiastkowych

11.3.1. Definicja

11.3.2. Konstrukcja linii pierwiastkowych

11.4. Układy niestabilne w stanic otwartym

11.4.1. Układ pierwszego rzędu niestabilny w stanie otwartym

11.4.2. Układ drugiego rzędu niestabilny w stanic otwartym

11.4.3. Układ trzeciego rzędu niestabilny w stanie otwartym

11.5. Układy nieminimalno-fazowe

11.6. Układy regulacji ze sprzężeniami skrośnymi

 

Rozdział 12 Synteza układów sterowania w dziedzinie częstotliwościowej

 

12.1. Kryterium stabilności Nyquista

12.1.1. Dowód kryterium stabilności Nyąuista

12.1.2. Przykłady

12.1.3. Reprezentacja graficzna stabilności układów

12.2. Częstotliwościowe metody oceny układów regulacji

12.2.1. Zapas fazy

12.2.2. Zapas modułu

12.2.3. Maksymalny współczynnik wzmocnienia w układzie zamkniętym

12.3. Odpowiedzi częstotliwościowe regulatorów.

12.3.1. Regulator proporcjonalny P

12.3.2. Regulator proporcjonalno-całkujący PI

12.3.3. Regulator proporcjonalno-całkująco-różniczkujący PID

12.4. Przykłady

12.4.1. Kaskada trzech reaktorów przepływowych z idealnym mieszaniem

12.4.2. Układ inercyjny pierwszego rzędu z opóźnieniem

12.4.3. Układy niestabilne w stanie otwartym

 

Część V Sterowanie w układzie ze sprzężeniem do przodu

 

Rozdział 13 Układy sterowania ze sprzężeniem do przodu

 

13.1. Pojęcia podstawowe

13.2. Typowa aparatura kontrolno-pomiarowa stosowana w układach sterowania ze sprzężeniem do przodu

13.3. Przykłady projektowania regulatorów sprzężenia do przodu dla obiektów liniowych

13.3.1. Kaskada trzech reaktorów przepływowych z idealnym mieszaniem.

13.3.2. Nieizotermiczny reaktor przepływający z idealnym mieszaniem

13.3.3. Kolumna destylacyjna

13.4. Nieliniowe układy sterowania ze sprzężeniem do przodu

 

Część VI Układy impulsowe

 

Rozdział 14 Próbkowanie i przekształcenie

 

14.1. Wstęp.

14.1.1. Definicja

14.1.2. Układy impulsowe w inżynierii chemicznej

14.2. Impulsatory

14.3. Podstawowe twierdzenie o próbkowaniu

14.4. Przekształcenie z

14.4.1. Definicja

14.4.2. Transformaty z podstawowych funkcji

14.4.3. Wpływ czasu opóźnienia.

14.4.4. Twierdzenia dotyczące przekształcenia z

14.4.5. Odwrotne przekształcenie z

14.5. Transmitancje dyskretne

14.6. Ekstrapolatory

14.7. Układy w stanie otwartym i układy w stanic zamkniętym

14.7.1. Układy w stanie otwartym

14.7.2. Układy w stanie zamkniętym

 

Rozdział 15 Analiza i synteza impulsowych układów sterowania

 

15.1. Badanie stabilności na płaszczyźnie z

15.2. Projektowanie układów regulacji metodami częstotliwościowymi

15.2.1. Kryterium stabilności Nyquista

15.2.2. Metoda dokładnego określania stabilności układów impulsowych

15.2.3. Metoda przybliżonego określania stabilności układów impulsowych

15.3. Metoda linii pierwiastkowych na płaszczyźnie z

15.4. Metody projektowania impulsowych układów regulacji przy pomocy przekształcenia biliniowego

15.5. Regulatory układów impulsowych (dyskretnych)

15.5.1. Realizowalność fizyczna

15.5.2. Projektowanie układów regulacji impulsowej

15.5.3. Aproksymacja elementów ciągłych.

15.6. Regulatory impulsowe o minimalnej strukturze

 

Dodatek

A-1 Program wyznaczania zer wielomianów

A-2 Aparatura kontrolno-pomiarowa

 

Skorowidz rzeczowy

 

ZEOLITECONTACT
(c)2007 ZEOLITE | Kontakt: ZEOLITE ® || PROMOCJA: ODPADY NIEBEZPIECZNE ® || PROMOCJA : ZIELONA GLINKA ® | | Hosting i strona: Yunnan | Polityka Prywatności
Google PageRank 
Checker - Page Rank Calculator
zeolite.com.pl