2014 dxdy logo

Научный форум dxdy

Математика, Физика, Computer Science, Machine Learning, LaTeX, Механика и Техника, Химия,
Биология и Медицина, Экономика и Финансовая Математика, Гуманитарные науки




Начать новую тему Ответить на тему
 
 Задача о стабилизации расхода и температуры воды
Сообщение01.09.2018, 21:27 
Аватара пользователя


12/01/14
1104
Задача о стабилизации расхода и температуры воды

Имеется две трубы с горячей и холодной водой, вентили на каждой трубе и смеситель. Температура и давление воды в трубах неизвестны и могут изменяться.
Требуется путем изменения положения задвижек вентилей поддерживать заданный расход и температуру смеси, измерение которых производится датчиками с задержкой 10 секунд.
Необходимо предложить алгоритм управления положением задвижек вентилей.

Решение "в лоб" - Двухканальный ПИД-регулятор.

 Профиль  
                  
 
 Re: Задача о стабилизации расхода и температуры воды
Сообщение03.09.2018, 05:06 


12/07/15
1211
Существуют специальные решения - ПИД-регуляторы для управления трехходовыми кранами. Например:
https://www.owen.ru/product/trm12

Так как нужно регулировать две величины и имеется два регулятора, то надо распределить эти задачи между ними.
Например, регулятор холодной воды регулирует расход, регулятор горячей воды - температуру. Можно поменять местами, но так кажется логичнее и понятнее.

Задержка 10 секунд не имеет значения, если температура воды в принципе резко не изменяется. Однако вполне вероятны резкие изменения расхода, и тогда эти временные лаги могут оказаться серьёзной проблемой.

 Профиль  
                  
 
 Re: Задача о стабилизации расхода и температуры воды
Сообщение04.09.2018, 08:28 
Аватара пользователя


12/01/14
1104
ПИД-регулятор - стандартное решение. И плохое решение. Звено запаздывания - это существенный фазовый сдвиг в контуре обратной связи при плоской АЧХ, компенсировать его для получения устойчивости системы и приемлемого перерегулирования можно лишь очень сильно падающей АЧХ регулятора, что приводит к большой продолжительности переходного процесса (см. критерий устойчивости Найквиста).

 Профиль  
                  
 
 Re: Задача о стабилизации расхода и температуры воды
Сообщение04.09.2018, 11:08 


27/08/16
5371
prof.uskov в сообщении #1336562 писал(а):
Звено запаздывания - это существенный фазовый сдвиг
Ну так есть же стандартные способы компенсации чистой задержки. Лучше которых вы вряд-ли что-либо придумаете. У вас есть детальная модель вашей системы?

 Профиль  
                  
 
 Re: Задача о стабилизации расхода и температуры воды
Сообщение04.09.2018, 12:24 
Заслуженный участник


07/07/09
5186
prof.uskov в сообщении #1335962 писал(а):
вентили на каждой трубе и смеситель. Температура и давление воды в трубах неизвестны и могут изменяться.


А если перед этими вентилями поставить дроссели и баки с воздушными камерами.
Они сгладят и температуры, и давления воды.

 Профиль  
                  
 
 Re: Задача о стабилизации расхода и температуры воды
Сообщение04.09.2018, 12:27 
Аватара пользователя


12/01/14
1104
realeugene в сообщении #1336578 писал(а):
prof.uskov в сообщении #1336562 писал(а):
Звено запаздывания - это существенный фазовый сдвиг
Ну так есть же стандартные способы компенсации чистой задержки. Лучше которых вы вряд-ли что-либо придумаете. У вас есть детальная модель вашей системы?

В приведенной Вами ссылке алгоритм ПИД управления, так что как его 3 параметра не настраивай работать будет плохо.
Модель достаточно проста, температура и расход смеси легко определяются из законов сохранения, задержка образуется за счет ограниченного быстродействия датчиков.

-- 04.09.2018, 13:28 --

Xey в сообщении #1336594 писал(а):
prof.uskov в сообщении #1335962 писал(а):
вентили на каждой трубе и смеситель. Температура и давление воды в трубах неизвестны и могут изменяться.


А если перед этими вентилями поставить дроссели и баки с воздушными камерами.
Они сгладят и температуры, и давления воды.

Обсуждается алгоритм управления, переделывать объект управления, чтобы он стал "более управляемым" нельзя.

 Профиль  
                  
 
 Re: Задача о стабилизации расхода и температуры воды
Сообщение04.09.2018, 12:59 


27/08/16
5371
prof.uskov в сообщении #1336595 писал(а):
В приведенной Вами ссылке
Какой ещё моей ссылке? У меня не было ни одной.

Модель простая - так опишите её математически.

 Профиль  
                  
 
 Re: Задача о стабилизации расхода и температуры воды
Сообщение04.09.2018, 19:07 
Аватара пользователя


12/01/14
1104
realeugene в сообщении #1336599 писал(а):
prof.uskov в сообщении #1336595 писал(а):
В приведенной Вами ссылке
Какой ещё моей ссылке? У меня не было ни одной.

Модель простая - так опишите её математически.

Извините, это Mihaylo ссылка.
Описали.

 Профиль  
                  
 
 Re: Задача о стабилизации расхода и температуры воды
Сообщение04.09.2018, 20:45 
Аватара пользователя


12/01/14
1104
realeugene в сообщении #1336599 писал(а):
prof.uskov в сообщении #1336595 писал(а):
Модель простая - так опишите её математически.

Я спрашиваю не про модель этого двусвязного объекта управления, а про закон управления.

 Профиль  
                  
 
 Re: Задача о стабилизации расхода и температуры воды
Сообщение06.09.2018, 11:18 


27/02/13
35
prof.uskov в сообщении #1336595 писал(а):
Обсуждается алгоритм управления, переделывать объект управления, чтобы он стал "более управляемым" нельзя.


Ну если колебания потока малы по сравнению с быстродействием вентилей, то простая линейная система управления (буква П):

Поток пропорционален давлению, теплоёмкость обеих жидкостей одинакова и постоянна, температура смеси - взвешенная сумма температур каждого потока.

Тогда сначала считаем, в каких долях должны быть потоки, исходя из их текущей температуры, затем определяем их величину от суммарного потока, затем пересчитываем в давление. Ну, или если есть модель потока, то в положение задвижки.

Если всё плохо и изменения потока/температуры выше чем реакция задвижек, ну тогда надо прикручивать букву (Д). Т.е. крутим с учётом предсказания значений параметров потока.

Буква (И) в этой задаче вообще не понимаю зачем нужна.

 Профиль  
                  
 
 Re: Задача о стабилизации расхода и температуры воды
Сообщение06.09.2018, 12:34 


27/08/16
5371
prof.uskov в сообщении #1336678 писал(а):
Я спрашиваю не про модель этого двусвязного объекта управления, а про закон управления.
Ну а я у вас спрашиваю, сделали ли вы модель объекта управления, или без неё пытаетесь сконструировать контроллер?

-- 06.09.2018, 12:56 --

Учебник: Г. К. Гудвин, С. Ф. Гребе, М. Э. Сальгадо, Проектирование систем управления, М., Бином. Лаборатория знаний, раздел 7.4 "Упредитель Смита".

 Профиль  
                  
 
 Re: Задача о стабилизации расхода и температуры воды
Сообщение07.09.2018, 01:10 
Аватара пользователя


12/01/14
1104
mustang в сообщении #1336909 писал(а):
prof.uskov в сообщении #1336595 писал(а):
Обсуждается алгоритм управления, переделывать объект управления, чтобы он стал "более управляемым" нельзя.


Ну если колебания потока малы по сравнению с быстродействием вентилей, то простая линейная система управления (буква П):

Поток пропорционален давлению, теплоёмкость обеих жидкостей одинакова и постоянна, температура смеси - взвешенная сумма температур каждого потока.

Тогда сначала считаем, в каких долях должны быть потоки, исходя из их текущей температуры, затем определяем их величину от суммарного потока, затем пересчитываем в давление. Ну, или если есть модель потока, то в положение задвижки.

Если всё плохо и изменения потока/температуры выше чем реакция задвижек, ну тогда надо прикручивать букву (Д). Т.е. крутим с учётом предсказания значений параметров потока.

Буква (И) в этой задаче вообще не понимаю зачем нужна.

Еще есть звенья запаздывая - датчики. Система может стать неустойчивой. Интегратор обеспечит падающую АЧХ и позволит добиться устойчивости, но это все равно плохое решение, система будет очень медленной.

 Профиль  
                  
Показать сообщения за:  Поле сортировки  
Начать новую тему Ответить на тему  [ Сообщений: 12 ] 

Модераторы: profrotter, Парджеттер, photon, Супермодераторы



Кто сейчас на конференции

Сейчас этот форум просматривают: нет зарегистрированных пользователей


Вы не можете начинать темы
Вы не можете отвечать на сообщения
Вы не можете редактировать свои сообщения
Вы не можете удалять свои сообщения
Вы не можете добавлять вложения

Найти:
Powered by phpBB © 2000, 2002, 2005, 2007 phpBB Group