CONTROL SYSTEM SYNTHESIS FOR THE ETHYLBENZENE DEHYDROGENATION PROCESS BASED ON THE PREDICTIVE FUNCTIONAL CONTROL METHOD
Authors: Подвальный С.Л. , Попов А.П. , Тихомиров С.Г. , Неизвестный О.Г. 
Published: January 2021

Описывается применение метода предиктивного управления при синтезе автоматизированной системы программного управления производством стирола. На основе результатов системного анализа объекта управления обоснован способ управления технологическим процессом, проведены обзор и оценка возможности использования различных видов регулирующих устройств. В рамках концепции модельно-ориентированного проектирования синтезирована автоматизированная система, реализующая предсказательное функциональное управление (Predictive functional control (PFC)) концентрацией стирола на выходе из первой ступени реакторного блока. Выполнен структурный синтез и разработан алгоритм функционирования управляющей системы. В качестве структурного элемента, выполняющего построение прогнозной траектории изменения управляющего и управляемого параметров, использован комплекс динамических моделей, описывающих теплообменные процессы и физико-химические превращения, протекающие в исследуемой системе. Расчет оптимального значения управляющего воздействия производился с учетом инерционности технологического оборудования, параметров состояния каталитического слоя реактора, энергетических потоков и компонентов реакционной среды в соответствии со сформированным комплексным интегральным критерием энергоэффективности процесса при одновременном обеспечении максимальной производительности. Приведен сравнительный анализ результатов расчета переходных процессов по основному каналу системы управления, полученных при использовании регулятора ПИД-структуры и управляющего устройства, реализующего метод PFC-управления

The article describes the application of the predictive control method in the synthesis of an automated system for software control of styrene production. Based on the results of the object system analysis, the method of process control is justified, the review and evaluation of the possibility of using various types of control devices is carried out. Within the framework of the model-oriented design concept, an automated system is synthesized that implements predictive functional control (PFC) of the concentration of styrene at the outlet of the reactor unit first stage. A structural synthesis was performed, and the control system operation algorithm was developed. A set of dynamic models describing heat exchange processes and physical and chemical transformations occurring in the system under study is used as a structural element that performs the construction of a predictive trajectory of changes in the controlling and controlled parameters. The calculation of the optimal value of the control action was carried out taking into account the inertia of the process equipment, the parameters of the state of the catalytic layer of the reactor, energy flows and components of the reaction medium in accordance with the formed complex integral criterion of the energy efficiency of the process while ensuring maximum productivity. A comparative analysis of the results of calculating transient processes for the main channel of the control system, obtained using a PID structure controller and a control device that implements the PFC control method