Регистрация / Вход
Прислать материал

Разработка лабораторного стенда и его программного обеспечения для изучения адаптивных позиционных систем управления тепловыми объектами

Сведения об участнике
ФИО
Носальчук Роман Олегович
Вуз
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Белгородский государственный технологический университет им. В.Г.Шухова"
Тезисы (информация о проекте)
Область наук
Информационные технологии и вычислительные системы
Раздел области наук
Информационные технологии
Тема
Разработка лабораторного стенда и его программного обеспечения для изучения адаптивных позиционных систем управления тепловыми объектами
Резюме
В стенде реализованы нечеткие и адаптивные позиционные алгоритмы управления и регулирования в соответствии с патентом №2514127, а сам стенд выполнен на базе промышленной горелки фирмы Balturbtg 15p (Италия). Аппаратная часть системы управления, встроенная в горелку, реализована на отечественных устройствах – контроллере ОВЕН ПЛК 154 и панели оператора ИП 320, связь между которыми осуществляется через интерфейс RS-485. В качестве исполнительных устройств системы применены дискретные соленоидные клапана с разными пропускными способностями, позволяющими получать 24=16 дискретных управляющих воздействий.
Ключевые слова
Нечеткое и адаптивное позиционное управление, газовая горелка, стенд, дискретные исполнительные устройства.
Цели и задачи
В данной работе необходимо разработать систему и программное обеспечение в среде CoDeSys нечеткого адаптивного позиционного управления газовыми горелками котельной с дополнительной адаптацией функций принадлежности температуры в зависимости от температуры наружного воздуха.
Температура прямой и обратной воды полученной системы должна настраиваться, в зависимости от температуры наружного воздуха, согласно требованиям предъявляемым реальным отопительным системам.
Введение

В настоящее время одним из приоритетных направлений в развитии науки, технологий и техники ведущих промышленных стран и России является энергетика и энергосбережение. Производство, передача и эффективное использование тепловой энергии являются необходимыми условиями обеспечения регулируемых климатических условий для комфортной и полноценной жизнедеятельности современного человека независимо от места его нахождения.

Решение этих задач возможно лишь при широком внедрении систем автоматического регулирования и управления. Проектирование таких систем охватывает широкий круг вопросов от математической постановки задачи до рабочих чертежей и их окончательной отработки по результатам испытаний опытных образцов.

 

 

Методы и материалы

Стенд, работающий в соответствии с алгоритмом, заложенном в патенте [№2514127], позволяет реализовать комбинированное нечеткое и адаптивное управление. Суть управления заключается в симбиозе двух способов – нечеткого и адаптивного трехпозиционного. Первоначально с помощью нечеткой логики реализуется алгоритм нахождения диапазона регулирования, в котором будет производиться дальнейшая адаптация.

Описание и обсуждение результатов

В ходе выполнения работы рассмотрены различные способы автоматизации данного объекта и их сравнение. Было выявлено, что при одинаковом результате на выходе и меньшими материальными и вычислительными затратами более удобными и выгодными считаются системы с нечетким адаптивным позиционным управлением.

Назначенные функции принадлежности температуры наружного воздуха разделили на зоны диапазон температур холодного времени года и для каждой зоны подобраны наборы температур прямой и обратной воды, а также управляющие воздействия.

  Целесообразность применения предложенного способа заключается в том, что используя недорогие исполнительные механизмы и нечеткую адаптивную позиционную  логику управления:

- сохраняется ценовой диапазон 2-х ступенчатых горелок при регулировочных характеристиках присущих модулируемым горелкам и повышении надежности функционирования за счет добавления исполнительных устройств;

-  предлагаемая схема по перерегулированию и по времени выхода параметра на необходимый уровень превосходит типовые непрерывные системы регулирования модулируемых горелок, что дает существенную экономию топлива;

- при многоступенчатом изменении теплопроизводительности температура поверхностей нагрева меняется более равномерно, чем при двухступенчатом, приближаясь по этому параметру к модулируемым горелкам, что минимизирует механические напряжения в котле,уменьшает рост отложений на поверхностях нагрева со стороны воды, повышает КПД;

-нет необходимости в высококвалифицированном обслуживании (например привязка к датчику кислорода, чтобы получить максимальный эффект от модулируемой горелки), так как в многоступенчатой горелке настройка газ-воздух более жесткая, а в модулируемых она "плывет" каждый день пусть ненамного;

-оптимизируются регулировочные характеристики при применении газовых горелок в хлебопекарнях, кондитерских производствах и пр., где важно стабильное поддержание температуры без значительных скачков;

-уменьшается количество вредных выбросов в атмосферу.

Используемые источники
1.Пат. 2514127 Российская Федерация, МПК G05B 19/00 (2006.01). Нечеткий адаптивный позиционный способ автоматического управления объектами с дискретными исполнительными устройствами / Магергут В. З., Жук С. А.; заявитель и патентообладатель ФГБОУ ВПО «БГТУ им. В. Г. Шухова». — № 2013121183/08; заявл. 07.05.2013; опубл. 27.04.2014, бюл. № 12. — 9 с.
2. Прикладные нечеткие системы / Под ред. Т. Тэрано, К. Асан, М. Сугэно. М.: Мир, 1993.
3. Лукас В.А. Основы фази-управления: Учебное пособие. – Екатеринбург: Изд-во УГТГА, 2000. – 62с.
4. Магергут В.З. Принципы построения, методы анализа и синтеза адаптивных позиционных систем регулирования и практика их применения в химической промышленности. Докт. дисс. – М.: РХТУ им. Д.И. Менделеева , 2001.-496 с.
Information about the project
Surname Name
Nosalchuk Roman
Project title
Designing a laboratory bench and its software to study adaptive point-to-point control systems of thermal objects.
Summary of the project
The laboratory bench implements fuzzy control and adaptive point-to-point control and regulation algorithms according to Patent №2514127; the bench is designed on the base of gas burner by company Balturbtg 15p (Italy). The hardware component of the control system in the burner is made on the base of domestic units - OVEN PLK 154 controller and IP320 operator panel, connected with RS-485 interface. As execution units there are used discrete solenoid valves with various carrying capacities, which allow obtaining 24=16 of discrete controlling actions.
Keywords
Fuzzy control and adaptive point-to-point control, gas burner, laboratory bench, discrete operation units.