Mavzu: Issiqlik almashinish jarayonlarini modellashtirish. Ish

Dasturiyqism
Issiqlikalmashtirgichdagiharoratninazorat qilish
Ushbu misolda kimyoviy reaktordagi haroratni issiqlik almashtirgich qurilmasi orqali teskari aloqa va to’g’ri aloqa kompensatorlari orqali loyihalash tasvirlangan.


Issiqlik almashtirgichdagijarayon

Kimyoviy reactor bu aralashtirgichli bak hisoblanadi va rasmi pastda keltirilgan. Tepa qismidan suyuqlik beriladi va bakka aralashtirish uchun pastga tushadu. Rezervuarda suyuqlikning temperaturasi bug’ning miqdorini o’zgartirish yo’li o’zgarmasdan saqlab turish kerak. Bunda issiqlik almashtirgichning pastgi quvuridagi rostlovchi klapan orqali bug’ beriladi. Ushbu jarayondagi g’alayonlarning asosiy manbai kirish oqimining harorat o'zgarishi hisoblanadi.
1-rasm: Issiqlik almashtirgich bilan aralashtirish reaktori.
Issiqlikalmashinuvchisidinamikasinimodellashtirishuchuno'lchangan ma'lumotlardan foydalanish
Issiqlik almashtirgich xarakteristikasining birinchi tartibli va o'lik vaqt modelini olish uchun V klapan kuchlanishidagi qadam buzilishini kiriting va vaqt o'tishi bilan T tank haroratiga ta'sirini yozing. Oddiylashtirilgan birliklarda o'lchangan javob quyida ko'rsatilgan:
Matlab bosh oynasiga quyidagi buyruqni kiritamiz.
heatex_plotdata
title('Bug klapanining birlik kuchlanish uzgarishiga ulchangan javobi')
Bundan keyin quyidagi grafik paydo bo’ladi:

					5311000-TJA KURS LOYIHASI	Varaq
						22
Oʻzg.	Varaq	Hujjat №	Imzo	Sana

t1 va t2 qiymatlari javobning yakuniy qiymatining 28,3% va 63,2% ni tashkil etadigan vaqtlardir. Issiqlik almashtirgich uchun vaqt o'zgarmas tau va o'lik vaqt tetasini hisoblash uchun siz ushbu qiymatlardan foydalanishingiz mumkin va bularni dasturga kiritamiz. t1 = 16.7; t2 = 34; tau = 3/2 * ( t2 - t1 ) theta = t2 - tau Birinchi darajali va o'lik vaqtni o'lchangan javob bilan taqqoslash orqali ushbu hisob-kitoblarni tasdiqlaymiz. s = tf('s'); Gp = exp(-theta*s)/(1+tau*s)
					5311000-TJA KURS LOYIHASI	Varaq
						23
Oʻzg.	Varaq	Hujjat №	Imzo	Sana

Keyin ikkita grafikni solishtiramiz. hold on, step(Gp), hold off title('Birlik uzgarishga Tajribaviy va simulyatsiya qilingan javoblar'); Tajribaviy grafik qizil, simulyatsiya qilingani esa ko’l rangda ekranda chiqadi. \ Teskari aloqa
					5311000-TJA KURS LOYIHASI	Varaq
						24
Oʻzg.	Varaq	Hujjat №	Imzo	Sana

Ochiq boshqarish prinsipining blok diagrammasi quyida ko'rsatilgan. Disturbance – g’alayon Voltage – kuchlanish Uzatish funksiyasi quyidagicha 𝑒−8.05𝑠 ^𝐺^𝑝^(^𝑠^)^=25.95𝑠 + 1 Modellashtiriladi va V kuchlanish o’zgarishi bilan bug’ klapanini ochilishiga harakat qiladi. Bakdagi T temperature unga halaqit beradi. Bunda uning uzatish funksiyasi 𝑒−32𝑠 ^𝐺^𝑝^(^𝑠^)^=25𝑠 + 1 Modellashtiriladi. d ning o’zgarishi temperaturaga ta’sir etadi. Rezervuarning T haroratini rostlash uchun unga berilgan set point ni Tsp quyidagi struktura bo’yicha ya’ni klapan ochilishini teskari aloqa sifatida olamiz. (V kuchlanish): 3 – rasm Teskari aloqa bilan ulanish Ushbu konfiguratsiyada PI rostlagich 1 𝐶^(𝑠^)= 𝐾𝑐 (1 + 𝑇 𝑠) 𝑐 V kuchlanishni Tsp-T oraliqqa istalgan va o’lchangan qiymat oralig’iga asoslanib hisoblaydi. Kontroller parametrlari uchun mos qiymatlarni tanlash uchun ITAE formulalaridan foydalanishingiz mumkin: 𝜃 −0.977 𝐾𝑐 = 0.859 ∙ (𝜏)
					5311000-TJA KURS LOYIHASI	Varaq
						25
Oʻzg.	Varaq	Hujjat №	Imzo	Sana

𝜃 0.68 𝜏 ^𝜏^𝑐^=^(𝜏^)^∙0.674 Kc=0.859*(theta/tau)^(-0.977) tauc=(tau/0.674)*(theta/tau)^0.68 C=Kc*(1+1/(tauc*s)); ITAE kontrolleri qanchalik yaxshi ishlashini ko'rish uchun qayta aloqa zanjirini yoping va belgilangan nuqta o'zgarishiga javobni simulyatsiya qiling: Tfb = feedback(ss(Gp*C),1); step(Tfb), grid on title('Urnatilgan qiymatning T_{sp}ning birlik uzgarishga javob reaksiyasi') ylabel('Rezeruardagi harorat')
					5311000-TJA KURS LOYIHASI	Varaq
						26
Oʻzg.	Varaq	Hujjat №	Imzo	Sana

Qayta rostlash bir qancha tez bo'lib, turg'unlik zaxirasiga qaraydigan bo'lsak kuchaytirishi sustroq ko’rinadi. margin(Gp*C), grid Kc proportsional kuchaytirish koeffitsiyentini kamaytirish hisobiga turg’unlikni mustahkamlaydi: C1 = 0.9 * (1 + 1/(tauc*s)); margin(Gp*C1), grid
					5311000-TJA KURS LOYIHASI	Varaq
						27
Oʻzg.	Varaq	Hujjat №	Imzo	Sana

step(Tfb,'b', feedback(ss(Gp*C1),1),'r') legend('Kc = 2.69','Kc = 0.9') To’g’ri boshqarish Eslatib o'tamiz, kirish haroratining o'zgarishi tankdagi harorat o'zgarishining asosiy manbai hisoblanadi. Bunday buzilishlarni rad etish uchun, teskari aloqani boshqarishga alternativa quyida ko'rsatilgan oldinga uzatish arxitekturasi keltirilgan:
					5311000-TJA KURS LOYIHASI	Varaq
						28
Oʻzg.	Varaq	Hujjat №	Imzo	Sana

Ushbu konfiguratsiyada F oldinga uzatish regulyatori bug 'klapanining ochilishini (V kuchlanish) sozlash uchun kirish harorati o'lchovlaridan foydalanadi. Shunday qilib, oldinga besleme nazorati kirish haroratining o'zgarishi ta'sirini taxmin qiladi va oldini oladi. To'g'ridan-to'g'ri hisoblash shuni ko'rsatadiki, harorat buzilishi d dan tank harorati T ga umumiy o'tish formulasi 𝑇 = (𝐺𝑝𝐹 + 𝐺𝑑) Mukammal g’alayonni rad etishni talab qiladi 𝐺𝑑 25.95𝑠 + 1 𝐺𝑝𝐹 + 𝐺𝑑 = 0 → 𝐹 = − = − 𝑒^−23.95𝑠 𝐺𝑝 25𝑠 + 1 Haqiqatda, modellashtirishdagi noaniqliklar g’alayonning aniq rad etilishiga to'sqinlik qiladi, ammo to’g’ri boshqarish oqimning buzilishi tufayli harorat o'zgarishini minimallashtirishga yordam beradi. To’g’ri boshqarish sxemasi qanday ishlashini yaxshiroq tushunish uchun ideal kechikishini 5 soniyaga oshiring va oqim haroratining bosqichma-bosqich o'zgarishiga javob reaksiyasini simulyatsiya qiling: Gd = exp(-32*s)/(25*s+1); F = -(25.95*s+1)/(25*s+1) * exp(-25*s); Tff = Gp * ss(F) + Gd; % d->T transfer with feedforward control step(Tff), grid title(' Kirish haroratidagi birlik galayonining tasiri ') ylabel('Rezeruardagi harorat')
					5311000-TJA KURS LOYIHASI	Varaq
						29
Oʻzg.	Varaq	Hujjat №	Imzo	Sana