MODELOWANIE SYMULACJA I STEROWANIE PROCESÓW PRZEMYSŁU CHEMICZNEGO

William L. Luyben

Wydawnictwo: WNT, 1976
Oprawa: twarda płócienna
Stron: 548
Stan: bardzo dobry, nieaktualne pieczątki

Nakład: 3250 egz.

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.
Przykłady znaczenia zagadnień dynamiki procesów i sterowania auto¬matycznego
Motywy rozważań.
Zarys historyczny
Perspektywy rozwoju
Przyczyny badania zagadnień sterowania procesami
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 Laplacea.
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 Nyąuista
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 reaTctorów 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