Преддипломная практика

2.3. Расчёты и результаты математического анализа системы для регулирования температуры теплоносителя на выходе смесителя с нечеткими регуляторами, полученные в системе MATLAB

В качестве исходных параметров структурной схемы (рис. 2.2) были приняты следующие значения:

Результат работы нечеткого HOT-регулятора в среде MATLAB представлен на рис. 2.12.

Результат работы нечеткого COLD-регулятора в среде MATLAB представлен на рис. 2.13.



Рис. 2.12. Результат работы нечеткого HOT-регулятора.



Рис. 2.13. Результат работы нечеткого COLD-регулятора.

В результате решения задачи оптимизации параметров регуляторов и коэффициента К:

Осциллограммы установления температурного равновесия при подаче на вход смесителя горячего пара и холодной воды (рис.2.14а). Степень перерегулирования равна 1 С, что соответствует 1.5% (рис.2.14б).

На рис. 2.15 приведены осциллограммы изменения объёмных расходов пара (рис.2.15а) и холодной воды (рис.2.15б) при подаче на вход смесителя.



Рис.2.14а.

Рис.2.14б

Рис.2.15а.

Рис.2.15б.

2.4. Теоретические аспекты нечеткой супервизорной системы автоматического управления лабораторным термостатом

Лабораторный термостат ЛТН-02М предназначен для обеспечения теплового режима стеклянных вискозиметров при определении вязкости нефтепродуктов в области положительных температур.

Термостат конструктивно состоит из двух блоков: термостатирующей бани и блока управления (рис. 2.16 и рис. 2.17).



Рис. 2.16. Термостат. Вид спереди.

Рис.2.17. Термостат. Вид сверху.

Объектом управления в рассматриваемой системе является термостатирующая баня с размещенными в ней вискозиметрами. Структурная схема объекта управления приведена на рис. 2.18.

Рис. 2.18. Структурная схема САУ

E(t) – аддитивная случайная помеха, отражающая действие не учитываемых факторов (шум наблюдения).

Входным сигналом объекта управления является относительное напряжение, подаваемое на нагреватель u_нагр[%], а выходным - температура, поддерживаемая в термостатирующей бане. Задачей управления является поддержание в термостатирующей бане заданной температуры.
Параметры нелинейного элемента определялись с помощью активного эксперимента.
Определив параметры блока НЭ и используя экспериментальные данные , можно установить пары . Далее применяя к набору пар рекуррентный метод наименьших квадратов, была проведена параметрическая идентификация блока ЛДЗ объекта управления. Передаточная функция ЛДЗ объекта управления имеет вид:
.
В результате проведенной параметрической идентификации объекта управления были получены следующие параметры объекта: постоянная времени инерционного звена Т = 52 мин, коэффициент усиления инерционного звена k=3, время запаздывания =2 мин.
Для улучшения качества работы лабораторного термостата была поставлена задача разработать нечеткую супервизорную систему управления лабораторным термостатом. В результате была получена структурная схема САУ рис.2.19 [2].

Рис. 2.19. Структурная схема нечеткой супервизорной САУ лабораторным термостатом.