Если у вас возникли сложности с курсовой, контрольной, дипломной, рефератом, отчетом по практике, научно-исследовательской и любой другой работой - мы готовы помочь.
Предоплата всего
Подписываем
Содержание.
1. Цель работы.
Разработать систему защиты реактора, исходя из того, что если температура в реакторе превысит заданную, например, за счет уменьшения подачи хладоагента, должен формироваться аварийный сигнал залива реактора водой. Сигнал о превышении температуры формируется по схеме «два из четырех».
Рисунок 1. Объект управления.
2. Теоретическая часть.
2.1. Описание работы системы.
Для осуществления качественной и стабильной работы реактора требуется наличие аварийной системы защиты, которая необходима для предотвращения перегрева реактора. На реакторе установлены 4 термопары, которые передают сигнал о существующей температуре на датчики температуры, которые, в свою очередь, формируют логический сигнал о текущем состоянии (температура превышена или нет), и передают его на логическое устройство. Логическое устройство формирует окончательный сигнал по соответствующей программе, и если этот сигнал «истина», то подается команда к заливу реактора водой, посредством открытия соответствующего клапана. То есть достигается поставленная цель – защита работы реактора.
2.2. Составление карт Карно.
Минимизация булевых функций может быть проведена одним из известных методов, к числу которых относится метод карт Карно. Карта Карно для n двоичных переменных представляет собой прямоугольную таблицу с числом клеток в ней, равной N=2n. Таким образом, для трех переменных карта Карно включает восемь клеток, для четырех - шестнадцать и т.д.
На карту Карно в так называемом циклическом коде Грея заносятся минтермы. Для четырех переменных карта Карно имеет вид, показанный на рисунке 2.
Минтерма – это сумма образованная следующим образом: . Например, у двух переменных имеются четыре минтерма: , , , .
Рисунок 2. Карта Карно для 4-х переменных.
На карте Карно в коде Грея по горизонтали перечисляются переменные X1, X2, а по вертикали - переменные Y1, Y2.
Метод карт Карно использует одну из известных аксиом алгебры Буля:
.
Можно сформулировать несколько правил, основанных на этой аксиоме (аксиома склеивания переменных).
Если минтермы расположены в соседних или крайних клетках строки или столбца, то ранг минтерма снижается на один порядок, а склеиванию подлежит переменная, входящая с разными показателями инверсии (Рис. 3).
Рисунок 3. Правила карты Карно.
В приведенной карте Карно исходное выражение содержит четыре минтерма четвертого ранга (16 букв), а минимизированное (тупиковое) выражение состоит из двух минтермов третьего ранга (6 букв).
.
Если минтермы образуют строку, столбец, квадрат или большой квадрат, то ранг минтерма снижается на два порядка, а склеиванию подлежат переменные, входящие с разными показателями инверсии.
Например, пусть задана карта Карно, в которую занесены семь минтермов четвертого ранга, образующие строку и столбец (Рис. 4), т.е. исходное булево выражение состоит из 28 букв, тупиковая форма содержит два минтерма второго ранга (4 буквы).
Рисунок 4. Пример карты Карно.
.
3. Расчетная часть.
3.1.Постановка задачи синтеза.
Объект управления представляет собой реактор, снабженный датчиками температуры D1, D2, D3, D4. Цель управления заключается в том, чтобы температура в колонне не превышала допустимый уровень. Сигнал F о превышении температуры в колонне формируется, если хотя бы два датчика из четырех сигнализируют об этом. Если сигнал F принимает истинное значение, то подается команда на открытие клапана И для залива реактора водой.
3.2. Формализация информации о входных и выходных переменных.
Введем следующие входные переменные:
1, если температура превысила допустимый уровень;
А =
0, если температура в норме.
1, если температура превысила допустимый уровень;
B =
0, если температура в норме.
1, если температура превысила допустимый уровень;
C =
0, если температура в норме.
1, если температура превысила допустимый уровень;
D =
0, если температура в норме.
Выходная переменная:
1, сигнал на открытие клапана И,
F =
0, сигнал на закрытие клапана И (если он открыт).
Составим таблицу состояний, в которой перечислим все возможные состояния в системе и значение выходного сигнала в каждом из случаев (Табл. 1).
Таблица 1. Таблица состояний.
|
A |
B |
C |
D |
F |
|
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
|
0 |
0 |
0 |
1 |
0 |
|
0 |
0 |
1 |
0 |
0 |
|
0 |
1 |
0 |
0 |
0 |
|
0 |
0 |
1 |
1 |
1 |
|
0 |
1 |
0 |
1 |
1 |
|
0 |
1 |
1 |
0 |
1 |
|
0 |
1 |
1 |
1 |
1 |
|
1 |
0 |
0 |
0 |
0 |
|
1 |
0 |
0 |
1 |
1 |
|
1 |
0 |
1 |
0 |
1 |
|
1 |
1 |
0 |
0 |
1 |
|
1 |
0 |
1 |
1 |
1 |
|
1 |
1 |
0 |
1 |
1 |
|
1 |
1 |
1 |
0 |
1 |
|
1 |
1 |
1 |
1 |
1 |
3.3. Формализация постановки задачи синтеза.
Составляем карту Карно (рис. 2), используя таблицу 1. На карте Карно выделяем контуры (группы) состоящие из 2n ячеек, имеющих значение единицы (Рис. 3). Контуры должны быть прямоугольными, а их число минимально.
|
CD AB |
01 |
11 |
10 |
00 |
|
01 |
1 |
1 |
1 |
0 |
|
11 |
1 |
1 |
1 |
1 |
|
10 |
1 |
1 |
1 |
0 |
|
00 |
0 |
1 |
0 |
0 |
Рисунок 5. Карта Карно для системы. Рисунок 6. Выделение контуров.
Получаем логические выражения для каждого из контуров:
1)
2)
3)
4)
5)
6)
Получаем общую нормальную дизъюнктивную форму для логического выражения на выходе системы:
3.4. Построение логической схемы.
Логическая схема соответствующая полученному выражению приведена на рисунке 7. Для реализации использовалась программная среда Electronics Workbench, построение на основе элементов OR, AND и NOT. На рисунке 8 приведена проверка функционирования сконструированной схемы по входным сигналам таблицы состояний (Табл.1).
Рисунок 7. Логическая схема для системы защиты реактора.
Рисунок 8. Проверка функциональности созданной схемы.
4. Вывод.
В результате выполнения работы была разработана система аварийной защиты реактора и сконструирована логическая модель для нее. Была произведена проверка функционирования созданной системы, в результате проведения который делаем вывод о полной её работоспособности и целесообразности применения. В общем можно считать, что цель данной курсовой работы достигнута.
Список использованной литературы.