Содержание
Вступление
Задание
1. Краткое описаниетехнологического процесса
2. Математическаямодель установки и преобразование ее в пространство состояний.
3. Преобразованиематематической модели в дискретное время и ее проверка с помощью построенияразгонных характеристик.
4. Синтезмногомерного ПИ-регулятора.
5. Моделированиезамкнутой системы и оценка качества переходных процессов.
6. Преобразованиемодели регулятора в форму, отвечающую ее реализации в программном обеспечении.
7. Выбор техническихсредств реализации системы управления.
Выводы
Литература
Приложение А – текст программы
Приложение 1 – Блок-схема системы
Приложение 2 – Развёрнутая схемасистемы с учётом запаздывания
Вступление
Целью данного курсовогопроектирования является создание программно математического обеспечения дляпромышленного кондиционера, а также подбор технических средств для еереализации в программеобеспечения АСУТП. Все математические расчеты были произведены с помощью пакетаMATLAB7. Выбраны технические средства автоматизации для реализацииспроектированной системы управления.
Промышленный кондиционер
/>
Рисунок 3.- Схемапромышленного кондиционера
Таблица 3.-Матрицапередаточных функций объекта u1 u2 u3 u4 y1
/>
/>
/>
/> y2 –
/>
/>
/> y3
/>
/>
/>
/> y4
/>
/>
/>
/>
Номинальные значенияпараметров:
y1=70 %
y2=8 0C
y3=15 0C
y4=28 0C
у1,…, у4 – управляемыепеременные (измерения), u1,…,u4 – управляющие воздействия, %хим, время всекундах
1. Краткое описаниетехнологического процесса
Кондиционе́р — это устройство для поддержания оптимальныхклиматических условий в квартирах, домах, офисах, автомобилях, а также дляочистки воздуха в помещении от нежелательных частиц. Предназначен для снижениятемпературы воздуха в помещении при жаре, или (реже) — повышении температурывоздуха в холодное время года в помещении.
На сегодняшний день трудно найти современное помещение промышленного илибытового назначения, где не была бы организована вентиляция иликондиционирование. Но если устройство микроклимата жилых помещений процесстиповой и отлаженный, то с промышленными объектами дело обстоит сложнее.Промышленное оборудование на порядок сложнее бытового и зачастую требуетразработки индивидуальных проектов по выбору типа, мощности и размещению винфраструктуре здания. Как правило, размещение промышленного климатическогооборудования закладывается еще на стадии архитектурного проекта, потому какмонтаж таких систем уже в готовом здании «по месту» не всегда являетсявозможным и сопряжен с определенными техническими трудностями. Однакосуществует ряд оборудования, которое не требует проведения работ, связанных сперепланировкой помещений и разводкой коммуникаций
Принцип работы
Компрессор, конденсатор,дроссель (капиллярная трубка, ТРВ и др.) и испаритель соединены тонкостеннымимедными трубками (в последнее время иногда и алюминиевыми) и образуютхолодильный контур, внутри которого циркулирует хладагент. (Традиционно в кондиционерахиспользуется смесь фреона с небольшим количеством компрессорного масла, однаков соответствии с международными соглашениями производство и использованиестарых сортов, разрушающих озоновый слой, постепенно прекращается.)
В процессе работы кондиционерапроисходит следующее. На вход компрессора из испарителя поступает газообразныйхладагент под низким давлением в 3 — 5 атмосфер и температурой 10 — 20 °C. Компрессор кондиционера сжимает хладагент до давления 15 — 25 атмосфер, в результате чегохладагент нагревается до 70 — 90 °C, после чего поступает в конденсатор.
Благодаря интенсивномуобдуву конденсатора, хладагент остывает и переходит из газообразной фазы вжидкую с выделением дополнительного тепла. Соответственно, воздух, проходящийчерез конденсатор, нагревается.
На выходе конденсаторахладагент находится в жидком состоянии, под высоким давлением и с температуройна 10 — 20 °C выше температуры атмосферного (наружного) воздуха. Изконденсатора теплый хладагент попадает в терморегулирующий вентиль (ТРВ),который в простейшем случае представляет собой капилляр (длинную тонкую меднуютрубку, свитую в спираль). На выходе ТРВ давление и температура хладагентасущественно понижаются, часть хладагента при этом может испариться.
После ТРВ смесь жидкого игазообразного хладагента с низким давлением поступает в испаритель. Виспарителе жидкий хладагент переходит в газообразную фазу с поглощением тепла,соответственно, воздух, проходящий через испаритель, остывает. Далеегазообразный хладагент с низким давлением поступает на вход компрессора и весьцикл повторяется. Этот процесс лежит в основе работы любого кондиционера и независит от его типа, модели или производителя.
Работа кондиционера(холодильника) без отвода тепла от конденсатора (или горячего спая элементаПельтье) принципиально невозможна. Это фундаментальное ограничение, вытекающееиз второго закона термодинамики. В обычных бытовых установках это теплоявляется бросовым и отводится в окружающую среду, причём его количествозначительно превышает величину, поглощённую при охлаждении помещения (камеры).В более сложных устройствах это тепло утилизуется для бытовых целей: горячееводоснабжение, и др.
Устройство кондиционера
· Компрессор —сжимает рабочую среду — хладагент (как правило — фреон) и поддерживает егодвижение по холодильному контуру.
· Конденсатор —радиатор, расположенный во внешнем блоке. Название отражает процесс,происходящий при работе кондиционера — переход фреона из газообразной фазы вжидкую (конденсация). Для высокой эффективности и длительной эксплуатациипреимущественно изготавливается из меди и алюминия.
· Испаритель —радиатор, расположенный во внутреннем блоке. В испарителе фреон переходит изжидкой фазы в газообразную (испарение). Также в основном изготавливается измеди и алюминия.
· ТРВ(терморегулирующий вентиль) — трубопроводный дроссель, который понижаетдавление фреона перед испарителем.
· Вентиляторы —создают поток воздуха, обдувающего испаритель и конденсатор. Используются дляболее интенсивного теплообмена с окружающим воздухом.
/>
1 — конденсатор
2 — терморегулирующийвентиль
3 — испаритель
4 — компрессор
Рассмотрим некоторыесистемы промышленного кондиционирования.
Мультизональные VRF иVRV системы
/>
Мультизональные системыкондиционирования подразумевают подключение нескольких внутренних блоков кодному наружному. Мультизональные промышленные кондиционеры по сравнению собычными сплит-системами обладают целым рядом преимуществ. Обычная бытоваясплит-система кондиционирования может насчитывать до 4 внутренних блоков, приэтом расстояние от внутренних блоков до наружного обычно не превышает 25метров, если же это расстояние увеличивается, то это приводит к падениюмощности всей установки и снижению ее КПД.
Мультизональныепромышленные кондиционеры позволяют подключать к одному наружному блоку до 30внутренних. При этом длина соединяющей трассы может достигать 100 метров приперепадах по высоте до 50 м. Каждый внутренний блок промышленногомультизонального кондиционера может настраиваться на поддержание заданныхпараметров воздушной среды индивидуально. Внутренние блоки могут бытьнастенного, напольного или кассетного типа. При этом подключение внутреннихблоков происходит не к внешнему, а к центральной трассе, что позволяет значительноэкономить на трубопроводах, повысить монтажную готовность системы, а также даетвозможность легко расширить систему кондиционирования в дальнейшем.
Мультизональная VRVсистема (Variable Refrigerant Volume, в переводе — переменный объем хладагента)при помощи электронных терморегуляторов позволяет внутренним блокамрегулировать объемы поступающего хладагента из общей трассы. Промышленныекондиционеры VRV позволяют более ровно поддерживать заданную температуру впомещении, в отличие от систем кондиционирования, где регулировка температурыпроисходит путем периодического включения —выключения.
Мультизональная VRFсистема (Variable Refrigerant Flow, в переводе — переменный поток хладагента) —по факту является системой VRV. Смена названий произошла из-за авторского правана разработку. Идея и первая установка промышленного кондиционера VRVпринадлежит фирме Daikin, тогда как аббревиатура VRF используется для системпрочих производителей.
Если к относительнойвлажности воздуха предъявляются повышенные требования, то наряду смультизональной системой используют промышленные увлажнители или осушителивоздуха.
Системы чиллер-фанкойл
Система чиллер-фанкойлявляется аналогом обычной сплит-системы, состоящей из одного наружного блока инескольких внутренних. Главное отличие состоит в том, что по коммуникациямперемещается не хладагент, как в сплит-системах, а охлажденная жидкость, какправило — вода.
Вода охлаждается внаружном блоке — чиллере и по системе трубопроводов подается на радиаторыфанкойлов (внутренних блоков). Промышленные кондиционеры системы чиллер-фанкойлимеют следующие преимущества перед аналогами, работающими с хладагентами:
· используя вкачестве рабочей жидкости обычную воду, можно отказаться от дорогихкоммуникаций, рассчитанных на работу с фреоном;
· длинакоммуникаций соединяющих чиллеры и фанкойлы может достигать нескольких сотенметров. Фактически длина трассы ограничивается только мощностью наружногоблока;
· промышленныекондиционеры чиллер-фанкойл работают не с агрессивными средами (фреоном илидругими хладагентами), а с обычной водой. Фанкойлы располагаются в помещениях имогут иметь настенное, напольное или потолочное исполнение.
Различают фанкойлы содним радиатором (двух трубные) и двумя радиаторами (четырех трубные). Впоследнем случае один из радиаторов подключается к чиллеру и работает наохлаждение, а второй может быть подключен к системе центрального отопления иработать на обогрев в холодное время года.
Система чиллер-фанкойл необеспечивает притока внешнего воздуха, а работает только с внутренним, поэтомуесли требуется контроль и поддержание относительной влажности необходимоиспользовать промышленные увлажнители воздуха.
Центральныйкондиционер
Центральные промышленныекондиционеры предназначены для обслуживания нескольких помещений или одногобольшого. Иногда несколько подобных кондиционеров обслуживают одно большоепомещение — театральный зал, музей, гостиницу, закрытый стадион,производственный цех и т.д.
Центральные промышленныекондиционеры предназначены не только для охлаждения или нагрева воздуха, нотакже для его вентиляции, очистки и увлажнения. Такие кондиционеры не являютсяавтономными агрегатами и для работы им требуются внешние источники холода илитепла (чиллеры, компрессорно-конденсационные блоки, системы центрального отопленияи т.д.).
Центральные промышленныекондиционеры представляют собой набор модулей, за каждым из которых закрепленаопределенная функция.
К основным блокамцентрального кондиционера можно отнести следующие:
· водяной илифреоновый теплообменник — секция охлаждения;
· водяной илиэлектрический нагреватель (ТЭН) — секция нагрева;
· вентиляторнаясекция, где вентиляторы производят забор воздуха и обеспечивают еготранспортировку по сети воздуховодов в помещения;
· секцияшумопоглощения — устраняет вибрации и шумы, создаваемые вентиляторами;
· секция увлажнения— при необходимости повышает относительную влажность подаваемого в помещениявоздуха, поэтому применения промышленного увлажнителя не требуется;
· секция фильтрации— очищает проходящий через промышленный кондиционер воздух от пыли, пуха,насекомых и т.д.;
· теплоутилизаторы(рекуператоры) — позволяют использовать тепловую энергию утилизированноговоздуха для подогрева свежего воздуха.
Используются для экономииэнергии.
К недостаткам такойсистемы можно отнести сложность монтажа, связано это, прежде всего, с разводкойтрубопроводов и каналов вентиляции.
Крышный кондиционер
/>
Крышные промышленныекондиционеры имеют моноблочное исполнение и предназначены для установки наплоских крышах здания. Если же кровля имеет наклон, то крышные кондиционерыустанавливаются на специальной раме. Такие промышленные кондиционерыиспользуются для охлаждения и вентиляции больших помещений — концертных залов,крытых стадионов, спортзалов, заводских цехов, супермаркетов, кафе и т.п.
Свежий воздух с улицычерез заборную решетку поступает в кондиционеры, где проходит необходимуюобработку (фильтрацию, нагрев или охлаждение, при необходимости — смешение срециркуляционным воздухом) и далее распределяется по помещениям посредствомсети воздуховодов.
В связи с более жесткимиусловиями эксплуатации (атмосферные осадки, большие перепады температур,ветровые нагрузки) промышленные крышные кондиционеры в качестве корпуса имеютусиленную раму, обшитую коррозионностойкими материалами — гальванизированнойили оцинкованной сталью или материалами с нанесенными лакокрасочными покрытиямина основе эпоксидных смол и др. К стандартным узлам крышных промышленныхкондиционеров можно отнести компрессор, конденсатор, испаритель ивентиляторы.При необходимости кондиционеры такой конструкции могут оснащатьсясистемами рекуперации и подогрева воздуха.
Крышные промышленныекондиционеры могут быть изготовлены в широком размерном диапазоне — от большоготелевизора до небольшого легкового автомобиля.
К преимуществам данногооборудования можно отнести простоту монтажа, компактность, а также высокуюнадежность и экономичность. В последнее время крышные промышленные кондиционерышироко применяются в коттеджном строительстве.
Шкафной кондиционер.
Шкафные промышленныекондиционеры выполняются в виде моноблочной конструкции и предназначены длянапольной установки в помещениях (в основном производственного назначения), гдетребуется круглосуточное поддержание заданных температурных параметров. Помимомоноблочного исполнения промышленные кондиционеры данного класса могутизготавливаться с выносным конденсатором.
Шкафные кондиционерыобладают значительной хладотеплопроизводительностью (до 100 кВт) и большойпроизводительностью по воздуху.
К преимуществам шкафныхкондиционеров можно отнести:
· простоту монтажаи удобство обслуживания благодаря моноблочному исполнению;
· широкий диапазонрабочих температур. Шкафные промышленные кондиционеры располагаются внутрипомещения, и перепад температур наружного воздуха не оказывает влияния на ихработу, в отличие от традиционных сплит-систем;
· охлажденныйвоздух раздается прямо в помещение, а при необходимости возможно использованиенебольшой сети воздуховодов.
Данный вид климатическогооборудования может выполняться как с воздушным, так и с водяным охлаждениемконденсатора. Промышленные кондиционеры с водяным охлаждением не имеюттеплового насоса, однако режим обогрева может быть организован при помощивстраиваемых электронагревателей. Такие кондиционеры просты по конструкции иболее мобильны. Они могут быть установлены в любой точке помещения, куда можноорганизовать подвод охлажденной воды. Кроме того, кондиционеры с водянымохлаждением конденсатора имеют меньшую стоимость по сравнению со шкафнымикондиционерами с воздушным охлаждением. Основная проблема в случае применениямоделей с водяным охлаждением — необходимость использования системы оборотноговодоснабжения (системы охлаждения воды, циркулирующей через горячийконденсатор).
Шкафные промышленныекондиционеры также могут содержать и дополнительное оборудование, напримерэлектрические или водяные нагреватели, распределительную камеру, позволяющуюперенаправлять потоки исходящего воздуха, увлажнители воздуха и т.д.
/>
Прецизионныйкондиционер
Прецизионные промышленныекондиционеры (от англ. «precision» — точность, четкость) можно считатьразновидностью шкафных.
Прецизионные кондиционерыспособны поддерживать с высокой точностью не только температурный режим внутрипомещения, но и относительную влажность воздуха. Последнее достигается за счетвстраивания в блок кондиционера гигростата (прибора, измеряющего влажность) иувлажнителя воздуха.
Такое климатическоеоборудование имеет весьма узкую область применения — серверные, станции сотовойсвязи, сверхточные производства, фармацевтическая промышленность, музеи,помещения насыщенные дорогой электроникой и т.д.
Прецизионные кондиционерымогут быть моноблочной конструкции или выполняться виде двух блоков — наружногои внутреннего. В этом случае наружный блок содержит конденсатор с вентилятором,а внутренний — компрессор, испаритель с вентилятором, увлажнитель и системуавтоматики.
Основные технические характеристикипрецизионных промышленных кондиционеров:
· точность контроляи поддержания температурных параметров в помещении — +/- 1С;
· точность контроляи поддержания относительной влажности воздуха — +/-2%;
· диапазонмощностей прецизионных кондиционеров — от 5 до 100 кВт;
· возможностьработы в широком диапазоне температур наружного воздуха (до -35С);
· прецизионныекондиционеры отличаются повышенной надежностью и отказоустойчивостью при работев любом режиме. Такие кондиционеры рассчитаны на круглогодичную работу 24/7 втечение 10 лет;
· эффективнаявентиляция и очищение воздуха от пыли.
Прецизионные кондиционерымогут производиться в широком диапазоне форм и габаритов, начиная от«кабинетных» систем и заканчивая огромными холодильными машинами.
2. Математическая модельустановки и преобразование ее в пространство состояний
Математическая модельзадана в виде матрицы передаточных функций. u1 u2 u3 u4 y1
/>
/>
/>
/> y2 –
/>
/>
/> y3
/>
/>
/>
/> y4
/>
/>
/>
/>
Блок-схема системы приведенав — Приложении 1.
Развёрнутая схема системыс учётом запаздывания приведена в — Приложении 2.
В исходных данных, модельдана как мы видим в виде матриц передаточных функций. Для преобразованияпередаточных функций в пространство состояний использовалась функция матлабаtf2ss. Для проверки правильности преобразования следует найти собственныезначения матрицы А с помощью функции еig и убедиться, что или все собственныезначения матрицы А имеют отрицательные действительные части, или число нулевыхсобственных значений совпадает с числом интегральных звеньев в исходной модели.Окончательно система должна быть представлена матрицами A,B,C,D
Ниже приведены матрицымодели в пространстве состояний
/>
где х- состояние систем;
y- измеряемые входы;
f- возмущение;
u- управление.
Матрицы системы имеютвид:
A=[-1/118 0 0 0 0 0 0 0 00 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0;
1/26.7 -1/26.7 0 0 0 0 00 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0;
0 4/14 -2/14 0 0 0 0 0 00 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0;
0 0 0 -1/1300 0 0 0 0 0 00 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0;
0 0 0 4/80 -2/80 0 0 0 0 00 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0;
0 0 0 0 0 -1/118 0 0 0 0 00 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0;
0 0 0 0 0 1/26.7 -1/26.70 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0;
0 0 0 0 0 0 4/-14 -2/14 00 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0;
0 0 0 0 0 0 0 0 -1/118 0 00 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0;
0 0 0 0 0 0 0 0 1/26.7 -1/26.70 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0;
0 0 0 0 0 0 0 0 0 4/14 -2/140 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0;
0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 -1/4300 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0;
0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 4/80-2/80 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0;
0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0-1/470 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0;
0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 04/170 -2/170 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0;
0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 00 0 -1/480 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0;
0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 00 0 4/180 -2/180 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0;
0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 00 0 0 0 -1/430 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0;
0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 00 0 0 0 4/100 -2/100 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0;
0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 00 0 0 0 0 0 -1/840 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0;
0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 00 0 0 0 0 0 4/100 -2/100 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0;
0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 00 0 0 0 0 0 0 0 -1/800 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0;
0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 00 0 0 0 0 0 0 0 4/250 -2/250 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0;
0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 00 0 0 0 0 0 0 0 0 0 -1/570 0 0 0 0 0 0 0 0 0;
0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 00 0 0 0 0 0 0 0 0 0 4/300 -2/300 0 0 0 0 0 0 0 0;
0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 00 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 -1/450 0 0 0 0 0 0 0;
0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 00 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 4/150 -2/150 0 0 0 0 0 0;
0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 00 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 -1/640 0 0 0 0 0;
0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 00 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 4/220 -2/220 0 0 0 0;
0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 00 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 -1/540 0 0 0;
0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 00 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 4/300 -2/300 0 0;
0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 00 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 -1/950 0;
0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 00 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 4/480 -2/480];
Матрица входа:
B=[6.5/118000;
0000;
0000;
0-6.1/130000;
0000;
006.5/1180;
0000;
0000;
0 006.5/118;
0 000;
0 000;
00.4/43000;
0000;
000.3/4700;
0000;
0000.9/480;
0000;
-0.7/430000;
0000;
00.2/84000;
0000;
000.9/8000;
0000;
0000.5/570;
0000;
-0.1/450000;
0000;
00.1/64000;
0000;
000.1/5400;
0000;
0000.2/950;
0000];
Матрица измерений:
C=[0 -1 1 -1 1 0 -1 -1 0 -11 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0;
0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 -11 -1 1 -1 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0;
0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 00 0 0 0 -1 1 -1 1 -1 1 -1 1 0 0 0 0 0 0 0 0;
0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 00 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 -1 1 -1 1 -1 1 -1 1];
3. Преобразование математической моделив дискретное время и ее проверка с помощью построения разгонных характеристик
Для преобразованияматематической модели в дискретное время пользуется функция матлаба с2d. Шагдискретизации может быть выбран с учетом того, что процессы в замкнутой системебудут где-то в 10 раз быстрее, чем в объекте. То есть:
dt=0.01/max(abs(eig(A)));
[Ad,Bd]=c2d(A,B,dt);
Проверить найденнуюмодель в дискретном времени следует с помощью расчета разгонных характеристик.Для этого следует используем функцию dstep. Для вывода графиков используемфункции: subplot, plot, grid.
Матрицы модели вдискретном времени:
Ad =
Columns 1through 12
0.9941 0 0 0 00 0 0 0 0 0 0
0.0258 0.97410 0 0 0 0 0 0 0 0 0
0.0025 0.18780.9048 0 0 0 0 0 0 0 0 0
0 0 0 0.9995 00 0 0 0 0 0 0
0 0 0 0.0347 0.98270 0 0 0 0 0 0
0 0 0 0 0 0.99410 0 0 0 0 0
0 0 0 0 0 0.02580.9741 0 0 0 0 0
0 0 0 0 0 -0.0025-0.1878 0.9048 0 0 0 0
0 0 0 0 0 0 00 0.9941 0 0 0
0 0 0 0 0 0 00 0.0258 0.9741 0 0
0 0 0 0 0 0 00 0.0025 0.1878 0.9048 0
0 0 0 0 0 0 00 0 0 0 0.9984
0 0 0 0 0 0 00 0 0 0 0.0347
0 0 0 0 0 0 00 0 0 0 0
0 0 0 0 0 0 00 0 0 0 0
0 0 0 0 0 0 00 0 0 0 0
0 0 0 0 0 0 00 0 0 0 0
0 0 0 0 0 0 00 0 0 0 0
0 0 0 0 0 0 00 0 0 0 0
0 0 0 0 0 0 00 0 0 0 0
0 0 0 0 0 0 00 0 0 0 0
0 0 0 0 0 0 00 0 0 0 0
0 0 0 0 0 0 00 0 0 0 0
0 0 0 0 0 0 00 0 0 0 0
0 0 0 0 0 0 00 0 0 0 0
0 0 0 0 0 0 00 0 0 0 0
0 0 0 0 0 0 00 0 0 0 0
0 0 0 0 0 0 00 0 0 0 0
0 0 0 0 0 0 00 0 0 0 0
0 0 0 0 0 0 00 0 0 0 0
0 0 0 0 0 0 00 0 0 0 0
0 0 0 0 0 0 00 0 0 0 0
0 0 0 0 0 0 00 0 0 0 0
Columns 13through 24
0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0
0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0
0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0
0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0
0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0
0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0
0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0
0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0
0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0
0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0
0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0
0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0
0.9827 0 0 0 0 0 0 0 0 00 0
0 0.9985 0 0 0 0 0 0 0 00 0
0 0.0164 0.9918 0 0 0 0 00 0 0 0
0 0 0 0.9985 0 0 0 0 0 00 0
0 0 0 0.0155 0.9923 0 0 00 0 0 0
0 0 0 0 0 0.9984 0 0 0 00 0
0 0 0 0 0 0.0278 0.9861 00 0 0 0
0 0 0 0 0 0 0 0.9992 0 00 0
0 0 0 0 0 0 0 0.0278 0.98610 0 0
0 0 0 0 0 0 0 0 0 0.99910 0
0 0 0 0 0 0 0 0 0 0.01120.9944 0
0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0.9988
0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0.0093
0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0
0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0
0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0
0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0
0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0
0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0
0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0
0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0
Columns 25 through 33
0 0 0 0 0 0 0 0 0
0 0 0 0 0 0 0 0 0
0 0 0 0 0 0 0 0 0
0 0 0 0 0 0 0 0 0
0 0 0 0 0 0 0 0 0
0 0 0 0 0 0 0 0 0
0 0 0 0 0 0 0 0 0
0 0 0 0 0 0 0 0 0
0 0 0 0 0 0 0 0 0
0 0 0 0 0 0 0 0 0
0 0 0 0 0 0 0 0 0
0 0 0 0 0 0 0 0 0
0 0 0 0 0 0 0 0 0
0 0 0 0 0 0 0 0 0
0 0 0 0 0 0 0 0 0
0 0 0 0 0 0 0 0 0
0 0 0 0 0 0 0 0 0
0 0 0 0 0 0 0 0 0
0 0 0 0 0 0 0 0 0
0 0 0 0 0 0 0 0 0
0 0 0 0 0 0 0 0 0
0 0 0 0 0 0 0 0 0
0 0 0 0 0 0 0 0 0
0 0 0 0 0 0 0 0 0
0.9953 0 0 0 0 0 0 0 0
0 0.9984 0 0 0 0 0 0 0
0 0.0186 0.9907 0 0 0 0 00
0 0 0 0.9989 0 0 0 0 0
0 0 0 0.0127 0.9937 0 0 00
0 0 0 0 0 0.9987 0 0 0
0 0 0 0 0 0.0093 0.9953 00
0 0 0 0 0 0 0 0.9993 0
0 0 0 0 0 0 0 0.0058 0.9971
Bd =
0.0384 0 0 0
0.0005 0 0 0
0.0000 0 0 0
0 -0.0033 0 0
0 -0.0001 0 0
0 0 0.0384 0
0 0 0.0005 0
0 0 -0.0000 0
0 0 0 0.0384
0 0 0 0.0005
0 0 0 0.0000
0 0.0007 0 0
0 0.0000 0 0
0 0 0.0004 0
0 0 0.0000 0
0 0 0 0.0013
0 0 0 0.0000
-0.0011 0 0 0
-0.0000 0 0 0
0 0.0002 0 0
0 0.0000 0 0
0 0 0.0008 0
0 0 0.0000 0
0 0 0 0.0006
0 0 0 0.0000
-0.0002 0 0 0
-0.0000 0 0 0
0 0.0001 0 0
0 0.0000 0 0
0 0 0.0001 0
0 0 0.0000 0
0 0 0 0.0001
0 0 0 0.0000
/>Рисунок.Кривые разгона передаточных функций
Если сравнить матрицупередаточных функций и полученные разгонные характеристики(рисунок ), видно,что Кр из матрицы передаточных функций совпадают с Кр на графиках, можносделать вывод: построение модели и преобразование выполнены верно.
4. Синтез многомерногоПИ-регулятора
Для синтеза ПИ-регулятораполученные матрицы должны быть расширены в матрицы A1, B1, C1:
A1=[Adzeros(8,2); C eye(2)];
B1=[Bd;zeros(10)];
C1=[C eye(2)];
Матрицы параметроврегулятора должны быть рассчитаны с помощью функции dlqr.
K=dlqr(A1,B1,Q,R)
L=dlqr(A1′,C1′,Q1,R1)’
Расширены матрицы имеютвид:
A1 =
Columns 1through 12
0.9941 0 0 0 00 0 0 0 0 0 0
0.0258 0.97410 0 0 0 0 0 0 0 0 0
0.0025 0.18780.9048 0 0 0 0 0 0 0 0 0
0 0 0 0.9995 00 0 0 0 0 0 0
0 0 0 0.0347 0.98270 0 0 0 0 0 0
0 0 0 0 0 0.99410 0 0 0 0 0
0 0 0 0 0 0.02580.9741 0 0 0 0 0
0 0 0 0 0 -0.0025-0.1878 0.9048 0 0 0 0
0 0 0 0 0 0 00 0.9941 0 0 0
0 0 0 0 0 0 00 0.0258 0.9741 0 0
0 0 0 0 0 0 00 0.0025 0.1878 0.9048 0
0 0 0 0 0 0 00 0 0 0 0.9984
0 0 0 0 0 0 00 0 0 0 0.0347
0 0 0 0 0 0 00 0 0 0 0
0 0 0 0 0 0 00 0 0 0 0
0 0 0 0 0 0 00 0 0 0 0
0 0 0 0 0 0 00 0 0 0 0
0 0 0 0 0 0 00 0 0 0 0
0 0 0 0 0 0 00 0 0 0 0
0 0 0 0 0 0 00 0 0 0 0
0 0 0 0 0 0 00 0 0 0 0
0 0 0 0 0 0 00 0 0 0 0
0 0 0 0 0 0 00 0 0 0 0
0 0 0 0 0 0 00 0 0 0 0
0 0 0 0 0 0 00 0 0 0 0
0 0 0 0 0 0 00 0 0 0 0
0 0 0 0 0 0 00 0 0 0 0
0 0 0 0 0 0 00 0 0 0 0
0 0 0 0 0 0 00 0 0 0 0
0 0 0 0 0 0 00 0 0 0 0
0 0 0 0 0 0 00 0 0 0 0
0 0 0 0 0 0 00 0 0 0 0
0 0 0 0 0 0 00 0 0 0 0
0 -1.0000 1.0000-1.0000 1.0000 0 -1.0000 -1.0000 0 -1.0000 1.0000 0
0 0 0 0 0 0 00 0 0 0 -1.0000
0 0 0 0 0 0 00 0 0 0 0
0 0 0 0 0 0 00 0 0 0 0
Columns 13through 24
0 0 0 0 0 0 00 0 0 0 0
0 0 0 0 0 0 00 0 0 0 0
0 0 0 0 0 0 00 0 0 0 0
0 0 0 0 0 0 00 0 0 0 0
0 0 0 0 0 0 00 0 0 0 0
0 0 0 0 0 0 00 0 0 0 0
0 0 0 0 0 0 00 0 0 0 0
0 0 0 0 0 0 00 0 0 0 0
0 0 0 0 0 0 00 0 0 0 0
0 0 0 0 0 0 00 0 0 0 0
0 0 0 0 0 0 00 0 0 0 0
0 0 0 0 0 0 00 0 0 0 0
0.9827 0 0 0 00 0 0 0 0 0 0
0 0.9985 0 0 00 0 0 0 0 0 0
0 0.0164 0.99180 0 0 0 0 0 0 0 0
0 0 0 0.9985 00 0 0 0 0 0 0
0 0 0 0.0155 0.99230 0 0 0 0 0 0
0 0 0 0 0 0.99840 0 0 0 0 0
0 0 0 0 0 0.02780.9861 0 0 0 0 0
0 0 0 0 0 0 00.9992 0 0 0 0
0 0 0 0 0 0 00.0278 0.9861 0 0 0
0 0 0 0 0 0 00 0 0.9991 0 0
0 0 0 0 0 0 00 0 0.0112 0.9944 0
0 0 0 0 0 0 00 0 0 0 0.9988
0 0 0 0 0 0 00 0 0 0 0.0093
0 0 0 0 0 0 00 0 0 0 0
0 0 0 0 0 0 00 0 0 0 0
0 0 0 0 0 0 00 0 0 0 0
0 0 0 0 0 0 00 0 0 0 0
0 0 0 0 0 0 00 0 0 0 0
0 0 0 0 0 0 00 0 0 0 0
0 0 0 0 0 0 00 0 0 0 0
0 0 0 0 0 0 00 0 0 0 0
0 0 0 0 0 0 00 0 0 0 0
1.0000 -1.00001.0000 -1.0000 1.0000 0 0 0 0 0 0 0
0 0 0 0 0 -1.00001.0000 -1.0000 1.0000 -1.0000 1.0000 -1.0000
0 0 0 0 0 0 00 0 0 0 0
Columns 25through 36
0 0 0 0 0 0 00 0 0 0 0
0 0 0 0 0 0 00 0 0 0 0
0 0 0 0 0 0 00 0 0 0 0
0 0 0 0 0 0 00 0 0 0 0
0 0 0 0 0 0 00 0 0 0 0
0 0 0 0 0 0 00 0 0 0 0
0 0 0 0 0 0 00 0 0 0 0
0 0 0 0 0 0 00 0 0 0 0
0 0 0 0 0 0 00 0 0 0 0
0 0 0 0 0 0 00 0 0 0 0
0 0 0 0 0 0 00 0 0 0 0
0 0 0 0 0 0 00 0 0 0 0
0 0 0 0 0 0 00 0 0 0 0
0 0 0 0 0 0 00 0 0 0 0
0 0 0 0 0 0 00 0 0 0 0
0 0 0 0 0 0 00 0 0 0 0
0 0 0 0 0 0 00 0 0 0 0
0 0 0 0 0 0 00 0 0 0 0
0 0 0 0 0 0 00 0 0 0 0
0 0 0 0 0 0 00 0 0 0 0
0 0 0 0 0 0 00 0 0 0 0
0 0 0 0 0 0 00 0 0 0 0
0 0 0 0 0 0 00 0 0 0 0
0 0 0 0 0 0 00 0 0 0 0
0.9953 0 0 0 00 0 0 0 0 0 0
0 0.9984 0 0 00 0 0 0 0 0 0
0 0.0186 0.99070 0 0 0 0 0 0 0 0
0 0 0 0.9989 00 0 0 0 0 0 0
0 0 0 0.0127 0.99370 0 0 0 0 0 0
0 0 0 0 0 0.99870 0 0 0 0 0
0 0 0 0 0 0.00930.9953 0 0 0 0 0
0 0 0 0 0 0 00.9993 0 0 0 0
0 0 0 0 0 0 00.0058 0.9971 0 0 0
0 0 0 0 0 0 00 0 1.0000 0 0
0 0 0 0 0 0 00 0 0 1.0000 0
1.0000 0 0 0 00 0 0 0 0 0 1.0000
0 -1.0000 1.0000-1.0000 1.0000 -1.0000 1.0000 -1.0000 1.0000 0 0 0
Column 37
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
1.0000
B1 =
0.0384 0 0 0
0.0005 0 0 0
0.0000 0 0 0
0 -0.0033 0 0
0 -0.0001 0 0
0 0 0.0384 0
0 0 0.0005 0
0 0 -0.0000 0
0 0 0 0.0384
0 0 0 0.0005
0 0 0 0.0000
0 0.0007 0 0
0 0.0000 0 0
0 0 0.0004 0
0 0 0.0000 0
0 0 0 0.0013
0 0 0 0.0000
-0.0011 0 0 0
-0.0000 0 0 0
0 0.0002 0 0
0 0.0000 0 0
0 0 0.0008 0
0 0 0.0000 0
0 0 0 0.0006
0 0 0 0.0000
-0.0002 0 0 0
-0.0000 0 0 0
0 0.0001 0 0
0 0.0000 0 0
0 0 0.0001 0
0 0 0.0000 0
0 0 0 0.0001
0 0 0 0.0000
0 0 0 0
0 0 0 0
0 0 0 0
0 0 0 0
C1 =
Columns 1through 20
0 0 0 0 0 0 00 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0
0 0 0 0 0 0 00 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0
0 0 0 0 0 0 00 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0
0 0 0 0 0 0 00 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0
Columns 21through 37
0 0 0 0 0 0 00 0 0 0 0 0 1 0 0 0
0 0 0 0 0 0 00 0 0 0 0 0 0 1 0 0
0 0 0 0 0 0 00 0 0 0 0 0 0 0 1 0
0 0 0 0 0 0 00 0 0 0 0 0 0 0 0 1
K =
1.0e+003 *
Columns 1through 12
0.0004 0.00640.0046 -0.0111 0.0123 0.0006 0.0060 -0.0045 0.0004 0.0060 0.0045 0.0046
0.0006 0.00210.0055 -0.0062 0.0107 0.0005 0.0020 -0.0055 0.0007 0.0020 0.0055 0.0148
0.0021 0.00620.0043 -0.0115 0.0122 0.0021 0.0068 -0.0043 0.0016 0.0061 0.0043 0.0395
0.0023 0.00570.0037 -0.0011 0.0110 0.0021 0.0056 -0.0037 0.0027 0.0064 0.0038 -0.0981
Columns 13through 24
-0.0165 0.0305-0.0271 0.0328 -0.0278 -0.0629 -0.0589 -0.0539 -0.0589 0.0373 -0.1078 0.0462
0.0382 -0.03270.0614 -0.0367 0.0630 -0.0073 0.0034 -0.0202 0.0034 -0.0268 0.0053 -0.0211
-0.0126 0.0753-0.0215 0.0795 -0.0221 0.1055 0.0455 0.1545 0.0455 0.0897 0.0883 0.0549
-0.0270 -0.0866-0.0464 -0.0869 -0.0482 -0.0302 0.0153 -0.0766 0.0153 -0.1052 0.0240 -0.0859
Columns 25through 36
-0.1173 -0.1704-0.0363 -0.2339 -0.0512 -0.1978 -0.0673 -0.3134 -0.1028 0.0004 -0.0002 -0.0008
0.0054 0.16270.0338 0.2241 0.0479 0.1893 0.0633 0.3033 0.0968 0.0006 0.0007 0.0000
0.0982 -0.5156-0.0681 -0.7405 -0.1021 -0.6439 -0.1429 -1.0379 -0.2414 0.0004 -0.0002 0.0006
0.0244 0.53440.0678 0.7721 0.1016 0.6741 0.1429 1.0857 0.2443 0.0003 -0.0006 0.0002
Column 37
-0.0003
0.0003
-0.0006
0.0006
L =
0.0623 -0.0000 -0.0000 0.0000
0.0771 -0.0000 -0.0000 0.0000
0.2162 -0.0000 -0.0000 0.0000
0.2181 0.0000 -0.0000 -0.0000
0.5175 0.0000 -0.0000 -0.0000
0.0623 -0.0000 0.0000 -0.0000
0.0771 -0.0000 0.0000 -0.0000
-0.2162 0.0000 -0.0000 0.0000
0.0623 0.0000 0.0000 0.0000
0.0771 0.0000 0.0000 0.0000
0.2162 0.0000 0.0000 0.0000
-0.0000 0.1229 0.0000 -0.0000
-0.0000 0.3421 0.0000 -0.0000
-0.0000 0.1079 0.0000 0.0000
-0.0000 0.3455 0.0000 0.0000
0.0000 0.1076 -0.0000 -0.0000
0.0000 0.3482 -0.0000 -0.0000
0.0000 0.0000 0.0789 -0.0000
0.0000 0.0000 0.2349 -0.0000
0.0000 -0.0000 0.1252 -0.0000
0.0000 -0.0000 0.3223 -0.0000
-0.0000 0.0000 0.1000 0.0000
-0.0000 0.0000 0.3037 0.0000
0.0000 0.0000 0.0665 0.0000
0.0000 0.0000 0.2504 0.0000
-0.0000 0.0000 0.0000 0.0709
-0.0000 0.0000 0.0000 0.2282
-0.0000 -0.0000 0.0000 0.0839
-0.0000 -0.0000 0.0000 0.2651
0.0000 -0.0000 0.0000 0.0613
0.0000 -0.0000 0.0000 0.2373
0.0000 0.0000 0.0000 0.0892
0.0000 0.0000 -0.0000 0.3165
1.6703 0.0000 -0.0000 -0.0000
0.0000 1.6189 0.0000 0.0000
-0.0000 0.0000 1.6746 0.0000
-0.0000 0.0000 0.0000 1.6746
5. Моделированиезамкнутой системы и оценка качества переходных процессов
Для получения переходных процессов следует сформироватьматрицы замкнутой системы и получить переходные процессы с помощью программыdstep.
Ar=[Ad-Bd*K1 -Bd*K2-L1 L1; C eye(2)-L2 L2; zeros(2,8) zeros(2) eye(2)];
Br=[zeros(8,2); zeros(2); eye(2)];
Cr=[-K zeros(2)];
При оценке качества переходных процессов необходимо чтоботклонение управляющих воздействий не превышало 30% открытия.
Максимальное возмущение следует принять на уровне 10%номинального значения соответствующих параметров. Допустимое значениерегулируемых переменных нужно принять равными 20% номинального значения.
/>
Рисунок. Переходные процессызамкнутосистемы(f=[0.5;05;05;1];z=[7;0.8;1.5;2.8])
6. Преобразование модели регулятора в форму, отвечающую еереализации в программном обеспечении
ПИ закон регулированиявычисляется по формулам:
y=C*x; x=Ad*x+Bd*(u+f);
e=-z+y;
u=Cr*xr;xr=Ar*xr+Br*e;
Где Ar,Br,Cr матрицырегулятора:
K1=K(:,1:n);K2=K(:,n+1:n+m);
L1=L(1:n,:);L2=L(n+1:n+l,:);
Ar2=[ Ad-Bd*K1-Bd*K2-L1 L1;
C eye(l)-L2 L2;
zeros(l,n) zeros(l)eye(l)];
Br2=[Bd;zeros(l,m);eye(m)];
Cr2=[-Kzeros(m,l)];
7. Выбор техническихсредств реализации системы управления
Технические средствареализации системы управления включают датчики регулированных параметров,исполнительные механизмы и регулирующие органы, преобразователи, рабочуюстанцию.
Общая структурная схемарабочей станции изображена на рисунке
Рабочая станция имеетвид:
/>
Рисунок.Схема рабочей станции.№ Наименование Количество 1 Мат. плата Gigabyte GA-EG41MFT-US2H 1 2 Процессор DualCore AMD Athlon 64 X2, 2200 MHz (11 x 200) 4200+ 1 3 Модуль памяти DIMM2: Samsung M3 78T2863QZS-CF7 1Гб 2 4 Жесткий диск SAMSUNG 500Гб 1 5 Видеокарта NVIDIA GeForce 8500 GT 512мб. 1 6 Монитор 19 LG TFT W1942SE PF 1 7 Клавиатура Sven KB-2925 PS/2 1 8 МышьA4Tech A4Tech OP-50D Optical PS/2 1 9 Корпус Zalman MS1000-HS1 1
Таблица. Технические характеристики компьютера
№ Тип К-во Найменування 1 БАЙКАЛ-МК 1 Гигрометр кулометрический стационарный 2 ADAM-4013 1 3 термометр сопротивления 3 ADAM 4069 4 Модуль c релейными выходами, 8 реле с нормально разомкнутым контактом, нагрузочная способность контактов: 250 В/ 5 A для перем. тока, 30 В/ 5 A для пост. тока, время включения 5 мс, время выключения 5,6 мс 4 МЭО 40/25-0,25 4 Механизм исполнительный одно-оборотный, номинальный крутя-щий момент 40кгс/м, номинальный ход выходного органа 0,25 оборота за 25с, Напряжение питания 220В. Частота 50Гц
Таблица.Упрощённая спецификация технических средств.
8. Техническиесредства автоматизации
БАЙКАЛ-МК гигрометркулонометрический стационарный
/>
Предназначен дляизмерений объемной доли влаги в азоте, кислороде, водороде, углекислом газе,воздухе и их смесях, а также в инертных и других газах, не взаимодействующих сфосфорным ангидридом, и представляет собой стационарный прибор непрерывногодействия. Принцип действия гигрометра основан на кулонометрическом методеизмерения. Гигрометр выпускается в 3-х исполнениях:
— с датчиком на высокоедавление (от 0,16 до 40 МПа);
— с датчиком на низкоедавление (от 0,03 до 0,16 МПа);
— с датчиком наразрежение (от минус 0,005 до плюс 0,03 МПа).
Гигрометр используется вхимической, нефтехимической промышленности, на предприятиях по производствуполупроводников, микросхем, микроконтроллеров, полимерных материалов,легированных сталей, а также в атомной промышленности и наземных космическихобъектах. Показатели конкурентоспособности:
— выбор единиц измеренийпо влажности с отображением на дисплее: ppm, мг/м3, °С т.р.;
— наличие интерфейсаRS-485 для связи с ЭВМ;
— наличие функциипочасового и суточного архива с энергонезависимой памятью;
— дисплей повышенной яркости;
— автоматический выбордиапазонов измерений;
— высокая точность инадежность;
— устройство сигнализациио неисправности чувствительного элемента;
— устройство задания исигнализации о превышении в анализируемом газе заданного значения объемной доливлаги;
— активная защитачувствительного элемента по напряжению и влажности;
— измерительная схемагигрометра выполнена на микроконтроллере;
— возможность реализацииальтернативной независимой поверки при отсутствии эталонов;
— возможность размещенияблоков гигрометра друг от друга на расстоянии до 300 м.
/>
/>
ADAM-4013 1-канальныймодуль аналогового ввода сигнала стермосопротивления
/>
/>
/>
Вывод
Разработан проектавтоматической системы регулирования промышленного кондиционера. Данный проектвключает следующие элементы:
1) Математическоеобеспечение: разработана математическая модель объекта виде матриц входов,внутренних состояний и выходов; данные матрицы переведены в дискретное время;разработан многомерный ПИ регулятор. Все расчеты проведены автоматически всреде Matlab.
2) Техническоеобеспечение: разработан функциональная схема автоматизации, подобранооборудование для технической реализации данной системы.
3) Программное обеспечение:разработана программа, моделирующая поведение системы.
Испытание даннойпрограммы показало удовлетворительные результаты, что говорит о том чторазработанное математическое обеспечение адекватно объекту автоматизации
Литература
1. Стопакевич А.А.Теория систем и системный анализ. Учебник для вузов.- Киев: ВИПОЛ, 1996.-200 с.
2. Стопакевич А.А.Сложные системы: анализ, синтез, управление. Монография. — Одесса: КРЕД,2004.-278 с.
3. Демченко В.А.Автоматизация и моделирование технологических процессов АЭС и ТЭС.- Одесса:Астропринт, 2001.-308с.
4. Потемкин В.Г.,Рудаков П.И. Matlab 5.0 для студентов. — М.: Диалог-МИФИ, 1999.-448с.
5. Стопакевич А.А.Matlab. Методические указания к лабораторным работам, курсового и дипломногопроектирования. — Одесса, 2000.-18 с.
6. Каталог продукциифирмы ProSoft. — М.,2003.-178 с.
7. Чистяков В.С.Краткий справочник по теплофизическим измерениям. — М.: Энергоатомиздат,1990.-320 с.
Приложение А
Текст программы
A=[-1/118 0 0 0 0 0 0 0 00 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0;
1/26.7 -1/26.7 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 00 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0;
0 4/14 -2/14 00 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0;
0 0 0 -1/13000 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0;
0 0 0 4/80 -2/800 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0;
0 0 0 0 0 -1/1180 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0;
0 0 0 0 0 1/26.7-1/26.7 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0;
0 0 0 0 0 0 4/-14-2/14 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0;
0 0 0 0 0 0 0 0-1/118 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0;
0 0 0 0 0 0 0 01/26.7 -1/26.7 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0;
0 0 0 0 0 0 0 00 4/14 -2/14 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0;
0 0 0 0 0 0 0 00 0 0 -1/430 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0;
0 0 0 0 0 0 0 00 0 0 4/80 -2/80 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0;
0 0 0 0 0 0 0 00 0 0 0 0 -1/470 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0;
0 0 0 0 0 0 0 00 0 0 0 0 4/170 -2/170 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0;
0 0 0 0 0 0 0 00 0 0 0 0 0 0 -1/480 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0;
0 0 0 0 0 0 0 00 0 0 0 0 0 0 4/180 -2/180 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0;
0 0 0 0 0 0 0 00 0 0 0 0 0 0 0 0 -1/430 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0;
0 0 0 0 0 0 0 00 0 0 0 0 0 0 0 0 4/100 -2/100 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0;
0 0 0 0 0 0 0 00 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 -1/840 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0;
0 0 0 0 0 0 0 00 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 4/100 -2/100 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0;
0 0 0 0 0 0 0 00 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 -1/800 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0;
0 0 0 0 0 0 0 00 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 4/250 -2/250 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0;
0 0 0 0 0 0 0 00 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 -1/570 0 0 0 0 0 0 0 0 0;
0 0 0 0 0 0 0 00 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 4/300 -2/300 0 0 0 0 0 0 0 0;
0 0 0 0 0 0 0 00 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 -1/450 0 0 0 0 0 0 0;
0 0 0 0 0 0 0 00 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 4/150 -2/150 0 0 0 0 0 0;
0 0 0 0 0 0 0 00 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 -1/640 0 0 0 0 0;
0 0 0 0 0 0 0 00 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 4/220 -2/220 0 0 0 0;
0 0 0 0 0 0 0 00 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 -1/540 0 0 0;
0 0 0 0 0 0 0 00 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 4/300 -2/300 0 0;
0 0 0 0 0 0 0 00 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 -1/950 0;
0 0 0 0 0 0 0 00 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 4/480 -2/480];
B=[6.5/118000;
0000;
0000;
0-6.1/130000;
0000;
006.5/1180;
0000;
0000;
0 006.5/118;
0 000;
0 000;
00.4/43000;
0000;
000.3/4700;
0000;
0000.9/480;
0000;
-0.7/430000;
0000;
00.2/84000;
0000;
000.9/8000;
0000;
0000.5/570;
0000;
-0.1/450000;
0000;
00.1/64000;
0000;
000.1/5400;
0000;
0000.2/950;
0000];
%B=[ 0 0 0 0;00.4/430 0 0;0 0 0 0;0 0 0.3/470 0;0 0 0 0;0 0 0 0.9/480;0 0 0 0;-0.7/430 0 0 0;00 0 0;0 0.2/840 0 0;0 0 0 0;0 0 0.9/800 0;0 0 0 0;0 0 0 0.5/570;0 0 0 0;-0.1/4500 0 0;0 0 0 0;0 0.1/640 0 0;0 0 0 0;0 0 0.1/540 0;0 0 0 0;0 0 0 0.2/950;0 0 0 0];
C=[0 -1 1 -1 10 -1 -1 0 -1 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0;
0 0 0 0 0 0 0 00 0 0 -1 1 -1 1 -1 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0;
0 0 0 0 0 0 0 00 0 0 0 0 0 0 0 0 -1 1 -1 1 -1 1 -1 1 0 0 0 0 0 0 0 0;
0 0 0 0 0 0 0 00 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 -1 1 -1 1 -1 1 -1 1];
dt=0.1/max(abs(eig(A)));%0.25
D=zeros(4);
t=[0:dt:5000];
[AdBd]=c2d(A,B,dt);
G=length(t);
y=dstep(Ad,Bd,C,D,1,G);
figure(1)
subplot(4,4,1);plot(t,y(:,1));grid;ylabel(‘y1, РЎ’);title(‘Razgonu1,1%’);
subplot(4,4,5);plot(t,y(:,2));grid;ylabel(‘y2, РЎ’);
subplot(4,4,9);plot(t,y(:,3));grid;ylabel(‘y3, РЎ’);
subplot(4,4,13);plot(t,y(:,4));grid;ylabel(‘y4, РЎ’);
y=dstep(Ad,Bd,C,D,2,G);
subplot(4,4,2);plot(t,y(:,1));grid;ylabel(‘y1, РЎ’);title(‘Razgonu2,1%’);
subplot(4,4,6);plot(t,y(:,2));grid;ylabel(‘y2, РЎ’);
subplot(4,4,10);plot(t,y(:,3));grid;ylabel(‘y3, РЎ’);
subplot(4,4,14);plot(t,y(:,4));grid;ylabel(‘y4, РЎ’);
y=dstep(Ad,Bd,C,D,3,G);
subplot(4,4,3);plot(t,y(:,1));grid;ylabel(‘y1, РЎ’);title(‘Razgonu3,1%’);
subplot(4,4,7);plot(t,y(:,2));grid;ylabel(‘y2, РЎ’);
subplot(4,4,11);plot(t,y(:,3));grid;ylabel(‘y3, РЎ’);
subplot(4,4,15);plot(t,y(:,4));grid;ylabel(‘y4, РЎ’);
y=dstep(Ad,Bd,C,D,4,G);
subplot(4,4,4);plot(t,y(:,1));grid;ylabel(‘y1, РЎ’);title(‘Razgonu4,1%’);
subplot(4,4,8);plot(t,y(:,2));grid;ylabel(‘y2, РЎ’);
subplot(4,4,12);plot(t,y(:,3));grid;ylabel(‘y3, РЎ’);
subplot(4,4,16);plot(t,y(:,4));grid;ylabel(‘y4, РЎ’);
A1=[Ad zeros(33,4);C eye(4)];
B1=[Bd;zeros(4)];
C1=[zeros(4,33)eye(4)];
Q=[eye(33)zeros(33,4);zeros(4,33) eye(4)];
R=eye(4);
Q1=eye(37);
R1=eye(4);
K=dlqr(A1,B1,Q,R);
L=dlqr(A1′,C1′,Q1,R1)’;
K1=K(:,1:33);
K2=K(:,34:37);
L1=L(1:33,:);
L2=L(34:37,:);
Ar=[Ad-Bd*K1-Bd*K2-L1 L1; C eye(4)-L2 L2; zeros(4,33) zeros(4) eye(4)];
Br=[zeros(33,4);zeros(4); eye(4)];
Cr=[-Kzeros(4)];
x=zeros(33,1);xr=zeros(41,1); u=zeros(4,1);
yy=[];uu=[];f=[0.5;0.5;0.5;1];z=[7;0.8;1.5;2.8];
for i=1:10000,
y=C*x; e=-z+y;
u=Cr*xr; xr=Ar*xr+Br*e;
y=C*x; x=Ad*x+Bd*(u+f);
yy=[yy; y’];uu=[uu; u’];
end
x1=x; xr1=xr;u1=u;
figure(2)
subplot(4,4,2);plot(yy(:,1));grid;ylabel(‘y1,C’);title(‘y1’);
subplot(4,4,4);plot(yy(:,2));grid;ylabel(‘y2,C’);title(‘y2’);
subplot(4,4,6);plot(yy(:,3));grid;ylabel(‘y3,C’);title(‘y3’);
subplot(4,4,8);plot(yy(:,4));grid;ylabel(‘y4,C’);title(‘y4’);
subplot(4,4,1);plot(uu(:,1));grid;ylabel(‘u1,%’);title(‘u1’);
subplot(4,4,3);plot(uu(:,2));grid;ylabel(‘u2,%’);title(‘u2’);
subplot(4,4,5);plot(uu(:,3));grid;ylabel(‘u3,%’);title(‘u3’);
subplot(4,4,7);plot(uu(:,4));grid;ylabel(‘u4,%’);title(‘u4’);
Функциональная схемаавтоматизации приведенана рисунке
/>
/>
Рисунок – Функциональнаясхема автоматизации