Задача о стабилизации расхода и температуры воды

[prof.uskov]

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.

[Mihaylo]

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.

[prof.uskov]

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).

[realeugene]

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?

[Xey]

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.

[prof.uskov]

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.

[realeugene]

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.

[prof.uskov]

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.

[prof.uskov]

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.

[mustang]

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.

[realeugene]

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".

[prof.uskov]

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.