ДИНАМИЧЕСКОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ НЕПРЕРЫВНЫХ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ В СРЕДЕ LABVIEW
Аннотация
Статья посвящена исследованию возможности использования среды программирования LabVIEW для разработки динамических моделей непрерывных технологических процессов, функционирующих в реальном масштабе времени. Реализованный в среде LabVIEW принцип «потока данных» позволяет при разработке динамической модели технологического объекта отказаться от непосредственного решения дифференциальных уравнений. Предлагается представить объект моделирования в виде совокупности элементарных динамических звеньев, основным из которых является интегрирующее звено. Приведены блок-диаграммы пропорционального, интегрирующего, инерционного звеньев и звена запаздывания. Применимость платформы LabVIEW для моделирования непрерывных технологических процессов продемонстрирована на примере модели простейшего теплообменника, гидродинамическая структура потоков которого соответствует модели идеального перемешивания. Приведены структурная схема и блок-диаграмма разработанной модели. С целью тестирования модели теплообменника был проведен численный эксперимент в статическом и динамическом режимах. Результаты тестирования модели подтвердили ее непротиворечивость, чувствительность и реалистичность, являющиеся признаками адекватности.
Для цитирования:
Самарский А.П. Динамическое моделирование непрерывных технологических процессов в среде LabVIEW. Рос. хим. ж. (Ж. Рос. хим. об-ва). 2022. Т. LXVI. № 2. С. 8-15. DOI: 10.6060/rcj.2022662.2.
Литература
Dozortsev V.M. Dynamic simulation in optimal control and automated training of technological processes operators. Part 1. Optimal control problems. Pribory i systemy upravleniya. 1996. N 6 P. 46–51. (in Russian).
Dozortsev V.M. Computer simulators for technological processes operators training. M.: SYNTEG. 2009. 365 p. ISBN 978-5-89638-107-5. (in Russian).
Perelman I.I. Generalization of the Kalman model in identification problems. Avtomatika i telemekhanika. 1970. N 9. P. 108–118. (in Russian).
Dozortsev V.M. Dynamic simulation in optimal control and automated training of technological processes operators. Part 2. Real time computer simulators. Pribory i systemy uprav-leniya. 1996. N 8. P. 41–50. (in Russian).
Antonov V.G., Shepelyaviy A.I. Optimal control over a finite time interval for discrete systems in the problem of minimizing an inhomogeneous quadratic functional. Avtomatika i telemekhanika. 1973. N 4. P. 43–50. (in Russian).
Gerasimov D.N., Paramonov A.V., Nikiforov V.O. Compen-sation algorithm for multiharmonic disturbances in linear systems with arbitrary delay: Internal model method. Nauchno-tekhnicheskiy vestnik informatsionnyh tekhnologiy, mekhaniki i optiki. 2016. V. 16. N 6. P. 1023–1030. DOI: 10.17586. (in Russian).
Maksimey I.V. Development of simulation models of complex technical systems. I.V. Maksimey, V.S. Smorodin, O.M. Demidenko. Gomel: GSU im. F. Skorina. 2014. 298 p. ISBN 978-985-439-951-5. (in Russian).
Balabushkin A.N., Gulko F.B. Prediction of extreme values of stochastic systems phase coordinates. Avtomatika i telemekhanika, 1980. N 1. P. 70–77. (in Russian).
Hartman T.N., Sovetin F.chemical-technological systems. Uspekhi v khimii i khimicheskoy tekhnologii. 2012. V. XXVI. N 11 P. 117–120. (in Russian).
Travis J. LabVIEW for Everyone / Jeffrey Travis: Transl. from English. Klushin N.A. ~ M.: DMK Press; PriborK-omplekt. 2005. 544 p. ISBN 5-94074-257-2.
Srinivas P., Durga Prasada Rao P., Vijaya Lakshmi K. Modelling and simulation of complex control systems using LabVIEW. International Journal of Control Theory and Computer Modelling (IJCTCM). 2012. V. 2. N 4. P. 1–19.
Abdulrahman A.A.Emhemed, Aleisawee Alsseid , Dirman Hanafi. Modelling and Controller Design for Temperature Control of Power Plant Heat Exchanger. Universal Journal of Control and Automation. 2017. V. 5. N 3. P. 49–53.
Shakor Zaidoon, Fawzi Aymen. Application of LabVIEW and Genetic Algorithm for controlling of Plate Heat Exchanger. International Journal of Advances in Scientific Research and Engineering. 2018. N 4. P. 125–135.
Кhsan Mahfudin, Adi Abimanyu, Syarip. Implementation of reactor kinetic model using LabVIEW program code on functional simulator of Kartini reactor operation and control. Jurnal Iptek Nuklir Ganendra. 2020. V. 23. N 2. P. 47–54.
Honey Devassy, Anagha S Menon, Minnu Merine Leegy. Adaptation of LABVIEW for a Chemical Process. International Journal of Advanced Research in Computer and Communication Engineering, National Conference on Digital Signal Processing, Information and Communication Engineering Govt. Polytechnic College, Kasaragod. 2016. V. 5. Special N 4. P. 30–32.
Ghanim M. Alwan. LabVIEW Control of Exothermic Semi-Batch Chemical Reactor [Electronic resourse] https://www.researchgate.net/publication/344774959_LabVIEW_Control_of_Exothermic_Semi-Batch_Chemical_Reactor.
Quintero María, Dominguez Gustavo, Davila-Rincon, Javier Andres. Use of LabVIEW to control systems in chemical engineering. Dyna. 2011. V. 78. P. 150–157. (in Russian).
Rotach V.Ya. Theory of automatic control (5th edition, revised and supplemented) M.: Izd-vo MPEI. 2008. 400 p. ISBN: 978-5-383-00326-8. (in Russian).
Gebel E. S. Theory of automation of technological processes of hazardous industries: textbook. E. S. Gebel, E. I. Pas-tukhova. Omsk: Publishing house of OmSTU. 2017. 94 p. ISBN 978-5-8149-2466-7. (in Russian).
Novikov S.I. Practical identification of dynamic characteristics of control objects of thermal power equipment: textbook. Novosibirsk: Publishing house of NGTU. 2004. 64 p. (in Russian).
Rutkovsky A.L., Kovaleva M.A., Alikov A.Yu., Tedeev N.V. Method for increasing the efficiency of calculating the dy-namic characteristics of the control object. Vestnik VGU, seriya: sistemnyy analiz i informatsionnyye tekhnologii. 2017. N 2. P. 16-21. (in Russian).
Kafarov V.V., Meshalkin V.P. Analysis and synthesis of chemical-technological systems. Textbook for high schools. M.: Khimiya. 1991. 432 p. ISBN 5-7245-0366. (in Russian).
Bakhvalov N. S., A. V. Lapin, Chizhonkov E. V. Numerical methods in problems and exercises [Electronic resource]: textbook; ed. V. A. Sadovnichy. 4th ed. M. : BINOM. Knowledge Laboratory. 2015. 195 p. ISBN 978-5-9963-2980-9. (in Russian).
Zhmud V. A. Modeling, research and optimization of closed systems of automatic control. Monograph. Novosibirsk, NSTU Publishing House. 2012. 335 p. ISBN 978-5-7782-2162-8. (in Russian).
Veinskiy V.V. Mathematical modeling of heat transfer processes based on idealized models. Teoriya i tekhnologiya metallurgicheskogo proizvodstva. 2010. N 1. P. 182–192. ISSN 2311-5378. (in Russian).
Brakorenko A.S. Testing and quality assurance of software and hardware systems based on the use of virtual technological objects. Pribory i metody izmereniy. 2014. N 2. P. 75–80. (in Russian).
Malkov M.V., Oleinik A.G., Fedorov A.N. Modeling of technological processes: methods and experience. Trudy Kol'skogo nauchnogo tsentra RAN. 2010. N 3. P. 93–101. (in Russian).
