Идентификация и диагностика систем
Дипломная работа - Компьютеры, программирование
Другие дипломы по предмету Компьютеры, программирование
?и температуры в объеме термостата и собственного блока управления.
Блок питания и управления нагрузочным элементом представляет собой регулируемый источник питания, позволяющий плавно менять значение тепловой нагрузки на исследуемом устройстве.
В сложном объекте исследования, где процесс определяется различными величинами, выделяются регулируемые величины и регулирующие воздействия. Далее определяется связь определенного регулирующего воздействия с регулируемыми величинами. При этом другие регулирующие воздействия и регулируемые величины поддерживаются постоянными на заданном уровне, чтобы они не влияли на результаты эксперимента. Кроме того, необходимо ограничить влияние внешних возмущений, соблюдая определенные условия исследований, например, в данном случае:
температура окружающего воздуха, C 20 5
температура воды в охлаждающем контуре горячих спаев, С 15 10
относительная влажность окружающего воздуха, % 30 ? 80
атмосферное давление, кПа 84,0 - 106,7
напряжение питания, В 220 10
Расчет параметров модели Ко и То при режиме охлаждения
Представленные ниже экспериментальные переходные характеристики объекта h(t) табл.1 с достаточной точностью могут быть аппроксимированы экспоненциальной зависимостью:
где K0 - коэффициент передачи, Т0 - постоянная времени объекта на рис.4.
Такая временная характеристика соответствует линейной математической модели в виде передаточной функции типового апериодического (инерционного) звена:
W0(p)=
с достаточно большой инерционностью Т0 = 1000 - 5000 с, которую можно оценить моментом времени с координатой h(T0) = 0.63 hуст, где hуст - установившееся значение h(t) при t> ?.
Коэффициент передачи объекта определяется согласно выражению КО=?t/?U, где ?U - приращение входного воздействия, ?t- соответствующее приращение выходного сигнала. По экспериментальным данным определено К0=11К/В. Постоянная времени Т0=4200 с.
Рис.4 Переходная функция апериодического звена
Расхождения между экспериментальными данными h(t) и теоретическими, определенными по модели, не превышают 8,6%.
Результаты расчета в табличном и графическом виде представлены в табл. 1 и графике на рис. 5.
Табл. 1
Время, сТемпература, С?t?TH(t)?i?i15360-9,2000,000,000,0600-9,22400-0,610,615,9840-9,5480-0,3-1,190,898,6080-10,2720-1-1,730,737,1320-10,8960-1,6-2,250,656,3560-11,41200-2,2-2,730,535,2800-11,91440-2,7-3,190,494,8040-12,51680-3,3-3,630,333,2280-12,91920-3,7-4,040,343,3520-13,42160-4,2-4,420,222,2760-13,82400-4,6-4,790,191,8000-14,22640-5-5,130,131,3240-14,52880-5,3-5,460,161,5480-14,83120-5,6-5,770,171,6720-15,23360-6-6,060,060,6960-15,53600-6,3-6,330,030,3200-15,73840-6,5-6,590,090,9440-164080-6,8-6,840,040,3680-16,24320-7-7,070,070,7920-16,54560-7,3-7,290,010,1160-16,74800-7,5-7,490,010,1400-16,95040-7,7-7,690,010,1640-17,15280-7,9-7,870,030,3880-17,25520-8-8,040,040,4120-17,45760-8,2-8,210,010,1360-17,66000-8,4-8,360,040,4600-17,76240-8,5-8,510,010,1840-17,86480-8,6-8,650,050,5080-186720-8,8-8,780,020,2320-18,16960-8,9-8,900,000,0560-18,27200-9-9,020,020,2800-18,37440-9,1-9,130,030,3040-18,47680-9,2-9,230,030,3280-18,57920-9,3-9,330,030,3520-18,68160-9,4-9,420,020,2760-18,78400-9,5-9,510,010,1000-18,88640-9,6-9,590,010,1240-18,88880-9,6-9,670,070,7480-18,99120-9,7-9,750,050,4720-199360-9,8-9,820,020,2960-19,19600-9,9-9,880,020,2200-19,19840-9,9-9,940,040,4440-19,210080-10-10,000,000,0680-19,310320-10,1-10,060,040,4920-19,310560-10,1-10,110,010,1160-19,410800-10,2-10,160,040,4400-19,411040-10,2-10,210,010,1640-19,511280-10,3-10,250,050,5880-19,511520-10,3-10,290,010,1120-19,611760-10,4-10,330,070,7%
Рис. 5
Сравнительный анализ исходных данных и результатов моделирования
Отклонение между экспериментальными данными и результатами моделирования можно вычислить по формуле
?max=?i/hmax,
где
?i=Вжhэкс(ti)?hмод(ti)Вж.
Значение ?max=8.6% (табл. 1). Для нас это приемлемое отклонение. Для тех случаев, когда необходимо получить меньшее значение ?max, можно рекомендовать проведение режима параметрической оптимизации.
В программном пакете КАЛИСТО набор поисковых алгоритмов для решения задач оптимизации включает алгоритмы:
- Гаусса-Зейделя;
- Розенброка;
- Симплексного метода.
Процедура параметрической оптимизации осуществляет поиск и определение параметров передаточной функции, обеспечивающих в заданном диапазоне максимальную близость смоделированной и желаемой характеристик. Для проведения этой процедуры в ПП КАЛИСТО необходимо после расчета h(t)мод ввести в ПК следующую информацию:
1)Пункт меню Параметры: на наборном поле нужно указать блок, параметры которого должны изменяться, затем в окне параметров отметить сами оптимизируемые параметры (максимальное число оптимизируемых параметров -5);
2)Пункт меню Метод: указать выбранный метод оптимизации (Розенброка, Гаусса-Зейделя или симплексный);
)Пункт меню Пределы: задать диапазон изменения выбранных в п. 1 параметров, их минимальное и максимальное значения и задать шаг поиска оптимального значения по каждому параметру;
)Пункт меню Желаемая характеристика: а) уточнить при необходимости масштаб графика по осям х и у; б) нанести на рассчитанный график h(t) мод точки с желаемыми координатами (максимальное число таких точек -100); точки должны вводиться последовательно с увеличением значения по оси х;
)Пункт меню Кол. шагов: задать количество шагов в итерационной процедуре - условие прекращения поиска оптимальных значений параметров.
После задания этой информации и расчета новой характеристики найденные оптимальные параметры автоматически записываются в исходную модель. При необходимости можно повторить режим поиска, взяв за начальные те значения изменяемых параметров, которые были рассчитаны при предыдущей попытке оптимизации. Поле для проведения режима параметрическо