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
Система уравнений для звеньев, полученная в разделе 2.2 Методических указаний [1], позволяет провести исследование статических и динамических характеристик объекта как единой системы. Процедура исследования предусматривает решение такой системы уравнений с целью вычисления значений основных переменных (te2 и tp2) в переходном процессе в различные моменты времени. При этом исследуется реакция объекта на отдельные возмущения, поступающие по различным каналам, например, по каналам расхода, закрытия клапана подачи и температуры, соответственно, энергоносителя dge, dye, dte1 и продукта dgp, dyp, dtp1. Также может быть исследована реакция объекта на суммарное одновременное воздействие по нескольким каналам – суммарное максимальное возмущающее воздействие.
Решение указанной системы уравнений, в которую входят уравнения алгебраического и дифференциального типов, целесообразно осуществлять по методике численного интегрирования.
По результатам обследования ТО как объекта управления, а также производственных ситуаций, возникающих при его эксплуатации, составлена таблица информационного обеспечения (табл. 1), в которой указаны численные значения параметров, используемых при анализе объекта.
Таблица 1 (начало)
Информационное обеспечение исследования ТО
|
Параметры объекта управления |
|||
|
Обозна-чение |
Единица измерения |
Значение (min / nom / max) |
Наименование |
|
Константы и конструктивные характеристики теплообменника |
|||
|
cp |
кДж/(кг · ºС) |
4,1 |
удельная теплоёмкость продукта |
|
vp |
м3 |
100 |
объем продукта, находящегося в ТО |
|
pp |
кг/м3 |
1000 |
плотность продукта |
|
fp |
м2 |
400 |
площадь поверхности теплообмена продукта |
|
Таблица 1 (окончание) |
|||
|
up |
кДж/(с · м2 · oС) |
0,060 |
коэффициент теплопередачи продукта |
|
ce |
кДж/(кг · oС) |
4,2 |
удельная теплоемкость энергоносителя |
|
ve |
м3 |
100 |
объем энергоносителя, находящегося в ТО |
|
pe |
кг/м3 |
1000 |
плотность энергоносителя |
|
fe |
м2 |
400 |
площадь поверхности теплообмена энергоносителя |
|
ue |
кДж/(с · м2 · oС) |
0,065 |
коэффициент теплопередачи энергоносителя |
|
Возмущающие воздействия (возмущения) |
|||
|
tp1 |
oС |
10 |
температура продукта на входе в ТО |
|
dtp1 |
oС |
–8 / 0 / +10 |
возможные отклонения tp1 |
|
gp |
кг/с |
40 |
расход продукта из промежуточного накопителя |
|
dgp |
кг/с |
–10 / 0 / +20 |
возможные отклонения gp |
|
te1 |
oС |
50 |
температура энергоносителя на входе ТО |
|
dte1 |
oС |
–10 / 0 / +20 |
возможные отклонения te1 |
|
ge |
кг/с |
60 |
расход энергоносителя |
|
dge |
кг/с |
–20 / 0 / +20 |
возможные отклонения ge |
|
Управляющие воздействия |
|||
|
yp |
%ХРО |
50 |
закрытие клапана подачи продукта: 0% - полностью открыт, 100% - полностью закрыт |
|
dyp |
%ХРО |
–40 / 0 / +40 |
возможные отклонения yp |
|
ye |
%ХРО |
50 |
закрытие клапана подачи энергоносителя: 0% - полностью открыт, 100% - полностью закрыт |
|
dye |
%ХРО |
–40 / 0 / +40 |
возможные отклонения ye |
|
Основные переменные (значения в начальный момент времени) |
|||
|
tp2 |
oС |
14,21 |
температура продукта на выходе ТО |
|
te2 |
oС |
47,26 |
температура энергоносителя на выходе ТО |
Для расчета характеристик объекта управления разработан программный шаблон хар ТО.xls, реализующий аналоговую модель ТО в виде «считающих таблиц» Excel с применением макросов.
На листе Константы шаблона (рис. 3) в столбцах А и В внесены обозначения и численные значения констант и конструктивных характеристик ТО из табл. 1, а также значение выбранного шага интегрирования dτ = 10 с. При открытии шаблона в окне «Предупреждение системы безопасности» необходимо выбрать «Не отключать макросы».
Рис. 3. Фрагмент листа Константы программного шаблона хар ТО.xls
На листе Расчетная шаблона в строках 1-4 указаны номинальные nom значения возмущающих и управляющих воздействий ge, dge, ye, dye, gp, dgp, yp, dyp, te1, dte1, tp1 и dtp1, а также их минимальные min и максимальные max допустимые значения – диапазоны варьирования (рис. 4).
|
|
A |
B |
C |
D |
E |
F |
G |
H |
I |
J |
K |
L |
M |
|
1 |
|
ge |
dge |
ye |
dye |
gp |
dgp |
yp |
dyp |
te1 |
dte1 |
tp1 |
dtp1 |
|
2 |
min |
|
-20 |
|
-40 |
|
-10 |
|
-40 |
|
-10 |
|
-8 |
|
3 |
max |
|
20 |
|
40 |
|
20 |
|
40 |
|
20 |
|
10 |
|
4 |
nom |
60 |
0 |
50 |
0 |
40 |
0 |
50 |
0 |
50 |
0 |
10 |
0 |
|
Рис. 4. Фрагмент 1 листа Расчетная программного шаблона хар ТО.xls |
Для получения заданной статической характеристики объекта, например, зависимости температуры продукта на выходе ТО от возможного отклонения закрытия клапана подачи энергоносителя tp2 = f(dye), необходимо на листе Расчетная программного шаблона хар ТО.xls осуществить следующие действия (рис. 5):
Для получения заданной динамической характеристики объекта, например, изменения во времени температуры энергоносителя на выходе ТО te2 = f(τ) при поступлении возмущающего воздействия dge, необходимо на листе Расчетная программного шаблона хар ТО.xls осуществить следующие действия (рис. 6):
где ТП – постоянная времени объекта,
k – коэффициент передачи объекта
и составить переходную функцию объекта, например, в виде
.
Рис. 5. Фрагмент 2 листа Расчетная программного шаблона хар ТО.xls
Рис. 5. Фрагмент 3 листа Расчетная программного шаблона хар ТО.xls
Использованная литература:
PAGE 5