2.4 Жылыжай микроклиматының қолдау жүйесінің математикалық моделін жасау
2.4.1 Ауа температурасын басқарудың ішкі жүйесін зерттеу
2.10суретте көрсетілгенжылыжай ішіндегі ауаға арналған жабық жылу жүйесінің Simulink модельі көрсетілген.
Осы модельде келесі кіші жүйелер мен блоктар пайдаланылады:
- Temp Set Point - жылыжай ішіндегі ауаның температурасын белгілеуге арналған қондырғы;
- PID Controller Temperature - ауаның температурасы ПИД – регуляторда басқару блогы;
- Heat System -мәжбүрлі жылу жүйесінің блогі;
- Clock - ағымдағы уақытпен сағаттық блок;
Математикалық модельдеу кезінде біз сыртқы температура күн ішінде синусоидальдық заңға сәйкес өзгереді деп есептейміз. Сыртқы температураны қалыптастыру үлгісінің Сыртқы температурасы үлгісі 2.11 суретте көрсетілген.
Модельде 4,3 ° С амплитудасы бар шамамен 5 ° С температура өзгереді. SiMulink бағдарламасында секундтарда математикалық модельдеуді жүзеге асырамыз.
Біз бір сағаттағы 3600 с және бір күнде - 24 ∙ 3600 = 86400 с деп есептейміз.
2.10 Суретте - жылыжай ішіндегі ауаға арналған жабық жылу жүйесінің Simulink модельі
2.11Сурет - Сыртқы температураның қалыптасу моделі
Магистралды жылыту жүйесі болмаған жағдайда, жылыжайдағы ішкі ауаның температурасы өсімдіктерді өсіруге мүмкіндік бермейтін қолайсыз мәндер болуы мүмкін 2.12-сурет.
Бұл жағдайда ауа температурасына сәйкес жылыжай ішінде қажетті климаттық жағдайларды жасау үшін 2.10 суретте көрсетілген басқару құрылымымен мықты жылу жүйесін қолдану қажет. 2.10 суретте көрсетілген Simulink модельінде, жылыжай ішіндегі ауа температурасы туралы теріс кері байланыспен қателік сигналында жұмыс істейтін реттегіш ретінде Simulink ПИД -контроллерлер блогын қолданамыз.
Тілқатысу терезесіндегі ПИД -контроллерінің параметрлерін теңшеу үшін Tune ... функциясын («Орнату») қолданамыз. ПИД контроллерінің түрін (Controller - ПИД) алдын ала таңдаңыз. Тюнинг қолданылғанда ... баптау процесі аяқталғаннан кейін ПИД тюнер терезесі контроллердің автоматты түрде баптауының нәтижесі арқылы ашылады, ол жүйенің бірыңғай кіріс сигналына жауап береді және жабық циклдік басқару жүйесіндегі өтпелі процестің сапа параметрлерін көрсетеді. Жылыжайда мықты жылу жүйесі болмаған жағдайда, 2.12суретте көрсетілген нәтижелерге қол жеткізуге болады, бұл суреттегі уақытша үдерістер:
- күннің инсоляциясы;
- ауаның сыртқы температурасы;
- жылу қуаты;
- жылыжай ішіндегі ауа температурасы.
2.12 Сурет - Температураны бақылаусыз өткелдер
Simulink-блок ПИД контроллерінде пайдаланылатын ПИД контроллерінде келесі басқару сигналы генерациялау алгоритмі көрсетіледі:
(4.1)
мұндағы - кіріс бөлікке пропорционалды;
- интегралдық бөліктің күшею коэффициентті;
- дифференциалды бөліктің күшею коэффициентті;
- дифференциалды бөліктің фильтр коэффициентті;
- Лаплас операторы.
Simulink Control Design пакетіндегі қолданылатын конфигурация интерфейсі ағымдағы операциялық нүктеде басқару объектісін сызықтайды және жабық басқару тақтасындағы ПИД контроллері өзара әрекеттесетін тұрақты параметрлері бар объектінің сызықтық моделін құрастырады.
MATLAB пакетінің көмегімен автоматты түрде баптау ПИД контроллерінің негізгі параметрлерін ұсынады. Бұл ПИД-реттегіш параметрлері ауа температурасының қалаған ішкі температурасын тек күн сәулелерінің инсоляциясы болмаған кезеңдерде ғана қамтамасыз етеді. Күндізгі сағаттарда, күн сәулесінің әсерінен, негізгі параметрлері бар ПИД контроллері теплоцедегі ішкі ауа температурасын дәл ұстауды қамтамасыз етпейді, бұл күннің инсоляциясының басталу және басталу кезіндегі teplice ішіндегі ауа температурасының елеулі ауытқуларынан байқалады. Біз ПИД контроллерінің параметрлерін өзгерту арқылы температураны басқарудың шағын жүйесіндегі бұл кемшіліктерді жоямыз.
2.13Cурет- ПИД температурасының контроллерінің негізгі және тазартылған параметрлері бар жүйенің өтпелі функциялары
2.13 суретте контроллердің негізгі параметрлері ретінде де, ПИД температурасының реттегішінің реттелетін параметрлерінде де жылыжайдағы ауа температурасының ауысу функциялары көрсетілген.
2.1кестеде ПИД температура реттегішінің негізгі және нақтыланған қондырғыларында контроллер коэффициенттерінің және жабық циклдік басқару жүйесінің сипаттамалары көрсетілген.
2.14 суретте ПИД контроллерінің негізгі параметрлері бар жылыжайда ішкі ауаның температурасын реттеу кезінде өтпелі кезеңдер көрсетілген. Ал 2.15 суретте - ПИД контроллерінің тазартылған параметрлері бар.
2.1 Кесте - Негізгі және тазартылған ПИД температура реттегішінің параметрлері
Параметрлер
|
Базалық настройкалар
|
Нақты настройкалар
|
ПИД-реттегіштердің параметрлеру
|
Пропорциялық бөліктің күшею коэффициент
|
0,026482
|
0,16754
|
Интегралдық бөліктің күшею коэффициент
|
1,1734 ∙ 10−5
|
7,2436 ∙ 10−5
|
Дифференциалдық бөліктің күшею коэффициент
|
−3,09
|
77,5377
|
Дифференциалды бөліктің фильтр коэффициентті
|
0,00081963
|
0,0041079
|
Жүйе параметрлері
|
Өсу уақыты, с
|
2300
|
455
|
Орнығу уақыты, с
|
7840
|
2870
|
Асыра реттеу, %
|
9,33
|
11,2
|
Осылайша, жылыжайда климаттық бақылау жүйесін орнату кезінде, температура ПИД контроллерінің реттелетін параметрлеріне назар аудару керек.
2.14 Сурет - Температураны басқаратын өтпелі құрылғылар (негізгі ПИД контроллерінің параметрлері)
2.15Сурет- Өткізгіштер температураны бақылау (тазартылған ПИД контроллерінің параметрлері).
Достарыңызбен бөлісу: | 
