Назад в библиотеку

Анализ и моделирование системы автоматического управления окрасочно–сушительной камерой

Автор: Капланец Я. О.
Источник: Актуальные направления научных исследований XXI века: теория и практика. Сборник научных трудов по материалам международной заочной научно-практической конференции.
– 2015. – № 7. – Ч. 1 (18–1). – C. 446–449.

Аннотация

Рассматривается математическая модель системы автоматического управления температурным режимом в окрасочно-сушильной камере. Реализация имитационной модели осуществлена в пакете прикладных программдля решения задач технических вычислений Matlab.

Ключевые слова: математическая модель, система автоматического управления, окрасочно-сушильная камера. На рис. 1 представлена структурная схема САУ окрасочно-сушильной камере типа GL3.

Рисунок 1 – Функциональная схема САУ температурой воздуха в окрасочно-сушильной камере

Предполагаемая САУ контролирует температуру воздух подаваемого в окрасочно-сушильную камеру типа GL3. Схема с обратной связью. используется в системах автоматического управления для формирования управляющего сигнала с целью получения необходимой точности и качества переходного процесса [1].

Технологический процесс нагрева воздуха, подаваемого в окрасочно-сушильную камеру, проходит в двух последовательно соединенных аппаратах:

- камера сгорания, в которой протекает процесс горения топлива;

- теплообменник, в которым дымовые газы нагревают воздух.

Камера сгорания описывается математической моделью, вход которой – расход Fmon(t) и температура топлива Tmon(t), расход F Fвоз1(t) и температура воздуха на горение Tвоз1(t), а выход – расход Fnp(t) и температура Tnp(t) продуктов горения.

Математическая модель камеры сгорания может быть записана в следующем виде:

где cnг, сmon, cвоз – теплоемкость продуктов горения, топлива и воздуха, кДж/(м3 °С);

Vm – объем топки, м3;

Tnг, Tmon, Tвоз – температура продуктов горения, топлива и воздуха, °С;

qmon – теплота сгорания топлива, кДж / м3;

F1 – площадь поверхности теплообмена топки, м3;

km – коэффициент теплопередачи кладки топки, кДж / (м2 °С);

T1 – постоянная времени, характеризующий среднее время прохождения газообразных продуктов через топку, с.

Теплообменник описывается математической моделью, вход которой - расход Fnг(t) и температура продуктов горения (дымовых газов)Tnг(t), расход Fвоз2(t) и температура приточного воздуха Tвоз2(t), а выход – температура нагретого воздуха Tвоз2k(t) и продуктов горения Tnгk(t) на выходе из теплообменника:

a1,2 – коэффициент теплоотдачи, Вт/(м2 °С);

F2 – поверхность теплообмена, м2;

Vm – объем теплоообменика, м3;

Vвоз2 – объем приточного воздуха, м3.

На основании полученных математических моделей построим схему системы автоматического управления температурным режимом в окрасочно-сушильной камере типа GL3 в Matlab&Simulink (рис. 2) [2].

Рисунок 2 – Схема моделирования системы автоматического управления температурным режимом в Simulink

Рисунок 3 – График расхода топлива

Рисунок 4 – График температуры воздуха на входе и выходе из теплообменника, в сушильной камере

Выводы

Таким образом можно сделать вывод, что разработанная модель системы автоматического управления позволяет исследовать показатели качества переходных процессов при различных режимах работы сушильной камеры.

Список использованной литературы

  1. Дорф Р., Бишоп Р. Современные системы управления: Пер. с англ. Б. И. Копылова. – М.: Лаборатория Базовых Знаний, 2004. – 832 с.
  2. Дьяконов В. П. Simulink 5/6/7: Самоучитель / В. П. Дьяконов. – М.: ДМК-Пресс, 2008. – 784 с.
  3. Мещеряков В. В. Задачи по математике с MATLAB&SIMULINK / В. В. Мещеряков. – М.: ДИАЛОГ-МИФИ, 2007. – 528 с.