В данной статье рассматривается применение концепции управления на основе прогнозирующих моделей (MPC – Model Predictive Control) пространства состояний к строгой нелинейной компьютерной модели химико-технологической системы (ХТС) секции синтеза аммиака с одноступенчатой конденсацией, реализованной в программном пакете Aspen Dynamics. Процесс синтеза аммиака осуществляется в трехполочной колонне аксиального хода газа с холодными байпасами и рециклами по теплоте и веществу. При описании нестационарных режимов колонны синтеза использовалась модифицированная кинетическая зависимость Темкина-Пыжева, расчет скорости реакции по которой осуществлялся с помощью специализированного пользовательского модуля, разработанного авторами. Управление объектом осуществляется по выходу, при прогнозе и оценке вектора состояния объекта используется дискретная линейная стационарная модель пространства состояний. В качестве инструмента исследования используется MPC Toolbox пакета компьютерной математики MATLAB/Simulink.

The article presents application of state-space linear time invariant (LTI) model predictive control (MPC) to a rigorous nonlinear Aspen Dynamics model of an ammonia synthesis loop with single-stage condensation. In this study, the ammonia synthesis process occurs in a three-bed axial-flow quench convertor. The model has heat integration and a recycle stream. In an ammonia synthesis convertor dynamics simulation the modified Temkin-Pyzhev kinetic equation was used. The reaction rate using the custom user kinetics module developed by the authors was calculated. The object output was controlled. The discrete linear time-invariant state space model for prediction and estimation of the plant state was used. MATLAB/Simulink MPC Toolbox computer as a research tool was used.