Методические указания по выполнению лабораторных занятий по дисциплине «автоматизация технологических процессов»

 
Лабораторные занятия № 9 
Исследование автоматических регуляторов температуры в 
теплообменнике в программном комплексе MATLAB. 
температура масло автоматизация регулятор 
Существует несколько методов идентификации: аналитика диф. 
уравнений и экспериментальный способ. Мы выбираем экспериментальный. 
Метод Калмана состоит из ряда этапов: 
1) В процессе эксплуатации через строго фиксированные интервалы 
времени записываются значения выходных параметров; 
2) Выбирают наиболее простой вид аналитической модели; 
3) Решают разность уравнений и сравнивают полученные 
динамические хар-ки с экспериментом; 
4) При больших отклонениях задаются уравнения более высокого 
порядка и повторяют расчет. 
Таблица 6. Результаты мониторинга 
t
, ч 
0 
1 
2 
3 
4 
5 
6 
7 
8 
9 
1
2 
3
8,7 
5
4,9 
6
4,8 
7
0,7 
7
4,3 
7
6,6 
7
7,9 
7
8,7 
8
0 

---

Из данных наблюдения видно что температура изменилась с 12 до 80 за 
10 часов. Для идентификации используем разностное уравнение первого 
порядка. Для упрощения расчета примем интервал времени измерения 
замеров = 2ч 
Для минимизации суммы квадратов отклонений запишем функционал: 
F= 
Приравнивая к 0 частные производные от функционала получаем 
систему уравнений 
Таблица 7. m- точек эксперимента (4) 
t, ч 
0 
2 
4 
6 
8 
- 
54,9 
70,7 
76,6 
78,7 
- 
12 
54,9 
70,7 
76,6 
Таблица 8. Суммы необходимых значений 
282 
2
15 
141
39 
161
10 
462
25 

---

Подставляем найденные значения в формулы и получаем значения: 
368 
Разносное уравнение: 
Для проверки адекватности модели рассчитывают ряд значений при тех 
же интервалах. 
Сравнивая рассчитанные данные с данными эксперимента убеждаемся 
в адекватности модели объекта, что позволяет сделать вывод по возможности 
описания объекта диф. Уравнением первого порядка вида: 
, 
решение которого является 
Q=Qn; ;t = n * , n=1; 
T= = 2ч 
T - постоянная времени нагрева 
Дифур-е: 
; 
Данные диф. ур-я описываются инерционным звеном первого порядка: 

---

W(s) = ; 
В случаях если на объект действует единичное возмущение по каналу 
управления от регулирующего органа, то обьекта определяется отношением: 
Как правило для получения К, регулирующий орган перемещают на 
10% хода. 
Примем транспортное запаздывание, тогда передаточная функция 
объекта будет иметь вид: 
Расчетам имитационную модель САР с двумя видами регуляторов: 
1)выбираем ПИ- регулятор с 20% перерегулированием 
Получим следующие значение настроек: 
Апробация САР на имитационной модели (одноконтурная САР с 
обратной связью) в программе MatLab 

---

Переходный процесс: 
Таким образом, проведена динамическая идентификация, рассчитаны и 
апробированы на модели настройки ПИ-регулятора для САР температуры 
масла в теплообменнике. 
2) Выбор П- регулятора с 20% перерегулированием 
Получим следующие значение настроек: 
Апробация САР на имитационной модели (одноконтурная САР с 
обратной связью) в программе MatLab 

---

Переходный процесс: 
Таким образом, проведена динамическая идентификация, рассчитаны и 
апробированы на модели настройки П -регулятора для САР температуры 
масла в теплообменнике.