КУРС ЛЕКЦІЙ для студентів спеціальностей 091700 «Технологія зберігання, консервування та переробки молока»


НазваКУРС ЛЕКЦІЙ для студентів спеціальностей 091700 «Технологія зберігання, консервування та переробки молока»
Сторінка2/17
Дата05.04.2013
Розмір1.57 Mb.
ТипКурс лекцій
bibl.com.ua > Інформатика > Курс лекцій
1   2   3   4   5   6   7   8   9   ...   17

3.1. ПАРАМЕТРИЧНА СХЕМА


Об’єкти управління (ОУ) та об’єкти регулювання (ОР) відзначаються

великою різноманітністю і їх розрізняють: 1)за фізико-хімічною природою процесів, які в них відбуваються; 2)за принципом дії; 3) за конструкцією обладнання та іншими факторами.

Це можуть бути, наприклад, теплові апарати, випарники, холодильні камери, в яких як правило регулюється температура або тиск, або гідравлічні об’єкти, де необхідно підтримувати постійним рівень, витрати або концентрацію. Незважаючи на велику різноманітність ОУ (ОР) суть процесу управління ними з математичної точки зору є однаковим.

Для прийняття найбільш раціональних (оптимальних) рішень на управління будь-яким об’єктом задача управління ним формалізується, тобто, описується математичними залежностями.



Рис.3.1. Параметрична схема ОУ

Для отримання необхідних математичних залежностей будь-який процес може бути зображений у вигляді параметричної схеми (рис. 3.1), на якій виділяються основні групи параметрів, що характеризують стан процесу в будь-який момент часу.

Параметрична схема має вигляд квадрату, на сторонах якого зображують: з правої сторони Xі … Xn - вихідні регульовані змінні (параметри), що характеризують стан процесу, в якому він знаходиться під дією сумарної дії вхідних керуючих (ліва сторона) У…У та збурюючих Z…Z (верхня сторона) параметрів. Регульовані змінні Xі – Xn ще називають параметрами стану, а знизу знаходяться параметри спостереження (U1…Uі ). Дія на процес збурюючих параметрів, як правило, є випадковою. Крім цього в середині квадрату лініями із стрілочками показують вплив кожного із керуючих та збурюючих параметрів на кожну із регульованих змінних.

3.2. РЕЖИМИ РОБОТИ ТА МАТАМАТИЧНІ МОДЕЛІ ОУ

Існують два режими роботи об’єктів управління ОУ- статичні та динамічні.

У статичному (сталому) режимі ОУ знаходиться у стані рівноваги, коли приплив (надходження) речовини (або енергії), де ОУ = стоку речовини або енергії (її витратам), регульована змінна (параметр вихідний) не залежить від часу і є Xвих(t) = const.

З порушенням рівноваги між припливом і станом речовини або енергії має місце динамічний режим роботи, так як регульована величина починає змінюватись в часі Xвих(t)  const.

Обом режимам відповідає статична та динамічна модель ОУ, та відповідно їхня статична і динамічна характеристики.

Математичний опис процесів, що відбуваються в системі може бути аналітичним (за допомогою рівнянь), графічним (за допомогою графіків та структурних схем), та табличним. Такі рівняння або структури називаються математичними моделями (ММ) і мають на увазі, що при описі фізичних процесів за допомогою ММ завжди роблять деякі припущення.

При створенні ММ починають дослідження із простої ММ, яку при необхідності ускладнюють. ММ повинна по можливості повніше відображувати ОУ, а з іншого боку якомога простішою.

Під математичною моделлю (статичною або динамічною) розуміють сукупність математичних залежностей, які описують поведінку ОУ (описують зв’язки між вхідними параметрами ОУ), в сталому статичному режимі (статична модель) або в стані його переходу із одного сталого режиму в інший під дією збурення (динамічний режим), і ті умови (збурення, обмеження), в яких він працює і які суттєві для визначення задачі управління.


3.3. СТАТИЧНА МОДЕЛЬ ТА СТАТИЧНА ХАРАКТЕРИСТИКА ОУ

Для виведення рівнянь статичної моделі складають, як правило, рівняння матеріального та енергетичного балансу в сталому режимі, тобто, коли різниця притоку речовини (чи енергії) в об’єкт та їхні витрати дорівнюють нулю.

, або ,

де Gj та Gi – відповідно витрати речовини на притоку і витоку із ОУ, або по енергії відповідно, яка надходить в ОУ і витрачається.

В загальному вигляді система рівнянь, що описує статичний стан ОУ

із зосередженими параметрами, має вигляд системи із n рівнянь:

i = 1,2,…,n Xi = fi( X1, X2,…, Xn; Y1, Y2,…, Ym; Z1, Z2,…,ZJ )

де X1, X2,…,Xn - вихідні регульовані змінні; Y, Z- вхідні керуючі та збурюючи параметри.

Сукупність цих рівнянь з обмеженням складає статичну модель ОУ і використовується: для вибору параметрів обладнання, для конструювання обладнання з попередньо заданими властивостями, для оптимізації технологічного процесу. Сталий режим ОУ характеризує і статична характеристика, яка визначає залежність вихідної регульованої змінної Xвих від вхідної дії на об’єкт. Вона може бути по управляючій дії Ур і по збуренню Z. Якщо, наприклад, на ОУ діє одне збурення Z та одна управляюча дія Ур, то в загальному вигляді сталому режиму відповідають два рівняння:


Хвих

Z
Xвих = f(Uр); Xвих = f(Z).


ОУ

ОУ
У



Статична характеристика ОУ може бути лінійною і нелінійною.

Для лінійної характеристики ОУ (рис. 3.2) рівняння має вигляд:

Xвих = KXвих+ В , де K – коефіцієнт передачі об’єкта ( К = tg );

В – постійна величина.

Більшість елементів САР є нелінійними, мають нелінійні статичні характеристики і описуються нелінійними рівняннями. Для спрощення аналізу в багатьох випадках вдається їх лінеарізувати. Коли статична характеристика ОУ має вигляд безперервної кривої, то найбільш простим є графічний метод ліанеарізації (рис.3.3).



Рис. 3.2. Лінійна статична Рис. 3.3 Нелінійна статична

характеристика ОУ характеристика ОУ
У вузькому інтервалі зміни вхідної величини хв криву можна замінити дотичною до цієї кривої, яку можна розглядати як ділянку лінійної статичної характеристики. Лінеалізоване рівняння має вид:

Хвих = КХхв, де К – коефіцієнт передачі об’єкту.

Можна отримати статичну характеристику, яка по каналу управляючої дії Ур, так і по збуренню: Хвих = Ку Ур та Хвих = Kз Z .

Коефіцієнти передачі Ку та Кз показують на скільки змінится вихідна величина ОУ під впливом зовнішніх дій ( керуючих або збурення ).
3.4. ДИНАМІЧНА МОДЕЛЬ ТА ДИНАМІЧНІ ХАРАКТЕРИСТИКИ ОУ

Динамічний режим роботи ОУ є більш характерним, так як на ОУ постійно діють різні збурення. Суттєва особливість реальних ОУ полягає в розподілі їхніх параметрів у просторі, тобто, вони є об’єктами з розподіленими параметрами і їхнє значення утворює поле величин ( континуум ). У статиці ці значення чітко розподіляються вздовж просторової координати, наприклад, параметри потоків – у трубопроводах. При розробці ММ динаміки таких об’єктів доводиться використовувати диференціальні рівняння в частинних похідних, що приводить до значних труднощів в математичному моделюванні.

Тому по можливості уявляють собі об’єкт із зосередженими параметрами, коли значення параметра ( змінної ) в статиці та динаміці можна представити його величиною в одній точці. Наприклад, змішувач з інтенсивним перемішуванням середовища, коли температура чи концентрація у всьому об’ємі приблизно однакова. Тоді ММ динаміки – звичайні диференціальні рівняння. Реальні ОУ є нестаціонарними, тобто, змінюють свої характеристики з часом у процесі експлуатаціі. Наприклад, змінюється коефіцієнт тепло масообміну із-за накипу на поверхні теплообмінника. Такі ОУ по можливості теж вважають стаціонарними з незмінними характеристиками на певних відрізках часу.

Динамічна математична модель ОУ ( ДММ ) – це система рівнянь, які описують зміну вихідних регульованих змінних в часі, з урахуванням початкових умов та обмежень на значення вхідних і вихідних параметрів. Ці рівняння визначають поведінку об’єкта ОУ в перехідному процесі від одного стану рівноваги до іншого під час дїї збурення або після його припинення.

Для отримання математичного описання ДММ та динамічної характеристики будь-якого об’єкту регулювання, використовують два методи: аналітичний та експериментальний.
1   2   3   4   5   6   7   8   9   ...   17

Схожі:

КУРС ЛЕКЦІЙ з дисципліни “ОПТИМІЗАЦІЯ ТЕХНОЛОГІЧНИХ ПРОЦЕСІВ ГАЛУЗІ”...
Всі цитати, цифровий та фактичний матеріал, бібліографічні відомості перевірені. Написання одиниць відповідає стандартам
Навчально-методичний посібник для самостійного вивчення навчальної...
«Товарознавство і комерційна діяльність», 05170104 «Технологія зберігання, консервування та переробки м’яса», 05170107 «Технологія...
МІНІСТЕРСТВО ОСВІТИ І НАУКИ УКРАЇНИ НАЦІОНАЛЬНИЙ УНІВЕРСИТЕТ ХАРЧОВИХ...
«Технологія зберігання, консервування та переробки молока» і «Технологія жирів і жирозамінників» напряму 0917 «Харчова технологія...
ІСТОРІЯ УКРАЇНИ Конспект лекцій для студентів технічних спеціальностей
України. / Г. Ю. Каніщев, Ю.І. Кисіль, В. О. Малишев, Г. Г. Півень, О. А. Яцина. – Конспект лекцій для студентів технічних спеціальностей....
КОНСПЕКТ ЛЕКЦІЙ для студентів всіх спеціальностей і форм навчання Затверджено
Васійчук В. О., Гончарук В.Є., Дацько О. С., Качан С.І., Козій О.І., Ляхов В. В., Мохняк С. М., Петрук М. П., Романів А. С., Скіра...
Курс лекцій Для студентів денної і заочної форми навчання Всіх спеціальностей університету
ТЕМА ІНТЕЛЕКТУАЛЬНА ВЛАСНІСТЬ ЯК ПРАВО НА РЕЗУЛЬТАТИ ТВОРЧОЇ ДІЯЛЬНОСТІ ЛЮДИНИ
Курс лекцій Київ 2006 Київський Національний Університет культури і мистецтв
Безклубенко Сергій Данилович. Основи філософських знань. Курс лекцій для слухачів Академії пепрукарського мистецтва та студентів...
Конспект лекцій для студентів усіх спеціальностей денної та заочної форм навчання
Гуць В. С., Володченкова Н. В., Основи охорони праці: Конспект лекцій для студентів усіх спеціальностей денної та заочної форм навчання....
Курс лекцій СУМИ 2003 МІНІСТЕРСТВО АГРАРНОЇ ПОЛІТИКИ УКРАЇНИ СУМСЬКИЙ...
Курс лекцій спрямований на надання студентам допомоги по вивченню навчального курсу з „Торгового права” та розрахований на студентів...
КОНСПЕКТ ЛЕКЦІЙ для студентів економічних спеціальностей усіх форм навчання
Проектний аналіз : конспект лекцій / укладачі: О. І. Карпіщенко, О. О. Карпіщенко. – Суми : Сумський державний університет, 2012....
Додайте кнопку на своєму сайті:
Портал навчання


При копіюванні матеріалу обов'язкове зазначення активного посилання © 2013
звернутися до адміністрації
bibl.com.ua
Головна сторінка