Преддипломная практика

2.1. Теоретические аспекты системы регулирования температуры теплоносителя на выходе смесителя с нечеткими регуляторами.

Системы контролируемого управления температурой теплоносителя на выходе смесителя, в настоящее время, применяют практически во всех инженерных системах, приборах, которые служат для передачи тепла, при разработке реакторов, теплообменных агрегатов, а также широко используются и в пищевой и химической промышленности. Стоит ли говорить о том, что в этих случаях к таким системам будут предъявляться очень высокие требования.

- отклонение температуры системы от заданных значений в установившемся режиме не должно превышать 0,5 °С;
- время регулирования не должно превышать 120 с;
- перерегулирование не должно превышать более 2 %;
- возможность регулирования температуры теплоносителя непосредственно на входе в технологический агрегат;
- достаточная простота технической реализации, которая без существенной переделки устройств автоматики обеспечивает широкое тиражирование действующих систем водоподготовки.
В задании требуется обеспечить требуемый расход и температуры теплоносителя на выходе смесителя при изменениях объёма смешиваемых носителей и температуры. Создадим математическую модель в среде MatLa, исследуем систему регулирования температуры теплоносителя на выходе удаленной магистрали с нечеткими регуляторами и приведём показатели качества системы, как в переходном, так и в установившимся режимах
Требуемая температура теплоносителя ₃ устанавливается в процессе смешивания двух исходных компонент (это, например, могут быть горячая и холодная вода). В исследуемой системе регулируются объёмные расходы горячей и холодны воды (Vг и Vx соответственно) поддерживая на выходе смесителя заданный расход теплоносителя: V=Vг+Vx.
Запишем уравнения связывающие значения объёма V и значения температуры  при смешивании без отвода тепла двух компонент теплоносителя с разными температурами:
(2.1)
. (2.2)
На выходе смесителя теплоносителя, для заданных температуры ₃ и объёме V₃, заданные объёмы холодной и горячей воды вычисляются из уравнений (2.1) по формулам:
.

На рисунке 2.1 изображена структурная схема для многосвязной системы управления расходом и температурой теплоносителя.

Пунктирные квадраты 1 и 2 (рис. 2.1.) в объекте управления составлены на основе формул (2.2) и (2.3) соответственно.
Температуры исходных компонент теплоносителя на схеме обозначены _ГН и _ХН (горячий и холодный соответственно), а измеренные значения соответственно - _Г и _Х.
Описание динамических свойств датчиков температуры горячего и холодного теплоносителей задаются передаточной функцией:
. (2.3)

Рис. 2.1. Структурная схема САУ.

В установившемся режиме по объемным расходам обоих исходных теплоносителей при _г = _гн и _х = _хн будем иметь:

(2.4).
и
.

На выходе смесителя, с учётом поправок времени прохождения теплоносителей по исполнительным механизмам (двигатели и управляющие заслонки) до датчиков, передаточная функция для динамики установления температурного равновесия, а также инерционные свойств температурного датчика смеси:

. (2.5)
Описание динамических свойств исполнительных механизмов осуществляется передаточной функцией:
. (2.6)
В системе управления коэффициент К задаёт глубину температурной коррекции.