Понятие математического моделирования. Описание объекта и формулирование целей. Рассмотрение правил составления модель системы автоматического регулирования температуры воды на выходе из проточной емкости. Построение графической зависимости процесса.
Аннотация к работе
Автоматизированный технологический комплекс включает в себя проточную емкость, в которую установлен паровой подогреватель воды.В данном задании, для моделирования системы управления, нам необходимо рассмотреть только тепловые процессы, протекающие в объекте. Данный объект представляет собой аппарат с идеальным перемешиванием потока (температура во всех точках аппарата одинакова). Поэтому математическая модель - модель с сосредоточенными параметрами. Также будем считать, что теплофизические параметры от температуры не зависят. Отсюда, система допущений: теплофизические параметры считаем величинами постоянными; теплоемкостью материала реактора пренебрегаем; инерционность канала регулирования считаем пренебрежимо малой по сравнению с инерционностью объекта; - запаздыванием при передаче управляющего воздействия пренебрегаем; - пар конденсируется полностью; - считаем толщину стенки змеевика бесконечно малой.Возмущающим воздействием является изменение расхода воды на входе в объект, регулируемый параметр - температура воды в проточной емкости, управляющее воздействие - изменение расхода греющего пара на входе в змеевик за счет изменения степени открытия клапана.В соответствии с принятой системой допущений структурная схема нашего объекта будет выглядеть следующим образом: Рисунок 3 - Структурная схема объекта где Qв - приходящий тепловой поток воды , Дж/с;. В проточной емкости происходит перенос тепла от греющего пара к воде, протекающей через емкость.Кроме объекта регулирования САР температуры содержит первичный преобразователь, ПИ-регулятор и исполнительное устройство в виде клапана (см. рисунок 1).Зависимость, по которой выходной сигнал ПП Y(t) преобразуется в регулирующее воздействие, U называется законом регулирования.Учитывая уравнения (11), (12), (13), (14), (15), (16) и (18) получим модель динамики САР температуры: (19) 6. Создание модели САР температуры в приложении MATLAB 6.5 Для визуализации и практического выполнения задания воспользуемся приложением MATLAB 6.5. Для построения схемы моделируемого объекта в подприложении Simulink(приложение, ориентированное на моделирование динамических систем с использованием функциональных блоков) воспользуемся следующими блоками:Для определения всех констант создаем М-файл "kurs.m": Рисунок 5 - Создание М-файла В этом файле описываем все заданные константы, а также начальные значения, найденные из моделей статики.Simulink создаем отдельно объект: Рисунок 6 - Создание модели объекта.Аналогично создаем модель ПИ-регулятора и маскируем в подсистему "ПИ-Регулятор": Рисунок 9 - Маскированная подсистема "ПИ-Регулятор" где блоки: "k" - для умножения ошибки регулирования на коэффициент усиления;.После объединения всех созданных нами подсистем, объединяем их в соответствии со структурной схемой САР температуры (Рисунок 2). Рисунок 11 - Модель САР температуры Процесс моделирования проводим в интервале времени от 0 до 1000 с. В результате получаем следующие графики переходного процесса при настройках регулятора Ку=1 и Ти=1(рисунок 12, 13): Рисунок 12 - Переходный процесс в САР температуры Рисунок 13 - Регулирующее воздействие ПИ-регулятора